【技术实现步骤摘要】
基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模方法及系统
[0001]本专利技术属于无线通信网络
，尤其涉及一种基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模及系统。
技术介绍
[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]为了利用更稳定的风能资源，风力发电场已经搬离海岸，先是移到近岸的浅水，现在又延伸到更深的水域和远离海岸的地方。深水远海解决方案将使人们能够进入风大、对噪音、视觉影响和大小不太敏感的大片区域。然而，由于较大的水深和恶劣的远海环境，环境温度、气压、湿度变化迅速，增加了海上风电机组的运行风险，导致故障率较高，与此同时，海上风电场的可达性非常差，所以开发和运营海上风电场的成本是陆上风电场的数倍。而一旦海上风电机组损坏或发生性能故障，造成设备停机或并网故障，不得不由游艇、起重船只甚至直升机进行维修，维修困难度高、耗时长、成本高，对社会经济、设施安全、船舶安全和人员的人身安全造成较大威胁。
[0004]面临这类事件，安全可靠的无线通信技术尤为重要。以可...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模，其特征在于，包括：根据设置的环境参数，利用蒸发波导诊断模型，结合某一高度的基本气象要素，计算大气热力学温度、大气压和水汽压的垂直分布，以此对蒸发波导参数进行反演，得到折射率在垂直方向的分布；根据折射率在垂直方向的分布追踪射线轨迹；其中，射线在发射天线处以某个离开角出发后，利用斯奈尔定律计算不断变化的入射角度和折射角度或反射角度，结合波长、高度、距离和时延数据模拟光线在分层大气中的传播，直到光线达到预设的传播距离或最大极限高度，得到完整的射线轨迹；将每条射线在接收天线水平距离处的高度与接收天线的高度进行比较，得到符合预设条件的可能本征射线；对一条离开角为的可能本征射线，追踪离开角为的两条射线，当这两条射线在接收天线水平距离处的高度包括了接收天线的高度，则该可能本征射线为本征射线；其中，本征射线为从发射机通过一定路径到达接收器的射线；对所有的本征射线进行筛选，找到路径明显不同的若干条本征射线；筛选后的每条本征射线作为离开角张角为射线管的中心射线，计算射线管内所有射线在接收天线水平距离处的最大高度差，得到射线管的垂直横截面宽度，以此计算每条本征射线的传播因子、路径损耗、时延扩展和到达角，实线通信模型的构建。2.根据权利要求1所述的基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模，其特征在于，在设置的环境参数之前还包括：初始化环境参数包括：初始化初始离开角范围、最大传播高度、最大传播距离、发射天线高度、载波频率、蒸发波导诊断模型可选参数、大气温度、海面温度、风速、水汽压力、窄射线管初始离开张角和追踪步长。3.根据权利要求1所述的基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模，其特征在于，所述蒸发波导诊断模型包括BYC模型、NPS模型、PJ模型、MGB模型或伪折射率模型。4.根据权利要求1所述的基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模，其特征在于，所述基于大气热力学温度、大气压和水汽压的垂直分布，对蒸发波导参数进行反演，得到折射率在垂直方向的分布具体包括：折射率指数N定义为：大气修正折射率指数m和修正大气折射率M的定义为：大气修正折射率指数m和修正大气折射率M的定义为：根据折射率指数、大气修正折射率指数m和修正大气折射率M，得到折射率指数梯度和修正折射率梯度
其中，n是大气折射率，T是大气热力学温度，P是大气压，e是水汽压，h是离地球的高度，r
e
是地球的平均半径。5.根据权利要求1所述的基于射线追踪的蒸发波导超视距应急通信建模，其特征在于，所述得到完整的射线轨迹的过程包括：根据斯奈尔折射定律，大气环境高度空间是呈均匀层状分布的，每一分层的大气折射率分别设为n1，n2，n3......；在二维直角坐标系(x，z)下，每一层高度为Δz，距离段为Δx，路径段为Δs，距离段与路径段可变；射线在不同的介质中传播时满足斯奈尔定律，假设Δz为常数，发射源以某一角度发出射线时，有以下关系式成立：而每层的水平距离短以及射线的路径段可以利用三角正弦关系求出：而每层的水平距离短以及射线的路径段可以利用三角正弦关系求出：而每层的水平距离短以及射线的路径段可以利用三角正弦关系求出：其中，与分别表...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朔，车四四，舒炳伟，何子亨，孙丽丽，张延童，李然，刘鸿雁，刘方舟，王雨晨，杨超，李宗皓，
申请(专利权)人：山东大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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