CN115102644A - 一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115102644A CN202210631084.3A CN202210631084A CN115102644A CN 115102644 A CN115102644 A CN 115102644A CN 202210631084 A CN202210631084 A CN 202210631084A CN 115102644 A CN115102644 A CN 115102644A
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Abstract

本申请提供了一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质。所述方法包括：根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。本申请可以提高海域无线网络规划的精度。

Description

一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)商业化的推进，交通运输部提出了加快智慧港口建设的指导意见。建立精确近海海域无线信道模型，是建设5G智慧港口，验证5G承载能力并助力港口垂直行业应用的必要基础。
然而，现有的5G承载能力的测量通常为测试实验，并未应用，同时，现有海域信道模型并未充分考虑海面传播环境，导致海域无线网络规划的精度较差。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题是提供一种路径损耗获取方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中的海域信道模型并未充分考虑海面传播环境，导致海域无线网络规划的精度较差的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种路径损耗获取方法，包括：
根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；
根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；
根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；
根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；
根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，所述根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型，包括：
获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度；
获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离；
获取所述能量扩散系数对应的变量参数；
根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
可选地，所述根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数，包括：
根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子；
根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
可选地，所述根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强，包括：
获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数；
基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强；
获取所述接收端对应的接收天线增益参数；
根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
可选地，所述根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗，包括：
去除所述系统增益参数；
根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，在所述根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗之前，还包括：
获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度；
根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距；
根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
第二方面，本申请实施例提供了一种路径损耗获取装置，包括：
发射参数获取模块，用于根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；
信道模型构建模块，用于根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；
海平面反射系数确定模块，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；
接收电磁波场强确定模块，用于根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；
路径损耗获取模块，用于根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，所述信道模型构建模块包括：
电磁波强度获取单元，用于获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度；
传播距离获取单元，用于获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离；
变量参数获取单元，用于获取所述能量扩散系数对应的变量参数；
信道模型构建单元，用于根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
可选地，所述海平面反射系数确定模块包括：
电磁波因子确定单元，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子；
海平面反射系数确定单元，用于根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
可选地，所述接收电磁波场强确定模块包括：
发射参数获取单元，用于获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数；
发射电磁波场强计算单元，用于基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强；
接收天线增益参数获取单元，用于获取所述接收端对应的接收天线增益参数；
接收电磁波场强确定单元，用于根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
可选地，所述路径损耗获取模块包括：
绕射损耗去除单元，用于去除所述系统增益参数；
路径损耗计算单元，用于根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，所述装置还包括：
高度获取模块，用于获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度；
视距计算模块，用于根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距；
绕射损耗确定模块，用于根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：
处理器、存储器以及存储在所述存储器上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程序时实现上述任一项所述的路径损耗获取方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述任一项所述的路径损耗获取方法。
与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：
本申请实施例中，通过根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数，根据直射径、海平面反射径和能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型，根据直射径和海平面反射径，确定海平面反射系数，根据基站向接收端发射电磁波的电磁波参数、海平面反射系数和信道模型，确定接收端对应的接收电磁波场强，根据接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和海平面反射系数，获取基站与接收端之间的路径损耗。本申请实施例在路径损耗获取过程中，考虑了影响路径损耗的所有主要因素，充分考虑有效海平面反射系数、绕射等损耗，能够更好拟合近海海域无线信道的大尺度路径损耗模型，助力海域无线网络规划，提高了海域无线网络规划的精度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种路径损耗获取方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例提供的一种信道模型构建方法的步骤流程图；
图3为本申请实施例提供的一种海平面反射系数确定方法的步骤流程图；
图4为本申请实施例提供的一种接收电磁波场强确定方法的步骤流程图；
图5为本申请实施例提供的一种路径损耗计算方法的步骤流程图；
图6为本申请实施例提供的一种绕射损耗参数确定方法的步骤流程图；
图7为本申请实施例提供的一种粗糙海面无线信道模型的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种路径损耗获取装置的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
实施例一
参照图1，示出了本申请实施例提供的一种路径损耗获取方法的步骤流程图，如图1所示，该路径损耗获取方法可以包括以下步骤：
步骤101：根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数。
本申请实施例可以应用于综合影响路径损耗的因素进行路径损耗计算的场景中。
在本示例中，基站可以为宏基站、微基站、分布式基站等，具体地，对于基站的类型可以根据业务需求而定，本实施例对此不加以限制。
接收端是指位于海面上的用于接收基站发射电磁波的终端，在本示例中，接收端可以为计算机、手机等终端设备，具体地，对于接收端的类型也可以根据业务需求而定，本实施例对此不加以限制。
在具体实现中，在进行海域无线网络规划时，可以采用拉距的方式进行规划，即不断调整基站与接收端的位置，以进行路径损耗的计算，根据计算结果进行海域无线网络的规划。
本示例中提及的基站位置和接收端位置为采用拉距方式规划海域无线网络时基站和接收端分别所处的位置。
在进行路径损耗计算时，可以根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数。
其中，直射径是指将基站的发射天线与接收端的接收天线连成直线，该直线所对应的路径即为直射径。如图7所示，基站侧Tx与用户侧Rx之间的连接线即为直射径，即图7所示直射径LOS。
海平面反射径是指基站发射的电磁波经过海平面反射到接收端的接收端天下的路径。
能量扩散系数可以包括：弱反射径、散射径和来自船身(即接收端所处船只的船身)的散射体等参数。
在进行海域无线网络规划时，可以先设置基站与接收端的位置，进而可以根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数。
在具体实现中，传统海域两径模型一般基于固定海平面假设，其两条路径相对静止，无相位变化，无能量反射损耗。而在现实海域通信环境中，由于海浪的波动影响，第二条路径，即海平面反射径一直处于“波动”状态。该波动不但会影响第二径的相位值，而且会影响到第二径的反射能量。以上相位和能量的波动取决于海平面粗糙程度，粗糙海平面将导致更少能量反射到接收端。同时，除主反射径(即海平面反射径)之外，由海浪波动造成的多条弱反射径、散射径和来自船身等本地散射体的多条路径，在建模时将整体合并为能量扩散部分，即能量扩散参数，如图7所示。
在根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取到基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数之后，执行步骤102。
步骤102：根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型。
在获取到基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数之后，可以根据直射径、海平面反射径和能量扩散参数构建海域无线信道的信道模型。
而在构建海域无线信道的信道模型时，还可以结合直射径、海平面反射径和能量扩散系数分别对应的电磁波强度、相应的传播距离、以及模拟海平面反射系数等参数，具体地，对于该过程可以结合图2进行如下详细描述。
参照图2，示出了本申请实施例提供的一种信道模型构建方法的步骤流程图，如图2所示，该信道模型构建方法可以包括：步骤201、步骤202、步骤203和步骤204。
步骤201：获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度。
在本实施例中，第一电磁波强度是指直射径对应的电磁波强度，即接收端通过直射径接收基站发射电磁波的电磁波强度。
第二电磁波强度是指海平面反射径对应的电磁波强度，即接收端通过海平面反射径接收基站发射电磁波的电磁波强度。
第三电磁波强度是指能量扩散系数对应的电磁波强度，即接收端通过弱反射径、散射径等路径接收基站发射电磁波的电磁波强度。
在获取到直射径、海平面反射径和能量扩散参数之后，可以分别获取直射径对应的第一电磁波强度、海平面反射径对应的第二电磁波强度和能量扩散系数对应的第三电磁波强度。在具体实现中，可以采用屏幕分析仪分析出直射径、海平面反射径和能量扩散参数，然后结合具体地电磁波强度分析仪分析得到直射径、海平面反射径和能量扩散参数分别对应的电磁波强度。
步骤202：获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离。
第一传播距离是指基站发射的电磁波通过直射径传播到接收端的距离，即直射径的长度。
第二传播距离是指基站发射的电磁波通过海平面反射径传播到接收端的距离，即海平面反射径的长度。
在得到直射径和海平面反射径之后，可以计算得到直射径对应的第一传播距离，以及海平面反射径对应的第二传播距离。
步骤203：获取所述能量扩散系数对应的变量参数。
在本示例中，变量参数可以包括：由随机海浪高度引入的相位差、弱散射径的参数等。
在得到能量扩散系数之后，可以获取能量扩散系数对应的变量参数。
步骤204：根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
在得到上述参数之后，可以根据上述参数构建得到海域无线信道的信道模型，即根据第一电磁波强度、第二电磁波强度、第三电磁波强度、第一传播距离、第二传播距离、变量参数和模拟海平面反射系数构建得到海域无线信道的信道模型，具体地，构建的信道模型可以如下述公式(1)所示：
Figure BDA0003679817120000091
上述公式(1)中，v1为直射径对应的电磁波强度，v2为海平面反射径对应的电磁波强度，v3为能量扩散系数对应的电磁波强度，d1为直射径的传播距离，d2为海平面反射径的传播距离，k＝2πf/c。由随机海浪高度引入的相位差φ0假设为范围[-π/2,π/2]内的均匀分布
Figure BDA0003679817120000092
X+jY是循环对称复高斯随机变量，代表了其余弱散射径的叠加。其中，φ0和X+jY组成了能量扩散系数对应的变量参数。
在构建得到海域无线信道的信道模型之后，执行步骤103。
步骤103：根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数。
在得到直射径和海平面反射径之后，还可以根据直射径和海平面反射径确定海平面反射系数，该海平面反射系数可以用于模拟海平面反射径的“波动”状态。
在本实施例中，海平面反射系数可以包括：分歧因子、反射因子、粗糙因子、阴影遮蔽因子，对于海平面反射系数的确定方式可以结合图3进行如下详细描述。
参照图3，示出了本申请实施例提供的一种海平面反射系数确定方法的步骤流程图，如图3所示，该海平面反射系数确定方法可以包括：步骤301和步骤302。
步骤301：根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子。
在本实施例中，可以根据直射径和海平面反射径确定基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子，其中，
1、分歧因子是指电磁波经过长距离传播，覆盖范围将逐渐变大，细波束将逐渐扩散成圆形射线簇，经过地球球形表面反射时，仅有一部分射线簇能被接收端接收。分歧因子可以通过下述公式(2)表示
Figure BDA0003679817120000101
上述公式(2)中，D为分歧因子，re为地球半径，d1为第一传播距离，d2为第二传播距离，ht为基站相对于海平面的高度，hr为接收端相当于海平面的高度。
2、反射因子是指综合考虑电波入射角度和介质介电常数，用于描述由海平面反射造成的损耗。由于海水为良导体，发射电磁波一般选用垂直极化方式以减少反射损耗。对于垂直极化的电磁波，反射因子可以如下述公式(3)所示：
Figure BDA0003679817120000102
上述公式(3)中，Γ垂直极化为垂直极化的电磁波的反射因子，θi是电磁波入射角，ε1＝1.00035是海平面空气的介电常数，ε2＝81是海水的介电常数。
3、粗糙因子是指理想假设下不考虑海浪波动，在处理海面反射径时将海平面建模为光滑镜面；但是现实情况海浪波动不可忽略，海面呈现“粗糙”状态，此时粗糙海面建模为许多不同朝向的小镜面集合。单条入射电磁波经过粗糙海平面将反射成不同方向的多径电磁波，进一步降低反射系数β的数值。由粗糙海面造成的上述影响通过粗糙因子进行描述。基于海浪随机高度呈现高斯分布的特性，粗糙因子可以通过下述公式(4)表示：
Figure BDA0003679817120000111
上述公式(4)中，R为粗糙因子，σA是有效海浪高度的标准差，θi是电磁波入射角。由上式可知，粗糙因子数值随海浪的增强而减小，即，更大的浪高对应更大的反射损耗。
在米勒-布朗模型中，进一步对粗糙因子修正如下述公式(5)：
Figure BDA0003679817120000112
上述公式(5)中，I0(·)是零阶第一类修正贝塞尔函数，海浪高度的标准差σA＝0.0051u2，u是风速(m/s)。
4、阴影遮蔽因子是指对于近海面的电波传播，过高的海浪将会对电磁波产生阴影遮蔽作用，尤其是在入射角度十分小的时候，阴影遮蔽概率将大大提升。阴影遮蔽因子可以通过下述公式(6)和公式(7)表示：
Figure BDA0003679817120000113
Figure BDA0003679817120000114
上述公式(6)和公式(7)中，S为阴影遮蔽因子，β0 2是表面均方坡度，取值范围β0∈[0.04,0.07]，erfc是误差函数。
在获取到分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子之后，执行步骤302。
步骤302：根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
在获取到分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子之后，可以根据分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子确定出海平面反射系数，具体地，可以如下述公式(8)所示：
β＝D·Γ·R·S (8)
上述公式(8)中，β为海平面反射系数。
在根据直射径和海平面反射径确定出海平面反射系数之后，执行步骤104。
步骤104：根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
在得到海平面反射系数之后，即可以根据基站向接收端发射电磁波的电磁波参数、海平面反射系数和信道模型，确定出接收端对应的接收电磁波强度，即接收端接收基站发射的电磁波场强。
在本示例中，电磁波参数可以包括：发射功率、发射天线增益参数等。
对于获取接收端的接收电磁波场强的具体实现过程可以结合图4进行如下详细描述。
参照图4，示出了本申请实施例提供的一种接收电磁波场强确定方法的步骤流程图，如图4所示，该接收电磁波场强确定方法可以包括：步骤401、步骤402、步骤403和步骤404。
步骤401：获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数。
在本实施例中，发射功率是指基站向接收端发射电磁波的功率。
发射天线增益参数是指基站侧发射电磁波的天线对应的增益参数。
在获取接收端的电磁波场强时，可以获取基站对应的发射功率和发射天线增益参数。
在获取到基站对应的发射功率和发射天线增益参数之后，执行步骤402。
步骤402：基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强。
发射电磁波场强是指基站向接收端发射的电磁波对应的场强。
在获取到基站对应的发射功率和发射天线增益参数之后，可以根据发射功率、发射天线增益参数、第一传播距离和第二传播距离，计算出基站对应的发射电磁波场强。具体地，发射电磁波场强的计算公式可以如下公式(9)所示：
Figure BDA0003679817120000131
上述公式(9)中，E为发射电磁波场强，ELOS为直射径对应的电磁波场强，ESR为海平面反射径对应的电磁波场强，EDiff为能量扩散系数对应的电磁波场强。Pt是发送功率，Gt是发送天线增益，η≈120π是自由空间的波阻抗，k＝2πf/c，ELOS是直射径的电磁场强，ESR是海平面反射径的电磁场强，EDiff是散射径的电磁场强，满足均值为0，方差为
Figure BDA0003679817120000132
的循环对称复高斯分布。
上述公式(9)实质是在公式(1)的基础上，将v1、v2、v3分别替换为
Figure BDA0003679817120000133
其中，v3使用
Figure BDA0003679817120000134
为经验取值。
在基于发射功率、发射天线增益参数、第一传播距离和第二传播距离，计算得到基站对应的发射电磁波场强之后，执行步骤403。
步骤403：获取所述接收端对应的接收天线增益参数。
接收天线增益参数是指接收端侧接收基站发射的电磁波的接收天线的增益参数，即接收天线的增益参数。
天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表示天线增益的参数有dBd和dBi。dBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi＝dBd+2.15。在相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。
在本实施例中，可以根据接收端侧接收天线的特性，获取接收端对应的接收天线增益参数。
步骤404：根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
在得到发射电磁波场强和接收天线增益参数之后，可以根据发射电磁波场强和接收天线增益参数计算得到接收端对应的接收电磁波场强，具体地计算过程可以如下述公式所示：
Figure BDA0003679817120000141
Figure BDA0003679817120000142
Figure BDA0003679817120000143
上述公式(10)、(11)和(12)中，P为接收电磁波场强，P是在E(即发射电磁波场强)的基础上，增加接收天线的增益，再换算成分贝形式的接收信号得到的，Gr为接收天线增益参数。
在根据基站向接收端发射电磁波的电磁波参数、海平面反射系数和信道模型确定出接收端对应的接收电磁波场强之后，执行步骤105。
步骤105：根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
在获取到接收电磁波场强之后，可以根据接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和海平面反射系数，获取基站与接收端之间的路径损耗。
在上述参数中，绕射损耗参数是指电磁波在长距离传输过程中的损耗。在实际应用中，绕射损耗在长距离传输时必然需要考虑。凸起的地球表面不但会阻挡海平面反射径，也同样会阻挡视距传输，此时需要在整体路径损耗中加入考虑额外的绕射损耗。
对于绕射损耗参数的获取方法可以参照图6进行如下详细描述。
参照图6，示出了本申请实施例提供的一种绕射损耗参数确定方法的步骤流程图，如图6所示，该绕射损耗确定方法可以包括：步骤601、步骤602和步骤603。
步骤601：获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度。
在本实施例中，第一高度为基站距离海平面的高度。
第二高度为接收端距离海平面的高度。
在设定基站位置和接收端位置之后，可以获取基站对应的第一高度，以及接收端对应的第二高度。
步骤602：根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距。
在得到第一高度和第二高度之后，可以根据第一高度、第二高度和有效地球半径计算得到第一菲涅尔区距离和视距。
具体地，由于测试环境处于空旷海域，因此可保证第一菲涅尔区(First Fresnelzone)内无任何阻挡，因此，在第一菲涅尔区内不存在绕射损耗。第一菲涅尔区的距离范围公式如下：
Figure BDA0003679817120000151
视距范围计算公式如下：
Figure BDA0003679817120000152
上述公式(12)和公式(13)中，k是有效地球半径。
步骤603：根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
在获取到第一菲涅尔区距离和视距之后，可以根据第一菲涅尔区距离和视距确定绕射损耗参数，具体地，在第一菲涅尔区以内，电磁传播不经历绕射损耗，即LD＝0dB，在第一菲涅尔区和视距范围之间,考虑到平静海浪不高于船只高度，视作两者平行高度，即射线从海浪顶点擦过，电磁传播将经历绕射损耗LD＝6dB。
对于获取路径损耗的实现过程可以结合图5进行如下详细描述。
参照图5，示出了本申请实施例提供的一种路径损耗获取方法的步骤流程图，如图5所示，该路径损耗获取方法可以包括：步骤501和步骤502。
步骤501：去除所述系统增益参数。
在本实施例中，在得到系统增益参数(如天线、功放等增益参数)之后，可以去除系统增益参数。
步骤502：根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
在去除绕射损耗参数和系统增益参数之后，可以根据发射电磁波场强、接收电磁波场强、绕射损耗参数和海平面反射系数，计算得到基站与接收端之间的路径损耗，具体地计算过程可以下述公式(14)所示：
Figure BDA0003679817120000161
上述公式(14)中，L为路径损耗，LD为绕射损耗参数，β为海平面反射系数。
在本实施例中，通过考虑了影响路径损耗的所有主要因素，充分考虑有效海平面反射系数、绕射等损耗，能够更好拟合近海海域无线信道的大尺度路径损耗模型，助力海域无线网络规划。
并且，可以有效的降低海域无线网络规划的成本。经过试验证明，以某设备为例，单个港口面积为120万平方米，按经验规划，需要10个室外基站，共计25个AAU设备，按海域无线信道模型计算规划，仅需建设8个室外基站，共计20个AAU设备，压降造价40-50万元。
在进行海域无线网络规划时，可以采用拉距规划的方式，例如，测试长度为2公里，基站高度10米，测试机相对海面高度为1米。船只到达基站西侧处作为起始点，向东以3.2节(5.9km/h)速度航行，反复进行拉距测试等。
本申请实施例提供的路径损耗获取方法，通过根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数，根据直射径、海平面反射径和能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型，根据直射径和海平面反射径，确定海平面反射系数，根据基站向接收端发射电磁波的电磁波参数、海平面反射系数和信道模型，确定接收端对应的接收电磁波场强，根据接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和海平面反射系数，获取基站与接收端之间的路径损耗。本申请实施例在路径损耗获取过程中，考虑了影响路径损耗的所有主要因素，充分考虑有效海平面反射系数、绕射等损耗，能够更好拟合近海海域无线信道的大尺度路径损耗模型，助力海域无线网络规划，提高了海域无线网络规划的精度。
实施例二
参照图8，示出了本申请实施例提供的一种路径损耗获取装置的结构示意图，如图8所示，该路径损耗获取装置800可以包括以下模块：
发射参数获取模块810，用于根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；
信道模型构建模块820，用于根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；
海平面反射系数确定模块830，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；
接收电磁波场强确定模块840，用于根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；
路径损耗获取模块850，用于根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，所述信道模型构建模块820包括：
电磁波强度获取单元，用于获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度；
传播距离获取单元，用于获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离；
变量参数获取单元，用于获取所述能量扩散系数对应的变量参数；
信道模型构建单元，用于根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
可选地，所述海平面反射系数确定模块830包括：
电磁波因子确定单元，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子；
海平面反射系数确定单元，用于根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
可选地，所述接收电磁波场强确定模块840包括：
发射参数获取单元，用于获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数；
发射电磁波场强计算单元，用于基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强；
接收天线增益参数获取单元，用于获取所述接收端对应的接收天线增益参数；
接收电磁波场强确定单元，用于根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
可选地，所述路径损耗获取模块850包括：
绕射损耗去除单元，用于去除所述系统增益参数；
路径损耗计算单元，用于根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
可选地，所述装置还包括：
高度获取模块，用于获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度；
视距计算模块，用于根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距；
绕射损耗确定模块，用于根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
本申请实施例提供的路径损耗获取装置，通过根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数，根据直射径、海平面反射径和能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型，根据直射径和海平面反射径，确定海平面反射系数，根据基站向接收端发射电磁波的电磁波参数、海平面反射系数和信道模型，确定接收端对应的接收电磁波场强，根据接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和海平面反射系数，获取基站与接收端之间的路径损耗。本申请实施例在路径损耗获取过程中，考虑了影响路径损耗的所有主要因素，充分考虑有效海平面反射系数、绕射等损耗，能够更好拟合近海海域无线信道的大尺度路径损耗模型，助力海域无线网络规划，提高了海域无线网络规划的精度。
实施例三
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述路径损耗获取方法。
图9示出了本发明实施例的一种电子设备900的结构示意图。如图9所示，电子设备900包括中央处理单元(CPU)901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的计算机程序指令或者从存储单元908加载到随机访问存储器(RAM)903中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM903中，还可存储电子设备900操作所需的各种程序和数据。CPU901、ROM902以及RAM903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。
电子设备900中的多个部件连接至I/O接口905，包括：输入单元906，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元907，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元908，例如磁盘、光盘等；以及通信单元909，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元909允许电子设备900通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，可由处理单元901执行。例如，上述任一实施例的方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于计算机可读介质，例如存储单元908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM902和/或通信单元909而被载入和/或安装到电子设备900上。当计算机程序被加载到RAM903并由CPU901执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个动作。
实施例四
本申请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路径损耗获取方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例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，本申请实施例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。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端(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终端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终端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终端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终端上，使得在计算机或其他可编程终端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终端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。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，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、物品或者终端不仅包括那些要素，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、物品或者终端所固有的要素。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、物品或者终端中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种路径损耗获取方法、一种路径损耗获取装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (14)

1.一种路径损耗获取方法，其特征在于，包括：
根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；
根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；
根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；
根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；
根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型，包括：
获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度；
获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离；
获取所述能量扩散系数对应的变量参数；
根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数，包括：
根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子；
根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强，包括：
获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数；
基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强；
获取所述接收端对应的接收天线增益参数；
根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗，包括：
去除所述系统增益参数；
根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗之前，还包括：
获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度；
根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距；
根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
7.一种路径损耗获取装置，其特征在于，包括：
发射参数获取模块，用于根据基站的基站位置和位于海面上的接收端的接收端位置，获取所述基站发射电磁波的直射径、海平面反射径和能量扩散系数；
信道模型构建模块，用于根据所述直射径、所述海平面反射径和所述能量扩散系数，构建海域无线信道的信道模型；
海平面反射系数确定模块，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定海平面反射系数；
接收电磁波场强确定模块，用于根据所述基站向所述接收端发射电磁波的电磁波参数、所述海平面反射系数和所述信道模型，确定所述接收端对应的接收电磁波场强；
路径损耗获取模块，用于根据所述接收电磁波场强、绕射损耗参数、系统增益参数和所述海平面反射系数，获取所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信道模型构建模块包括：
电磁波强度获取单元，用于获取所述直射径对应的第一电磁波强度、所述海平面反射径对应的第二电磁波强度和所述能量扩散系数对应的第三电磁波强度；
传播距离获取单元，用于获取所述直射径对应的第一传播距离，及所述海平面反射径对应的第二传播距离；
变量参数获取单元，用于获取所述能量扩散系数对应的变量参数；
信道模型构建单元，用于根据所述第一电磁波强度、所述第二电磁波强度、所述第三电磁波强度、所述第一传播距离、所述第二传播距离、所述变量参数和模拟海平面反射系数，构建得到所述信道模型。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述海平面反射系数确定模块包括：
电磁波因子确定单元，用于根据所述直射径和所述海平面反射径，确定所述基站发射的电磁波对应的分歧因子、反射因子、粗糙因子和阴影遮蔽因子；
海平面反射系数确定单元，用于根据所述分歧因子、所述反射因子、所述粗糙因子和所述阴影遮蔽因子，确定所述海平面反射系数。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述接收电磁波场强确定模块包括：
发射参数获取单元，用于获取所述基站对应的发射功率和发射天线增益参数；
发射电磁波场强计算单元，用于基于所述发射功率、所述发射天线增益参数、所述第一传播距离和所述第二传播距离，计算得到所述基站对应的发射电磁波场强；
接收天线增益参数获取单元，用于获取所述接收端对应的接收天线增益参数；
接收电磁波场强确定单元，用于根据所述发射电磁波场强和接收天线增益参数，确定所述接收端对应的接收电磁波场强。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述路径损耗获取模块包括：
绕射损耗去除单元，用于去除所述系统增益参数；
路径损耗计算单元，用于根据所述发射电磁波场强、所述接收电磁波场强、所述绕射损耗参数和所述海平面反射系数，计算得到所述基站与所述接收端之间的路径损耗。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
高度获取模块，用于获取所述基站对应的第一高度，及所述接收端对应的第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度均为距离海平面的高度；
视距计算模块，用于根据所述第一高度、所述第二高度和有效地球半径，计算得到第一菲涅尔区距离和视距；
绕射损耗确定模块，用于根据所述第一菲涅尔区距离和所述视距，确定所述绕射损耗参数。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器、存储器以及存储在所述存储器上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程序时实现权利要求1至6中任一项所述的路径损耗获取方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行权利要求1至6中任一项所述的路径损耗获取方法。
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