CN114629799A - 一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法 - Google Patents

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CN114629799A CN202210115909.6A CN202210115909A CN114629799A CN 114629799 A CN114629799 A CN 114629799A CN 202210115909 A CN202210115909 A CN 202210115909A CN 114629799 A CN114629799 A CN 114629799A
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邹长虹
李喆
陈黎
张宇
李雷
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Abstract

本发明实施例公开一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，包括以下步骤：S1、加载三维数字地图；S2、在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置；S3、设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率；S4、在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和所述接收机之间形成地形高程剖面图；S5、根据所述三维数字地图以及所述地形高程剖面图，判断光滑球形地面；S6、计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1；S7、计算无线电波自由空间传输损耗；S8、根据所述光滑球形地面衰减修正因子Λ1和所述无线电波自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；S9、将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信。

Description

一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法
技术领域
本发明涉及一种指挥系统通信试验方法，特别是一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法。
背景技术
指挥系统通信试验现有情况都是通信专业人员带着通信设备在指定通信试验地点进行，根据试验地点的地形条件和通信设备的信息，才能继续进行专项试验。但是由于试验地点的地形条件十分复杂、危险，这种必须需要通信人员实地考察的专项试验方式十分危险，浪费了人力、物力又增加了试验成本。
如何保证通信人员生命安全，高效快速地完成专项试验，并节约成本、降低人力物力消耗，为解决以上一个或多个问题，需要一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能眼镜和无线充电座，可实现对智能眼镜的高效无线充电，同时提高智能眼镜充电的安全性。
为了达到上述目的中至少一个，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，所述方法包括以下步骤：
S1、加载三维数字地图；
S2、在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置；
S3、设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率，其中，所述通信发射机使用的通信设备工作频率与所述接收机通信设备工作频率相同；
S4、在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和所述接收机之间形成地形高程剖面图；
S5、根据所述三维数字地图以及所述地形高程剖面图，判断光滑球形地面；
S6、计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1：
Figure BDA0003496369320000021
其中，
Figure BDA0003496369320000022
h′1为发射机有效天线高度，h′2为接收机有效天线高度，h1为发射机天线高度，h2为接收机天线高度，d为发射机到接收机的距离，λ为通信设备工作波长(λ＝c/f,f为通信设备工作频率,c＝299792458米/秒)，Re＝6370km；
S7、计算无线电波自由空间传输损耗；
S8、根据所述光滑球形地面衰减修正因子Λ1和所述无线电波自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；
S9、将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信。
在一个具体实施例中，所述地形高程剖面图由计算机识别所述三维数字地图生成或由人工根据所述三维数字地图的信息录入。
在一个具体实施例中，其特征在于，所述地形高程剖面图与所述三维数字地图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。
在一个具体实施例中，所述步骤S7计算无线电波自由空间传输损耗Lbf，Lbf＝32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)(db)；
其中，Lbf为自由空间传输损耗，d为发射机到接收机的距离，f为通信设备工作频率。
在一个具体实施例中，所述步骤S8计算无线电波传输损耗Lb，Lb＝Lbf+Λ1；
其中，所述无线电波传输损耗Lb；无线电波自由空间传输损耗Lbf；光滑球形地面衰减修正因子Λ1。
本发明第二方面提供一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的装置，包括：
加载模块，用于加载三维数字地图；
设定模块，用于在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置以及设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率；
地形高程剖面图模块，用于在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和所述接收机之间形成地形高程剖面图；
地形判断模块，用于根据所述三维数字地图以及所述地形高程剖面图，判断光滑球形地面；
修正因子计算模块，用于计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1：
Figure BDA0003496369320000031
其中，
Figure BDA0003496369320000032
h′1为发射机有效天线高度，h′2为接收机有效天线高度，h1为发射机天线高度，h2为接收机天线高度，d为发射机到接收机的距离，λ为通信设备工作波长(λ＝c/f,f为通信设备工作频率,c＝299792458米/秒)，Re＝6370km；
自由空间传输损耗计算模块，用于计算无线电波的自由空间传输损耗；
无线电波传输损耗计算模块，用于计算无线电波传输损耗；
模拟通信模块，用于将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信；
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面中所述的方法。
本发明第四方面一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面中所述的方法。
本申请的有益效果如下：
本发明采用计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，替代了通信专业人员带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明一个实施例一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法的流程图。
图2示出参数h′1、h′2、d＝d1+d2定义图。
图3示出本发明一个实施例一种计算机设备的结构示意图。
附图标记：Λ1衰减修正因子；Lb无线电波传输损耗；Lbf无线电波自由空间传输损耗；d为发射机到接收机距离；h′1为发射机有效天线高度；h′2为接收机有效天线高度；λ为通信设备工作波长；
f为通信设备工作频率；计算机设备12；外部设备14；处理单元16；总线18；网络适配器20；输出(I/O)接口22；系统存储器28；随机存取存储器(RAM)30；高速缓存存储器32；存储系统34；实用工具40；程序模块42。
具体实施方式
在下述的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为解决现有技术中存在的问题，本申请的一个实施例提供一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，如图1所示，包括：
S1、加载三维数字地图；
三维数字地图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。
三维数字地图可选择百度，高德，谷歌或其他从网络上下载的包括上述具体信息的三维数字地图数据包。
S2、在三维数字地图上通信发射机和接收机位置，
用户通过鼠标从图标栏拖拽图标来添加通信发射机和接收机模型，或者直接在三维数字地图上通过鼠标选取点进行定义通信发射机和接收机，模拟通信人员到达实地考察进行通信试验时的位置。
S3、设定通信发射机和接收机使用的通信设备的工作频率；其中，所述通信发射机使用的通信设备工作频率与所述接收机通信设备工作频率相同；
鼠标点击通信发射机和接收机处，会弹出设定框，在设定框内分别设定所使用的通信设备的工作频率，模拟通信人员在实地使用通信设备调整通信设备工作频率。
S4、在三维数字地图上，在通信发射机和接收机之间形成地形高程剖面图；地形高程剖面图可由计算机自动识别出地形轮廓形成，也可以在三维数字地图上由人工通过计算机绘制(例如使用MATLAB的GUI功能设置一个高程剖面系统，来提取地球上任意两点之间的地形高程剖面图等方法)。地形高程剖面图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息；
在一个具体实施例中，所述地形高程剖面图由计算机识别所述三维数字地图生成或由人工根据所述三维数字地图的信息录入。
S5、根据所述三维数字地图以及地形高程剖面图，判断光滑球形地面。
S6、计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1：
Figure BDA0003496369320000061
其中，
Figure BDA0003496369320000062
h′1为发射机有效天线高度，h′2为接收机有效天线高度，h1为发射机天线高度，h2为接收机天线高度，d为发射机到接收机的距离，λ为通信设备工作波长(λ＝c/f,f为通信设备工作频率,c＝299792458米/秒)，Re＝6370km；
参数h′1、h′2、d＝d1+d2定义如图2所示；
光滑球形地面衰减修正因子Λ1由通信设备发送站发送的无线电波经光滑球形地面形成；
S7、计算无线电波自由空间传输损耗；
计算公式为Lbf＝32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)(db)，
其中，Lbf为无线电波自由空间传输损耗，d为发射机到接收机距离，f为通信设备工作频率。
S8、根据所述光滑球形地面衰减修正因子Λ1和所述无线电波自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；
计算公式为Lb＝Lbf+Λ1；
其中，无线电波传输损耗Lb；无线电波自由空间传输损耗Lbf；光滑球形地面衰减修正因子Λ1。
通过以上S6-S8步骤，高效快速地确定了无线电波传输损耗，通信人员不必实地进行试验，在室内即可模拟出试验地点的理论无线电波传输损耗。降低由于危险地点，危险天气或者突发灾害造成的人员受伤，降低成本消耗。
S9、将进行以上S1-S8步骤后得到的无线电波传输损耗作为衰减值串联进入通信发送站和接收站进行通信试验。
本发明采用计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法既可实现在VHF频段(甚高频30MHz-300MHz频段)下模拟无线电波通信；又可在UHF频段(特高频300MHz-3000MHz)下模拟无线电波通信。实现了频段的通用性。
本发明S1-S9共同形成的技术方案采用计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，替代了通信专业人员必须带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验的实验方式，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。
本发明还公开了一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的装置，所述装置包括：
加载模块，用于加载三维数字地图；三维数字地图可选择百度，高德，谷歌或其他从网络上下载的包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息的三维数字地图数据包。
设定模块，用于在三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置以及设定通信发射机和接收机使用的通信设备的工作频率；
地形高程剖面图模块，用于在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和接收机之间形成地形高程剖面图；
地形判断模块，用于根据所述三维数字地图以及地形高程剖面图，判断光滑球形地面；
修正因子计算模块，用于计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1；
自由空间传输损耗计算模块，用于计算无线电波的自由空间传输损耗；
无线电波传输损耗计算模块，用于计算无线电波传输损耗；
模拟通信模块，用于将无线电波传输损耗作为无线电波通信的衰减值进行模拟通信；
利用上述装置，替代了通信专业人员必须带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验的实验方式，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。
本发明另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明上述实施例所述的方法。
在实际应用中，计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
如图3所示，本发明的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图3显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图3所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图3中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种计算机模拟在光滑球形地面中进行无线电波通信的方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、加载三维数字地图；
S2、在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置；
S3、设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率，其中，所述通信发射机使用的通信设备工作频率与所述接收机通信设备工作频率相同；
S4、在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和所述接收机之间形成地形高程剖面图；
S5、根据所述三维数字地图以及所述地形高程剖面图，判断光滑球形地面；
S6、计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1：
Figure FDA0003496369310000011
其中，
Figure FDA0003496369310000012
h′1为发射机有效天线高度，h′2为接收机有效天线高度，h1为发射机天线高度，h2为接收机天线高度，d为发射机到接收机的距离，λ为通信设备工作波长(λ＝c/f,f为通信设备工作频率,c＝299792458米/秒)，Re＝6370km；
S7、计算无线电波自由空间传输损耗；
S8、根据所述光滑球形地面衰减修正因子Λ1和所述无线电波自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；
S9、将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形高程剖面图由计算机识别所述三维数字地图生成或由人工根据所述三维数字地图的信息录入。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形高程剖面图与所述三维数字地图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7计算无线电波自由空间传输损耗Lbf，Lbf＝32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)(db)；
其中，Lbf为自由空间传输损耗，d为发射机到接收机的距离，f为通信设备工作频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S8计算无线电波传输损耗Lb，Lb＝Lbf+Λ1；
其中，所述无线电波传输损耗Lb；无线电波自由空间传输损耗Lbf；光滑球形地面衰减修正因子Λ1。
6.一种计算机模拟在光滑球形地面进行无线电波通信的装置，其特征在于，所述装置包括：
加载模块，用于加载三维数字地图；
设定模块，用于在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置以及设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率；
地形高程剖面图模块，用于在所述三维数字地图上，在所述通信发射机和所述接收机之间形成地形高程剖面图；
地形判断模块，用于根据所述三维数字地图以及所述地形高程剖面图，判断光滑球形地面；
修正因子计算模块，用于计算光滑球形地面衰减修正因子Λ1：
Figure FDA0003496369310000021
其中，
Figure FDA0003496369310000022
h′1为发射机有效天线高度，h′2为接收机有效天线高度，h1为发射机天线高度，h2为接收机天线高度，d为发射机到接收机的距离，λ为通信设备工作波长(λ＝c/f,f为通信设备工作频率,c＝299792458米/秒)，Re＝6370km；
自由空间传输损耗计算模块，用于计算无线电波的自由空间传输损耗；
无线电波传输损耗计算模块，用于计算无线电波传输损耗；
模拟通信模块，用于将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一所述的方法。
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CN113271164A (zh) * 2021-05-19 2021-08-17 北京电子工程总体研究所 一种计算机模拟在光滑平坦地面进行无线电波通信的方法

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