CN113709756B - 一种天线增益的空间滤波方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线增益的空间滤波方法、系统、设备及存储介质，方法包括：对无线网络规划仿真中的天线增益进行散射处理，得到多个三维的扩散角度；获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，并计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；通过融合插值法得到空间中天线在观察接收点方向上的增益值；将多个三维的扩散角对应的增益值进行增益合并；增益合并后的增益值作为天线滤波后的天线增益。该方法可以用于辅助电力无线专网建设的网络规划工作，在原有的无线网络规划基础上，添加了空间滤波模块，使得电力无线专网的信号传播模型更加准确。

Description

一种天线增益的空间滤波方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明属于电力无线专网仿真技术领域，特别涉及一种天线增益的空间滤波方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

目前，发展安全、可靠、高效的智能电网已经成为必然趋势。智能电网配用电业务具有终端点多面广且分布分散、系统容量大、对实时性、可靠性要求高等特点。光纤通信方式虽然具备业务传输能力强的优势，但部署施工难度大、成本高，无法满足对海量配用电终端的全部覆盖。随着无线带宽通信技术的快速发展，作为电力有线光纤通信的补充手段，无线通信对电力配用业务的支持能力已经得到众多的认可，并且越来越多的地方也将无线技术纳入到当地智能电网的建设中，以解决配用电智能全覆盖，信息全采集等技术难题。

与LTE移动通信公网和其它无线专网一样，电力无线专网采用无线传播模型来进行网线网络规划。包括经验传播模型和射线跟踪模型，根据网络工参和地理信息，计算无线信号的路损值，进而得到无线信号的覆盖情况。根据得到的覆盖结果，可利用相关软件以图片的形式展示该结果，图片中以颜色的深浅表示无线信号场强的大小，可以很直观地看出网线信号覆盖情况的好坏。这类方法可以低成本地分析网络覆盖范围内任意位置的信号分布情况，分析范围涵盖整个网络，不需过多耗时费力的人工测试。这类方法为了提高分析精度，还可使用路测数据，采用最小二乘法和进化算法等优化技术，优化校正无线传播模型参数。

在实际情况中，在天线增益变化较快的区域，些微的角度变化就会造成天线增益相差甚远，因此如果直接取理想收发路径上的天线增益，仿真所用的天线增益就与实际情况中的天线增益有了较大的差距，使得仿真结果与实际情况存在较大误差。

发明内容

为了解决现有技术中仿真结果与实际情况不符的问题，本发明提供了一种天线增益的空间滤波方法、系统、设备及存储介质，该方法可以用于辅助电力无线专网建设的网络规划工作，在原有的无线网络规划基础上，添加了空间滤波模块，使得电力无线专网的信号传播模型更加准确。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种天线增益的空间滤波方法，包括以下步骤：

获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角；

进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值；

将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并；

将增益合并后的增益值作为空间滤波后的天线增益。

作为本发明的进一步改进，所述进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，具体是：

将一个角度上的方位角与下倾角根据散射原理将其扩散到多个对应的方位角和下倾角上。

作为本发明的进一步改进，所述并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角，具体包括：

判断天线与观察接收点的大致位置关系，计算偏移角度；

并根据偏移角度计算得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角。

作为本发明的进一步改进，所述进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值，具体包括：

依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；

以相对方位角与下倾角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；

将融合插值结果作为空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上增益值。

作为本发明的进一步改进，所述将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并，具体包括：

得到空间中天线在观察接收点扩散方向上的增益值该值为实数；给每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式/>

令多个复数形式的天线增益等权相加得到对/>取模获得模值/>采用合成公式一次计算出合成结果即为增益合并结果；其中合成公式为：

其中，表示第n个扩散方向上的天线增益，/>表示第n个扩散角度，n为扩散角度个数。

一种天线增益的空间滤波系统，包括：

扩散角度模块，用于获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角；

增益值计算模块，用于进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值；

增益合并模块，用于将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并；

增益得到模块，用于将增益合并后的增益值作为空间滤波后的天线增益。

作为本发明的进一步改进，所述扩散角度模块中，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角，具体用于：

判断天线与观察接收点的大致位置关系，计算偏移角度；

并根据偏移角度计算得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角。

作为本发明的进一步改进，所述增益值计算模块，具体用于：

依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；

以相对方位角与下倾角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；

将融合插值结果作为空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上增益值。

作为本发明的进一步改进，所述增益合并模块，具体用于：

得到空间中天线在观察接收点扩散方向上的增益值该值为实数；给每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式/>

令多个复数形式的天线增益等权相加得到对/>取模获得模值/>采用合成公式一次计算出合成结果即为增益合并结果；其中合成公式为：

其中，表示第n个扩散方向上的天线增益，/>表示第n个扩散角度，n为扩散角度个数。

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

一种无线网络规划仿真方法，包括以下步骤：

读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

采用所述天线增益的空间滤波方法的步骤对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

计算传播损耗；

得到覆盖结果。

作为本发明的进一步改进，所述计算传播损耗具体方法为：

式中，LP(f，d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

一种无线网络规划仿真系统，包括以下步骤：

数据加载单元，用于读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

空间滤波模块，用于采用所述天线增益的空间滤波系统对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

射线追踪单元，用于根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

损耗计算单元，用于计算传播损耗；

覆盖得到单元，用于得到覆盖结果。

作为本发明的进一步改进，所述损耗计算单元具体用于采用以下方法计算传播损耗：

式中，LP(f，d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明方法通过对天线增益方向进行散射处理来模拟现实中存在的散射现象，然后通过滤波的思想对天线增益进行空间滤波，使得仿真所用天线增益更符合实际情况，进而使得仿真结果也更符合实际情况，利用空间滤波实现了对天线方向图进行平滑处理。具体地本发明提出的基于空间滤波的无线网络规划技术优化算法，相较于原有现有无线网络规划技术增加的空间滤波处理。可以应用于辅助电力无线专网建设的网络规划工作，通过对现实中存在的散射现象的模拟，改进天线增益的计算方法，使得天线增益更加符合真实情况，进而使得改进后的预测算法更加符合真实情况，预测结果也更加准确。

附图说明

图1无线网络规划仿真覆盖效果图；

图2现有技术流程图；

图3现有技术散射现象示意图；

图4现有技术MIMO天线方向图；

图5本发明流程图；

图6本发明空间滤波设计原理图；

图7本发明空间滤波流程图；

图8本发明角度扩散示意图；

图9本发明天线增益对比图；

图10为本发明天线增益的空间滤波方法流程示意图；

图11为本发明一种天线增益的空间滤波系统结构示意图；

图12为本发明一种电子设备结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

无线网络规划仿真旨在对基站在指定范围内的覆盖能力进行预测，其结果如下图1所示，以颜色的深浅来代表不同的信号场强，场强越大说明其覆盖效果越好。

现有的电力专网无线网络规划仿真方法流程如下图2所示，现有的电力专网无线网络规划仿真方法具体步骤为：

(1)读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；

(2)记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

(3)根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

(4)计算传播损耗，在下式中，LP(f，d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

得到覆盖结果。

天线增益是天线最重要的参数之一，用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力。无线网络规划仿真技术所用的天线增益通过读取本地天线文件得到。在现有的无线网络规划仿真技术中，进行路损计算前并未对通过读取并计算得到的天线增益进行处理。而在实际环境中由于散射现象的存在，直接获取到的天线增益并不能如实的反映实际情况。如图3所示，在实际的环境中，由于反射面的不光滑(如图中的墙面与树叶)，便会存在散射现象。在理想的情况(也即反射面光滑的情况下)，由基站发射的射线(射线追踪算法中将无线电波抽象为一条条的射线)是经由图中黑色实线所示的路径到达，但在实际情况中却是经由多条图中所示的虚线到达的。

在实际情况中，在天线增益变化较快的区域，些微的角度变化就会造成天线增益相差甚远，例如下图4所示的15°处。因此如果直接取实线路径上的天线增益，仿真所用的天线增益就与实际情况中的天线增益有了较大的差距，使得仿真结果与实际情况不符。

为了使得仿真所用的天线增益与实际情况相符，本发明在现有流程的基础上添加了对天线增益的空间滤波处理。

如图10所示，本发明第一个目的是提供一种天线增益的空间滤波方法，包括以下步骤：

对电力专网无线网络规划仿真中的无线信号理想收发方向进行散射处理，得到多个三维的扩散角度；

获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，并计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；通过融合插值法得到空间中天线在观察接收点方向上的增益值；

将多个三维的扩散角对应的增益值进行增益合并；

增益合并后的增益值作为天线滤波后的天线增益。

本发明通过对无线信号理想收发方向进行散射处理，模拟现实中存在的散射现象，然后通过滤波的思想对天线增益进行空间滤波，使得仿真所用天线增益更符合实际情况，进而仿真结果也更符合实际情况，并利用空间滤波实现了对天线方向图的平滑处理。经过空间滤波处理后的天线增益不再是无线信号理想收发方向上的天线增益，而是模拟了散射现象之后的天线增益，这就使得仿真所用的天线增益更加准确，与实际情况更加符合。

本发明第二个目的是提供一种无线网络规划仿真方法，包括以下步骤：

读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；

记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

采用所述天线增益的空间滤波方法的步骤对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

计算传播损耗，得到覆盖结果。

本发明提出的基于空间滤波的无线网络规划技术优化算法，相较于原有现有无线网络规划技术增加的空间滤波处理。可以应用于辅助电力无线专网建设的网络规划工作，通过对现实中存在的散射现象的模拟，改进天线增益的计算方法，使得天线增益更加符合真实情况，进而使得改进后的预测算法更加符合真实情况，预测结果也更加准确。

实施例

本发明改进后的电力专网无线网络规划仿真技术流程如下图5所示，具体步骤如下：

(1)读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；

(2)记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

(3)对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理。

(4)根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

(5)计算传播损耗，在下式中，LP(f，d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

(6)得到覆盖结果。

本发明空间滤波设计原理如下：

由于实际中反射面是不光滑的平面，这使得散射现象是一种普遍存在的现象，如果仿真中没有很好的体现出射线的散射现象，仿真结果便会与实际有所差异。因此本发明增加了空间滤波模块。

空间滤波需要将一个角度上的天线增益/>根据散射原理将其扩散到多个角度上，用以模拟现实中的散射现象，然后将得到的多个天线增益等权合成，用合成后的天线增益替代原来的天线增益/>这样所得的天线增益便考虑了散射现象，与实际情况更为相符。

空间滤波设计原理图如下图6所示，图中w为权重，所有的权重均为1，表示扩散角度，虚线与省略号意义相近，表示中间有多个扩散角度。在实际的设计中，水平方向(与大地平行的方向)和垂直方向各有20个扩散角度，然后将水平方向与垂直方向的扩散角一一对应地合成为20个三维的扩散角。

依据原理，空间滤波流程可简化为如下图7流程具体包括如下步骤：

(1)扩散角度

电力专网无线网络规划仿真技术路损计算模块计算的是点到点的路损结果，相应的天线增益也是点到点的天线增益。本发明在原有的基础上，对天线增益部分做了散射处理。如下图8所示，一条线段代表三维空间中的一个方向，在计算两个点(即目标点)之间的天线增益前，先将实线按照设定的20个扩散角度扩散成图中所示的多条虚线(应为20条)。

当然本领域技术人员能够获知，20个仅仅为举例，并不代表只能是20个。

(2)获取增益

对于天线增益的获取需要考虑到天线和用户之间的实际关系，则首先获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角数据；判断天线与观察接收点的大致位置关系，选择特殊方位(比如正前方、正下方、两侧等特殊位置)或者一般角度的计算方法；偏移角度计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；以相对方位角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；得出结果作为空间中天线在观察接收点方向上的增益值。根据步骤(1)得到的20个角度由此可得20个天线增益值

(3)增益合并

由步骤2获取到的天线增益值的值为实数，在原理部分提到的等权相加是复数形式的相加，所以应对得到的每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式/> 然后令多个复数形式的天线增益等权相加得到/>其中的模值/>即为所要的最终结果，需对/>取模获得。但是过多的复数计算会消耗计算机大量的算力。基于此，本发明导出了一个合成公式来代替复数相加的合成方法，该合成公式只需要得到Φ_n即可，然后便可一次计算出合成结果/>不必再将其化为复数形式。公式如下所示：

(4)得到增益

以水平方向的天线方向图为例，下图9左边为未经处理的天线方向图，右边为天线滤波后的天线方向图，对比可以发现，相较于左图，右图明显更为平滑。

因此本发明所提出的基于空间滤波的无线网络规划技术优化算法，可以应用于辅助电力无线专网建设的网络规划工作，通过对现实中存在的散射现象的模拟，改进天线增益的计算方法，使得天线增益更加符合真实情况，进而使得改进后的预测算法更加符合真实情况，预测结果也更加准确。

如图11所示，本发明的另一目的在于提出一种天线增益的空间滤波系统，包括：

扩散角度模块，用于对电力专网无线网络规划仿真中的无线信号理想收发方向进行散射处理，得到多个三维的扩散角度；

增益值计算模块，用于获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，并计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；通过融合插值法得到扩散角度方向上的增益值；

增益合并模块，用于将多个三维的扩散角对应的增益值进行增益合并；

增益得到模块，用于增益合并后的增益值作为天线滤波后的天线增益。

所述扩散角度模块中，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角，具体用于：

判断天线与观察接收点的大致位置关系，计算偏移角度；

并根据偏移角度计算得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角。

所述增益值计算模块，具体用于：

依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；

以相对方位角与下倾角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；

将融合插值结果作为空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上增益值。

所述增益合并模块，具体用于：

得到空间中天线在观察接收点扩散方向上的增益值该值为实数；给每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式/>

令多个复数形式的天线增益等权相加得到对/>取模获得模值/>采用合成公式一次计算出合成结果即为增益合并结果；其中合成公式为：

其中，表示第n个扩散方向上的天线增益，/>表示第n个扩散角度，n为扩散角度个数。

如图12所示，本发明第四个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

所述天线增益的空间滤波方法包括以下步骤：

对电力专网无线网络规划仿真中的无线信号理想收发方向进行散射处理，得到多个三维的扩散角度；

获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，并计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；通过融合插值法得到空间中天线在扩散角度方向上的增益值；

将多个三维的扩散角对应的增益值进行增益合并；

增益合并后的增益值作为天线滤波后的天线增益。

本发明第五个目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

所述天线增益的空间滤波方法包括以下步骤：

对电力专网无线网络规划仿真中的无线信号理想收发方向进行散射处理，得到多个三维的扩散角度；

获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，并计算出观察接收点相对于天线的方位角与下倾角；通过融合插值法得到空间中天线在扩散角度方向上的增益值；

将多个三维的扩散角对应的增益值进行增益合并；

增益合并后的增益值作为天线滤波后的天线增益。

本发明最后一个目的是提供一种无线网络规划仿真系统，包括以下步骤：

数据加载单元，用于读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

空间滤波模块，用于采用所述天线增益的空间滤波系统对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

射线追踪单元，用于根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

损耗计算单元，用于计算传播损耗；

覆盖得到单元，用于得到覆盖结果。

作为优选地实施例，所述损耗计算单元具体用于采用以下方法计算传播损耗：

式中，LP(f，d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d0为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种天线增益的空间滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角；

进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值；

将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并；

将增益合并后的增益值作为空间滤波后的天线增益；

所述将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并，具体包括：

得到空间中天线在观察接收点扩散方向上的增益值该值为实数；给每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式

令多个复数形式的天线增益等权相加得到对取模获得模值/>采用合成公式一次计算出合成结果即为增益合并结果；其中合成公式为：

其中，表示第n个扩散方向上的天线增益，/>表示第n个扩散角度，n为扩散角度个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，具体是：

将一个角度上的方位角与下倾角根据散射原理将其扩散到多个对应的方位角和下倾角上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角，具体包括：

判断天线与观察接收点的大致位置关系，计算偏移角度；

并根据偏移角度计算得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值，具体包括：

依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；

以相对方位角与下倾角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；

将融合插值结果作为空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上增益值。

5.一种天线增益的空间滤波系统，其特征在于，包括：

扩散角度模块，用于获取天线与观察接收点在系统中的方位角与下倾角，进行散射处理得到多个扩散角度的方位角和下倾角，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角；

增益值计算模块，用于进行融合插值得到空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上的增益值；

增益合并模块，用于将每个扩散角度的相对方位角与下倾角对应的增益值进行增益合并；

所述增益合并模块，具体用于：

得到空间中天线在观察接收点扩散方向上的增益值该值为实数；给每个散射方向上的天线增益/>赋予一个随机相位Φ_n，使之成为复数形式

令多个复数形式的天线增益等权相加得到对取模获得模值/>采用合成公式一次计算出合成结果即为增益合并结果；其中合成公式为：

其中，表示第n个扩散方向上的天线增益，/>表示第n个扩散角度，n为扩散角度个数；

增益得到模块，用于将增益合并后的增益值作为空间滤波后的天线增益。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述扩散角度模块中，并转换得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角，具体用于：

判断天线与观察接收点的大致位置关系，计算偏移角度；

并根据偏移角度计算得到观察接收点相对于天线的每个扩散角度的相对方位角与下倾角。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述增益值计算模块，具体用于：

依照相对方位角与下倾角信息访问在天线水平和垂直方向图中的天线增益特性；

以相对方位角与下倾角为参数将水平与垂直方向的因素进行融合插值；

将融合插值结果作为空间中天线在观察接收点方向上每个扩散角度方向上增益值。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4任一项所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述天线增益的空间滤波方法的步骤。

10.一种无线网络规划仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

采用权利要求1-4任一项所述天线增益的空间滤波方法的步骤对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

计算传播损耗；

得到覆盖结果。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述计算传播损耗具体方法为：

式中，LP(f,d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。

12.一种无线网络规划仿真系统，其特征在于，包括以下步骤：

数据加载单元，用于读取无线信号预测中所需的三维空间建筑物数据，将地物信息数据、建筑物墙体信息数据、海拔高度数据、建筑物高度信息分别保存，可根据坐标索引值获取详细的建筑物数据；记录并保存发射天线数据，包括各个方向上的天线发射功率信息；

空间滤波模块，用于采用权利要求5-7任一项所述天线增益的空间滤波系统对三维空间上的天线增益进行空间滤波处理；

射线追踪单元，用于根据发射天线和接收点的位置，根据射线追踪模型确定由发射天线发射的射线到达接收点的所有传播路径；

损耗计算单元，用于计算传播损耗；

覆盖得到单元，用于得到覆盖结果。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：

所述损耗计算单元具体用于采用以下方法计算传播损耗：

式中，LP(f,d)为路径损耗值，f是信号频率，c是光速，d是收发天线之间的距离，d₀为参考距离，为零均值高斯变量，G_t为利用空间滤波算法计算得到的天线增益。