CN116170093B - 无线电通视判定方法、系统、电子设备和存储介质 - Google Patents

无线电通视判定方法、系统、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN116170093B CN202310355141.4A CN202310355141A CN116170093B CN 116170093 B CN116170093 B CN 116170093B CN 202310355141 A CN202310355141 A CN 202310355141A CN 116170093 B CN116170093 B CN 116170093B
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明提出一种无线电通视判定方法、系统、电子设备和存储介质，涉及电磁波传播技术领域，该方法包括：确定发射点到接收点的弧线曲率半径，确定发射点到接收点的弧线，沿发射点到接收点连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视。本发明适用于超短波以上频率的雷达信号、通信信号、无人机数据链信号、电子干扰信号在实际地形中地对空、空对空等场景下无线电通视判定，可广泛应用于地面站址选择、空中航线规划的效果分析与评估。

Description

无线电通视判定方法、系统、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及电磁波传播技术领域，具体为无线电通视判定方法、系统、电子设备和存储介质。
背景技术
无线电通视是雷达对空探测、地-空通信、空-空通信、无人机数据链以及地面电子对抗装备对空中目标侦察干扰、空中电子对抗装备对地面与空中目标侦察干扰的基本条件。目前无线电通视判定一般根据无线电视距计算公式：
Figure SMS_1
（式1）
求出最远通视距离，不考虑地形遮挡的影响。
现有技术中，考虑到地形对无线电通视遮挡影响的论文和著作中，所提出的计算模型主要分为三种情况：一是以直线传播路径为基础，导致判定通视距离小于实际通视距离；二是以等效直线传播路径为基础，导致难以与地形高程数据准确对应；三是将地面近似为平面，导致远距离判定时结果错误。
基于现有的无线电通视的计算方式的弊端，急需提出一种可以广泛应用于各种地面情形的无线电通视判定方式。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种无线电通视判定方法，包括下列步骤：确定发射点到接收点的弧线曲率半径，确定发射点到接收点的弧线，沿发射点到接收点连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视。
本发明第一方面公开了一种无线电通视判定方法，包括：
步骤S1：确定发射点到接收点的弧线曲率半径和弧线；
步骤S2：沿发射点到接收点的弧线连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程；
步骤S3：基于步骤S2获取的抽样点的弧线高度和地形高程进行通视判断，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视。
根据本发明第一方面的方法，步骤S1具体为:
步骤S1：设电磁波从S点传播到U点，距离为Dsu，S点高度为h1，通过下式1计算U点高度h2：
Figure SMS_2
式1；
O点为地球球心，设为平面直角坐标系原点
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为弧线传播路径的曲率半径,求解可得：
Figure SMS_8
式2
其中
Figure SMS_9
由下式计算：
Figure SMS_10
式3
Figure SMS_11
式4
Figure SMS_12
式5
其中
Figure SMS_13
由下式计算：
Figure SMS_14
式6
Figure SMS_15
式7
Figure SMS_16
式8
Figure SMS_17
式9
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式10。
根据本发明第一方面的方法，步骤S2具体为:
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由下式计算：
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由下式计算：
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由下式计算：
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式21；
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代表地球表面的地形高程没有涵盖的遮挡物影响，判定准则为：
Figure SMS_55
式25。
本发明第二方面公开了一种基于弧线拟合的无线电通视判定系统，包括以下模块：
第一模块：用于确定发射点到接收点的弧线曲率半径和弧线；
第二模块：用于沿发射点到接收点的弧线连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程；
第三模块：用于基于第二模块获取的抽样点的弧线高度和地形高程进行通视判断，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视。
根据本发明第二方面的系统，第一模块具体用于:
设电磁波从S点传播到U点，距离为Dsu，S点高度为h1，通过下式1计算U点高度h2：
Figure SMS_56
式1；
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为弧线传播路径的曲率半径,求解可得：
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式2
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由下式计算：
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式3
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式4
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式5
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由下式计算：
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式6
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式8
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式9
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式10。
根据本发明第二方面的系统，第二模块具体用于:
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，从S点扫描到U1点，求解/>
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由下式计算：
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式16；
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式17；
其中
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由下式计算：
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式18；
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式19；
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其中
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由下式计算：
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式21；
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式24。
根据本发明第三方面的系统，第三模块具体用于:
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代表地球表面的地形高程没有涵盖的遮挡物影响，判定准则为：
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式25。
本发明第三方面提供了一种电子设备，包括处理器及存储器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该程序以实现第一方面所述的无线电通视判定方法。
本发明第四方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时，实现第一方面所述的无线电通视判定方法。
本发明提供的基于弧线拟合的无线电通视判定方案主要实现如下效果：根据无线电波在大气层中传播受到大气波导效应原理，基于等效地球半径模式和无线电视距计算公式将传播路径拟合为一条弧线，充分利用地理高程数据精细判定通视，还可以根据纬度调整地球半径，根据具体场景设置置信值。因此适用于超短波以上频率的雷达信号、通信信号、无人机数据链信号、电子干扰信号在实际地形中地对空、空对空等场景下无线电通视判定，可广泛应用于地面站址选择、空中航线规划的效果分析与评估中。
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为根据本发明的电磁波大气波导效应下传播路径示意图；
图2为根据本发明的求解曲率半径示意图；
图3为根据本发明的通视扫描判定示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只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。
如图1所示，电磁波在地球大气层中传播时收到大气波导效应影响，在标准或正常大气条件下，以低于地球表面的曲率向下弯曲，形成比直线传播路径更远的通视距离。假设大气波导效应分布均匀，电磁波向前传播
Figure SMS_109
距离时向下偏/>
Figure SMS_110
，当电磁波连续传播时，当
Figure SMS_111
时，传播路径趋近于一条弧线。
如图2所示，S点为发射点，U点为接收点，N点为扫描点，O点为实际地球球心，M点为等效地球球心，EO、EC为当前纬度实际地球半径，RQ为拟合弧线的曲率半径，h1为发射点高度，h2为接收点能通视的底限高度，h3为接收点实际高度。
求解无线电通视距离为
Figure SMS_112
时的弧线传播路径的曲率半径。设电磁波从S点传播到U点，距离为Dsu，S点高度为h1，通过下式1计算U点高度h2：
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式1；
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为弧线传播路径的曲率半径,求解可得：
Figure SMS_119
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由下式计算：
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式3
Figure SMS_122
式4
Figure SMS_123
式5
其中
Figure SMS_124
由下式计算：
Figure SMS_125
式6
Figure SMS_126
式7
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式8
Figure SMS_128
式9
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式10。
如图3所示，设置扫描线
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式16；
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式17；
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式24。
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代表地球表面的地形高程没有涵盖的遮挡物影响，判定准则为：
Figure SMS_167
式25。
以无人机地面控制站与无人机航线的通视判定为例介绍本发明的使用方法与效果。
步骤一：设置地面控制站位置和天线架高。
步骤二：规划无人机航线，设置各航点飞行高度。
步骤三：将无人机航线按照500米间隔（可以根据时间和精度需求灵活设置）抽样，依次判定各抽样点与地面控制站的通视状态。
步骤四：按照30米步进（可以根据时间和精度需求灵活设置）从地面控制站到航线抽样点扫描，每次扫描判定为通视时继续下次扫描，判定为不通视时退出扫描，转到下一抽样点的通视判定。
步骤五：在地图上显示判定结果。
本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该程序以实现本发明前述的基于弧线拟合的无线电通视判定方法。
本发明提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时，实现版发明前述的基于弧线拟合的无线电通视判定方法。
综上，本发明提出的技术方案具备如下技术效果：根据无线电波在大气层中传播受到大气波导效应原理，基于等效地球半径模式和无线电视距计算公式将传播路径拟合为一条弧线，充分利用地理高程数据精细判定通视，还可以根据纬度调整地球半径，根据具体场景设置置信值。因此适用于超短波以上频率的雷达信号、通信信号、无人机数据链信号、电子干扰信号在实际地形中地对空、空对空等场景下无线电通视判定，可广泛应用于地面站址选择、空中航线规划的效果分析与评估中。
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种无线电通视判定方法，其特征在于：
步骤S1：确定发射点到接收点的弧线曲率半径和弧线；
步骤S2：沿发射点到接收点的弧线连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程；
步骤S3：基于步骤S2获取的抽样点的弧线高度和地形高程进行通视判断，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视；
其中，所述步骤S1具体为:
步骤S1：设电磁波从S点传播到U点，距离为Dsu，S点高度为h1，通过下式1计算U点高度h2：
Figure QLYQS_1
式1；
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为弧线传播路径的曲率半径,求解可得：
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式2
其中
Figure QLYQS_8
由下式计算：
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式3
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式4
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式5
其中
Figure QLYQS_12
由下式计算：
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式6
Figure QLYQS_14
式7
Figure QLYQS_15
式8
Figure QLYQS_16
式9
Figure QLYQS_17
式10；
所述步骤S2具体为:
设置扫描线
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，从S点扫描到U1点，求解/>
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式11，
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为各次扫描的计数；
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由下式计算：
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式13；
其中
Figure QLYQS_33
由下式计算：
Figure QLYQS_34
式14；
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式15；
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式16；
Figure QLYQS_37
式17；
其中
Figure QLYQS_38
由下式计算：
Figure QLYQS_39
式18；
Figure QLYQS_40
式19；
Figure QLYQS_41
式20；
其中
Figure QLYQS_42
由下式计算：
Figure QLYQS_43
式21；
Figure QLYQS_44
式22；
Figure QLYQS_45
式23；
Figure QLYQS_46
式24。
2.根据权利要求1所述的一种无线电通视判定方法，其特征在于，步骤S3具体为:
根据
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点到/>
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代表地球表面的地形高程没有涵盖的遮挡物影响，判定准则为：
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式25。
3.一种基于弧线拟合的无线电通视判定系统，其特征在于，包括以下模块：
第一模块：用于确定发射点到接收点的弧线曲率半径和弧线；
第二模块：用于沿发射点到接收点的弧线连线按步进抽样，依次获取抽样点的弧线高度和地形高程；
第三模块：用于基于第二模块获取的抽样点的弧线高度和地形高程进行通视判断，如果所有抽样点弧线高度减地形高程均大于置信值，则判定为发射点到接收点无线电通视，否则为不通视；
其中，第一模块具体用于:
设电磁波从S点传播到U点，距离为Dsu，S点高度为h1，通过下式1计算U点高度h2：
Figure QLYQS_54
式1；
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式5
其中
Figure QLYQS_65
由下式计算：
Figure QLYQS_66
式6
Figure QLYQS_67
式7
Figure QLYQS_68
式8
Figure QLYQS_69
式9
Figure QLYQS_70
式10；
第二模块具体用于:设置扫描线
Figure QLYQS_71
，从S点扫描到U1点，求解/>
Figure QLYQS_72
点处弧线传播路径的高度/>
Figure QLYQS_73
,由下式计算：
Figure QLYQS_74
式12；
设U1点坐标为
Figure QLYQS_75
，其中/>
Figure QLYQS_76
为U1点实际高度，Ec为U1点所处维度处的地球半径；/>
Figure QLYQS_77
点为此时弧线传播路径的圆心；设/>
Figure QLYQS_78
为扫描线/>
Figure QLYQS_79
与起始线/>
Figure QLYQS_80
的夹角，则：
Figure QLYQS_81
式11，
其中：
Figure QLYQS_82
为每次扫描的步进，/>
Figure QLYQS_83
为各次扫描的计数；
其中
Figure QLYQS_84
由下式计算：
Figure QLYQS_85
式13；
其中
Figure QLYQS_86
由下式计算：
Figure QLYQS_87
式14；
Figure QLYQS_88
式15；
Figure QLYQS_89
式16；
Figure QLYQS_90
式17；
其中
Figure QLYQS_91
由下式计算：
Figure QLYQS_92
式18；
Figure QLYQS_93
式19；
Figure QLYQS_94
式20；
其中
Figure QLYQS_95
由下式计算：
Figure QLYQS_96
式21；
Figure QLYQS_97
式22；
Figure QLYQS_98
式23；
Figure QLYQS_99
式24。
4.根据权利要求3所述的一种基于弧线拟合的无线电通视判定系统，其特征在于，第三模块具体用于:
根据
Figure QLYQS_100
点到/>
Figure QLYQS_101
点距离和方向，可以换算得出/>
Figure QLYQS_102
点的经纬度；根据经纬度可以查询出/>
Figure QLYQS_103
点的高程/>
Figure QLYQS_104
；置信值/>
Figure QLYQS_105
代表地球表面的地形高程没有涵盖的遮挡物影响，判定准则为：
Figure QLYQS_106
式25。
5.一种电子设备，其特征在于：包括处理器及存储器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该程序以实现权利要求1-2任一项所述的无线电通视判定方法。
6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时，实现权利要求1-2任一项所述的无线电通视判定方法。
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