CN112867052B - 一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法及系统，方法包括：利用预设坐标转换方法得到的各通导设备及各障碍物的平面投影坐标，绘制航线网络分布矢量图，基于各通导设备及各障碍物的标高，以及各通导设备及各障碍物的标高平面投影坐标，并结合地球平均曲率的影响，对电磁波最大传播距离精确计算，得到精确的通导设备的覆盖范围矢量图，利用两副矢量图叠加，确定盲区，从而提高了确定盲区的准确性。

Description

一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法及系统。
背景技术
近年来，高原机场为促进区域经济社会发展、增强百姓福祉、促进社会和谐稳定、维护民族团结等方面起到了重要作用。但其特殊的自然地理环境和较为薄弱的通信、导航设施保障，是目前我国西部地区高原机场安全运行所面临的主要困难，极大增加了高原机场运行安全和应急保障工作的难度。特别是作为保障民用航空活动安全、有序和高效运行的重要决定因素，陆基通信、导航系统易受高原地形、气候及建设和维护成本的限制，未能实现民航空域的全域覆盖，尚存在无线电覆盖盲区。而传统的通导设备覆盖方法主要考虑视距的限制，利用高度和视距的线性关系计算，从而考虑的影响因素单一，结果可能与实际结果存在较大的差距，从而造成确定盲区的准确率低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的确定通导设备覆盖范围盲区的准确率低的缺陷，从而提供一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法，通导设备包括通信设备及导航设备，确定方法包括：基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图；根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离；根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图；将航线网络分布矢量图和通导设备的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息。
在一实施例中，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图的过程，包括：基于纵轴等距割椭圆柱投影方法，以经度方向为纵轴，利用多个椭圆柱体对地球进行纵向切割，得到多个不同纬度的椭圆面，其中椭圆柱的直径数值呈等差数列；根据高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的纬度，计算高原地区的平均纬度，并将平均纬度作为坐标原点的横坐标；计算各椭圆面纬度与平均纬度的差值，将最小差值的低纬度椭圆面作为基准面，将基准面和与基准面对应的椭圆柱的交线的经度，作为坐标原点的纵坐标；根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，以及坐标原点纵坐标及横坐标，利用预设球面距离增量表达式，计算各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标；基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图。
在一实施例中，根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数；对于每个有效通讯方向，当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离；当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离；当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离。
在一实施例中，当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端；获取发射端及接收端的标高，并利用发射端及接收端的标高及地球平均曲率半径，计算有效通讯方向的最大传播距离。
在一实施例中，当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，接收端为通信设备或导航设备；利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第一传播距离；根据发射端、接收端及障碍物的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第二传播距离；将第一传播距离及第二传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离。
在一实施例中，当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，所述接收端为通信设备或导航设备；利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第三传播距离；将有效通讯方向上的障碍物分成多个预设领域，根据每个障碍物的标高，选取每个预设领域内具有最大标高的障碍物，并将其作为障碍物标高极值点；以地球几何中心为坐标原点，以坐标原点到各障碍物标高极值点的连线作为横轴，构建各障碍物标高极值点的平面直角左手坐标系；根据障碍物标高极值点及发射端在平面直角左手坐标系的位置、障碍物标高极值点及发射端的平面投影坐标、障碍物标高极值点及发射端的标高，构建各障碍物标高极值点与发射端的连线的表达式；利用迭代法，判定全部障碍物标高极值点中的障碍物遮蔽点；根据发射端、接收端及障碍物遮蔽点的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第四传播距离；将第三传播距离及第四传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离。
第二方面，本发明实施例提供一种通导设备覆盖范围盲区的确定系统，包括：航线网络分布矢量图模块，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图；最大传播距离模块，根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离；覆盖范围矢量图模块，根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图；盲区确定模块，将航线网络分布矢量图和通导的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的通导设备覆盖范围盲区确定方法及系统，利用预设坐标转换方法得到的各通导设备及各障碍物的平面投影坐标，绘制航线网络分布矢量图，基于各通导设备及各障碍物的标高，以及各通导设备及各障碍物的标高平面投影坐标，并结合地球平均曲率的影响，对电磁波最大传播距离精确计算，得到精确的通导设备的覆盖范围矢量图，利用两副矢量图的叠加判断确定盲区，从而提高了确定盲区的准确性。
2.本发明提供的通导设备覆盖范围盲区确定方法及系统，利用障碍物标高极值点与障碍物遮蔽点的几何意义及其内在逻辑关系，通过迭代法，逐步筛选出对电磁波传播距离造成直接影响的障碍物遮蔽点，提高了电磁波传播距离及通导设备覆盖范围计算结果的可信度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例提供的绘制航线网络分布矢量图的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例提供的纵轴等距割圆柱投影示意图；
图4为本发明实施例提供的计算最大传播距离的一个具体示例的流程图；
图5为本发明实施例提供的第一预设传播距离计算方法的电磁波传播路径示意图；
图6为本发明实施例提供的第二预设传播距离计算方法的一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例提供的第二预设传播距离计算方法的电磁波传播路径示意图；
图8为本发明实施例提供的第三预设传播距离计算方法的一个具体示例的流程图；
图9为本发明实施例提供的第三预设传播距离计算方法的电磁波传播路径示意图；
图10为本发明实施例提供的通导设备覆盖范围盲区的确定系统的一个具体示例的示意图；
图11为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法，应用于需要精确判定通导设备覆盖盲区的场合，通导设备包括通信设备及导航设备，如图1所示，确定方法包括：
步骤S11：基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图。
现有通导设备相关资料中的天线中心坐标均为基于“国家2000大地坐标系”的“经纬度”坐标。该坐标系统便于全球范围的精准位置表示，但不利于与“距离”及“方位角”密切相关的电磁波覆盖范围计算与可视化表示，故需要将基于“国家2000太地坐标系”下的经纬度坐标转化为以空间直角坐标系为基础的平面投影坐标。
本发明实施例利用“纵轴等距割椭圆投影”的方式实现高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的大地坐标投影，从而以最小距离与方位变形量地图投影方式得到航线网络分布矢量图。
步骤S12：根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离。
步骤S13：根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图。
陆基通信导航设施是民航空管部门的重要工具，其有效覆盖范围直接关系到民航运行安全，针对复杂地形条件下电磁波有效作用距离计算精度低的问题，提出了基于“纵轴等距割椭圆投影”的方式实现高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，利用电磁波传播距离严密算法及障碍物遮蔽点判定迭代算法；算法综合考虑了电磁波发射与接收端标高、障碍物标高及位置、地球曲率等因素对电磁波传播及信号遮蔽的影响，从而得到精确的最大传播距离。
本发明实施例得到每个通导设备的每个有效通讯方向的最大传播距离之后，利用Visual Basic自带的绘图函数功能，根据电磁波覆盖范围边界点坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图。
步骤S14：将航线网络分布矢量图和通导设备的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息。
本发明实施例为了能够客观反映现行通导设施分布对复杂地形地区既有航线的实际保障能力，在研究过程中对各陆基通导设施在航线方位上的覆盖范围进行了重点分析与计算。具体地，在“Google Earth”地理信息系统软件上基于通导设施及航线网络分布的相关资料及卫星遥感影像，精确确定了各通导设施具体位置，并在影像上对各陆基设施航线网络进行了标定。
基于各通导设施及航线在卫星影像中的较精准位置，对航线方位上的相关地理信息数据进行测定，并将其作为地形起算数据带入软件参与覆盖范围解算，可得到针对指定航线以最低安全高度为目标高度这一情况下的覆盖范，得到航线网络分布矢量图及通导设备的覆盖范围矢量图叠加后的可视化成图。
根据上图这一基于航线网络分布的覆盖范围可视化表现形式，可以快速识别各导航台向外辐射的电磁波信号沿各条航线方位上以航线最低安全高度为接收端高度的覆盖范围大小，从而确定通导设施针对航线覆盖的情况及盲区所在。
本发明实施例提供的通导设备覆盖范围盲区确定方法，利用预设坐标转换方法得到的各通导设备及各障碍物的平面投影坐标，绘制航线网络分布矢量图，基于各通导设备及各障碍物的标高，以及各通导设备及各障碍物的标高平面投影坐标，并结合地球平均曲率的影响，对电磁波最大传播距离精确计算，得到精确的通导设备的覆盖范围矢量图，利用两副矢量图叠加，确定盲区，从而提高了确定盲区的准确性。
在一具体实施例中，如图2所示，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图的过程，包括：
步骤S21：基于纵轴等距割椭圆柱投影方法，以经度方向为纵轴，利用多个椭圆柱体对地球进行纵向切割，得到多个不同纬度的椭圆面，其中椭圆柱的直径数值呈等差数列。
本发明实施例利用“纵轴等距割椭圆柱投影”实现对各通信设备、各障碍物、各导航设备的纬度的大地坐标投影，如图3为纵轴等距割圆柱投影示意图。
步骤S22：根据高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的纬度，计算高原地区的平均纬度，并将平均纬度作为坐标原点的横坐标。
步骤S23：计算各椭圆面纬度与平均纬度的差值，将最小差值的低纬度椭圆面作为基准面，将基准面和与基准面对应的椭圆柱的交线的经度，作为坐标原点的纵坐标。
如图3所示，假设某地面通导设施天线中心位置P点经纬度坐标为：(β，λ)，最小差值的低纬度椭圆面作为基准面所处纬度为“β0”，且坐标投影面的原点O所对应的“经纬度坐标”为(β0，λ0)。在通常情况下，为减小球面投影所带来的投影变形，往往将待坐标转换区域的平均纬度作为投影平面坐标原点O所在纬度。
步骤S24：根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，以及坐标原点纵坐标及横坐标，利用预设球面距离增量表达式，计算各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标。
此时，利用式(1)及式(2)所示的预设球面距离增量表达式，计算P点的平面投影坐标(XP，YP)：
Figure BDA0002865697230000121
Figure BDA0002865697230000122
其中，ΔX0、ΔY0分别为待投影点区域中心位置P点处纬度与经度每变化1°，所对应的球面距离增量，R为地球平均曲率半径，通常取值为6371km。
步骤S25：基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图。
本发明实施例将上述方法集成于软件中，软件得到各导航设备的平面投影坐标后，利用矢量图设计软件“Auto CAD 2020”成图，绘制航线网络分布矢量图。
在一具体实施例中，如图4所示，根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：
步骤S31：根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数。
步骤S32：对于每个有效通讯方向，当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离。
步骤S33：当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离。
步骤S34：当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离。
本发明实施例综合考虑了电磁波发射与接收端标高、障碍物标高及位置、地球平均曲率等因素对电磁波传播及信号遮蔽的影响，对复杂提醒条件下电磁波最远传播距离的精确计算，从而代替了现有技术中利用近似值对计算结果精度影响。
本发明实施例针对发射端及接收端的有效通讯方向上具有的障碍物的个数，采用不同的方法计算传播距离，当有效通讯方向上有多个障碍物，利用障碍区标高几点与障碍物遮蔽点的几何意义及其内在逻辑关系，通过迭代计算，逐步筛选出对电磁波传播距离造成直接影响的障碍物遮蔽点，从而提升了电磁波传播距离及覆盖范围计算结果的可信度。
在一具体实施例中，当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：
步骤S41：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端。
步骤S42：获取发射端及接收端的标高，并利用发射端及接收端的标高及地球平均曲率半径，计算有效通讯方向的最大传播距离。
当有效通讯方向上无障碍物时，电磁波传播路径如图5所示，图5中，两条弧线分别代表地面和平均海平面，Ro为地球平均曲率半径，h1与h2分别为电磁波发射端和接收端沿垂线方向到平均海平面的距离(标高)，h3为地面标高，D为此时电磁波传播最远距离在平均海平面的投影长度(水平距离)，而D1、D2为电磁波传播路径与地面的交点将水平距离D分成的两段距离，即：D＝D1+D2。根据相关几何原理，该情况下电磁波传播最远水平距离D的计算式如式(3)所示：
Figure BDA0002865697230000141
该计算方法将地球曲率村电磁波传播距离的影响考虑在内，适用于地势平坦、山脉分布较少的平原地区，但在地形复杂，地面起伏明显的高原地区适用范围较小。
在一具体实施例中，如图6所示，当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：
步骤S51：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，接收端为通信设备或导航设备。
步骤S52：利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第一传播距离。
当有效通讯方向上有一个障碍物时，首先假设发射端与接收端之间无障碍物，并利用步骤S41～步骤S42所述的第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第一传播距离。
步骤S53：根据发射端、接收端及障碍物的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第二传播距离。
当有效通讯方向有一个障碍物时，电磁波传播路径如图7所示，图7中，α为∠ABO的弧度，β和γ分别为直线AB和直线OA与Y轴方向所形成的锐角，其余符号与上位指代一致。
根据已知条件，角度β和γ的计算式如下：
Figure BDA0002865697230000151
根据正弦定理，可得关系式：
Figure BDA0002865697230000152
将式(4)代入式(5)，整理可得圆心角θ2的计算式为：
Figure BDA0002865697230000153
此时，电磁波传播最远水平距离：D＝D1+D2＝D1+R0θ2，其中，发射端到障碍物的水平距离D1为已知数据。
步骤S54：将第一传播距离及第二传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离。
在一具体实施例中，如图8所示当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：
步骤S61：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，所述接收端为通信设备或导航设备。
步骤S62：利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第三传播距离。
当有效通讯方向上有多个障碍物时，首先假设发射端与接收端之间无障碍物，并利用步骤S41～步骤S42所述的第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第一传播距离。
步骤S63：将有效通讯方向上的障碍物分成多个预设领域，根据每个障碍物的标高，选取每个预设领域内具有最大标高的障碍物，并将其作为障碍物标高极值点。
当有效通讯方向有多个障碍物时，首先将障碍物进行分区，并选择每个分区中标高最大的障碍物，并将其作为障碍物标高极值点，具体地，如图9所示，假设电磁波在该水平方向传播路径上存在两个点：C1与C2，他们的标高分别为h3和h3'。这两点在沿该水平方向的一定邻域内标高最大。在某一水平方向上，障碍物极大值点可能有多个，但障碍物遮蔽点有且仅有一个。
步骤S64：以地球几何中心为坐标原点，以坐标原点到各障碍物标高极值点的连线作为横轴，构建各障碍物标高极值点的平面直角左手坐标系。
步骤S65：根据障碍物标高极值点及发射端在平面直角左手坐标系的位置、障碍物标高极值点及发射端的平面投影坐标、障碍物标高极值点及发射端的标高，构建各障碍物标高极值点与发射端的连线的表达式。
步骤S66：利用迭代法，判定全部障碍物标高极值点中的障碍物遮蔽点。
具体地，如图9中所示，障碍物标高极值点C1为障碍物遮蔽点的充分必要条件是其余所有障碍物极值点(图9中为C2)均在由电磁波发射端A和障碍物标高极值点C1构成的直线下方。根据该原理，设计障碍物遮蔽点迭代判定算法如下：
1)根据沿电磁波发射端某水平方位上的地形起伏，得出该水平方位上所有障碍物标高极值点。假设共存在n个标高极值点，分别为：C1,C2,…,Cn，则各点所对应标高及其到电磁波发射端的水平距离分别为：h31,h32,…,h3n和Dl,D12,…,Din；
2)以地球几何中心O为原点，O到待考察障碍物标高极值点C(i＝1，2，n-1，初始值为1)的连线作为X轴，Y轴与其构成平面直角左手坐标系，则电磁波发射端A与Ci所构成直线在该平面直角坐标系中的方程为：
Figure BDA0002865697230000171
将A、Ci(i＝1,2,…,n)两点坐标表达式带入，可得该直线函数式如下：
Figure BDA0002865697230000172
3)依次考察Cj(j＝j+1,j+2,...,n)与直线ACi(i＝1,2,…,n)的位置关系。当满足式(9)所示的条件时，说明Cj不高于直线ACi构成的电磁波传播路径，Cj为非障碍物遮蔽点。当j<n时，令j＝j+1，重复执行步骤3)，当j＝n时，Ci为障碍物遮蔽点，计算结束。
Figure BDA0002865697230000173
4)当
Figure BDA0002865697230000174
时，说明Cj高于此电磁波传播路径，Ci为非障碍物遮蔽点；当j<n时，令i＝j，j＝j+1，重复执行步骤2)、3)、4)。当j＝n时，Ci为障碍物遮蔽点。
步骤S67：根据发射端、接收端及障碍物遮蔽点的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第四传播距离。
本发明实施例，确定出障碍物遮蔽点之后，利用步骤S53的方法，计算第四传播距离。
步骤S68：将第三传播距离及第四传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离。
本发明实施例提供的通导设备覆盖范围盲区确定方法，利用障碍物标高极值点与障碍物遮蔽点的几何意义及其内在逻辑关系，通过迭代法，逐步筛选出对电磁波传播距离造成直接影响的障碍物遮蔽点，提高了电磁波传播距离及通导设备覆盖范围计算结果的可信度。
实施例2
本发明实施例提供一种通导设备覆盖范围盲区的确定系统，如图10中所示，包括：
航线网络分布矢量图模块1，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图；此模块执行实施例1中的步骤S11所描述的方法，在此不再赘述。
最大传播距离模块2，根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离；此模块执行实施例1中的步骤S12所描述的方法，在此不再赘述。
覆盖范围矢量图模块3，根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图；此模块执行实施例1中的步骤S13所描述的方法，在此不再赘述。
盲区确定模块4，将航线网络分布矢量图和通导的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息。此模块执行实施例1中的步骤S14所描述的方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的通导设备覆盖范围盲区确定系统，利用预设坐标转换方法得到的各通导设备及各障碍物的平面投影坐标，绘制航线网络分布矢量图，基于各通导设备及各障碍物的标高，以及各通导设备及各障碍物的标高平面投影坐标，并结合地球平均曲率的影响，对电磁波最大传播距离精确计算，得到精确的通导设备的覆盖范围矢量图，利用两副矢量图叠加，确定盲区，从而提高了确定盲区的准确性。
本发明实施例提供的通导设备覆盖范围盲区确定系统，利用障碍物标高极值点与障碍物遮蔽点的几何意义及其内在逻辑关系，通过迭代法，逐步筛选出对电磁波传播距离造成直接影响的障碍物遮蔽点，提高了电磁波传播距离及通导设备覆盖范围计算结果的可信度。
实施例3
本发明实施例提供一种计算机设备，如图11所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Ramdom Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(HardDisk Drive，缩写：HDD)或固降硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法，其特征在于，所述通导设备包括通信设备及导航设备，所述确定方法包括：
基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图；
根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离；
根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图；
将航线网络分布矢量图和通导设备的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息；
根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数；对于每个有效通讯方向，当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离；当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离；当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离；
所述当有效通讯方向上无障碍物，利用第一预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端；获取发射端及接收端的标高，并利用发射端及接收端的标高及地球平均曲率半径，计算有效通讯方向的最大传播距离；
所述当有效通讯方向上有一个障碍物，利用第二预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，所述接收端为通信设备或导航设备；利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第一传播距离；根据发射端、接收端及障碍物的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第二传播距离；将第一传播距离及第二传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离；
所述当有效通讯方向上有多个障碍物，利用第三预设传播距离计算方法，得到有效通讯方向的最大传播距离的过程，包括：将有效通讯方向对应的通信设备或导航设备作为发射端，并获取有效通讯方向上的接收端，所述接收端为通信设备或导航设备；利用第一预设传播距离方法，计算发射端及接收端的第三传播距离；将有效通讯方向上的障碍物分成多个预设领域，根据每个障碍物的标高，选取每个预设领域内具有最大标高障碍物，并将其作为障碍物标高极值点；以地球几何中心为坐标原点，以坐标原点到各障碍物标高极值点的连线作为横轴，构建各障碍物标高极值点的平面直角左手坐标系；根据障碍物标高极值点及发射端在平面直角左手坐标系的位置、障碍物标高极值点及发射端的平面投影坐标、障碍物标高极值点及发射端的标高，构建各障碍物标高极值点与发射端的连线的表达式；利用迭代法，判定全部障碍物标高极值点中的障碍物遮蔽点；根据发射端、接收端及障碍物遮蔽点的平面投影坐标、发射端、接收端及障碍物的标高、地球平均曲率半径，计算第四传播距离；将第三传播距离及第四传播距离中较小的传播距离，作为有效通讯方向的最大传播距离。
2.根据权利要求1所述的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法，其特征在于，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图的过程，包括：
基于纵轴等距割椭圆柱投影方法，以经度方向为纵轴，利用多个椭圆柱体对地球进行纵向切割，得到多个不同纬度的椭圆面，其中椭圆柱的直径数值呈等差数列；
根据高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的纬度，计算高原地区的平均纬度，并将平均纬度作为坐标原点的横坐标；
计算各椭圆面纬度与平均纬度的差值，将最小差值的低纬度椭圆面作为基准面，将基准面和与基准面对应的椭圆柱的交线的经度，作为坐标原点的纵坐标；
根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，以及坐标原点纵坐标及横坐标，利用预设球面距离增量表达式，计算各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标；
基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图。
3.一种通导设备覆盖范围盲区的确定系统，其特征在于，包括：
航线网络分布矢量图模块，基于高原地区各通信设备、各障碍物、各导航设备的经纬度，利用预设坐标转换方法，得到各通信设备、各障碍物、各导航设备的以直角坐标系为基础的平面投影坐标，基于各导航设备的平面投影坐标及高原地区的全部航线，绘制航线网络分布矢量图；
最大传播距离模块，根据各通信设备、各障碍物、各导航设备的平面投影坐标，判断每个有效通讯方向上障碍物的个数，并根据障碍物的个数，利用对应的预设传播距离计算方法，得到每个有效通讯方向的最大传播距离；
覆盖范围矢量图模块，根据每个有效通讯方向的最大传播距离，以及各通信设备、各障碍物、各导航设备对应的平面投影坐标，绘制通导设备的覆盖范围矢量图；
盲区确定模块，将航线网络分布矢量图和通导的覆盖范围矢量图进行叠加，判断是否存在通导设备未完全覆盖的航线网络，当具有时，确定其为盲区，并根据卫星遥感影像，得到盲区地理位置信息。
4.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-2中任一所述的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-2中任一所述的高原地区通导设备覆盖范围盲区的确定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113660673B (zh) * 2021-07-28 2023-06-06 中国人民解放军96901部队24分队 一种基于面元法的超短波通信地图构建方法
CN117320026B (zh) * 2023-11-28 2024-02-02 广东建科交通工程质量检测中心有限公司 一种桥梁智能检测作业空间组网方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109670656A (zh) * 2019-02-27 2019-04-23 重庆邮电大学 一种基于4g网络的无人机最优通信路线规划方法
CN109859613A (zh) * 2019-01-18 2019-06-07 驭势（上海）汽车科技有限公司 一种基于投影坐标系的高精地图制作方法及车载设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8422685B2 (en) * 2008-02-26 2013-04-16 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method for elliptic curve scalar multiplication

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109859613A (zh) * 2019-01-18 2019-06-07 驭势（上海）汽车科技有限公司 一种基于投影坐标系的高精地图制作方法及车载设备
CN109670656A (zh) * 2019-02-27 2019-04-23 重庆邮电大学 一种基于4g网络的无人机最优通信路线规划方法

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