基于拋物方程的數(shù)字地圖電磁建模及仿真研究.pdf

1、無(wú)線電波傳播是現(xiàn)在社會(huì)信息傳輸?shù)囊环N主要方式，在諸如基站選址、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工程應(yīng)用中，電波傳播特性的分析具有重要的參考價(jià)值。復(fù)雜地理環(huán)境是影響電波傳播特性的主要因素之一，它的影響主要包括兩方面:一方面，地形起伏會(huì)導(dǎo)致電波的多徑傳播現(xiàn)象，由于地形的遮擋甚至出現(xiàn)傳播的陰影區(qū);另一面，隨著傳播路徑的不同，地表電磁參數(shù)的變化將會(huì)影響地表反射系數(shù)，從而影響電波傳播特性，因此對(duì)復(fù)雜地理環(huán)境下的電波傳播展開(kāi)研究具有十分重要的意義。
　　拋物方程(

2、Parabolic Equation，PE)模型本身考慮了電波傳播的繞射和折射效應(yīng)，被廣泛地應(yīng)用于對(duì)流層的電波傳播問(wèn)題研究中，因此本文的研究圍繞著三維拋物方程的地理環(huán)境建模展開(kāi)，研究了基于數(shù)字高程模型的地形網(wǎng)格剖分以及地表電磁環(huán)境建模。在此基礎(chǔ)上，仿真分析了地理環(huán)境下的電波傳播特性，本文的主要研究工作如下:
　　首先，通過(guò)研究了GeoTIFF格式的數(shù)字高程模型(DEM)，實(shí)現(xiàn)了地形數(shù)據(jù)的讀取。同時(shí)考慮拋物方程的計(jì)算需要，研究了二維

3、以及三維的地形網(wǎng)格剖分技術(shù)。最后，將地形起伏信息引入拋物方程模型，分析了真實(shí)地形下的電波傳播特性。
　　其次，高分辨率的地理影像可以清楚地觀察到地表環(huán)境的分布情況，因此本文利用地理影像實(shí)現(xiàn)地表環(huán)境的分類(lèi)。本文利用一種結(jié)合空間關(guān)系與顏色特征的圖像分割算法對(duì)地理影像進(jìn)行區(qū)域分類(lèi)。為了將地表環(huán)境信息引入到拋物方程模型，本文采用地理環(huán)境標(biāo)記的方法對(duì)分類(lèi)后的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了地表環(huán)境的分類(lèi)。同時(shí)結(jié)合3DPE模型計(jì)算的需要，對(duì)地表環(huán)境進(jìn)行了

4、網(wǎng)格剖分處理。最后，不同的地表環(huán)境采用不同的電磁參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了地表的電磁環(huán)境建模。
　　最后，本文利用DEM數(shù)據(jù)和地理影像建立了同時(shí)具備地表電磁環(huán)境信息和地形起伏信息的地理環(huán)境模型，利用3DPE模型分別預(yù)測(cè)了地表為單一環(huán)境、綜合地理環(huán)境以及PEC情況下的電波傳播特性，結(jié)果表明，不同的地表環(huán)境對(duì)電波傳播產(chǎn)生的影響不同，預(yù)測(cè)結(jié)果具有一定的差異。本文的方法為復(fù)雜地理環(huán)境下的電波傳播特性的研究提供了一種可行的方法，可以為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考