基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法

本发明属于无线，具体涉及一种人体邻近条件下空口性能的测试方法。

背景技术：

1、当前，以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网技术已广泛应用于现代社会的各个领域，如制造业、医疗业、交通业、教育业和农业。不同尺寸、不同功能和不同制式的无线设备如潮水般涌入人们的日常生活，包括可穿戴的健身设备、智能家电、自动驾驶汽车和人工智能机器人等。与此同时，随着信息化战争的飞速发展，无线设备已成为现代作战系统和装备中的重要组成部分。战场形势瞬息万变，作战环境纷繁复杂，无线设备的性能对战场形势有着重要的影响。因此，面对无线设备爆炸式的增长和全覆盖式的应用，如何经济、高效且可靠地进行空口测试是一个巨大的挑战。

2、微波混响室是一个电大尺寸的金属腔体，腔内通常装有一个或多个形状不规则的金属搅拌器，通过旋转搅拌器等方法使其工作区域内的电磁场具有统计均匀、各向同性和随机极化等特点。与辐射两步法和多探头微波暗室等空口测试技术相比，混响室具有建造成本低、测试区域大和效率高等优势，为无线设备的空口测试提供了一种更为经济高效的解决方案。面对巨大的空口测试压力和挑战，无线通信和互联网协会认定混响室为标准化的空口测试技术。

3、为了保证空口测试的准确性和有效性，应尽量使待测设备的测试环境与实际工作环境一致。因此，实际测试中往往采用不同的方法复现待测设备真实的工作环境，如采用加载混响室的方法调节无线信道的相干带宽等。需要指出的是，很多无线设备工作在人体附近(如智能手机、手表，无线耳机，可穿戴的健康监测、虚拟现实和单兵作战设备等)，而非自由空间，人体对电磁波的吸收等作用必然会影响这些无线设备的发射和接收性能(空口性能)。因此，针对这些设备开展空口测试时，必须充分考虑人体邻近效应的影响。但是，在实际的无线设备研发与生产中，空口测试大都只利用待测设备开展，往往忽略了人体邻近效应的影响。少数人体邻近条件下空口性能的测试方法主要分为两种：1)利用真人测试，2)定制人头和人手模型。

4、现有的人体邻近条件下空口性能的测试方法至少存在以下问题：

5、利用真人开展人体邻近条件下的空口测试，一方面，真人无法始终保持静止不动，这就导致其测量结果必然存在一定的偏差和抖动，即不可避免地降低了测量的准确性和可靠性，而反复地测试将大大降低测试效率。另一方面，利用真人测试需要耗费巨大的人力成本，如果待测设备的数量过于庞大，该方法甚至是不可行的。此外，很多混响室的体积较小，尤其是毫米波混响室，无法支持真人进入混响室进行测试。仅仅利用人头和人手模型进行测试，只适用于智能手机等少数无线设备，且无法全面量化人体邻近效应对空口性能的影响。与此同时，定制人体模型的价格十分昂贵，如果定制测试所需的全部人体模型(包括不同的部位和姿势等)，将大幅增加空口测试的成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，利用指定频率下人体组织模拟液填充的模型模拟真实的人体组织，实现了无线设备在人体邻近条件下空口性能的精准测试。该方法能够根据测试需求模拟人体的不同组织及姿势，有效地复现无线设备实际工作中的人体邻近环境，准确、快速地完成无线设备在不同人体邻近条件下空口性能的测试，具有调节方式简单、部署及应用方式灵活、测试效率高、复现性好、制作方便、成本低廉的特点。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

3、步骤1：根据待测无线设备的工作环境，确定测试所需的人体部位，根据人体部位真实尺寸建立并打印相应的3d模型；

4、步骤2：根据测试所需的频段，确定人体不同部位的组织模拟液的配方，据此配置一定量的各人体部位的组织液；

5、步骤3：将步骤2中各人体部位的组织液分别填充至步骤1中人体部位的3d模型中，搅拌模型中的组织液至均匀状态；

6、步骤4：分别在未加载和加载步骤3中人体组织模型的混响室中，对无线设备进行空口测试；

7、步骤5：根据无线设备的实际工作环境，利用步骤3中人体组织模型在混响室中搭建相应的测试场景，对无线设备在人体邻近条件下的空口性能进行测试。

8、优选地，所述人体部位至少包括头部、手部和身体。

9、优选地，所述3d模型是具有开口和设定厚度的外壳模型，支持灌注组织模拟液，打印所用材料为透明树脂；

10、优选地，所述设定厚度取决于加工工艺和承重要求，为2mm～5mm。

11、优选地，所述人体不同部位的组织模拟液，在指定的测试频段下，其电导率和相对介电常数与真人的相应部位的组织相同。

12、优选地，所述一定量的各人体部位的组织液，量的多少取决于各人体部位3d模型的大小，组织液应填充满相应的3d模型。

13、优选地，所述空口测试至少包括总辐射功率测试和总全向灵敏度测试，所述总辐射功率测试和总全向灵敏度测试均由参考测试和待测设备测试两部分组成。

14、优选地，所述混响室中，装配有两个机械搅拌器和一个机械转台，机械搅拌器一个水平方向放置，一个垂直方向放置；所述机械转台上装配两个高度可调的支架，支架偏离转台中心25cm，且位于转台的同一直径上，混响室中部署的通信天线指向其中一个机械搅拌器；所述通信天线为标准喇叭天线，混响室转台的一个支架上部署参考天线，所述参考天线为盘锥天线。

15、优选地，所述加载步骤3中人体组织模型是将步骤3中的人体组织模型置于混响室内，离搅拌器、通信天线和参考天线的距离大于设定值。

16、本发明的有益效果如下：

17、1.本发明方法通过真实的人体部位的尺寸和电参数，构建了人体组织模拟模型，能够在指定的频段有效地模拟真实的人体部位组织，实现了无线设备在人体邻近条件下空口性能的精准测试。

18、2.本发明方法无需采用真人测试，节省了人力成本开销，尤其是对无线设备的大规模量产等需求而言，效果更为显著。与此同时，所述的人体邻近条件下空口性能的测试方法避免了实际测试中真人的非静止性导致的测量误差，有效地提高了测试的准确性、可靠性和可复现性。

19、3.本发明方法无需价格昂贵的定制人体模型，实施便捷、成本低廉，能够有效地降低测试成本，尤其是对大量人体邻近条件(包括不同的人体部位和姿势等)下的空口测试而言，效果更为显著。

20、4.本发明方法可以用于多种人体部位邻近条件下的空口测试，也可以用于其中一种人体部位邻近条件下的空口测试，应用方式灵活。所述的人体邻近条件下空口性能的测试方法，还可以移植到暗室等空口测试环境中，实现测试成本的降低，有效支撑无线设备的研发。

技术特征：

1.一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述人体部位至少包括头部、手部和身体。

3.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述3d模型是具有开口和设定厚度的外壳模型，支持灌注组织模拟液，打印所用材料为透明树脂。

4.根据权利要求3所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述设定厚度的外壳模型的厚度取决于加工工艺和承重要求，为2mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述人体不同部位的组织模拟液，在指定的测试频段下，其电导率和相对介电常数与真人的相应部位的组织相同。

6.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述一定量的各人体部位的组织液，量的多少取决于各人体部位3d模型的大小，组织液应填充满相应的3d模型。

7.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述空口测试至少包括总辐射功率测试和总全向灵敏度测试，所述总辐射功率测试和总全向灵敏度测试均由参考测试和待测设备测试两部分组成。

8.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述混响室中，装配有两个机械搅拌器和一个机械转台，机械搅拌器一个水平方向放置，一个垂直方向放置；所述机械转台上装配两个高度可调的支架，支架偏离转台中心25cm，且位于转台的同一直径上，混响室中部署的通信天线指向其中一个机械搅拌器；所述通信天线为标准喇叭天线，混响室转台的一个支架上部署参考天线，所述参考天线为盘锥天线。

9.根据权利要求1所述的一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，其特征在于，所述加载步骤3中人体组织模型是将步骤3中的人体组织模型置于混响室内，离搅拌器、通信天线和参考天线的距离大于设定值。

技术总结
本发明公开了一种基于人体组织模型的人体邻近条件下空口性能的测试方法，利用指定频率下人体组织模拟液填充的模型模拟真实的人体组织，实现了无线设备在人体邻近条件下空口性能的精准测试。该方法能够根据测试需求模拟人体的不同组织及姿势，有效地复现无线设备实际工作中的人体邻近环境，准确、快速地完成无线设备在不同人体邻近条件下空口性能的测试，具有调节方式简单、部署及应用方式灵活、测试效率高、复现性好、制作方便、成本低廉的特点。

技术研发人员：薛威,孙静,杨誉乔,羊彦,高田
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15