基于辅助测量系统的多径参数获取方法

论文摘要

电磁态势是指空间任意信号源的电场或磁场在复杂环境下的电磁信号的空间分布。如今,电磁态势评估已经在人们的日常生活中占据着重要的地位,如电磁辐射污染的治理、无线通讯系统的搭建,另外,电磁态势评估也广泛应用于军事领域,如电子对抗、电磁防御等。但是,现有的预测模型都各自有着弊端和限制,以应用最广泛的射线追踪为例,计算量极其庞大,且实际测量中,对于全路径全地形的精确地理分布往往很难获得,评估的准确性和实时性成为影响其工程使用的桎梏。所以,目前对于电磁态势的评估并没有一个切实可行的方法,急需借助辅助测试手段,解除对全路径地形、地物的依赖性,使用一种实时高效的无GIS支持的电磁态势评估模型至关重要。本文脉络如下:首先,根据现有研究进展,对电波传播环境进行了描述,重点针对影响传播信道的静态地形地貌地物展开分析。从电磁波理论出发,对地形地物几何特征进行了分类,介绍了地物电磁特性,给出了部分建筑材料介电常数和现有的获取电磁参数的研究方法,论证了介电常数实地测量的必要性。概述了电波传播的一些基本传播理论,如视距传播、非视距传播和菲涅尔理论,分析了多径效应的几种传播途径,总结了多径效应对于无线信号传输的影响。接着,介绍了本文为获取多径参数所用的三种辅助测量方法,它们分别是:环境建模几何参数获取、场点原始数据获取与电磁特性参数获取。利用电波传播模型进行预测时,对整个传播环境地形地物实地测量并不现实,此时需要一种简单、便捷的方法对环境三维建模,本文主要借助激光测距与图像识别法获取点源环境几何参数。为获取场点原始数据,本文采取了基于USRP的数据获取方法,概述了软件无线电平台的总体架构与其中的核心技术,分析了本文用到的采样方法与信号处理方法,编写了基于GRC的数据采集程序,并对采集到的数据借助matlab转换。不同环境的物体在不同频率下电磁特性千差万别,故在总结前人研究电磁特性参数的基础上,对复介电常数的反演方法进行了改进,构造了复介电常数的反比函数,并对方法进行了验证。最后对获取多径参数进行了理论计算建模。当信号源空间坐标与电波传播路径未知时,场点周围环境位于直达波一致区,根据镜像原理计算传播反、绕射空间坐标点,射线追踪确定无线信道,建立改进的场强叠加模型,基于点源环境电波传播空间域,化简非线性方程组,借助介绍的辅助测量方法,求解多径参数。最后选取真实场景实验仿真,对实验结果进行分析。本文介绍的基于辅助测量系统的多径参数获取方法计算量小,易于操作,具有较高的精确性,对于实际工程电磁态势评估有着很大的借鉴意义。

论文目录

摘要

ABSTRACT

符号对照表

缩略语对照表

第一章绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要安排和创新点

1.3.1 论文工作安排

1.3.2 论文创新点

第二章电波传播环境及多径影响

2.1 电波传播环境

2.2 地形地物介绍

2.2.1 地形地物分类

2.2.2 地物电磁特性

2.2.3 常用介电常数测量方法

2.3 多径传播基本理论

2.3.1 视距传播

2.3.2 非视距传播

2.3.3 菲涅尔理论

2.4 多径传播主要途径

2.4.1 反射

2.4.2 绕射

2.4.3 散射

2.5 多径对电磁态势评估的影响

2.5.1 时延

2.5.2 衰减与阴影

2.5.3 瑞利衰落与莱斯衰落

2.6 小结

第三章多径参数获取的辅助测量方法

3.1 场点环境建模

3.1.1 环境建模流程

3.1.2 实验验证

3.2 场点原始数据获取

3.2.1 场点原始数据采集原理

3.2.2 实验流程

3.3 相对介电常数的获取

3.3.1 介电常数获取原理

3.3.2 实验系统及验证

3.4 小结

第四章基于辅助测量方法的多径参数获取

4.1 多径场强叠加模型

4.2 实例仿真

4.3 小结

第五章总结和展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵虎

导师: 弓树宏

关键词: 电磁态势,数据获取,地物几何参数,介电常数,多径叠加

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西安电子科技大学

分类号: O441

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001928

总页数: 103

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