[发明专利]一种基于面元法的超短波通信地图构建方法

说明书

本发明给出了一种基于面元法的超短波通信地图构建方法，包括：获取各个通信基站对应的数字高程模型中每个地形网格点的地面坐标系坐标以及天线塔的地面坐标系坐标；计算通信终端分别与各个通信基站之间的最大可通信距离并确定各个通信基站的最大可通信区域；确定地图平面并进行正方形网格化处理并获取各个正方形网格中心点的地面坐标系坐标；确定地图平面的可通信圆域；获取各个通信基站在地图平面的可通信圆域内所有正方形网格中心点和被遮挡的正方形网格中心点；确定超短波通信地图。本发明能够构建非常精确的通信地图，且计算效率和计算速度高。

技术领域

本发明属于无线电波技术领域，具体涉及一种基于面元法的超短波通信地 图构建方法。

背景技术

超短波通信是利用30～300MHz高频波段的无线电波传输信息的通信，也 称甚高频通信，由于超短波的波长在1～10m之间，也称米波通信。目前超短波 传播主要有视线距离内的直线传播与对流层散射传播两种方式，由于对流层散 射传播对发射机功率、接收设备灵敏度有较高要求，因此，常用超短波通信仍 以直线传播为主。由于通信基站高度的限制，超短波传播常常会被地形、建筑、 植被等所遮挡，进而形成大片通信盲区，因此，绘制精确的通信地图，可为用 户提供精确的通信导航服务，并后续的通信补盲工作提供参考依据。

目前，描述电磁波传播特性主要采用抛物线方程法、射线追踪法、模理论 以及多种混合算法等方法。射线追踪法是将发射点看作是点源，由发射点发出 的电磁波看作是向各个方向发射的射线，再对每条射线进行追踪，最后在接收 点将各条射线进行合并，实现对场强的跟踪与预测。基于射线追踪法计算超短 波接收点场强时可作以下近似：(1)天线高架，地面波的成分可忽略不计；(2) 天线本身的尺寸远小于它的架设高度，馈线无天线效应，因此天线辐射可认为 是“点”发射。即不考虑天线的几何尺寸。

通信场强随地形分布常用抛物方程进行计算，该方法首先建立天线的初始 场强分布模型，代入抛物方程进行迭代求解，可得到超短波沿地形传播特性， 进而预测得到超短波场强随地形的分布，即信号有效覆盖范围，可用于分析地 形起伏变化、地表电磁特性变化及传播媒质折射率变化等条件下的电波传播问 题，主要解算电波沿地形传播的问题，对求解指定平面通信覆盖问题不太适用， 且需进行大量迭代求解，解算效率较低。特定点/区域的通信场强分布常用射线 追踪法进行计算，该方法从多径信道的发射点开始，追踪所有到达接收点的射 线路径，然后根据无线电波传播理论计算出每条射线的幅度、延迟、相位、极 化等，最后结合天线的方向图就可以计算出到达接收点的所有射线的相干合成 结果。遍历各接收点，即得到信号有效覆盖范围，通过将追踪得到的每条射线 段与每个接收点进行接收球算法测试，来判断射线段对接收点有无场强贡献。

抛物方程和射线追踪法均采用对球坐标系的方位角和俯仰角进行均匀划 分，然后遍历所有角度完成场强分布计算的策略，该策略一方面产生多数不与 障碍物发生交会的无效射线，另一方面，与障碍物发生交会的射线数量又不足， 进而计算效率十分低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于面元法的超短波通信地图构建方法，该构 建方法能够构建非常精确的通信地图，且计算效率和计算速度高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于面元法的超短波通信地图构建方法，所述构建方法包括如下步骤：

步骤一、获取各个通信基站对应的数字高程模型中每个地形网格点的地面 坐标系坐标以及天线塔的地面坐标系坐标；

步骤二、计算通信终端分别与各个通信基站之间的最大可通信距离并确定 各个通信基站的最大可通信区域；

步骤三、确定地图平面并进行正方形网格化处理并获取各个正方形网格中 心点的地面坐标系坐标；

步骤四、根据各个通信基站的最大可通信区域以及地图平面，确定地图平 面的可通信圆域；