一种无线链路通信的信号波可视化交互方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及链路通信测试领域，特别是涉及一种无线链路通信的信号波可视化交互方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、无线通信系统是一种通过无线电波进行信息传输的通信系统。与传统的有线通信系统不同，无线通信系统不依赖物理电缆来传递信号，而是通过空中介质(如空气、真空)使用电磁波传输数据。无线通信系统在日常生活和现代科技中有着广泛的应用，涵盖从个人移动通信到大规模卫星通信等多个领域。在无线通信系统中，信号波在实际空间中的传播受到多种因素的影响，包括反射、折射、衍射和散射等。这些效应使得在复杂环境中理解和优化信号传输变得极具挑战性。尽管仿真技术可以在一定程度上模拟信号传播，但其直观性、可控性和交互性不足，难以真实地展示信号在物理空间中的行为。而通常数学建模方法通常依赖于理想化的假设，无法全面反映实际环境中的复杂性和动态变化。这导致模型的准确性和适用性受限。

2、传统的信号分析和优化方法主要依赖数学建模和仿真，通常难以直观地展示信号在实际物理空间中的传播情况。而信号波在空间中传播的描述是宽带无线通信科研和测试的基础工作之一，传统的数学建模和仿真存在比较大的局限性，譬如直观性、可控性和交互性的不足。由于无法准确预测和优化信号传播路径，实际应用中可能会出现信号衰减、干扰增加和多径效应等问题，导致通信质量和性能下降。局限的建模和仿真方法限制了对新技术和新应用场景的探索和创新，阻碍了无线通信系统的发展和进步。无线通信系统在实际应用中面临的传播挑战和传统方法的局限性，导致信号质量、设计效率、维护难度和创新能力等方面出现问题。解决这些不足需要结合先进的技术手段，如更精确的建模技术、高效的仿真工具和智能优化算法，以提升无线通信系统的整体性能和应用效果。

技术实现思路

1、本发明提供了一种无线链路通信的信号波可视化交互方法、装置、电子设备及存储介质，用于提供一种直观、交互和高效的手段，以便在实验室中更好地理解和分析无线信号在复杂环境中的传播特性。

2、本发明所采取的技术方案是：一种无线链路通信的信号波可视化交互方法，包括以下步骤：

3、a.收集发射端和接收端的信号端特征，通过设置在四周天线传感器模块获得空间中相应位置的信号波数据；

4、b.通过vr装置获取空间信息，包括阻碍物和边界；

5、c.根据信号端特征和信号波数据，通过空间信息和物理约束，训练得到物理信息神经网络模型；

6、d.将空间信息代入物理信息神经网络模型得到实空间信号波，将空间传播的信号波表示为基函数的线性组合，得到展开系数；

7、e.将展开系数和基函数信息传入vr装置重构出信号波，转换为vr设备可以显示的图像或动画；

8、f.通过手势操作对信号波进行分析，在vr装置中呈现分析数据或图表。

9、可选地，步骤b中天线传感器模块处设有智能超表面模块，天线传感器模块和智能超表面模块组成信号采集和处理系统，实现对信号波特征的采集和处理。

10、可选地，步骤f中，vr装置可以根据手势操作选择智能超表面模块，通过智能超表面模块调节超表面的电磁特性，实现对信号波的控制。

11、可选地，步骤c中将空间信息中阻碍物和界限量化为变量约束，物理约束为波动方程。

12、可选地，步骤d中的基函数为傅里叶基函数或拉格朗日基函数或球谐基函数中的一种。

13、可选地，还包括步骤g，通过手势操作在vr装置中构建与物理空间对应的虚拟场景，通过虚拟场景中边界控制或改变阻碍物得到新的虚拟场景，将新的虚拟环境作为空间信息，在已训练完成的实际空间物理信息神经网络模型基础上进行训练，得到虚拟场景所对应的物理信息神经网络模型。

14、可选地，步骤a中信号波数据以矩阵形式存储，每行代表一个时间点的采样，每列分别为信号强度、相位和时间戳；步骤b中空间信息数据使用las格式存储点云数据，每个点包含位置坐标、反射强度和时间戳。

15、本发明还提供了一种无线链路通信的信号波可视化交互装置，包括：

16、信号特征获取模块，用于收集发射端和接收端的信号端特征，通过设置在四周天线传感器模块获得空间中相应位置的信号波数据；

17、空间特征获取模块，用于通过vr装置获取空间信息，包括阻碍物和边界；

18、物理信息神经网络模块，用于根据信号端特征和信号波数据，通过空间信息和物理约束，训练得到物理信息神经网络模型；

19、基函数展开模块，用于将空间信息代入物理信息神经网络模型得到实空间信号波，将空间传播的信号波表示为基函数的线性组合，得到展开系数；

20、信号波重构模块，用于将展开系数和基函数信息传入vr装置重构出信号波，转换为vr设备可以显示的图像或动画；

21、信号波分析模块，用于通过手势操作对信号波进行分析，在vr装置中呈现分析数据或图表。

22、本发明还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：

23、存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

24、处理器用于根据程序代码中的指令执行上述无线链路通信的信号波可视化交互方法。

25、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述无线链路通信的信号波可视化交互方法。

26、本发明的有益效果：这种无线链路通信的信号波可视化交互方法，通过收集发射端和接收端的信号端特征，通过设置在四周天线传感器模块获得空间中相应位置的信号波数据；通过vr装置获取空间信息，包括阻碍物和边界；根据信号端特征和信号波数据，通过空间信息和物理约束，训练得到物理信息神经网络模型；将空间信息代入物理信息神经网络模型得到实空间信号波，将空间传播的信号波表示为基函数的线性组合，得到展开系数；将展开系数和基函数信息传入vr装置重构出信号波，转换为vr设备可以显示的图像或动画；通过手势操作对信号波进行分析，在vr装置中呈现分析数据或图表；

27、提升信号分析的直观性：通过虚拟现实装置，将信号波的传播过程可视化，使得用户可以直观地观察到信号在空间中的变化和分布。这有助于通信工程师和研究人员更好地理解环境对信号传播的影响；

28、增强交互分析能力：利用虚拟现实和手势操作，用户可以在三维空间中进行交互式分析，实时调整视角和放大细节，深入分析特定区域的信号特性。这种交互方式比传统的二维图表和静态模拟更加灵活和深入；

29、提高通信系统优化效率：通过实时的可视化和交互分析，能够更快地发现信号传播中的问题和瓶颈，从而指导天线布局、功率控制和干扰管理等优化措施，提升整体通信系统的性能；

30、考虑到物理信息神经网络模型结合数据驱动和物理驱动的方法，提高了模型的泛化能力和准确性，即使在数据稀缺的情况下，也能通过物理约束获得可靠的预测。使用基函数展开信号波，将复杂的信号表示为少量基函数的线性组合，极大地减少了数据量，提升了传输效率。虚拟现实技术能够实时渲染和展示复杂的信号波传播过程，帮助用户快速理解和评估无线通信的性能和问题。我们利用物理信息神经网络模型对信号波进行完整的描述，通过基函数在虚拟现实装备中重构信号波，并在虚拟现实装备中进行三维直观的呈现和分析。