[發明專利]一種基于面元法的超短波通信地圖構建方法

有效

• 申請號: 202110858138.5
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113660673B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 楊杰;占君;黃煦;張偉科;馬肸
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍96901部隊24分隊
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 周玄

本發明給出了一種基于面元法的超短波通信地圖構建方法，包括：獲取各個通信基站對應的數字高程模型中每個地形網格點的地面坐標系坐標以及天線塔的地面坐標系坐標；計算通信終端分別與各個通信基站之間的最大可通信距離并確定各個通信基站的最大可通信區域；確定地圖平面并進行正方形網格化處理并獲取各個正方形網格中心點的地面坐標系坐標；確定地圖平面的可通信圓域；獲取各個通信基站在地圖平面的可通信圓域內所有正方形網格中心點和被遮擋的正方形網格中心點；確定超短波通信地圖。本發明能夠構建非常精確的通信地圖，且計算效率和計算速度高。

技術領域

本發明屬于無線電波技術領域，具體涉及一種基于面元法的超短波通信地?圖構建方法。

背景技術

超短波通信是利用30～300MHz高頻波段的無線電波傳輸信息的通信，也?稱甚高頻通信，由于超短波的波長在1～10m之間，也稱米波通信。目前超短波?傳播主要有視線距離內的直線傳播與對流層散射傳播兩種方式，由于對流層散?射傳播對發射機功率、接收設備靈敏度有較高要求，因此，常用超短波通信仍?以直線傳播為主。由于通信基站高度的限制，超短波傳播常常會被地形、建筑、?植被等所遮擋，進而形成大片通信盲區，因此，繪制精確的通信地圖，可為用?戶提供精確的通信導航服務，并后續的通信補盲工作提供參考依據。

目前，描述電磁波傳播特性主要采用拋物線方程法、射線追蹤法、模理論?以及多種混合算法等方法。射線追蹤法是將發射點看作是點源，由發射點發出?的電磁波看作是向各個方向發射的射線，再對每條射線進行追蹤，最后在接收?點將各條射線進行合并，實現對場強的跟蹤與預測。基于射線追蹤法計算超短?波接收點場強時可作以下近似：(1)天線高架，地面波的成分可忽略不計；(2)?天線本身的尺寸遠小于它的架設高度，饋線無天線效應，因此天線輻射可認為?是“點”發射。即不考慮天線的幾何尺寸。

通信場強隨地形分布常用拋物方程進行計算，該方法首先建立天線的初始?場強分布模型，代入拋物方程進行迭代求解，可得到超短波沿地形傳播特性，?進而預測得到超短波場強隨地形的分布，即信號有效覆蓋范圍，可用于分析地?形起伏變化、地表電磁特性變化及傳播媒質折射率變化等條件下的電波傳播問?題，主要解算電波沿地形傳播的問題，對求解指定平面通信覆蓋問題不太適用，?且需進行大量迭代求解，解算效率較低。特定點/區域的通信場強分布常用射線?追蹤法進行計算，該方法從多徑信道的發射點開始，追蹤所有到達接收點的射?線路徑，然后根據無線電波傳播理論計算出每條射線的幅度、延遲、相位、極?化等，最后結合天線的方向圖就可以計算出到達接收點的所有射線的相干合成?結果。遍歷各接收點，即得到信號有效覆蓋范圍，通過將追蹤得到的每條射線?段與每個接收點進行接收球算法測試，來判斷射線段對接收點有無場強貢獻。

拋物方程和射線追蹤法均采用對球坐標系的方位角和俯仰角進行均勻劃?分，然后遍歷所有角度完成場強分布計算的策略，該策略一方面產生多數不與?障礙物發生交會的無效射線，另一方面，與障礙物發生交會的射線數量又不足，?進而計算效率十分低下。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于面元法的超短波通信地圖構建方法，該構?建方法能夠構建非常精確的通信地圖，且計算效率和計算速度高。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案實現：

一種基于面元法的超短波通信地圖構建方法，所述構建方法包括如下步驟：

步驟一、獲取各個通信基站對應的數字高程模型中每個地形網格點的地面?坐標系坐標以及天線塔的地面坐標系坐標；

步驟二、計算通信終端分別與各個通信基站之間的最大可通信距離并確定?各個通信基站的最大可通信區域；

步驟三、確定地圖平面并進行正方形網格化處理并獲取各個正方形網格中?心點的地面坐標系坐標；

步驟四、根據各個通信基站的最大可通信區域以及地圖平面，確定地圖平?面的可通信圓域；