一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法与流程

本发明涉及电磁能聚焦，尤其涉及一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法。

背景技术：

1、时间反演技术具有时空聚焦特性，能在复杂的多径散射环境中自适应地在目标位置聚焦，并以反演波的形式重建。系统响应时间是指系统处理信号的时间。现有对时间反演聚焦效果的模拟和仿真研究，均假设时间反演镜(trm)为静止状态，对于静态的目标和时间反演镜单元，系统的响应时间并不影响聚焦效果。

2、但是，在实际应用中，除基站天线外，时间反演镜天线多是运动的，对于运动的时间反演镜，系统的响应时间决定了时间反演镜单元回传时间反演信号的位置，从而对聚焦结果产生影响。因此对于各种运动状态下的电磁能聚焦领域，比如，机动性分布式雷达探测、分布式电子干扰、分布式通信等，现有的对时间反演聚焦效果的评估系统并不适用于实际情况。

3、简单来说，为了满足实际的工程需求，需要建立运动时间反演节点的时间反演聚焦模型，并针对运动时间反演节点情况下响应时间对聚焦效能的影响进行分析和评估。在实际的工程应用中，可以根据分析和评估结果调控系统的响应时间，以达到最佳的聚焦效果。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，用以解决现有时间反演聚焦效果的仿真研究方法无法对运动时间反演镜下时间反演聚焦效果进行模拟和分析，无法满足实际工程的需求，因此难以对工程应用进行有效指导的问题。

2、一方面，一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，包括以下步骤：

3、目标f发射辐射信号；

4、获取时间反演镜单元在第一位置处与目标的接收信道信息；获取第二位置的时间反演镜单元与目标邻域内各点的发射信道信息；其中，所述时间反演镜单元以速度v运动，在时间t后由所述第一位置到达所述第二位置；

5、基于所述接收信道信息得到时间反演镜单元在第一位置处接收到的信号，并对其进行时间反演操作；

6、时间反演镜单元在第二位置处发射时间反演操作后的信号；

7、基于所述发射信道信息计算目标f及其邻域ω接收到时间反演信号的电场强度；获取电场强度在该目标及其邻域内的空间分布，得到时间反演聚焦点。

8、具体的，所述时间反演镜单元为单元方向图函数为的天线单元，i表示第i个时间反演镜单元。

9、具体的，所述对辐射信号进行时间反演操作，具体为：对辐射信号进行时域上的反转，或者，对辐射信号频域上取共轭。

10、具体的，对于自由空间以及简单环境，所述接收信道信息和发射信道信息，其信道冲激响应由格林函数积分获得。

11、进一步的，所述辐射信号为单频正弦信号，目标f及其邻域ω收到时间反演信号的电场强度为：

12、

13、其中，n为时间反演镜单元的个数；ni表示电场方向的单位矢量；af表示辐射信号的幅度，分别为辐射信号的角频率和初始相位；ai表示时间反演镜单元时间反演后重新发射的增益；为时间反演镜单元接收信号时对应的方向性函数，为时间反演镜单元发射信号时对应的方向性函数；lfi表示辐射信号从目标点f到时间反演镜单元处于第一位置时的传输路径，l1i(r)表示时间反演镜单元移动至第二位置重新发射的信号传输路径。

14、所述辐射信号为高斯脉冲信号，目标f及其邻域ω收到时间反演信号的电场强度为：

15、

16、其中，n为时间反演镜单元的个数；α为高斯脉冲信号的参数。

17、进一步的，所述目标区域包含m个目标及其邻域，所述时间反演镜单元数目为n，目标区域整体的时间反演聚焦信号的电场强度，为每个目标及其邻域内n个时间反演镜时间反演信号电场强度的叠加。

18、另一方面，本发明实施例提供了一种基于以上所述方法获取运动时间反演系统影响聚焦效能的最佳响应时间的方法，包括以下步骤：

19、步骤ss1、利用上述仿真方法获取时间反演聚焦信号电场强度在空间的分布；

20、步骤ss2、根据步骤ss1电场强度的空间分布判断时间反演信号的聚焦点是否处于等效测向精度和等效定位精度内；若判断结果为是，执行步骤ss3；若判断结果为否，执行步骤ss4；

21、步骤ss3、将所述时间t扩大预设倍数后，重新获取电场强度在该目标及其邻域内的空间分布，直至步骤ss2判断结果为否，则在所设时间tj与上次所设时间tj-1之间确定最佳响应时间；

22、步骤ss4、将所述时间t缩小预设倍数后，重新获取电场强度在该目标及其邻域内的空间分布，直至步骤ss2判断结果为是，则在所设时间tj与上次所设时间tj-1之间确定最佳响应时间。

23、具体的，所述预设倍数根据计算机性能和具体场景对最佳响应时间精确度的要求设定。

24、具体的，所述时间t的初始试探值根据具体的时间反演系统中时间反演镜的运动速度选取。

25、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

26、1、相对于现有对静态目标和时间反演镜下对时间反演聚焦效果的仿真方法，本发明通过建立运动时间反演镜的时间反演聚焦模型，可以完成时间反演镜处于运动状态的情况下时间反演聚焦效果的模拟和仿真，因此对于天线多为运动状态的实际工程来说更具实用性；

27、2、本发明提供的获取运动时间反演镜影响聚焦效能的临界响应时间的方法，可以针对各类运动时间反演系统的响应时间对时间反演聚焦效果的影响进行观测和分析，进一步获得使聚焦效果发生改变的最佳响应时间，该最佳响应时间为实际应用中对合理控制系统响应时间的范围提供了参考。

28、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，所述时间反演镜单元为单元方向图函数为的天线单元，i表示第i个时间反演镜单元。

3.根据权利要求1所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，所述对辐射信号进行时间反演操作，包括：对辐射信号进行时域上的反转，或者，对辐射信号频域上取共轭。

4.根据权利要求2所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，对于自由空间以及简单环境，所述接收信道信息和发射信道信息，其信道冲激响应由格林函数积分获得。

5.根据权利要求4所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，所述辐射信号为单频正弦信号，时间反演镜单元方向图函数均为目标f及其邻域ω收到时间反演信号的电场强度为：

6.根据权利要求4所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，所述辐射信号为高斯脉冲信号，目标f及其邻域ω收到时间反演信号的电场强度为：

7.根据权利要求1所述的运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，其特征在于，所述目标区域包含m个目标及其邻域，所述时间反演镜单元数目为n，目标区域整体的时间反演聚焦信号的电场强度，为每个目标及其邻域内n个时间反演镜时间反演信号电场强度的叠加。

8.一种基于权利要求1所述方法获取运动时间反演系统影响聚焦效能的最佳响应时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述获取运动时间反演系统影响聚焦效能的最佳响应时间的方法，其特征在于，所述预设倍数根据计算机性能和具体场景对最佳响应时间精确度的要求设定。

10.根据权利要求8所述获取运动时间反演系统影响聚焦效能的最佳响应时间的方法，其特征在于，所述时间t的初始试探值根据具体的时间反演系统中时间反演镜的运动速度选取。

技术总结
本发明涉及一种运动时间反演镜下时间反演聚焦效能的仿真方法，属于电磁能聚焦领域，解决了现有无法针对运动时间反演系统的聚焦效果进行仿真的问题。包括：目标F发射信号；获取时间反演镜单元在第一位置与目标的接收信道信息、第二位置的时间反演镜单元与目标邻域的发射信道信息；时间反演镜单元以速度v运动，在时间T后到达第二位置；基于接收信道信息得到时间反演镜单元在第一位置接收的信号，并对其作时间反演操作，在第二位置发射时间反演操作后的信号；基于发射信道信息获取电场强度在目标F及其邻域的空间分布，得到时间反演聚焦点。建立了运动时间反演镜的时间反演聚焦模型，并针对运动时间反演节点对聚焦效能的影响进行分析和评估。

技术研发人员：张春磊,王任,王一星,江斌,王忍
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十六研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15