LongleyRice无线电波传输模型

目录..............................................错误!未定义书签。第一章绪论........................................错误!未定义书签。研究背景..........................................错误!未定义书签。模型分类及参数....................................错误!未定义书签。Longley-Rice模型传输损耗........................错误!未定义书签。Longley-Rice模型的适用范围.....................错误!未定义书签。第二章传播模型分析及建模...........................错误!未定义书签。传播模型的分析与选择..............................错误!未定义书签。Longley-Rice模型建模...........................错误!未定义书签。衍射传播损耗..................................错误!未定义书签。视距(LOS)传播损耗.............................错误!未定义书签。向散射传播损耗................................错误!未定义书签。仿真分析..........................................错误!未定义书签。SRTM据的抽取过程......................错误!未定义书签。接收机高度描述...............................错误!未定义书签。结果..........................................错误!未定义书签。第三章Longley-rice等效模型的建立....................错误!未定义书签。longley-rice的现状和不足........................错误!未定义书签。Longley-Rice模型的改进.........................错误!未定义书签。ice电磁环境可视化..................................错误!未定义书签。三维电磁环境体数据生成...........................错误!未定义书签。不规则地形剖面提取............................错误!未定义书签。电磁环境体数据计算............................错误!未定义书签。在三维数字地球上体绘制电磁环境...................错误!未定义书签。硬件加速的直接体绘制..........................错误!未定义书签。电磁环境体数据包围盒..........................错误!未定义书签。体数据纹理坐标转换............................错误!未定义书签。大气折射修正方法的改进...........................错误!未定义书签。第六章展望.........................................错误!未定义书签。参考文献............................................错误!未定义书签。吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第一章绪论吵洋滴吵洋滴第一章绪论研究背景输模型，该模型为统计模型，它是以无线电波传播理论为依据，并结合了许多实非规则性所造成的中值传输衰落。模型分类及参数Longley-rice模型有:2种模式。当地形路径易据很详细时，特定路径参数就很容易被确定。这不预测方式为“点到点预测”。如果地形数据不够训确，可以利用Longley-Rice模型估计特定参数的值这种预测方式为“区域预测”。Longley-rice模型有4种变化模式，分别为单信号模式、单天线模式、移动模式和广播模式。在longley-rice模型的早期程序中，所有点对点预测的计算都是基于单天线模式，这里天线的位置是不变的。后来，由于对计算精度需求的提高，人们才引入其他模式。在各种变化模式中，变化的主要是时间、位置和情景目前，Longley-Rice无线电波模型已有相关的计算机仿真程序，可以用来Longley-rice电波传播模型及其应用程收发天线高度、地面导电常数以及表面绕射率等参数确定无线电波传输损耗的大Longley-Rice预测模型主要有以下参数:式:可以采用水平极化或者垂直极化。Longley-Rice模型中假设发射天线和接受天线具有相同的极化方式;②折射率:空气的折射率决定了无线电波的“弯曲”程度。在一般的模型中，空气折射率用地面有效曲率来代替，通常取。③介电常数:地面的相对介电常数和电导率Longley-Rice模型传输损耗根据无线电波的传播范围的不同，Longley-Rice模型的传输损耗可大致分当无线电波传播于视距范围内时，无线电波传播方式主要以反射传播为主。通过对地貌地形的路径及对流层的绕射特点进行分析，预测出无线电波传输中值传输衰落，将双线地面反射模型用来模拟地平线以内的传输场强。视距传播模型的适用范围为:ddd。minLS吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第一章绪论吵洋滴吵洋滴当无线电波传播于超视距范围内时，无线电波传播方式主要以绕射传播为主。但是，当无线电波的传播环境为不规则的地形时，会有两种理论用于计算绕一种则适用于非常不规则的地面上无线电波的传播。采用Fresnel-Kirchoff刃形模型来预测无线电波传播的绕射损耗，其计算结果是上述两种理论结果的加权适用范围:ddd为绕射传播距离，单位为km。Lsx电波传播方式主要以散射传播为主，预测理论以绕射理论为主。适用范围:dd为散射传播距离，单位为km。x综上所述，Longley-Rice模型传输损耗L为:bL=L+Lbreffree其中:free|be12minLs|be12minLsbessx(3-16)式中:d为传播距离，单位为km;f为无线电波频率，单位为MHz;d为光滑地面距离;d表示此处的绕射损耗和散射损耗相等;L、L、L分别表示自由空xbebedbes间下视距、绕射和散射时的传播损耗值;k和k为传播损耗系数;m和m分别为12dsLongley-rice电波传播模型及其应用minLSLsxdd为散射传播距离。xLongley-Rice模型的适用范围Longley-Rice模型中的实测数据大多数取自10--1000MHz的频率范围，其接收天线高度。数据来源于世界各地，但主要是美国，多数为移动记录结果。[2]Longley-Rice模型给出了参考衰减值的计算公式及不同环境下相关修正因子的详细说明，公式中所使用的参数包括:不规则地形参数、频率、收发信机天线高度和表面折射率等[3]。同时还引入了反映介质特性的2个参数:介电常数和导以传播理论为依据，加上极其丰富的实测数据，ngleyRice范围如下:2)收、发信机天线高度:;3)覆盖半径:1--2000km;[4]4)表面折射率:250--400Ns。表地面的相对介电常数和导电率吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第一章绪论吵洋滴吵洋滴表气候类型和相应地表折射率其典型特征为显着}f气温变化和四季交替。在中纬度沿海地区，强大旷海风为大陆带来了湿润的空气，因此这里主要是温带海洋性气候[5]。英国、美国西海岸和欧洲部分地区就是这种气候的典型代表。对于小于100km的播路径而言，温带大陆性气候和温带海洋性气候造成的差别微乎其微。但是对于更长的路径而言[6]，带海洋性气候带来了更多的折射，使得在约10%时间内其场强大于温带大陆Longley-rice电波传播模型及其应用第二章传播模型分析及建模传播模型的分析与选择飞行器从起飞到飞临目标上空，一般情况下可能会途经平原、丘陵、高山、河流甚至是海洋等不规则地形，对通信信道损耗的预测需要考虑不同的天然地形环境的影响。同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等人为因素的影响。电波传播预测模型大体可分为两类:一类是基于电磁波传播理论[7]，根据具体的适用环境，确定电磁环境的边界条件，求解麦克斯韦电磁波方程式，进而确定出电磁波的传播路径和传播场强值，该类模型通常适用于计算近区场电磁传播，而对远区场而言边界条件难以确定，需要考虑的因素增多，计算相当复杂;另一类是利用数理统计方法，通过将大量数据筛选后进行统计分析，并结合部分电磁理论来确定对电磁波传播损耗影响较大的因素，再利用数据拟合等方法得到电磁波的传播预测模型，属半经验模型，对远区场的电磁波预测大都使用该类模型。通过长期的测试、研究，人们总结归纳了多种适用于远距离的电波传播预测Okumura模型以准平坦地形大城市区的中值场强或路径损耗作为参考，在工程实际中多用于市区、郊区和开阔地等地形起伏不大的地区[8]。对于起伏较大的孤立山峰，其传播损耗应在准平坦地形的中值传播损耗的基础上，加上适当的修吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第二章传播模型分析及建模吵洋滴吵洋滴正因子进行校正。Okumura模型以曲线图的形式给出，不便于快速的仿真，而Okumura-Hata模型是Hata在Okumura曲线图的基础上，通过曲线拟合所作的经验公式:1)1)trttrr距离修正因子[9]。EgliVHF频段和UHF频段对不规则地形上得到的大量实测数为准，对于地形起伏和障碍物超过15m的，运用修正因子加以修正。该模型仅适用于视距范围内。Longley-Rice模型被称为不规则地形模型，以电波传播理论为依据，结合丰富的实测数据，用以预测在自由空间中由地形的非规则性造成的中值传播损表不同传播预测模型的适用范围Longley-rice电波传播模型及其应用三种模型的具体适用范围。从表中可以看出:Egli模型的适用频率范围较窄，距离范围仅为视距，Egli模型不适用于地形高度起伏太大的山图开阔地传输损耗对比Okumura-Hata模型在两种地形下的预测值变化较小，丘陵地区仅比开阔地偏高吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第二章传播模型分析及建模吵洋滴吵洋滴20dB左右，而Longley-Rice模型的变化较大，丘陵地区比开阔地高30dB左右。从仿真可以看:Longley-Rice模型比Okumura-Hata模型对地形的变化更加敏感，特别是图中Longley-Rice模型的点对点模式能够实时地反映地形对电磁波传播的影响，比区域模式更加适用于传播地形复杂的飞行器通信信道预测。文献和巨中均使用了Longley-Rice模型作为海而电波传播模型，但由于应用环境是海洋，地形不规则度较小，因此，使用的是区域模式;[11]文献中提出使天线高度的角度，使用点对点模式对电波传播衰减进行了仿真。图丘陵地区传播损耗对比Longley-rice电波传播模型及其应用ongleyRicetr极化方向、地形不规则度△h、地球表而折射率N、地而电导率和相对介电常s数c等因素，在考虑电波本身特性的基础上，同时兼顾了传播环境的电气特性。r不同路径长度的传播损耗参考中值L的计算如下：(max(0,L+kd+klgd),ddd(2—2)(2—2)bessx式中:d为传播距离，单位为km;f为无线电波频率，单位为MHz;d为光滑地面距离;d表示此处的绕射损耗和散射损耗相等;L、L、L分别表示自由空xbebedbes间下视距、绕射和散射时的传播损耗值;k和k为传播损耗系数;m和m分别为12ds绕射和散射损耗系数。ddd为视距传播距离，ddd为绕射传播距离，minLSLsxdd为散射传播距离。x通过式(2—2)可以分别计算视距传播损耗、衍射传播损耗和散射传播损耗。同时，再考虑到自由空间传播损耗，整个传播路径上的总体损耗为L=L+Lbreffree其中:free (2—4)式中:d为传播距离，单位为km;f为无线电波频率，单位为MHz。衍射传播损耗ddd为衍射传播距离，单位:km.Lsx吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第二章传播模型分析及建模吵洋滴吵洋滴不规则地形中的衍射传播损耗通过结合基于菲涅耳-基尔霍夫理论的双刃峰kffy=y(1_0.04665eNs/N1)(2—5)0,eadhyj1,2Lseje(2—6)dddddd(2—7)LsLs1Ls2LL1L2h为收发天线有效高度，单位:m。Xkyace(2—9)ddiffLsLae(2—9)eddiffLsLaedLsLaediffkrfofog1g2hLs式(2—10)根据参数二确定双刃峰衰落L和圆形地球衰落L在衰落计算中kr视距(LOS)传播损耗d共d共d为视距[12]传播距离，单位km.在LOS内，以反射传播机制minLS为主，采用双线地而反射模型计算。2Ls2edd2ed0Le1e20LeddL(2—11)Longley-rice电波传播模型及其应用311404LL=L(d)，L=L(d)LosLos1式中，L=(1w)L+wL根据参数w确定衍射之外的损耗和双线理论损耗的比Losdt向散射传播损耗dd为散射传播距离，单位km。计算过程为xd=d+D5Lsd=d+2D6Lsm=(L(d)L(d))/Dsscat5scat6sd=max[d,d+Xlg(f),(LLmd)/(mm)]xLsLae5eds5dsscats04))(2—16)(2—17)(2—18)仿真分析地形剖而数据的获取应用Longley-Rice模型的点对点模式进行计算时，需要获取收发信机之间详细的地形剖而数据。在仿真过程中采用质量较高的航天飞机雷达地形测绘使命高程数据SRTM，分辨率为90m,SRTM数据有多种存储格式，此处使用ASCII格数目N和N、起始经纬度X和Y以及数据元大小S等，然后计算目标位置点re00cell相对起始点的偏移量△n就能得到该点的高程数据。如果该点不能与文件中的位置相对应，则使用内插值方法，根据若干相邻点的高程值求出此点的高程值。吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第二章传播模型分析及建模吵洋滴吵洋滴SRTM取过程将ASCII文件中除去基本信息的实际高程数据网格化，网格数目为N*N;re网格的起始点坐标O(0,0)，终点坐标E(N,N).根据收发点的经纬度确定收发re点在网格中的坐标TTLS」LS」cellcellRRLS」LS」cellcell(1)根据收发点的坐标计算采样点数N=max(X-X,Y-Y)和采样点间距TRTRX-XTRRRiiiii,i到了收发点之间的地形剖而数据。在实验过程中，选取发射点坐标T,，接收点坐标R(117,，采样点数N=1321,d=m，收发点间距d=km.抽取后的地形剖而如图所示。Longley-rice电波传播模型及其应用接收机高度描述在Longley-Rice模型的点对点模式[14]中，需要明确信号发射机的结构高度以及接收机的结构高度，此处也就是飞行器距离地而的垂直距离。仿真时，可以收机的结构高度却时刻在变化着。m1时，飞行器处于山体的最顶端上空，此时的接收机结构高度为h=hh，且gm1接收机处于发射机的视距范围内。当在位置2时，飞行器飞临山体的低海拔处，此时接收机的结构高度变为h'，由于山体的阻挡，电波的传输以衍射为主。图飞行器在不同位置时的接收机高度描述在仿真计算中各工作参数设定为:电波工作频率f=1500MHz，全向天线，垂直极化。发射机天线高度h=100m，飞行器飞行海拔高度h=1665m，地g1m而电导率=0.005，相对介电常数。e=15，地球表而折射率N=320N.发射机rs吵洋滴吵洋滴Normal.dotm第二章传播模型分析及建模吵洋滴吵洋滴坐标为(E115.9,N42.7)，飞行器接收机的坐标随飞行器以固定的飞行海拔高度向着坐标为(E117.0,的点沿直线飞行而不断变化，该地区的气候类型为亚热带处为发射机所在地;右坐标轴表示电波传播衰减，单位a};图上端带箭头的虚线缓射机的视距范围内，可以认为是自由空间传播。在视距最远端点处，飞行器和发射此点后的电波传播就以绕射衍射为主。值得注意的是当飞行器飞临地形中最高的山峰时，即在多重衍射区处，电波传播衰减不但没有增加，反而有所减少。这种现象就是波在衍射区域遇到阻挡物被反射回来时会进一步加强原有波的强度。随着飞行器越飞越远进入散射区域后，传播衰减值呈缓慢增长的趋势，地形的变化己经不是影响电波传播的主要因素，因此，不会引起传播衰减太大的波动。图点对点模式下的传播衰减仿真Longley-rice电波传播模型及其应用从图的仿真结果可以看出:在散射区域之前，电波的传播损耗随地形的高低起伏发生明显的变化，说明应用Longley-Rice模型的点对点模式可以较精确地预测电波传播衰减。Longleyrice等效模型的建立longley-rice的现状和不足Longley-Rice模型是由Longley和Rice提出的着名模型，它是一种统计模型，以传播理论为依据，同时结合了数千组实测数据，因此称其为半经验预测模含在Longley-Rice模型中，使模型更加完善，精度得到响应的提高。Longley-Rice模型的改进由于Longley-Rice模型不能反映接收机附近的路径损耗情况，为了使模型更加完善，提高预测的精度，作者对Longley-Rice模型做了改进，用等效散射模型描述了接收机附近的路径损耗情况。木以及起伏的地形，引起了电波的反射、折射和绕射，于是到达接收机的电rr2Longley-rice电波传播模型及其应用等效散射体分布在接收机附近以r为半径的圆上，其中有一个散射体在发射机与接收机的视线传播路径上，如图所示。图等效散射模型idni为:ni于是将各个路径的损耗叠加可以求得径的总损耗为:pi.i=1pi.i=1i对Longley-Rice模型做了改进，考虑接收机附近的因素以及多径的影响，建立了接收机附近的散射模型，使得Longley-Rice模型更加完善，减小了电波传播损耗计算的误差，提高了电波传播预测的精度。Longley-rice电波传播模型及其应用第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境电磁环境可视化人为环境因素，本文主要研究人为电磁设备辐射构成的三维电磁环境.由于各种了电磁环境的复杂性.由于电磁环境不可见，指挥员不能直观地了解战场中的电磁态势，所以要快速准确地做出决策存在巨大的困难.计算机图形技术能形象直观地展示数字信息，通过数据可视化，使用户能直观了解数据隐含的信息，带给用户[16]强烈的视觉感受.因此，电磁环境可视化在一定程度上能减少指挥人员对复杂电磁环境掌握的盲目性，使指挥员对所处环境有一个直观的认识，为快速准确地决策提供支持.现三维电磁环境情况.本文结合虚拟现实技术，在三维数字地球上展示三维虚拟电磁环境，为其快速准确地决策提供直观的辅助支持.然而，把复杂的三维电磁环境高效且准确地展示到数字地球上是非常困难的.为了可视化电磁环境，需采Normaldotm第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境吵洋滴吵洋滴用合适的电波传播模型计算电磁设备传播数据.虽然时域有限差分(FDTD)方法化三维电磁环境的要求.Longley-rice电波传播模型是一种基于统计分析和电磁理论的电波传播计算模型[17]，它考虑了地形和大气的影响.通过数字地形模型，可采用Longley-rice。点到点的预测模式计算电波传播，它能精细考虑不规则地形对电波传播的影响，且该模式相比FDTD能较快计算电波传播数据，适合在数字地球上动态展示三维电磁环境.直接体绘制方法是一种可视化分析体数据的有效工具，由于图形硬件能力的提高和功能的增强，采用图形硬件图形处理器(GPU)加速的直接体绘制方法可在主流图形硬件条件下实时绘制，并能得到高质量的绘制结果.目前对电磁环境中雷达探测范围的可视化己有一些研究，主要采用了单层等值面的方法展示雷达三维探测范围，能直观展示雷达最大探测范围的包络;文献采用等值面提取的方法对高压电线周围的电场进行可视化，[18]可清晰展示特定电位大小的电场覆盖范围，但由于等值面方法对表现体数据细节的不足，尚不能展示电磁环境内部的细节信息.多层半透明等值面绘制方法通过展示体数据的多层信息，能在一定条件下弥补单层等值面的不足，但没有对体数据进行信息分析的切片、切割能力.直接体绘制技术能详细展示体数据信息，还能从多个角度切割分析数据，如文献采用直接体绘制方法绘制了电磁态势，但没有采用GPU加速的方法，不能实时展示电磁态势体数据.因此本文扩展了文献中的硬件加速直接体绘制方法，通过坐标转换把三维电磁环境直接实时绘制到数字地球Longley-rice电波传播模型及其应用三维电磁环境体数据生成备向三维空间中辐射电磁波的情况.本文采用Longley}ice电波传播模型，即不规则地形模型来预测不同频段的电波传播，它能较准确地估计点波传播损失.通过Longley}ice电波传播模型得到各个[19]电磁设备在三维空间中的辐射损失基础.不规则地形剖面提取不规则地形模型需要地形剖面数据来精确计算地形对电波传播损失的影响，数字地形高程数据用来生成地形剖面数据.如图(a)所示，电磁设备向四周发射的线条表示电波传播路径，背景线条是数字高程模型地形网格.为得到分辨率大小等间隔在数字地形上采样生成路径剖面高程数据[20]，图(b)示出了采样得到的地形剖面示意图。图地形剖面选取Normaldotm第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境吵洋滴吵洋滴电磁环境体数据计算由式P=PLL可计算得到三维电磁环境功率密度值，为减少存储空间和ts提高绘制效率，把电磁数据离散为一定间隔的网格数据，如图(a)所示.首先，点，用式P=PLL计算每个离散网格点上的功率密度值.采用上述离散方法计ts算生成的电磁环境数据大小为m*k*n，图(b)示出了离散电磁数据在三维环境中的强度情况，分别用不同灰度表示强度大小.图电磁环境体数据在三维数字地球上体绘制电磁环境硬件加速的直接体绘制用体数据包围盒作为绘制代理网格，并把包围盒的每个顶点颜色设置为三维纹理坐标，采用多遍绘制技术绘制体数据信息.Longley-rice电波传播模型及其应用体绘制方法采用规则包围盒绘制体数据，且体数据是规则网格.但是生成的电磁环境体数据并不是规则体数据，如图(b)所示，电方法不能直接应用到电磁环境体数据的绘制.下面将详细介绍扩展传统基于GPU的光线投射直接体绘制方法，巧妙通过坐标转换实现在三维数字地球上展示电磁环境体数据.电磁环境体数据包围盒图(a)示出了在数字地球上表示的电磁环境体数据不规则包围盒的线框同，但包围盒的经纬度与三维电磁环境体数据计算区域的经纬度相同.假设三维电磁环境体数据计算区域是从位置V(a,,y)至位置V(a,,y)位置点均采用00001111nnn维电磁环境体数据的剖面，不规则包围盒垂直截面ABCD用粗实线表示.根据几何0境体数据包围盒大于体数据的计算区域范围，这样可得到体数据包围盒海拔高度:0Normaldotm第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境吵洋滴吵洋滴图电磁体数据包围盒体数据纹理坐标转换据纹理的纹理坐标，通过绘制包围盒背面到纹理作为投射光线终止点.计算得到且由于包围盒中其纹理坐标系统不是均匀变化的，不能直接把三维体数据纹理坐标设置成顶点坐标，通过线性插值得到其他纹理坐标.本文提出一种方法，不用三把球坐标转换为纹理坐标.首先，把球坐标转换为笛卡儿坐标x=rcosacosy=rcosasin|(4-2)z=rsinaJ|坐标转换为笛卡儿坐标，然后设置其颜色值.通过GPU浮点纹理的支持，包围盒浮点颜色值被绘制到了浮点纹理上，片段着色程序查询浮点纹理就能得到包围盒的顶点位置值，即得到投射光线的终止点.绘制包围盒正面作为投射光线的起始点[22]，因此投射光线方向就是终止点与Longley-rice电波传播模型及其应用起始点的矢量差，沿着光线方向就能采样得到该光线穿过的体数据值.但该光线上的位置是在笛卡儿坐标系下的坐标，不能直接从三维体数据纹理中得到体数据，需把笛卡儿坐标转化为纹理坐标.由于体数据计算范围为V(a,b,Y)至0000V(a,b,Y)，首先笛卡儿坐标(x,y,z)转换为球坐标(r,α,β)，1111)通过球坐标插值可得到纹理坐标为)||Ja)||Jua-a010r-Y其中体数据纹理坐标u,v,s的有效范围为[0,1]，即在体数据计算范围内.该区域处的体数据，可加速体数据绘制.实验中在三维数字地球上设置了20部电磁设备，假设为全向天线，地形数据采用90m分辨率.电磁设备参数见表。电波传播参数设置如下:折射率为320，介率分别为15F/m和S/m.地形剖面采样间隔为100m，实验用个人计算机(PC)配置为IntelCore2DuoGHz，显卡为GeForee8600GT.图示出了电磁环境在三维数字地球上的情况，电磁环境体数据分辨率为100Normaldotm第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境吵洋滴吵洋滴m500km×500km，每个采样点数据采采用16位浮点数存储.如果体数据范围较大，可把体数据划分为多个分块区域，每块采用同样的方法绘制，然后按照分块从后往前的顺序融合到三维环境中，因此本文方法适合较大数据量的电磁环境体数据绘制.釆用Longley-rice电波传播模型计算实验用电磁环境体数据耗时s，窗口大小为1024×768时绘制平均帧率为12帧/s.相比文献，本文方法可实时直接磁环境体数据.电磁环境体数据通过颜色映射工具(见图(c))为不同的功率密度设置不同的颜色和透明度，三维电磁环境体绘制效果如图(a)所示.电磁环境在三维环境中的情况可直观地动表电磁设备参数态展示，而且可交互改变电磁设备参数，能极大辅助电磁设备设Longley-rice电波传播模型及其应用计和规划.图(b)示出了关闭图(a)中一部电磁设备后的情况，可清楚看到该电磁设备影响情况.图在三维地球上绘制的结果图通过体数据切割技术示出了电磁环境在不同方向上的辐射情况，相比文献的等值面方法，本文方法能展示电磁体数据内部细节.其中图(a)是500m海拔上电磁环境切片，图(b)是5km海拔上的电磁环境切片，图(c)是沿经度、纬度方向切割电磁环境的情况.Normaldotm第四章利用longley-rice模型设计的可视化电磁环境吵洋滴吵洋滴图体数据切割法，巧妙通过坐标转换把电磁环境体数据及时展示到了三维数字地球上.采用Longley-rice电波传播模型[23]计算电磁环境数据，该模型考虑了不规则地形和大气的影响，能较准确地预测电波传播.最后在数字地球上实现了三维电磁环境绘制.结果表明，本文方法能及时展示虚拟电磁环境，而且可动态调整电磁设备参数(如频率、功率等)，及时展示不同电磁播模型来生成电磁环境体数据，但本文方法也适合其他方法生成的体数据的及时式提高电磁数据计算效率，增强电磁环境体数据准确性.Longley-rice电波传播模型及其应用第五章用Longley-Rice大气折射修正方法的改进度模型两种，大尺度型刻画信号传输过程中的快速衰落。在大尺度传播衰落模型研究方面先后建立了以下着名的信道模型:Longley-Rice模型、在几公里到几百公里围内Okumura-Hata被广泛用来预测接收信号的场强，但海上移动信道路径损耗预测利用Longley-Rice模型更合适，Longley-Rice模型考虑了更多的与地形有关的因素，包括面折射率、地面导电指出预测海上传播损耗时后更确切。Longley-Rice模型适合于传输距离为1--2000公里，频率范围为2--2000MHz，天线高度0--10000米，支持多种气候类型、多种地形、多种反射面传播特性、三种天线位置标准、天线激化方式等参数。该模型以传播理论为依据，同时结合了数千组实测数据，因此称其为半经验型提供的理论和原始数据给出了模型的实用算法。由于大气折射的影响，电波在大气中传播的实际路径是一条曲线，与收发信洋滴吵洋滴机之间的实际距离存在着误差，预测信道传播路径损耗时需要对实际距离加以修Longley-Rice模型中对大气折射误差的修正Longley-Rice模型中对大气折射误差的修正采用等效地球半径法，等效地差异比较大，本文对Longley-Rice模型大气折射误差修正方法加以改进。改进方法充分利用大气折射率垂直剖面信息，利用电波实际传播路径和收发天线地面水平距离之间的映射关系，将模型输人的收发天线之间的实际距离映射为电波实比原有方法更接近实测结果，具有较大的实用价值。大气折射修正方法的改进Longley-Rice模型参考衰减为距离的分段函数(max(0,L+kd+klgd),ddd(5-1)(5-1)bessx定义的三段分别称为视距区域，绕射区域和散射区域。模型控制置信度的参数由统计量给出，L(qT,qL,qS)作为时间，位置，形势分量的函数，衰减不会超qTLongley-rice电波传播模型及其应用对于光滑地球地平线d的距离，是基于平坦地面的二径反射理论和一个绕射损耗的外插值计算的;对恰好超过从d到d,的地平线距离(为绕射损耗和散Lsx射损耗相等的地点)，参考衰减值是刃峰绕射和光滑地球绕射计算的加权平均。加权因子为频率、地形不规则因子和天线高度的函数。对于很不规则地形，从终端看地平线障碍物可看做是锐利山脊，绕射损耗是基于Epstein-Peterson近似正向散射损耗计算中取较小者。播距离与实际距离不符。在Longley-Rice模型中，传输距离参数给出的是发射机和接收机之间的地面水平距离，但影响传输损耗的距离是电波实际传播的距离(视在距离)，并且该模型预测损耗值是传播距离的分段函数，传播距离直接影响Longley-Rice模型采用等效地球半径法修正大气折射误差，等效地球半径定义球表面大气折射指数。该方法对折射率剖面的计算没有利用折射率负梯度的值在不同气候类型之间有较大差异的特性，实际中这种差异比较明显，而折射率剖面射修正方法，以改进Longley-Rice电波传播衰落预测精度。在海平面上的投影，R为接收天线相对海平面的高度，R’为R在海平面上的投洋滴吵洋滴发射天线高度，单位m。RR'为接收天线高度，单位m,益为电波传输视在距离，0利用Longley-rice模型计算电波传输路径损耗时，收发天线间的距离参数给出的是地面水平距离，即R'T'，而实际电波传播距离为TR，下面根据Snell定理，利用射线描迹法推导R'T'和TR之间的关系式。首先推导地面水平距离R'T'计算公式:drdrhLongley-rice电波传播模型及其应用drdrhhcot9=nr0nrcos=0=nrnrn2r2nrnr000n2r2n2r2cos29TT'000下面推导实际电波传播距离TR的计算公式: sin9nrnrnrnrcos29nr n2rdrn2rdrn2r2n2r2cos2900000洋滴吵洋滴 n2rdrn2rdr000(5-9)OT'nrcos90OT'nrcos9000dr000利用上式可以将模型的输人参数地面水平距离T'R'映射为电波实际传播距000 (5-11)0分布的情况下根据式(5-9)可得到TR和T'R'之间的关系。(5-12)(5-12)m00