[发明专利]一种铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法及系统

权利要求书

1.一种铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，包括：

S1获取目标铁路区段的高精度三维环境模型，并在模型中确定沿线铁路专网无线信号接收点及铁塔位置；

S2将三维环境模型中所有的三维面元中心点、信号接收点及铁塔位置点坐标投影到二维平面；

S3从距离铁塔位置较近的区间一端开始，由近及远的进行区间内所有信号接收点的计算；

S4在二维平面中初步筛选可能对信号接收点视距传播产生遮挡的三维面元；

S5对S4获取的三维面元，在三维环境下判断其是否对视距传播产生遮挡，从而决定是否对通信铁塔高度进行调整；

S6当铁塔塔高超过预设值仍无法对该区间进行全视距传播覆盖时，需要重新选择基站位置，调整通信铁塔坐标后，再将上述所有设置初始化后，重新进行计算；

S7完成所有信号接收点的计算，确定所有接收点均处在通信铁塔视距传播范围内时，当前通信铁塔塔高即为该站址理想的塔高值；

所述S4包括步骤：

S41将信号接收点与铁塔位置点在二维平面上进行连线，并计算二维平面上所有三维面元中心点到该连线的距离；

S42得出计算出来的距离后，判断该距离是否满足预设距离要求，记录所有距离小于一定预设值的中心点所对应的三维面元，将这些记录下的面元作为可能遮挡视距传播的对象面元重新映射回到三维模型中进行处理，从而实现初步筛选可能对信号接收点视距传播产生遮挡的三维面元。

2.根据权利要求1所述的铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，所述S41包括：将三维条件下判断视距传播遮挡过程投影到二维平面，整体计算将三维数组矩阵降维到了二维，同时所有三角面只需要计算其中心点到发射-接收连线的距离：

式中：Tx为发射点坐标；Rx为接收点坐标；Vy是模型三角面任意一个顶点的坐标； Vp为中心点坐标；

当0R1表明该点处在Tx到Rx线段的中间区域中，通过如下公式计算该点到线段的距离：

式中：Tx为发射点坐标；Rx为接收点坐标；Vy是模型三角面任意一个顶点的坐标； Vp为中心点坐标。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，所述对S4获取的三维面元，在三维环境下判断其是否对视距传播产生遮挡包括：

对单个面需要进行矩阵点乘和相除计算，判断视距传播线路与该模型三角面所在平面的交点是否在线段之中：

式中Tx为发射点坐标，Rx为接收点坐标，Vy是模型三角面任意一个顶点的坐标，三个坐标均是以三维矩阵的方式进行表示；

当0R1表明该点处在Tx到Rx线段的中间区域中，根据该点是否处在三角面范围内，确定该三维面元是否对视距传播产生遮挡。

4.根据权利要求3所述的铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，所述投影包括：将三维环境模型坐标放置在笛卡尔坐标系下，并取消Z轴坐标，将整个三维空间投影至X-Y平面。

5.根据权利要求4所述的铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，所述步骤S1中信号接收点为铁路区间内从一端到另一端沿铁轨高于轨面4.5m处均匀间隔一定距离的一系列点；铁塔初始高度为15米。

6.根据权利要求5所述的铁路通信铁塔设计高度快速优化确定方法，其特征在于，所述步骤S6中重新选择基站位置可以通过提前人工选择若干备选位置，也可以通过三维图像分析自动选择合适位置；位置选择后可利用无线规划商用软件或传播经验模型判断位置选择的合理性，所述传播经验模型包括Okumura-Hata模型、COST-231 Hata模型、CCIR模型、LEE模型或COST 231 Walfisch-Ikegami 模型。