一种空地信道建模方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空地信道建模方法及装置，该方法包括确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的位置信息、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，该影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；基于所述影响参数，构建空地信道模型，该方案中的模型考虑了接收端附近的地表地形对电波传输的影响，提高了模型的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种空地信道建模方法及装置
本专利技术涉及无线信道建模
，更具体地说涉及一种空地信道建模方法及装置。
技术介绍
空地通信是指空中飞行器与地面站之间的相互通信，对空地通信进行评估、仿真及分析等处理都需要基于建立的空地通信信道模型进行。由于空地通信是无线通信的组成部分，所以目前，空地通信的信道模型采用了一现有的无线信道模型：Longley-Rice模型，但该Longley-Rice模型在空地通信使用中的有效性较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种空地信道建模方法及装置，以提高空地信道模型的有效性。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种空地信道建模方法，所述方法包括：确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的位置信息、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，所述影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；基于所述影响参数，构建空地信道模型。一种空地信道建模装置，所述装置包括：第一确定单元，用于确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；获取单元，用于获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的位置信息、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；提取单元，用于根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，所述影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；构建单元，用于基于所述影响参数，构建空地信道模型。从上述的技术方案可以看出，首先确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息，即引入了接收端附近的地表环境信息，并获取预知信息包括发射端与接收端的已知信息、当前空地信道环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，进而根据地表地形特征信息和获取的预知信息提取影响空地建模的影响参数，包括了无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减，即方案根据地表地形特征信息对接收端附近传输路径因遮蔽造成的传输损耗进行了分析，可见，本专利技术的空地建模方法中考虑了接收端附近的环境因素对于接受信号的影响，令信道模型充分体现出地空信道的接收信号功率的物理特征，提高了信道模型的有效性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种空地信道建模方法基本流程图；图2为本专利技术另一实施例公开的一种建模中提取影响参数的方法基本流程图；图3为本专利技术一实施例公开的林地传输路径遮蔽示意图；图4为本专利技术一实施例公开物建筑物遮蔽模型示意图；图5为本专利技术一实施例公开的建模中计算视距传播方式的传输损耗方法基本流程图；图6为本专利技术一实施例公开的球面反射两径模型中的几何示意图；图7为本专利技术一实施例公开的建模中确定多径并计算多径相关参数的方法流程图；图8为本专利技术实施例公开的一种多径信道的空地通信链路示意图；图9为本专利技术另一实施例公开的一种空地信道建模装置基本框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种空地信道建模方法，如图1所示，该方法包括：S100、确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；具体的，对当前空地信道建模环境的地理位置和地表地形进行分析，当前环境可能处于开阔地区域、城市区域、林地区域、山区区域，以及地面接收端附近可能存在建筑物和植被情况等对传输造成遮蔽的散射体，进而从分析结果中确定出影响空地信道传输的地表地理特征信息，如此确定的信息能够反映当前空地信道建模环境特别是接收端附近的真实地表地形。S110、获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的地理位置、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；具体的，收发天线的相关指标包括天线的高度即发射端的天线高度和接收端天线高度、视距距离等；无线电波的相关特征包括无线电波频率、无线电波入射方向与地球切线的夹角、反射角等。S120、根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，所述影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；其中，无线电波传播方式对应的传输损耗中包括气候和置信度对无线电波传输造成的损耗。S130、基于所述影响参数，构建空地信道模型。上述实施例中，首先确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息，即引入了接收端附近的地表环境信息，并获取预知信息包括发射端与接收端的已知信息、当前空地信道环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，进而根据地表地形特征信息和获取的预知信息提取影响空地建模的影响因素，包括了无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减，即方案根据地表地形特征信息对接收端附近传输路径因遮蔽造成的传输损耗进行了分析，可见，上述实施例的空地建模方法中考虑了接收端附近的环境因素对于接受信号的影响，令信道模型充分体现出地空信道的接收信号功率的物理特征，提高了信道模型的有效性。在本专利技术另一实施例中，根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前空地信道环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数的过程，如图2所示：S200、根据所述发射端与接收端的已知信息和地表地形特征信息确定无线电波的传播方式，并计算确定的传播方式的传输损耗；具体的，根据收发天线距离信息，确定无线电波传播的方式，进而结合Longley-Rice模型预测传输损耗。无线电波的传播方式有视距径传播方式、绕射传播方式、散射传播方式，对应的则有视距传播损耗、绕射传播损耗、散射传播损耗。其中，当dmin≤d≤dLS时，即视距距离d在视距范围[dmin，dLS]内，确定无线电波的传播方式为视距传播方式，该视距传播方式包括直射传播和反射传播。可以基于Longley-Rice模型中的视距传播模型，预测出视距传输的中值传输衰落作为视距传播方式的传输损耗。当dLS≤d≤dx时，即视距距离d在超视距范围内[dLS,dx]时，确定无线电波的传播方式为绕射传播方式。进一步的基于Longley-Rice模型中的Fresnel-Kirchoff刃形模型预测绕射传播的传输损耗。当dx＜d时，即视距距离d大大超出地平线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空地信道建模方法，其特征在于，所述方法包括：确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的位置信息、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，所述影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；基于所述影响参数，构建空地信道模型。

【技术特征摘要】
1.一种空地信道建模方法，其特征在于，所述方法包括：确定当前环境中影响空地信道传输的地表地形特征信息；获取发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，所述发射端和接收端的已知信息包括：发射端与接收端的位置信息、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数，所述影响参数包括：无线电波传播方式对应的传输损耗和传输路径被遮蔽对应的传输衰减；基于所述影响参数，构建空地信道模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地表地形特征信息、发射端与接收端的已知信息、当前环境的气候信息和信道模拟场景的置信度信息，提取影响空地建模的影响参数的过程为：根据所述发射端与接收端的已知信息和地表地形特征信息确定无线电波的传播方式，并计算确定无线电波的传播方式的传输损耗；所述无线电波的传播方式包括视距传播方式；根据所述气候信息和所述信道模拟场景的置信度信息，计算气候影响的传输衰减和置信度影响的传输衰减，将所述确定的无线电波的传播方式的传输损耗、所述气候影响的传输衰减和所述置信度影响的传输衰减的结合作为所述无线电波传播方式对应的传输损耗；根据所述地表地形特征信息判断传输路径是否被遮蔽；若是，则确定遮蔽类型，并计算相应遮蔽类型下的因传输路径被遮蔽对应的传输衰减。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述无线电波的传播方式为视距传播方式时，计算视距传播方式的传输损耗的过程包括：根据所述地表地形特征信息计算地表的反射系数；根据球面反射两径模型结合所述地表的反射系数，计算反射传输损耗PLg[dB]，其中，式中，Δr为直射径与反射径间的路程差、Re为等效反射系数，Re＝αDRF，α为散射现象引起的传播损耗因子，D为球形地面对反射波的扩散损耗因子，RF为地表的反射系数。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述遮蔽类型包括林地传输路径遮蔽类型、路边植被遮蔽类型和建筑物遮蔽类型；当确定遮蔽类型为所述林地传输路径遮蔽类型时，计算林地传输路径遮蔽对应的传输衰减L(dB)，其中，L(dB)＝AfBdC(θ+E)G，式中，f为无线电波频率、d为无线电波在植被中传输路径的长度、θ为路径仰角；当确定遮蔽类型为所述路边植被遮蔽类型时，计算第一电波频率的传输衰减分布AL(p,θ)，其中，AL(p,θ)＝-M(θ)ln(p)+N(θ)，式中，p为有效超过概率百分数，其取值范围为第一概率范围，θ为路径仰角，其取值范围为第一仰角范围；将所述第一电波频率的传输衰减分布转换为电波频率位于第一频率范围内时的传输衰减分布；计算p位于第二概率范围内和电波频率位于所述第一频率范围内的衰落分布：设定θ位于第二仰角范围内时的传输衰减分布与θ等于所述第一仰角范围下限时的传输衰减分布相同；当确定遮蔽类型为所述路边建筑物遮蔽类型时，计算建筑物造成的阻碍概率百分数p，其中，式中，h1为射线在建筑物正前方距离地面的高度、h2为菲涅尔无障碍距离、hb为建筑物高度；结合所述建筑物高度进行菲涅尔积分计算，得到建筑物遮蔽造成的绕射损耗；根据所述绕射损耗结合所述阻碍概率百分数，确定该类型下因传输路径被遮蔽对应的传输衰减。5.如权利要求1-4任一所述方法，其特征在于，所述影响参数还包括：多径数以及每条子径的相关参数，则提取所述多径数以及每条子径的相关参数的过程包括：根据所述发射端与接收端的已知信息，确定有效菲涅尔反射区；根据所述有效菲涅尔反射区的大小确定多径数；计算每条子径的相关参数，所述相关参数包括：相对时延、相对功率和相对相位。6.一种空地信道建模装置，其特征在于，所述装...

【专利技术属性】
技术研发人员：付斌，谈树峰，周琳，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11