基于数字地图的多子模型组合方法精确预测大尺度不规则地形电波传播损耗

摘要

由于移动电子设备的普及和无线电波在越来越的的业务中的广泛应用，如国防、公共安全、广播、商业和工业通信、航空和水上通信、导航、无线电定位以及个人通信等领域。对无线电波传播损耗的预估计算就显得越来越重要。早期人们提出了很多经典的电波传播预测模型，如：Durkin模型、Longley-Rice模型、Okumura模型、Hata模型、Lee模型等。但是这些模型忽略了路径中的一些具体地形参数，如：障碍物高度，障碍物数量以及障碍物尺寸等。从而直接影响预估结果的精确性。随着地理信息系统的发展，以数字形式记录和存储的数字地图已容易获取，其中包含地形高度、地形地貌等对无线电波传播有影响的地理信息，本文将传统的电波传播预测模型结合地理信息系统，对基于DTED（Digital Terrain Elevation Data）格式数字地图的传播预测模型进行了研究，具体完成了以下工作：
　　第一，完成了DTED格式数字地图在电波传播路径损耗预估计算问题中的应用研究。根据收发天线的经纬度确定传播路径，并对传播路径进行二维剖面截取，离散化，数据导出，以备建模。
　　第二，研究了ITU建议书给出的多种传播模型，包括地表绕射子模型、地表多径干涉子模型、单刃峰绕射子模型、多刃峰绕射子模型、圆形峰绕射子模型、双径干涉子模型和大气折射效应子模型。并且根据多种不同地形地貌所对应的数字地图，分析电波传播时发生的传播机制以及传播机制出现的条件，分别应用上述这些模型建立地形的局部区域子模型，完成了建模、计算传播损耗、验证模型与数字地图结合的正确性。
　　第三，提出了一种精确预测计算大尺度不规则复杂地形电波传播路径损耗的方法——多子模型组合方法。根据组合条件组合所有局部区域子模型，针对三个大尺度、不规则复杂地形，采用多子模型组合方法进行建模预测计算电波传播损耗。将传播路径分为存在直射路径的视距区、不存在直射路径的绕射区、不可忽略地球曲率的大气折射区三部分，并组合所有局部区域子模型，预测计算了传播路径上的电波传播损耗情况。并就天线高度、频率、接收点高度等参数进行了对比计算分析。
　　第四，将本文的多子模型组合方法与Longley-Rice方法从计算效率、计算结果精确度、适用范围等方面进行对比分析，计算结果表明，本方法能更精确地反映局部地形对路径损耗的影响，适用于处理复杂地形电波传播路径损耗预估计算，计算效率更高。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2研究主要工作

1.3论文结构

第二章 数字地图和传播模型简介

2.1 数字地图介绍

2.2几种传播模型简介

2.3传播模型参数

2.4本章小结

第三章 传播机制的建模

3.1视距区的建模

3.2绕射区的建模

3.3大气折射区的建模

3.4本章小结

第四章 局部区域子模型的建立计算

4.1视距区具体模型计算

4.2绕射区具体模型计算

4.3大气折射区具体模型计算

4.4本章小结

第五章 全局多子模型组合计算方法

5.1地形一建模与计算

5.2地形二建模与计算

5.3地形三建模与计算

5.4本章小结

第六章 多子模型组合方法的总结分析

6.1适用范围

6.2优劣分析

6.3本章总结

第七章 全文总结和展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录一 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢