SE521001C2 - Förfarande och anordning för anordning för siktlinjesprofilgenerering - Google Patents

Description

521 001 2 dyr. Den vertikala upplösningen hos topografidata kan tas med i beräkningen i prediktionerna. Detta kommer normalt att alstra ett mer pessimistiskt resultat, vilket kan jämföras med resulta- tet som uppnås på ett standardsätt. Siktlinjesprofilalstringsal- goritmer kan fås att använda förfinade interpolationsmetoder.

Detta är normalt en god lösning för icke tätbebyggda områden men kommer inte att ta bort problemen för tätbebyggda områden där hinder tenderar att vara diskreta med avseende på normala ras- terupplösningar.

Exempelvis är en enkel interpolationsmetod linjär interpolation mellan de två närmsta rasterpunkterna. Detta förfarande är inte speciellt lämpat för tätbebyggda områden. Ett annat förfarande är att välja den högsta av två intilliggande rasterpunkter.

Detta förfarande är bättre lämpat för tätbebyggda områden även om det är konstant pessimistiskt. Ytterligare ett annat för- farande är linjär interpolation i planet som spänns upp av de tre närmsta rasterpunkterna. Detta förfarande är inte särskilt lämpat för tätbebyggda områden.

Oavsett vilken siktlinjesprofilalstringsalgoritm som används kommer det alltid att finnas möjlighet att hinder saknas i rasterdata, men detta fenomen kommer att vara mindre frekvent för högre rasterupplösningar eller när mer sofistikerade algo- ritmer används.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förbättrat förfarande och en förbättrad anordning för alstring av siktlinjesprofiler vilka är särskilt väl lämpade för stads- och förortsområden och vilka därför kan övervinna några av de brister som hör samman med de tidigare förfarandena.

Detta syfte uppnås genom att alstra flera siktlinjesprofiler varigenom en bredare vy av den aktuella siktlinjen åstadkoms.

Detta kommer att förbättra känsligheten för intilliggande hinder och är särskilt användbart i tätbebyggda områden.

Förfarandet kan sammanfattas i de följande grundläggande stegen: .. Hg. 521 001 3 - Först alstras en primär siktlinjesprofil enligt teknikens ståndpunkt.

- Därefter alstras ett antal intilliggande siktlinjesprofiler.

- De alstrade intilliggande siktlinjesprofilerna transformeras sedan enligt något lämpligt schema till den primära siktlin- jesprofilen och - Den resulterande siktlinjesprofilen används som planeringsin- data.

Siktlinjesprofilalstringsalgoritmen enligt teknikens ståndpunkt beaktar endast skärningen av rastret med en rak linje mellan ändpunkterna. I verkligheten bör hela den första Fresnelzonen beaktas för eventuella hinder. Detta kan åstadkommas genom att alstra en uppsättning av intilliggande siktlinjesprofiler, utöver den primära siktlinjesprofilen. Potentiella hinder som missas i den primära siktlinjesprofilen kommer att fångas upp av en av de intilliggande siktlinjesprofilerna. Detta tillväga- gångssätt är sålunda användbart därhelst intillliggande hinder finns och särskilt i stads- och förortsomgivningar.

När uppsättningen av siktlinjesprofiler väl har alstrats kan de användas som följer: - Var och en av siktlinjesprofilerna behålls som en separat enhet. Siktlinjesprofilhanteringen modifieras för att behandla hela uppsättningen av primära och intilliggande siktlinjesprofi- ler. Detta leder till att alla beräkningar måste upprepas för alla siktlinjesprofiler och all visning eller alla resultat- presentationer måste ha plats för mer än en siktlinjesprofil eller, i värsta fall, hela uppsättningen av siktlinjesprofiler.

Den största fördelen med detta förfarande är att det tillåter direkta jämförelser av slutresultaten (signalnivåer, fädnings- marginaler, kvalitetsmått, etc.) mellan primära och intilliggan- de siktlinjesprofiler, eller - Så slås alla intilliggande siktlinjesprofiler samman med den primära siktlinjesprofilen för att åstadkomma en enda, samman- slagen profil som kan användas på exakt samma sätt som sikt- linjesprofiler för närvarande används vid radiovågsutbrednings- planering. Den största fördelen med detta förfarande är att det 521 001 4 endast påverkar siktlinjesprofilalstringsrutinen och lämnar det övriga systemet opåverkat medan det samtidigt tar med i beräk- ningen alla intilliggande hinder i de alstrade siktlinjesprofi- lerna. En liten nackdel skulle kunna vara prestandaförlusten pga siktlinjesberäkningar som behövs för sammanslagningsprocessen.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med hjälp av icke begränsande exempel och med hänvisning till de bilagda ritningarna, i vilka: - Figur 1 är en översiktsvy över siktlinjesprofiler i ett raster - Figur 2 är en vy längs siktlinjerna hos en primär och en in- tilliggande siktlinje.

- Figur 3 är en vy som visar en förflyttad intilliggande sikt- linjesprofil.

- Figur 4 är en vy som illustrerar en transformerad och förflyt- tad intilliggande siktlinjesprofil.

- Figur 5 är ett flödesschema som visar de steg som utförs med en profil när flera siktlinjer alstras.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRMER I figur 1 visas en alstrad vy från ovan av ett tätbebyggt om- råde. I figur 1 betecknar hänvisningsnumren 101 och 103 bygg- naden, den streckade linjen 105, en primär siktlinjesprofil och den streckade linjen 107 en intilliggande siktlinjesprofil.

Vidare visar rutmönstret i figur 1 rastret och skärningarna mellan rasterlinjerna är associerade med data som indikerar koordinaterna för rasterpunkterna och höjden vid de individuella rasterpunkterna.

I detta exempel tas den primära siktlinjesprofilen från en punkt 109 längs linjen 105. Om de närmast liggande raterdatapunkterna, dvs punkterna 106a, 106b respektive 106c längs denna linje 105 använd som prediktionsdata predikteras inga hinder vara närva- rande i radioutbredningsvägen. Om, å andra sidan, mer avancerade prediktionsförfarande används såsom interpolation mellan intill- iggande rasterdatapunkter kan prediktionen kanske förbättras, men kommer fortfarande att vara dålig pga de diskreta höjderna hos det tätbebyggda området. . « « @ f» 521 001 5 Ett bättre sätt skulle därför vara att alstra intilliggande siktlinjesprofiler som täcker hela den första Fresnelzonen av utbredningsvägen och att använda de högsta värdena inuti den första Fresnelzonen som prediktionsvärden. Ett sådant förfarande skulle emellertid vara överpessimistiskt och ett mer avancerat och noggrant prediktionsförfarande är därför önskvärt.

I figur 2 visas en vy längs siktlinjerna hos den primära sikt- linjen 105 och den intilliggande siktlinjen 107 förbi byggnaden 101. Som synes går linjen 105 fritt förbi byggnaden 101 men byggnaden 101 tränger in i den första Fresnelzonen hos radiovå- gornas utbredningsväg. Närvaron av byggnaden 101 detekteras emellertid av den intilliggande siktlinjesprofilen längs linjen 107.

Ett sätt att ta med denna information i beräkningen är att förflytta informationen till den primära profilen genom att använda en 1:1 transformation. Denna transformation är, såsom påverkas ovan i det flesta fall överpessimistisk såsom ses i figur 3.

I figur 3 visas byggnaden 101 förflyttad till ett hinder 113 i den primära riktlinjesprofilen. I detta exempel skulle predik- tionen bli en total blockering av den första Fresnelzonen för radiovågsutbredningsvägen.

En annan, mycket mer noggrann, prediktion uppnås om följande transformation utförs. Om ett hinder detekteras längs någon av de intilliggande siktlinjesprofilerna härleds avståndet mellan den intilliggande siktlinjesprofilen och den primära siktlin- jesprofilen. Byggnadens vägg antas sedan sluta någonstans mellan den intilliggande siktlinjen och den primära siktlinjen. Ett föredraget sådant antagande är halva vägen mellan det detektera- de hindret och den närmaste siktlinjesprofilen.

Sedan kontrolleras hur mycket av det antagna byggnadsslutet som tränger in i den första Fresnelzonen och detta avstånd behandlas som ett ekvivalent kniveggshinder i radiovågsutbredningsvägen. . , - ; t» 5121 001 6 Således är i figur 4 den ursprungliga byggnaden 101 transforme- rad till ett ekvivalent hinder 111, men som är placerat i den primära siktlinjesprofilen. Det ekvivalenta hindret 111 kommer att vara identiskt med den antagna byggnadsväggen med avseende på de signifikanta radiovågsutbredningsegenskaperna.

Vidare är figur 5 ett flödesschema som visar de steg som utförs i ett system som använder förfarandet som beskrivs häri. Således alstras först i ett block 501 en primär siktlinjesprofil. Där- efter alstras i ett block 503 ett antal intilliggande siktlin- jesprofiler. Antalet intilliggande siktlinjesprofiler kan be- stämmas i enlighet med flera olika förfaranden som beskrivs nedan. Hindren som hittas i de intilliggande siktlinjesprofiler- na transformeras sedan enligt någon lämplig algoritm såsom någon av de algoritmer som beskrivs nedan och de största hindren förflyttas till den primära siktlinjesprofilen. Transformationen och förflyttningen utförs i ett block 505.

Därefter jämförs i ett block 507 var och ett av de transformera- de och förflyttade hindren som hittats i den primära siktlin- jesprofilen med motsvarande hinder, dvs de som finns lika långt från ändpunkterna hos siktlinjesprofilen i den primära profilen och om något av de förflyttade och transformerade hindren är större än motsvarande hinder i den primära siktlinjesprofilen sätts det transformerade och förflyttade hindret att ersätta motsvarande hinder i den primära siktlinjesprofilen. Denna ersättning utförs i ett block 509.

Slutligen utmatas i ett block 511 den resulterande siktlinjes- profilen som består av de största hindren i den primära sikt- linjesprofilen och de största transformerade och förflyttade hindren bland de intilliggande siktlinjesprofilerna för använd- ning i radiovågsutbredningsplaneringen.

I det ovan beskrivna schemat måste följande ingångsparametrar specificeras: -Antalet intilliggande siktlinjesprofiler på varje sida om den primära siktlinjesprofilen -Avståndet (i meter eller ekvivalent) mellan successiva sikt- » . . | .u 521 001 7 linjesprofiler. -Ändpunktskoordinaterna (i km eller liknande) för varje intill- liggande siktlinjesprofil.

Dessa parametrar kan specificeras av användaren, sättas auto- matiskt av systemet eller så kan några sättas i beroende av en eller flera av de andra såsom beskrivs nedan.

Det finns flera sätt att bestämma antalet siktlinjesprofiler som skall alstras, t ex: - Användarspecificerat antal siktlinjesprofiler. Användaren specificerar antalet (N) intilliggande siktlinjesprofiler på varje sida av den primära siktlinjesprofilen. Ett total antal av 1+2N siktlinjesprofiler kommer då att alstras.

- Rasterbaserat antal siktlinjesprofiler. Antalet intilliggande siktlinjesprofiler sätts automatiskt och tar med i beräkning följande parametrar: i) Den aktuella rasterseparationen (i meter eller ekvivalent) ii) Den aktuella siktlinjesprofilbäringen (med avseende på rut- mönsterkoordinatsystemet). iii) Radien för den första Fresnelzonen vid mittpunkten på den aktuella siktlinjesprofilen.

De två första parametrarna används för att hitta det rasterbase- rade avståndet (R) mellan successiva siktlinjesprofiler, vilket sedan används tillsammans med Fresnelzonradien (F) för att finna det minsta antalet siktlinjesprofiler som kommer att täcka hela den första Fresnelzonen. Totalt kommer approximativt l+2(1+int(F/R) siktlinjesprofiler att alstras i ett sådant fall.

- Kombination av användarspecificerade och rasterbaserade för- faranden. Antalet intilliggande siktlinjesprofiler sätts först automatiskt enligt ovan. Det användarspecificerade antalet siktlinjesprofiler används sedan som ett villkor: i) Om användaren specificerar ett nollvärde kommer detta värde att användas i stället för det automatiskt beräknade. Det av användaren givna värdet tar effektivt bort alstring av intill- iggande siktlinjesprofiler.

| ~ = | I» 521 001 8 ii) Om användaren specificerar ett icke-nollvärde kommer det mindre av dessa värden och det automatiskt beräknade värdet att användas. Det av användaren givna värdet sätter ett tak för det totala antalet alstrade siktlinjesprofiler. iii) En valmöjlighet för användaren att specificera ett obegrän- sat (dvs “automatiskt") antal siktlinjesprofiler bör också finnas tillgängligt.

Vidare finns olika sätt att bestämma avståndet mellan successiva siktlinjesprofiler, t ex: - Användarspecificerat avstånd. Användaren specificerar avstån- det (i meter eller ekvivalent) mellan successiva siktlinjespro- filer. Detta alternativ har emellertid två allvarliga nackdelar: - Om det specificerade avståndet är mycket mindre än raster- separationen kan de diskreta ändpunkterna för successiva sikt- linjesprofiler degenerera vilket resulterar i att identiska siktlinjesprofiler alstras. Detta kommer att öka arbetsbelast- ningen på systemet utan att någon ytterligare information er- hålls.

- Om det specificerade avståndet är mycket större än raster- separationen kan inte mellanliggande rasterpunkter tas med i beräkningen när intilliggande siktlinjesprofiler alstras. Detta kommer att resultera i en allvarlig förlust av vital rasterin- formation och underminera hela syftet med alstringen av flera siktlinjesprofiler.

- Rasterbaserat avstånd. Avståndet sätts automatiskt och tar med i beräkningen följande parametrar. i) Den aktuella rasterseparationen (i meter eller ekvivalent) ii) Den aktuella siktlinjesprofilbäringen (med avseende på rutmönsterkoordinatsystemet).

Rasterseparationen (p) används tillsammans med siktlinjesprofil- bäringen (ß) för att finna det rasterbaserade avståndet (R) enligt följande formel: R = p 0 max(sin (ß), cos (ß)) Detta alternativ har inte de nackdelar som det tidigare alterna- tivet och är också mer användarvänligt eftersom det reducerar w .u- 521 001 9 mängden användarindata som behövs.

Vidare finns det flera olika sätt att bestämma ändpunktskoordi- naterna för intilliggande siktlinjesprofiler i enlighet med de följande styckena.

Som ett första alternativ bestäms ändpunktskoordinaterna för alla intilliggande siktlinjesprofiler utifrån de diskreta änd- punktskoordinaterna för den primära siktlinjesprofilen med ett tillägg av en heltalsmultipel av den aktuella rasterseparationen orienterad längs antingen en eller båda av rutmönstrets huvudax- lar. Detta alternativ kräver att radiovågsutbredningsplanerings- systemet har kunskap om topografisubsystemets inre mekanismer vad gäller hantering av siktlinjesprofiländpunktskoordinater.

Som ett andra alternativ beräknas ändpunktskoordinaterna för alla intilliggande siktlinjesprofiler från de kontinuerliga ändpunktskoordinaterna hos den primära siktlinjesprofilen med ett tillägg av en heltalsmultipel (N) av det specificerade siktlinjesprofilsavståndet (R) vid räta vinklar hos den primära siktlinjesprofilen enligt följande formel: WEÄDJAcsNT=WEäRInARYin°R°°°S(Û) SNhDJAcsNT=5NbRInARYïn°R°C05(Û) där WE och SN betecknar väst-öst och syd-nord koordinater hos ändpunkten och ß betecknar siktlinjesprofilbäringen.

Detta alternativ använder siktlinjesprofilsalstringsrutinen för att avrunda de specificerade ändpunktskoordinaterna till de närmaste rasterpunkterna och är därför mer önskvärd än den tidigare rutinen.

När osäkerheten för siktlinjesprofilsalstringsförfarandet ut- värderas kan följande tekniker användas: - Medel- och standardavvikelse. Medel- och standardavvikelsen hos det relativa intrånget för alla siktlinjesprofiler beräknas.

Resultatet visas sedan eller används för beslut som tas internt i systemet.

- Primär profil och sämsta intilliggande. Den relativa inträng- 521 001 10 ningen av den primära siktlinjesprofilen och den sämsta (dvs mest skymmande) intilliggande siktlinjesprofilen sparas. Dessa värden visas sedan eller används för beslut som tas internt i systemet.

- Sammanslagning av intilliggande siktlinjesprofiler med den primära profilen. Denna del siktar mot att alstra en enda, sam- manslagen siktlinjesprofil som kan användas i ett radiovågsut- bredningsplaneringssystem utan att drastiskt påverka någon av dess existerande funktionaliteter. Således överförs information om viktiga hinder som saknas i den primära siktlinjesprofilen men som finns i den intilliggande siktlinjesprofilen till den primära siktlinjesprofilen medan hinder som redan finns i den primära siktlinjesprofilen behålls. Ingen fullskalig sammanslag- ning av alla siktlinjesprofiler behövs därför.

- För var och en av de intilliggande siktlinjesprofilerna utförs en siktlinjesberäkning. Resultatet av beräkningarna, dvs place- ringen och höjden för, t ex, de tre mest dominanta hindren i profilen substitueras tillbaka på den primära siktlinjesprofilen och tar det största av de primära och de intilliggande hindren vid varje hinderposition. Eftersom, per definition, de intill- liggande siktlinjesprofilerna ligger vid sidan av den primära siktlinjesprofilen måste hindren i den tidigare transformeras till någon form av ekvivalent primär siktlinjesprofilhinder innan de substitueras in i den senare.

Således är ett förfarande att flytta hindren oändrade till den primära siktlinjesprofilen. Denna teknik antar att det intill- iggande hindret i verkligheten skymmer också den primära sikt- linjesprofilen och på exakt samma sätt som den skymmer den intilliggande siktlinjesprofilen den missades i siktlinjespro- filalstringsprocessen pga otillräcklig rasterupplösning eller förenklingar i den använda algoritmen. Hindret vid den intill- liggande siktlinjesprofilen flyttas helt enkelt till den primära siktlinjesprofilen utan att ändra hinderhöjden på något sätt.

Detta tillvägagångssätt är bäst lämpat för att fånga in missade hinder som befinner sig nära den primära siktlinjesprofilen och bör normalt användas med N=1 eller när radien för den första 521 001 ll Fresnelzonen grovt räknat är lika med rasterupplösningen.

Ett annat förfarande är att transformera hindren till ekvivalen- ta kniveggar vid den primära siktlinjesprofilen. Denna teknik antar att det intilliggande hindret i verkligheten endast skym- mer en del av den förta Fresnelzonen hos den primära siktlinjes- profilen och därför borde betraktas som en knivegg som skjuter in i Fresnelzonen från endera sidan och inte, som normalt är fallet, underifrån.

Hindret i den intilliggande siktlinjesprofilen transformeras först till en ekvivalent knivegg innan den flyttas till den primära siktlinjesprofilen. Hinderhöjden sätts så att den ekvi- valenta kniveggens vertikala intrång i den första Fresnelzonen är lika med det ursprungliga sidledes intrånget av det aktuella hindret.

Detta tillvägagångssätt är bäst lämpat för att fånga upp in- tilliggande hinder som är placerade långt från den primära siktlinjesprofilen och bör normalt användas för N>>1, eller när radien för den Fresnelzonen är mycket större än rasterupplös- ningen.

Alla de beskrivna förfarandena kan användas separat eller i kombination med varandra. Det bör observeras att alla kvalitets- förbättringar oundvikligen kommer att uppvägas av motsvarade prestandaminskningar.

Claims (6)

| . . | »n i 521 001 12 PATENTKRAV

1. Förfarande för att alstra en siktlinjesprofil för radio- vågsutbredning innefattande steget att alstra en primär sikt- linjesprofil, kännetecknat av de ytterligare stegen att: - alstra en andra, intilliggande siktlinjesprofil vid ett av- stånd från den första siktlinjesprofilen och - transformera och/eller flytta den andra siktlinjesprofilen till den primära siktlinjesprofilen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att flera, intill- liggande siktlinjesprofiler alstras på avstånd som svarar mot en använd rasterupplösning.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att den intilliggande siktlinjesprofilen som alstras på det avstånd som är längst från den primära siktlinjesprofilen alstras på ett avstånd som väsentligen svarar mot radien hos den första Fres- nelzonen vid dess mittpunkt.

4. Anordning för att alstra en siktlinjesprofil för radiovågsut- bredning, som har organ för att alstra en primär siktlinjespro- fil, kännetecknat av - organ för att alstra en andra, intilliggande siktlinjesprofil vid ett avstånd från den primära siktlinjesprofilen och - organ för att transformera och/eller flytta den andra sikt- linjesprofilen till den primära siktlinjesprofilen.

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknat av - organ för att alstra flera, intilliggande siktlinjesprofiler vid avstånd som svarar mot en använd rasterupplösning.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, kännetecknat av - organ för att alstra den intilliggande siktlinjesprofil som är placerad längst bort från den primära siktlinjesprofilen vid ett avstånd som väsentligen svarar mot radien hos den första Fres- nelzonen vid dess mittpunkt.