基于抛物方程法的部分森林覆盖山区电波传播分析

基于Fourier分步步进法的抛物方程模型求解了山区不规则地形部分森林覆盖环境的电波传播,并分析了森林对电波传播的影响.模型中为了简化边界条件,地形用分段线性函数来近似.然后预测了一个山区部分针叶林覆盖环境的电波传播,得到的结果与实测数据进行对比,二者吻合很好.最后对算法的稳定性与误差进行了分析,本文的模型能处理不规则地形、森林等复杂环境且算法效率高.     

森林中电波传播的抛物方程法

抛物方程法能处理非均匀介质环境中的电波传播问题,并可用FFT步进算法快速求解,在电波传播中得到了广泛运用.该文用抛物方程法求解了森林中的电波传播问题,并将计算结果与Tamir侧面波模型的结果进行比较,二者吻合很好.最后用抛物方程法分析了森林中电波传播的特性.     

抛物方程法在森林环境电波传播特性预测中的应用

为提高大区域森林环境电波传播特性预测的准确性,研究抛物方程（PE）法在森林环境电波传播特性预测中的应用,提出了基于抛物方程的森林模型。该模型采用PE法实现准确快速求解,考虑森林在垂直方向上的非均匀性,引入森林分层模型,将森林分为树冠、树干两个均匀有耗介质层,并根据森林区域的特性参数确定各有耗介质层的等效介电常数,相比于传统将森林等效为一个给定介电常数的均匀有耗介质层,能够更准确地描述森林对电波传播的影响。将其应用于三种常见绿叶林的电波传播特性预测中,仿真结果表明,该模型能够反映不同区域、不同植被种类的森林对电波传播的影响差异,有效预测大区域森林环境电波传播特性。     

基于数字地图的电波传播特性预测方法

针对实际地理环境中的电波传播特性预测问题,提出了一种基于数字地图的电波传播特性预测方法。该方法基于抛物方程建立地形条件下的电波传播预测模型,研究从DEM数字地图中提取任意二维地形剖面的方法,最后形成基于数字地图的电波传播预测流程。仿真结果表明,该方法能够基于数字地图有效预测实际地理环境中的电波传播特性,具有较大的工程应用价值。     

复杂边界电波传播损耗的神经网络估计方法

针对抛物方程用于模拟复杂地面边界电波传播计算时间随着频率升高急剧增加的缺点,提出利用抛物方程给神经网络提供训练数据,用电磁波频率和水平方向的距离作为神经网络的输入,传播损耗作为神经网络输出的电波传播损耗的分析估计方法.与传统抛物方程的计算结果对比表明,所提出的复杂边界电波传播损耗的估计方法,在保证了较高计算精度的同时,计算速度得到很大的提高.     

海上电波传播预测模型研究与仿真

研究了海上电波传播的预测模型,重点论述了抛物方程法的理论基础,详细给出了该方法下的电波传播损耗计算的模型推导和求解方法。在此基础上利用MATLAB分别对海上中性大气层结条件下的水平和垂直极化电波传播特性进行了仿真计算。仿真结果与理论研究和实际实验结论相符,说明了仿真的正确性。通过设置辐射源和大气参数进行对比仿真,具体分析了大气环境特别是蒸发波导对水平和垂直极化电波传播的影响。最后给出了需要深入研究的方面。本文的研究可为海上电波传播的研究提供有益的参考。     

基于抛物方程的海上电波传播研究

抛物方程已经被广泛地应用于电波传播预测模型,并成为解决电磁波传播问题的主要工具。针对目前大多数预测模型处理粗糙海面的不足,引进了一种能包含海面阴影效应的粗糙度修正因子,并由于电波在海面上传播主要受到蒸发波导和粗糙海面的影响,结合抛物方程和蒸发波导理论对海面上的电波传播进行了研究,利用PE模型计算了电波在蒸发波导中不同条件下的传播损耗,并分析了蒸发波导和粗糙海面对电波传播的影响。     

预估城镇小区电波传播损耗的一种三维抛物方程算法

为城镇小区电波传播问题建立了一种三维抛物方程模型,并且用二维分部傅立叶变换方法求解。计算了几种不同地形上建筑物障碍分布的小区电波传播衰减因子,和UTD理论及数值积分方法计算出的结果吻合得比较好,从而验证该模型的有效性,同时也说明了三维抛物方程模型能更准确地反映出小区建筑物宽度对场的绕射作用,为城镇小区电波传播问题的估算提供了一种更为准确的算法模型。     

海上蒸发波导条件下电波传播的分析

抛物方程方法已经被广泛地应用于电磁波传播的研究,并成为解决电磁波传播问题主要的工具。应用抛物方程和电波传播的基本理论,计算了电磁波在蒸发波导和标准大气中的传输损耗,得到了电波的空间传播损耗图,与射线理论的射线描迹技术得到的结论是一致的,但是抛物方程方法求解速度快,具有很好的实时计算特性,并且能弥补目前射线描迹技术尚不能精确描述空间场分布的缺点,因此更具有实用价值。     

粗糙海面对电波传播的影响研究

蒸发波导能够部分陷获电磁波的传播,从而改变电磁波的传播特征,形成超视距传播,但是粗糙海面对电波传播的影响会削弱这种传播特性。基于抛物方程(PE)模型,采用包含粗糙海面阴影效应的反射系数来计算电波传播损耗,仿真结果略大于采用Miller-Brown模型做海面粗糙度修正的传播损耗值。表明当波长与浪高可比拟甚至远小于浪高时,粗糙海面的阴影效应对电波传播的影响不可忽略。     

基于抛物方程的电波相位预测方法

针对大气波导和不规则地形等复杂环境下的电波传播相位预测,研究了基于抛物方程(PE)的相位计算方法,并通过与理想导体平面上自由空间条件下几何光学双射线模型计算的传播相位对比,对该相位计算方法进行了验证.在此基础上,利用PE方法计算的幅度和相位,研究了大气波导对脉冲信号传播的影响.     

VHF propagation over hilly, forested terrain

Propagation measurements at low altitudes over hilly, forested terrain made with the objective of developing a computer-based propagation model capable of predicting path loss over similar terrain given the terrain profile between transmitter and receiver are reported. The measurements were made at a frequency of 110.6 MHz with the very high frequency omnidirectional range (VOR) station at Gardner, MA, as a transmitter. The received signals were measured at distances between 7 and 15 km by making vertical descents with a helicopter from altitudes of roughly 600 m down to 10 m above ground. Negligible specular ground reflection was observed from this terrain, and no reflection is included in the model. We found good agreement between the measurements and a multiple-diffraction model based on an extension of the Deygout approximation. Use of two knife edges was sufficient to characterize the terrain diffraction. Predictions of the Longley-Rice computer model are included for comparison.     

A fast finite difference method for propagation predictions overirregular, inhomogeneous terrain

Propagation of electromagnetic waves over irregular, inhomogeneous terrain is solved by a finite difference scheme. The method is fast and requires considerably less memory than the integral equation methods. The method requires a storage space of order O(N) and an execution time of order O(N²). Fields generated by a TE₂ line source are represented in an integral form in terms of the field over a flat, constant impedance plane (the incident field), and the field scattered by the terrain irregularities and inhomogeneities. Accurate expressions are provided for the incident field and the Green's function, whose evaluation is otherwise accomplished by the rather time-consuming Sommerfeld's integrals. Measured equation of invariance is used to terminate the computational domain. The sparse matrix generated by the method is inverted by the Ricatti transform. Numerical results are presented for the ground wave as well as for the sky wave. Comparison is made for known geometries to establish the validity and limitations of the method     

战场环境中的电波传播模型优化选择方法

针对战场级的复杂电磁环境仿真过程中涉及到全频段覆盖、环境影响、仿真速度要求高等问题,提出了一种综合考虑用频装备、环境信息和模型自身特点的电波传播模型选择方法。该方法首先通过频段对用频装备及电波传播模型进行划分,再结合环境信息中降雨量、海拔、植被覆盖率、气候类型、导电特性等参数进行综合分析,最终得到传播模型的优化选择方案。在典型作战场景仿真应用中,该方法为传播模型的合理选择提供了思路,保证了仿真的精度,同时也为电磁环境仿真中传播模型本地化提供了依据。     

STUDY ON GIS BASED PREDICTION SYSTEM FOR RADIO WAVE PROPAGATION IN UBAN REGION

In this letter, an integrated application of the prediction for radio wave propagation with the Geographic Information System (GIS) is presented and a real prediction system based on GIS is implemented.     

The effect of terrain on radio propagation in urban microcells

A model based on the geometrical theory of diffraction is proposed for predicting radio propagation in urban microcells in the presence of undulating terrain. Comparisons with data show that the model is appropriate for predicting shadowing by terrain, but the effect of terrain fluctuations which do not obscure the line of sight is smaller than the model predicts. It is also shown that the presence of buildings lining the streets, while causing considerable variations over short distances, has only a small effect on the large-scale trend of the average signal     

一种地形条件下电波传播入射余角估计算法

入射余角是利用抛物方程模型研究地形条件下电波传播问题的重要参数,但该参数估计具有单次快拍、信号相干和实时性要求高的特点,传统的估计算法难以同时满足上述要求.针对上述问题,提出了基于单次快拍的空间平滑旋转不变性的信号参数估计(Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques, ESPRIT)算法.直接采用单次数据的前后向空间平滑子阵构造centro-Hermitian伪协方差矩阵以实现信号解相干,应用酉变换将复数域的奇异值分解转换为实数域求解,利用ESPRIT算法代替多重信号分类算法估计入射余角.仿真结果表明:该算法能够实现电波传播入射余角的快速估计,准确反映地形起伏对入射余角的影响,与现有算法相比提高了实时性和估计精度.     

基于PETOOL的大气波导环境下舰艇通信电波传播仿真分析

针对面向大气波导环境下的舰艇超视距大容量通信以及通信盲区、通信隐蔽性研究需求,在分析大气波导抛物方程模型的基础上,利用首次同时实现单向和双向抛物方程算法的PETOOL电波传播的天线高度、频率等影响因素进行仿真研究,仿真结果可为设计海上大容量超视距通信系统和科学运用舰艇通信设备提供参考依据。     

城市微蜂窝的快捷精确传播预测方法

基于路测数据和统计模式,提出了针对城市微蜂窝的模式修正场强传播损耗预测方法.依据路测数据的分布和蒙特卡罗模拟的结果,将预测区域划分为若干个子区域,运用基于最小均方误差的自适应算法,从路测数据中提取每个子区域的传播损耗参数,经线性方程计算子区域内场强分布,得出整个区域的场强二维覆盖.实验结果表明,所给方法具有传统确定性模式和统计模式各自的优点,其预测精度接近确定性模式,而计算时间与统计模式相当,具有高的工程应用价值.