CN120223208A 一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法和虚拟通信阵列

地址316022浙江省舟山市定海区临城街王文亮彭彤卓伟韦家琳有限公司16124一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法和虚拟通信阵列本申请提供一种静态环境下虚拟通信阵列定周期向目标接收天线单元发送参考通信信号，基于参考通信信号接收的相位差生成参考相位线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号；21.一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法，其特征在于，所述方法包括：构建虚拟通信阵列；虚拟通信阵列处于静态环境下，虚拟通信阵列包括N个天线单元，N为大于等于2的正整数；从虚拟通信阵列中确定接收天线单元和发送天线单元；从接收天线单元中确定目标接收天线单元，从发送天线单元中确定目标发送天线单其中，目标接收天线单元、目标发送天线单元位置固定不变，接收天线单元中除目标接收天线单元外的第一接收天线单元位置可移动，发送天线单元中除目标发送天线单元外的第一发送天线单元位置可移动；所述目标发送天线单元以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号，基于参考通信信号接收的相位差生成参考相位差；根据虚拟通信阵列的通信需求确定模拟通信阵列尺寸，基于模拟通信阵列尺寸移动所述接收天线单元和所述发送天线单元中的第一接收天线单元和第一发送天线单元；模拟通信阵列尺寸大于虚拟通信阵列，与所述模拟通信阵列尺寸相同的通信阵列所需天线单元数量大于N;以移动后的第一接收天线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号；基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述参考相位差对所述测试通信信号目标发送天线单元与目标接收天线单元建立通信链接，目标发送天线单元发送参考通信信号，目标接收天线单元接收参考通信信号；基于目标发送天线单元发送的信号中的相位信息和目标接收天线单元接收的信号中的相位信息差计算参考相位差，参考相位差由发送天线单元对应的时钟与接收天线单元对应的时钟之间的时钟差确定，发送天线单元共用同一时钟，接收天线单元共用同一时钟，发送天线单元对应时钟与接收天线单元对应时钟在同步过程中产生相位差；第一发送天线单元与第一接收天线单元建立通信链接，第一发送天线单元发送测试通信信号，第一接收天线单元接收测试通信信号；基于第一发送天线单元发送的信号中的相位信息和第一接收天线单元接收信号中的相位信息差计算测试相位差，测试相位差包括由发送天线单元对应的时钟与接收天线单元对应的时钟在同步过程中产生的相位差和发送、接收天线单元位置移动变化产生的相位基于参考相位差校正测试相位差，得到校准后的相位差；校准后的相位差为产生相位差的第一发送天线单元和第一接收天线单元之间的位置移动变化产生的相位差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性之后，所述方法还包括：基于多个不同位置下校准后的相位差，建立相位差与方向角的拟合关系模型；在下一次通信时确定通信过程中的第一变化量，基于所述第一变化量、所述拟合关系3模型计算相应的第二变化量，基于所述第二变化量调整对应的天线发送单元和天线接收单元；所述第一变化量、所述第二变化量为相4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标发送天线单元以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号之前，所述方法还包括：所述目标发送天线单元检测外部环境状态，确定除所述目标发送天线单元外的外部环境是否处于静态；在外部环境满足静态条件时，所述目标发送天线单元向对应的目标接收天线单元发送参考通信信号；在外部环境不满足静态条件时，调整所述目标发送天线单元的位置，重新优化信号传播路径，直至外部环境满足静态条件时再向对应的目标接收天线单元发送参考通信信号。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以移动后的第一接收天线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号，包括：基于通信效率指标，确定多个第一发送天线单元与多个第一接收天线单元之间的对应关系，得到多个一一对应的发送接收组；每个发送接收组包括一个第一发送天线单元和一在所述发送接收组内进行通信，在通信过程中保持所述发送接收组内的天线单元静当所述发送接收组内的第一发送天线单元或第一接收天线单元发生移动后，基于移动后的天线单元的通信效率指标重新确定所述对应关系，得到更新后的发送接收组，基于更新后的发送接收组进行通信。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述虚拟通信阵列的通信需求确定模拟通信阵列尺寸，基于所述模拟通信阵列尺寸移动所述接收天线单元和所述发送天线单元中的第一接收天线单元和第一发送天线单元，包括：确定当前通信周期的通信需求；根据所述通信需求确定模拟通信阵列的目标尺寸；确定所述虚拟通信阵列的第一尺寸，计算所述第一尺寸和所述目标尺寸之间的尺寸差根据所述尺寸差距确定所述第一发送天线单元和所述第一接收天线单元的移动路径。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述尺寸差距确定所述第一发送天线和所述第一接收天线的移动路径，包括：基于所述尺寸差距确定外扩面积；基于所述外扩面积与每个天线单元面积的关系，确定最大可移动天线单元的数量；确定所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元的实时位置；以所述最大可移动天线单元的数量为约束条件，以信号覆盖面积最大化为目标函数，以所述实时位置为起点，优化求解所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元在各个所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元按照所述移动轨迹移动，其中，在各个移动周期中，相邻天线单元的间距最小为通信波长的1/2。4确定每个天线单元的结构，所述天线单元包括接收天线单元和发送天线单元；基于所述接收天线单元和发送天线单元的位置关系，将每一对接收天线单元与发送天线单元布置成矩形阵列单元；依据通信需求和覆盖范围，确定多个矩形阵列单元的排列方式，得到虚拟通信阵列；利用所述虚拟通信阵列进行信号收发，通过阵列信号处理算法提升信号增益，基于阵列结构实现波束成形。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述接收天线单元中确定目标接收确定各个所述接收天线单元的硬件资源能力，基于所述硬件资源能力筛选满足硬件通信要求的第一批接收天线单元；从所述第一批接收天线单元中，筛选当前处于空闲状态的候选接收天线单元；基于通信效率、天线位置、信道状态，优化所述候选接收天线单元，得到目标接收天线10.一种虚拟通信阵列，其特征在于，所述虚拟通信阵列包括目标接收天线单元、目标发送天线单元、第一发送天线单元和第一接收天线单元；其中，所述目标接收天线单元、所述目标发送天线单元位置固定不变，所述接收天线单元中除所述目标接收天线单元外的第一接收天线单元位置可移动，所述发送天线单元中除所述目标发送天线单元外的第一发送天线单元位置可移动；所述目标发送天线单元，用于以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号，基于所述参考通信信号接收的相位差生成参考相位差；所述第一发送天线单元，用于基于虚拟通信阵列的通信需求确定移动位置，在移动到所述移动位置后向对应的第一接收天线单元发送测试通信信号；所述第一接收天线单元，用于接收所述测试通信信号，基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性。5一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法和虚拟通信阵列技术领域[0001]本申请涉及海上通信技术领域，尤其涉及一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法和虚拟通信阵列。背景技术[0002]随着5G、6G通信技术的发展，海上通信需求正朝着更高数据速率、更低时延和更广覆盖的方向发展。5G/6G技术依赖于大规模MIMO(MassiveMIMO)和超大规模天线阵列，以实现更强的空间复用能力和更高的通信增益。然而，海上环境复杂多变，信道条件受海浪起伏、气象变化、多径效应等因素影响显著,使得传统的天线部署方式难以满足大规模MIMO在海上的应用需求。因此，基于大规模通信阵列优化海上无线通信成为关键研究方向。[0003]当前海上通信主要依赖卫星通信、短波无线电、甚高频(VHF)无线电和蜂窝网络等大数据传输需求。短波和甚高频无线电带宽有限，数据速率低，在远距离通信中的可靠性不技术虽然能够提升通信质量，但在海上环境部署大规模MIMO系统存在成本高、设备维护复杂、阵列布置受限等问题，影响了其在5G/6G时代的推广应用。[0004]因此，亟需一种基于大规模虚拟通信阵列构建方法，通过合理设计低成本、高效能的天线阵列，并结合智能信道建模技术，提升海上无线通信的稳定性、抗干扰能力和覆盖范围，以满足5G/6G时代海上作业的高性能通信需求。发明内容[0005]有鉴于此，本申请提供一种静态环境下虚拟通信阵列构建方法和虚拟通信阵列，用以通过合理设计低成本、高效能的天线阵列，并结合智能信道建模技术，提升海上无线通信的稳定性、抗干扰能力和覆盖范围，以满足5G/6G时代海上作业的高性能通信需求。本申请第一方面提供一种海上通信方法，所述方法包括：构建虚拟通信阵列；虚拟通信阵列处于静态环境下，虚拟通信阵列包括N个天线单从虚拟通信阵列中确定接收天线单元和发送天线单元；从接收天线单元中确定目标接收天线单元，从发送天线单元中确定目标发送天线单元；其中，目标接收天线单元、目标发送天线单元位置固定不变，接收天线单元中除目标接收天线单元外的第一接收天线单元位置可移动，发送天线单元中除目标发送天线单元外的第一发送天线单元位置可移动；所述目标发送天线单元以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号，基于参考通信信号接收的相位差生成参考相位差；6根据虚拟通信阵列的通信需求确定模拟通信阵列尺寸，基于模拟通信阵列尺寸移动所述接收天线单元和所述发送天线单元中的第一接收天线单元和第一发送天线单元；模拟通信阵列尺寸大于虚拟通信阵列，与所述模拟通信阵列尺寸相同的通信阵列所需天线单元数量大于N;以移动后的第一接收天线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号；基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性。[0007]本申请第二方面提供一种虚拟通信阵列，所述虚拟通信阵列包括目标接收天线单元、目标发送天线单元、第一发送天线单元和第一接收天线单元；其中，所述目标接收天线单元、所述目标发送天线单元位置固定不变，所述接收天线单元中除所述目标接收天线单元外的第一接收天线单元位置可移动，所述发送天线单元中除所述目标发送天线单元外的第一发送天线单元位置可移动；所述目标发送天线单元，用于以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号，基于所述参考通信信号接收的相位差生成参考相位差；所述第一发送天线单元，用于基于虚拟通信阵列的通信需求确定移动位置，在移动到所述移动位置后向对应的第一接收天线单元发送测试通信信号；所述第一接收天线单元，用于接收所述测试通信信号，基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性。[0008]本申请提供的海上通信方法和虚拟通信阵列，第一方面，通过设置多个可移动的第一发送天线，虚拟通信阵列的覆盖范围得到了极大扩展，在将虚拟通信阵列应用在不同应用场景如海上时，可以满足远距离和大范围海上目标的通信需求。在传统的海上通信方式中，固定式基站或单一发送天线受限于物理位置，通信范围有限，难以覆盖远离基站的海上目标。而本申请通过可移动的第一发送天线动态调整自身位置，使其能够主动靠近通信一发送天线能够根据目标位置和运动轨迹进行自适应调整，使信号传播路径更加优化，减少路径损耗，提高通信效率。通过多个可移动发送天线的协同工作，不仅能够覆盖更广阔的海域，还能够在不同天线之间切换传输路径，进一步提高通信的连续性和稳定性，确保海上目标始终处于稳定的通信连接状态。与此同时，利用数量不多的天线单元构建虚拟通信阵列，能够显著降低系统建设和维护成本。传统的虚拟通信阵列需要大量的天线单元和复杂的基础设施，这不仅增加了设备采购的成本，还需要额外的资源进行部署和管理。通过合理配置可移动天线单元并对其进行优化布局，能够在保证通信质量和覆盖范围的前提下，减少所需天线单元的数量。第二方面，通过一对固定位置的接收天线和发射天线，可以简化信号校正过程，特别是在海上这种复杂的环境中。由于固定位置的接收天线和发射天线之间只存在一种因素的相位差，即仅含有相位偏移，这种相位差相对稳定且容易测量与修正。反之，可移动的接收天线与发射天线之间会受到位置移动带来的额外相位差影响，除了传统的相位偏移，还需考虑由于天线位置变化产生的动态相位差，因此，通过利用固定位置天线对可移动天线相位差的修正，可以有效地降低由于天线位置变化带来的误差，可以消除由位置变动引起的相位偏移，还能确保信号在接收端的准确性和同步性。通过这种方法，可以7确保可移动天线在海上复杂环境中的稳定通信，进而提高虚拟通信阵列的可靠性与信号质动态变化导致信号的时延和相位出现误差，这会影响通信质量。为了解决这一问题，通过设置固定位置的目标发送天线并以固定周期发送参考信号，可以为虚拟通信阵列提供一个稳定的时间和相位基准。第一接收天线基于该参考信号，可以校准检测信号的时延和相位差，并进行补偿，使得所有检测信号能够在接收端达到时间同步和相位对齐，从而避免信号失附图说明[0009]图1为本申请实施例一提供的静态环境下虚拟通信阵列构建方法的流程图；图2为本申请实施例二提供的虚拟通信阵列的结构示意图。具体实施方式[0010]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。[0011]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指联的列出项目的任何或所有可能组合。[0012]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第[0013]下面给出具体的实施例，用以详细介绍本申请的技术方案。[0014]图1为本申请实施例一提供的静态环境下虚拟通信阵列构建方法的流程图。请参照图1,本实施例提供的方法，可以包括：[0015]具体的，虚拟通信阵列是由多个天线单元组成的无线通信系统，这些天线单元由两部分天线单元组成，一部分是位置固定不变的天线单元，另一部分是位置可移动的天线单元，这些天线单元用于在海上环境中建立稳定的无线通信网络。虚拟通信阵列包含的天[0016]需要说明的是，虚拟通信阵列处于静态环境下，指的是虚拟通信阵列所在的物理环境在一定时间内保持不变，不受外部动态因素(如海浪、风速、船只运动等)影响。在该环境中，天线单元的位置、相对间距和方向角均保持稳定，不发生显著变化，确保信道特性相对恒定。这种静态环境有助于消除由外部扰动引起的随机因素，使通信性能分析、信道估计以及天线优化设计更加准确和可靠。[0017]进一步的，虚拟通信阵列是一种模拟的大规模天线阵列，可以应用于不同的场景，8如陆地、空中和海上通信环境，以优化天线布局、提升信号覆盖范围和增强通信稳定性。本申请重点介绍其在海上应用场景中的实现方式，包括如何在动态海洋环境下调整天线单元布局、优化波束方向，并基于虚拟阵列的仿真结果调整海上通信阵列的部署与优化。[0018]需要说明的是，在构建虚拟通信阵列时，天线单元的数量设为N,并选择一个相对较小的N值，主要是考虑到在实际应用场景(如海上)搭建大规模通信阵列所面临的种种困难。海上环境的特殊性，如波浪、恶劣天气和设备的稳定性等，都使得大规模通信阵列的搭建和维护极具挑战性。过多的天线单元不仅需要更高的成本，还会增加系统的复杂度和对电力、硬件的需求，且在动态海况下可能导致通信稳定性和信号质量的下降。因此，通过合理选择适中的天线单元数量，能够在保证通信性能的同时，有效减少安装和维护的难度，降低系统的整体成本，提高系统的灵活性和可扩展性，以适应实际海上应用中的需求。[0019]进一步的，虚拟通信阵列包括固定位置的目标发送天线单元、固定位置的目标接收天线单元、多个可移动位置的第一发送天线单元和多个可移动位置的第一接收天线单元，目标发送天线单元与目标接收天线单元之间的信号传播路径固定；目标发送天线单元向目标接收天线单元发送参考通信信号，每个第一发送天线单元调整位置后向对应的第一接收天线单元发送测试通信信号，第一接收天线利用参考通信信号对接收到的测试通信信号进行校准。[0020]需要说明的是，由于海洋环境广阔且缺乏固定的基站，通信信号的传输主要受到发送天线自发移动的影响，而环境因素(如海浪起伏、多路径效应等)虽然会引起一定波动，但其影响是次要的且可以通过信号处理手段进行补偿。由于第一发送天线本身是可移动的，其位置变化直接导致信号传播路径的动态变化，使时延、相位和信号强度产生不可忽略的偏差。因此，调整第一发送天线的位置不仅是为了适应外部环境的变化，更重要的是为了优化信号覆盖、减少由天线自身移动引起的误差，并确保通信链路的稳定性。通过合理规划移动路径，第一发送天线可以主动避开信号干扰区域，优化信号传播角度，减少路径损耗，从而提高信号的传输效率和可靠性。此外，在需要对多个目标进行通信时，移动第一发送天线可以根据目标位置的变化动态调整布局，以适应不同的通信需求，确保通信链路的畅通和数据传输的稳定性。[0021]具体实现时，所述构建虚拟通信阵列，包括：确定每个天线单元的结构，所述天线单元包括接收天线单元和发送天线单元；基于所述接收天线单元和发送天线单元的位置关系，将每一对接收天线单元与发送天线单元布置成矩形阵列单元；依据通信需求和覆盖范围，确定多个矩形阵列单元的排列方式，得到虚拟通信阵列；利用所述虚拟通信阵列进行信号收发，通过阵列信号处理算法提升信号增益，基于阵列结构实现波束成形。[0022]具体的，根据通信需求和环境条件，确定每个天线单元的具体结构，每个天线单元包括接收天线单元和发送天线单元。接收天线单元用于接收信号，发送天线单元用于发送信号。根据天线单元设计和虚拟通信阵列布局需求，通过计算天线的相对距离、角度以及布局方式确定每一对接收天线单元与发送天线单元之间的位置关系。将每一对接收天线单元和发送天线单元布置为矩形阵列单元。根据通信需求、覆盖范围以及阵列设计要求，确定多个矩形阵列单元的排列方式。排列方式决定了虚拟通信阵列的整体形状和分布，包括线性排列、二维平面排列或其他适应需求的排列。根据上述步骤，构建完成一个包含多个矩形阵列单元的虚拟通信阵列，虚拟通信阵列内的天线单元按预定排列方式配置。进一步的，利用9构建好的虚拟通信阵列进行信号的收发操作。通过阵列信号处理算法，如加权求和或干扰消除，提升信号的增益，使得信号在传播过程中获得更强的接收质量。基于阵列结构，使用波束成形技术调整天线阵列的发射和接收方向，使其能够集中信号能量到特定的方向，优化信号的覆盖范围，减少干扰，并提高通信系统的整体性能。[0023]需要说明的是，在建立虚拟通信阵列之后，该虚拟通信阵列可以用于研究超大规模阵列的信道特性，包括空间、时间和频率的相关性。通过模拟超大规模阵列在不同环境下的通信过程，可以分析信道的空间相关性，研究天线单元间的距离、排列方式对信道特性的影响；同时，通过采集不同时间段的信道状态数据，可以研究信道的时间相关性，揭示信道随时间变化的稳定性及动态特性；此外，借助不同频率下的测试信号，可以分析信道的频率相关性，探索多频段通信对阵列性能的影响。这些研究有助于优化超大规模阵列的布局、波束赋形及信号处理算法，提高通信系统的整体性能。[0024]S102、从虚拟通信阵列中确定接收天线单元和发送天线单元。[0025]具体的，接收天线单元负责接收从发送天线单元传来的信号。在虚拟通信阵列中，根据信号接收质量的需求选择一个或多个天线单元作为接收天线单元。通常，接收天线单元会选择位于通信路径较为理想的位置，以获得最佳信号。如果虚拟通信阵列中有多个天线单元，接收天线单元可以是位置固定的，或者在特定情况下选择可移动的天线单元来适应不同的海况或通信需求。进一步的，发送天线单元负责将信号传输到接收天线单元。在虚拟通信阵列中，可以选定一个或多个天线单元作为发送天线单元。选择发送天线单元时，考虑的因素包括发送距离、信号强度和抗干扰能力。发送天线单元的位置和定向(例如，定向天线或全向天线)可以根据海面上的通信目标位置进行调整。[0026]S103、从接收天线单元中确定目标接收天线单元，从发送天线单元中确定目标发送天线单元。[0027]具体的，目标接收天线单元用于接收目标发送天线单元发送的参考通信信号。需要说明的是，目标接收天线单元为接收天线单元中位置固定不变的一个天线单元，接收天线单元中除目标接收天线单元外的第一接收天线单元位置可移动，即第一接收天线单元为接收天线单元中除目标接收天线单元以外的任一天线单元。目标发送天线单元为发送天线单元中位置固定不变的一个天线单元，发送天线单元中除目标发送天线单元外的第一发送天线单元位置可移动，即第一发送天线单元为发送天线单元中除目标发送天线单元意外的任一天线单元。[0028]具体实现时，所述从所述接收天线单元中确定目标接收天线单元，包括：确定各个所述接收天线单元的硬件资源能力，基于所述硬件资源能力筛选满足硬件通信要求的第一批接收天线单元；从所述第一批接收天线单元中，筛选当前处于空闲状态的候选接收天线单元。[0029]具体的，获取每个接收天线单元的硬件资源能力，包括其处理能力、传输速率、功率、带宽等相关参数。通过硬件资源能力的评估，确定各个接收天线单元能够支持的通信负载。根据通信需求和硬件资源要求，筛选出硬件资源能力满足通信要求的接收天线单元。根据预设的条件(例如最小处理能力、传输速率要求等),从所有接收天线单元中挑选出符合条件的第一批接收天线单元。在已筛选出的第一批接收天线单元中，进一步检查每个天线单元的状态。筛选出当前处于空闲状态、没有参与其他通信任务的接收天线单元作为候选各候选天线单元的实际性能，包括其在当前网络环境中的信号质量、接收灵敏度、信号干扰等因素。通过优化过程，最终确定一个或多个满足通信需求并具有较好性能的接收天线单[0030]需要说明的是，确定目标发送天线单元的过程与确定目标接收天线单元类似，此处不再赘述。[0031]需要说明的是，在海上通信中，第一发送天线在移动过程中会产生时延误差和相位误差，主要是由于信号的传播路径随天线位置的变化而发生动态调整。首先，时延误差的产生是因为电磁波的传播速度恒定，当第一发送天线移动时，信号的传播距离会随之改变，使得信号到达接收天线的时间发生偏差，导致不同发送天线的信号无法准确同步。其次，相位误差的产生是由于电磁波是周期性振荡的，传播路径的变化会导致信号相位的偏移，造成接收端的相干叠加失效，进而影响通信质量。为了确保多天线协同传输的稳定性，需要基于目标发送天线提供的参考信号进行校准，通过调整时延来同步信号到达时间，并补偿相位误差，确保信号在接收天线处相位对齐，从而提高信号质量和通信可靠性。[0032]在海上通信中，设置固定位置的目标发送天线和目标接收天线，可以为整个虚拟通信阵列提供稳定的时间和相位基准，从而实现时延和相位的校准。由于目标发送天线和目标接收天线的位置是已知且固定的，它发出的参考信号在传播过程中不会受到位置变化的影响，因此可以作为第一接收天线进行时延和相位计算的基准。对于第一发送天线而言，其发出的检测信号由于位置变化会导致传播距离变化，进而引起时延误差和相位误差。通过对比第一发送天线的检测信号与目标发送天线的参考信号的到达时间和相位，可以计算出时延偏差和相位偏差，并通过相应的补偿机制进行校准，使所有信号在接收天线处同步到达且相位对齐。这样，虚拟通信阵列能够保持信号的稳定性，提高数据传输的准确性和可靠性。[0033]S104、所述目标发送天线单元以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号，基于参考通信信号接收的相位差生成参考相位差。[0034]具体实现时，设定目标发送天线单元发送参考通信信号的时间间隔，即固定周期。固定周期可以根据通信需求、信号稳定性以及系统能力进行预设。在设定的固定周期内，目标发送天线单元按照固定周期向目标接收天线单元发送预定的参考通信信号。参考通信信号具有已知的特征，包括标准信号、同步信号或已知频率、相位的信号。目标接收天线单元接收来自目标发送天线单元发送的参考通信信号，记录下信号的到达时间、相位等信息。通过比较接收到的参考通信信号的实际相位和发送信号的预期相位，通过对比两者之间的相[0035]可选的，所述目标发送天线单元以固定周期向所述目标接收天线单元发送参考通信信号之前，所述方法还包括：所述目标发送天线单元检测外部环境状态，确定除所述目标发送天线单元外的外部环境是否处于静态；在外部环境满足静态条件时，所述目标发送天线单元向对应的目标接收天线单元发送参考通信信号；在外部环境不满足静态条件时，调整所述目标发送天线单元的位置，重新优化信号传播路径，直至外部环境满足静态条件时再向对应的目标接收天线单元发送参考通信信号。11变化，可能导致信号传播受到干扰或畸变。因此，在发送参考通信信号之前，检测外部环境是否处于静态状态是一个重要步骤。如果外部环境不满足静态条件，可能会引入额外的干扰或误差，影响参考通信信号的质量和校准的准确性。通过这一设置，目标发送天线单元首先确保在外部环境处于静态条件下进行信号发送，避免了因动态变化带来的不稳定因素。只有在外部环境稳定时，发送的参考通信信号才会具有更高的准确性，从而确保参考通信信号与测试通信信号的相位差异可以得到准确计算和校准。如果外部环境不满足静态条件，虚拟通信阵列通过调整目标发送天线单元的位置并优化信号传播路径，直到满足静态条件再发送信号，这样可以最大限度地减少由环境因素引起的误差，提高海上通信系统的[0037]S105、根据虚拟通信阵列的通信需求确定模拟通信阵列尺寸，基于模拟通信阵列尺寸移动所述接收天线单元和所述发送天线单元中的第一接收天线单元和第一发送天线[0038]具体的，模拟通信阵列是用于模拟和优化虚拟通信阵列的模真和验证虚拟通信阵列的工作效果和性能。通过使用模拟通信阵列，能够在实际部署之前对虚拟通信阵列的性能进行有效预测，并对通信需求和天线配置进行精确调整，以确保最终部署的虚拟通信阵列能够在复杂的海上环境中高效、稳定地工作。[0039]具体实现时，所述根据所述虚拟通信阵列的通信需求确定模拟通信阵列尺寸，基于所述模拟通信阵列尺寸移动所述接收天线单元和所述发送天线单元中的第一接收天线单元和第一发送天线单元，包括：确定当前通信周期的通信需求；根据所述通信需求确定模拟通信阵列的目标尺寸；确定所述虚拟通信阵列的第一尺寸，计算所述第一尺寸和所述目标尺寸之间的尺寸差距；根据所述尺寸差距确定所述第一发送天线单元和所述第一接收天线单元的移动路径。[0040]具体的，在每个通信周期开始时，收集当前的通信需求数据，包括通信范围、信号质量要求、数据速率要求、网络负载等。通过通信需求分析，明确所需的信号覆盖范围、频带、带宽以及其他相关参数。根据所获取的通信需求，计算出满足该需求所需的模拟通信阵列尺寸。基于信号覆盖范围和波束成形的要求，确定模拟阵列的目标尺寸，确保能够覆盖所有需要服务的区域，并满足相关通信指标(如信号质量、延迟、干扰抑制等)。通过对实际部署的虚拟通信阵列进行设计和测量，基于海上作业的实际要求、设备约束和可用空间等因素确定虚拟通信阵列尺寸(即第一尺寸)。根据模拟通信阵列的目标尺寸与实际虚拟通信阵列的初步尺寸(第一尺寸)之间的差距，计算两者之间的差距。根据计算出的尺寸差距，制定调整方案，确定第一发送天线单元和第一接收天线单元需要移动的路径。[0041]本实施例提供的方法，通过根据当前通信周期的需求动态调整模拟通信阵列尺寸，并基于这一尺寸调整接收天线单元和发送天线单元的位置，可以实现更为精确和灵活的通信网络优化。首先，根据实际通信需求来调整阵列的尺寸，使得通信阵列始终与需求相匹配，不会出现过度配置或资源浪费的情况。其次，尺寸差距的计算有助于精确定位需要调整的天线单元位置，避免了不必要的资源消耗和布局不当的情况。通过这种优化机制，通信阵列能够在不同通信周期内实现动态适应，使得信号覆盖能够最大化，通信效率得到提升，且天线单元的合理布局保证了信号的稳定性和抗干扰能力。[0042]可选的，在移动接收天线单元和发送天线单元之前，首先明确可用的移动范围和边界条件。这些边界条件可能由海上平台的尺寸、物理空间的约束、作业区域的规定以及其他环境因素(如水域深度、风速和海浪等)决定。明确边界后，确保天线单元的移动不超过物理限制，也避免与其他设备或障碍物发生冲突。进一步的，基于尺寸差距和移动边界，根据最小移动距离原则，选择天线单元的最佳移动路径。在确保通信需求得到满足的前提下，优先选择移动距离最小的路径。根据移动方案和所需的最小移动距离优化移动的时序。为了保证天线单元的稳定性和避免产生干扰，最远的天线单元通常需要最先移动。由于最远天线在阵列中占据最边缘位置，一旦其位置调整后，能够避免其他天线单元在移动过程中相互干扰。在实际移动过程中，天线单元必须按移动时序有序地进行调整，确保新的位置不会形成阵列中的障碍物。特别是在多个天线单元的阵列布局中，避免某些天线因移动顺序不当而成为障碍，阻碍其他天线的正常工作。通过合理的时序安排，确保天线间的相对位置始[0043]可选的，所述根据所述尺寸差距确定所述第一发送天线和所述第一接收天线的移动路径，包括：基于所述尺寸差距确定外扩面积；基于所述外扩面积与每个天线单元面积的关系，确定最大可移动天线单元的数量；确定所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元的实时位置；以所述最大可移动天线单元的数量为约束条件，以信号覆盖面积最大化为目标函数，以所述实时位置为起点，优化求解所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元在各个移动周期的位置点，组成移动轨迹；所述第一接收天线单元和所述第一发送天线单元按照所述移动轨迹移动，其中，在各个移动周期中，相邻天线单元的间距最小为通信波长的1/2。[0044]具体的，根据虚拟通信阵列当前的尺寸和目标尺寸之间的差距，计算出需要扩展的区域，即外扩面积。外扩面积为虚拟通信阵列需要覆盖的区域，用于决定天线单元的具体移动范围。根据外扩面积的大小以及每个天线单元的占用面积，计算出在这个外扩区域内可以放置多少个天线单元，这个数量就是最大可移动天线单元的数量，它决定了阵列中需要移动的天线单元数量。在每个通信周期内，获取所有接收天线单元和发送天线单元的实时位置。根据最大可移动天线单元的数量和优化目标(如最大化信号覆盖面积),通过求解优化问题，确定第一接收天线单元和第一发送天线单元在各个移动周期内的位置点。此时，目标函数为信号覆盖面积的最大化，优化算法根据此目标函数来确定各个天线单元的最佳位置。根据优化计算出的移动轨迹，实际执行天线单元的移动。在移动过程中，确保在每个移动周期内，相邻天线单元的间距至少为通信波长的1/2,以避免相邻天线单元之间产生干[0045]本实施例提供的方法，通过基于尺寸差距确定外扩面积，并计算可移动天线单元的数量，使得虚拟通信阵列能够根据实际需求进行有效调整。首先，通过确定外扩面积和天线单元面积之间的关系，可以确保阵列的调整能够最大化信号覆盖范围，从而提升通信性能，尤其是在覆盖区域较广、环境复杂的海上场景中。这种方法有助于避免过度配置或资源浪费，因为它明确了移动天线单元的数量和必要的调整范围。其次，采用信号覆盖面积最大化作为目标函数优化天线单元的位置，不仅能提高信号的覆盖率，还能在不同通信周期中实现自适应调整，确保阵列始终处于最佳工作状态。此外，通过确保相邻天线单元的最小间距为通信波长的1/2,能够有效避免信号间的干扰，优化信号传输效率。这种综合优化的方式使得虚拟通信阵列在复杂的环境中具有较高的灵活性和鲁棒性，有助于提升通信稳定[0046]可选的，所述第一发送天线单元基于通信需求，确定自身的移动路径；所述第一发送天线单元基于所述移动路径移动，在移动过程中基于所述目标发送天线单元和其他第一发送天线单元的位置，调整所述第一发送天线的移动路径；所述第一发送天线单元基于预设的最小安全间距约束条件，在移动过程中实时检测周围天线的相对位置，并在与周围天线的距离小于安全阈值时调整移动轨迹；所述第一发送天线单元基于路径优化算法，综合考虑信号覆盖范围、传播损耗、路径损耗以及与其他第一发送天线单元的相对位置，调整移动速度与方向。[0047]具体实现时，获取检测目标的位置信息，并结合其历史运动轨迹预测检测目标的未来位置。根据通信需求(如信号覆盖范围、数据传输速率)计算最优信号覆盖区域。采用路径规划算法(如A*算法、Dijkstra算法)计算第一发送天线单元的初始移动路径，确保信号覆盖最优且路径损耗最小。进一步的，获取目标发送天线单元和其他第一发送天线单元的实时位置信息。在第一发送天线单元移动过程中，持续监测周围天线的动态位置，避免路径重叠或信号干扰。在路径规划中引入动态避障机制，使第一发送天线单元在遇到其他天线阻挡时，基于最短路径调整移动方向。通过预设最小安全间距阈值，确保不同天线之间的安全距离。在第一发送天线单元移动过程中，利用超声波传感器、激光雷达或无线电测距系统，实时测量与周围天线的距离。当检测到第一发送天线单元与周围天线的距离小于安全阈值时，触发避让机制，重新规划移动轨迹，调整第一发送天线的移动方向。在整个移动的过程中，结合信号覆盖范围、传播损耗、路径损耗等因素，优化第一发送天线的移动速度与线处于最佳通信位置，并通过反馈控制机制持续优化路径，确保最优的信号覆盖效果。[0048]本实施例提供的方法，通过合理确定第一发送天线单元的移动路径，可以有效优化虚拟通信阵列的性能，提高信号覆盖范围和质量，同时避免天线之间的干扰和物理冲突。首先，基于检测目标的位置信息和通信需求，动态调整天线位置能够确保检测目标始终处于最佳信号覆盖范围内，避免通信盲区，并优化信号传播路径，从而降低损耗，提高信号质量和稳定性。其次，在多个天线协同工作的环境下，若没有合理的路径规划，可能会导致天线之间的信号干扰甚至物理碰撞，因此，通过实时检测周围天线的相对位置，并在接近安全阈值时调整轨迹，可以有效防止干扰问题，同时保障系统的安全性。此外，采用路径优化算法综合考虑信号传播损耗、路径损耗以及天线间距，能够提升路径规划的智能性，使天线在移动过程中动态调整速度和方向，以适应复杂的海洋环境，避免因海浪、船舶晃动等因素造成的通信中断。与此同时，合理的路径规划还能减少不必要的移动，优化能耗，提高设备使用寿命，增强整个通信系统的稳定性和可扩展性，使其能够适应更大规模的多天线协作通信需求。[0049]S106、以移动后的第一接收天线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号。[0050]具体的，测试通信信号指的是用来验证、校准或评估通信质量的信号。在虚拟通信阵列中，测试通信信号用于评估虚拟通信阵列的性能、传输质量、信道状态或其他相关参数。测试通信信号与参考通信信号之间的关联在于，参考通信信号通常作为一个已知标准信号，作为信道校准的基准。在虚拟通信阵列中，通过发送参考通信信号并测量其接收信号的变化，可以获得信道的特性、噪声、干扰等信息。而测试通信信号则是利用已经校准过的信道来进行性能评估和验证。参考通信信号用于校准信道和优化通信参数，而测试通信信号则是在已经经过参考信号校准的信道中进行通信质量的检测和评估。[0051]具体实现时，所述以移动后的第一接收天线单元和第一发送天线单元发送测试通信信号，包括：基于通信效率指标，确定多个第一发送天线单元与多个第一接收天线单元之间的对应关系，得到多个一一对应的发送接收组；每个发送接收组包括一个第一发送天线单元和一个第一接收天线单元；在所述发送接收组内进行通信，在通信过程中保持所述发送接收组内的天线单元静止；当所述发送接收组内的第一发送天线单元或第一接收天线单元发生移动后，基于移动后的天线单元的通信效率指标重新确定所述对应关系，得到更新后的发送接收组，基于更新后的发送接收组进行通信。[0052]具体的，根据通信效率指标(如信号强度、信道状态等),评估每个发送天线单元和接收天线单元之间的配对效果。根据评估结果，选择多个发送天线单元和接收天线单元，形成多个一一对应的发送接收组，每组包括一个发送天线单元和一个接收天线单元。在确定了发送接收组之后，在这些发送接收组内进行通信。在通信过程中，每对发送、接收天线单元在其对应的组内保持静止。当某个发送接收组内的发送天线单元或接收天线单元发生移动时，重新基于新的通信效率指标(例如移动后的信号质量或信道状态)评估该天线单元的通信性能。根据重新评估后的通信效率，更新对应关系，得到新的发送接收组。根据更新后的发送接收组继续进行通信，确保天线单元的有效配对和优化通信效率。[0053]本实施例提供的方法，通过动态调整发送接收天线单元的对应关系来优化通信效率。首先，基于通信效率指标来确定多个发送天线单元与接收天线单元之间的对应关系，可发送接收组内的天线单元保持静止有助于保证通信稳定性，避免因天线位置的频繁变化导致信号质量下降。当天线单元发生移动后，基于新的通信效率指标重新评估天线单元的性能，使得发送接收组的配对能够及时更新，确保新的天线位置仍能维持最佳的通信效率。这种方法可以灵活应对海上环境中天线单元的动态变化，最大程度地提高通信系统的适应性和可靠性。[0054]S107、基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性。[0055]具体实现时，所述基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，包括：目标发送天线单元与目标接收天线单元建立通信链接，目标发送天线单元发送参考通信信号，目标接收天线单元接收参考通信信号；基于目标发送天线单元发送的信号中的相位信息和目标接收天线单元接收的信号中的相位信息差计算参考相位差，参考相位差由发送天线单元对应的时钟与接收天线单元对应的时钟之间的时钟差确定，发送天线单元共用同一时钟，接收天线单元共用同一时钟，发送天线单元对应时钟与接收天线单元对应时钟在同步过程中产生相位差；第一发送天线单元与第一接收天线单元建立通信链接，第一发送天线单元发送测试通信信号，第一接收天线单元接收测试通信信号；基于第一发送天线单元发送的信号中的相位信息和第一接收天线单元接收信号中的相位信息差计算测试相位差，测试相位差包括由发送天线单元对应的时钟与接收天线单元对应的时钟在同步过程中产生的相位差和发送、接收天线单元位置移动变化产生的相位差；基于参考相位差校正测试相位差，得到校准后的相位差；校准后的相位差为产生相位差的第一发送天线单元和第一接收天线单元之间的位置移动变化产生的相位差。[0056]具体的，结合上面的描述，参考相位差包含发送天线单元和接收天线单元在时钟同步过程中产生的相位差。由于发送天线单元共用同一个时钟，接收天线单元共用同一个时钟，因此参考相位差主要由发送端时钟与接收端时钟之间的时钟差异引起，该相位差反映了整个通信系统的基础时间同步误差，与天线的物理位置变化无关。测试相位差包括发送天线单元和接收天线单元的时钟同步过程产生的相位差(即与参考相位差相同的部分)、由发送、接收天线单元位置移动变化产生的相位差，由于天线单元在移动过程中其相对位置发生变化，因此测试相位差还包含由发送、接收天线单元位置移动变化产生的相位差。测试相位差不仅受时钟同步影响，还反映了天线单元的相对运动对信号传播路径和相位的影响。因此，利用参考相位差校正测试相位差，可以去除测试相位差中由于天线单元和接收天线单元的时钟同步过程产生的相位差，得到仅包含由发送、接收天线单元位置移动变化产生的相位差，实现对天线相对位置变化的精确测量。[0057]具体实现时，目标发送天线单元与目标接收天线单元建立通信链接，两者之间通过无线信号进行数据交换，目标发送天线单元发送参考通信信号，目标接收天线单元接收该信号。通过分析目标发送天线单元发送的信号中的相位信息和目标接收天线单元接收到的信号中的相位信息差，通过作差计算得到参考相位差。进一步的，第一发送天线单元和第一接收天线单元也建立通信链接，并进行测试通信。第一发送天线单元发送测试通信信号，第一接收天线单元接收信号。通过分析第一发送天线单元发送的信号中的相位信息和第一接收天线单元接收到的信号中的相位信息差，通过作差计算测试相位差。最后，基于参考相位差对测试相位差进行校正。通过对比参考相位差和测试相位差，计算两者之间的差值，校正过程中去除由环境因素产生的相位差，得到仅由天线单元相对位置变化引起的相位差。[0058]本实施例提供的方法，利用参考相位差对测试相位差进行校正，能够显著提高海上通信系统中信号的准确性和稳定性。首先，通过参考相位差的计算，能够确定发送天线和接收天线时钟同步对信号的影响，减少外部环境变化(如海水、天气等)对通信信号的干扰，这为后续的信号处理和优化提供了准确的基准。然后，通过对比测试相位差和参考相位差，可以在天线单元之间的相对位置发生变化时进行精确的调整，从而消除由于天线位置差异引起的相位变化，提高信号传输的质量。这样，校准后的相位差能够真实反映天线单元相对位置变化的影响，确保天线系统能够提供更加稳定和高效的通信性能，尤其是在海上复杂环境下。通过这种方法，通信信号的精度和系统的可靠性得到了保障，极大提升了虚拟通信阵列的实际应用性能和抗干扰能力。[0059]可选的，所述基于所述参考相位差对所述测试通信信号相位差进行校准，基于校准后的相位差计算所述虚拟通信阵列的信道特性之后，所述方法还包括：基于多个不同位置下校准后的相位差，建立相位差与方向角的拟合关系模型；在下一次通信时确定通信过程中的第一变化量，基于所述第一变化量、所述拟合关系模型计算相应的第二变化量，基于所述第二变化量调整对应的天线发送单元和天线接收单元；所述第一变化量、所述第二变化量为相位差或方向角。[0060]具体的，第一变化量、第二变化量为相位差或方向角，即第一变化量可以是相位差，第一变化量也可以是方向角，第二变化量可以是相位差，第二变化量也可以是方向角。[0061]具体实现时，通过参考相位差对测试通信信号的相位差进行校准，得到校准后的相位差。然后，基于多个不同位置下(不同位置的第一发送天线单元和第一接收天线单元)的校准后的相位差数据，使用数据拟合方法(如最小二乘法、曲线拟合等)建立相位差与方向角之间的拟合关系模型。在下一次通信时，首先监测通信过程中的相位差变化，通过对比当前的相位差和参考相位差，计算出第一变化量(第一变化量为相位差)。然后，利用拟合关系模型，将第一变化量代入拟合关系模型中，计算出第二变化量(第二变化量为方向角)。接下来，基于计算得到的第二变化量，调整相应的天线发送单元和接收单元的接收方向。[0062]在另一种可能的实现方式中，在下一次通信时，首先监测通信过程中的相位差变化，通过对比当前的方向角和变化前的方向角，计算出第一变化量(第一变化量为方向角)。然后，利用拟合关系模型，将第一变化量代入拟合关系模型中，计算出第二变化量(第二变化量为相位差)。接下来，基于计算得到的第二变化量，调整相应的天线发送单元和接收单元发送的信号。[0063]本实施例提供的方法，通过将相位差与方向角建立拟合关系模型，并基于这个模型进行动态调整。首先，建立相位差与方向角的关系模型可以帮助精确了解虚拟通信阵列在不同位置的信号传播特性，从而能够更准确地预测通信信号的质量和传播情况。通过校准后的相位差和模型的结合，能够在不同的海洋环境中实时调整信号传输路径和阵列配置，提高通信的稳定性和效率。其次，通过在通信过程中根据第一变化量计算第二变化量，并进行相应的天线调整，能够动态地应对海上环境中由于天气、海浪等因素带来的信号变化，从而优化天线的工作状态，保证通信质量。这种方法不仅提高了通信系统的自适应能能够确保系统在不断变化的海洋环境中始终处于最佳的通信状态，从而保证海上作业的安全性和高效性。[0064]可选的，在基于校准后的相位差计算虚拟通信阵列的信道特性之后，可以进一步基于这些信道特性研究多个关键问题。首先，在通信系统设计方面，可以利用准确的信道模型优化波束赋形、调制编码方案和资源分配策略，以提升系统的稳定性和适应性。其次，在性能提升方面，可以针对信道的空间、时间和频率相关性，优化多天线协作策略、干扰抑制技术和信号处理算法，提高通信质量和可靠性。此外，在无限规划(如大规模MIMO、RIS辅助通信等新兴技术)中，基于信道特性可以更好地预测通信环境的变化趋势，优化系统架构，为未来通信网络的部署提供数据支撑。最后，在标准化研究方面，精确的信道建模能够为通信协议、天线设计及频谱管理等标准制定提供关键信息，确保新一代无线通信系统的高效性和互操作性。[0065]本实施例提供的方法，第一方面，通过设置多个可移动的第一发送天线，虚拟通信阵列的覆盖范围得到了极大扩展，在将虚拟通信阵列应用在不同应用场景如海上时，可以满足远距离和大范围海上目标的通信需求。在传统的海上通信方式中，固定式基站或单一发送天线受限于物理位置，通信范围有限，难以覆盖远离基站的海上目标。而本申请通过可移动的第一发送天线动态调整自身位置，使其能够主动靠近通信需求区域，优化信号覆盖，从而有效减少信号盲区，提高远距离通信能力。此外，可移动的第一发送天线能够根据目标位置和运动轨迹进行自适应调整，使信号传播路径更加优化，减少路径损耗，提高通信效率。通过多个可移动发送天线的协同工作，不仅能够覆盖更广阔的海域，还能够在不同天线之间切换传输路径，进一步提高通信的连续性和稳定性，确保海上目标始终处于稳定的通信连接状态。与此同时，利用数量不多的天线单元构建虚拟通信阵列，能够显著降低系统建设和维护成本。传统的虚拟通信阵列需要大量的天