基于地形特征的电磁环境重构及评估

摘要

电磁环境重构是指针对某实际区域内的电磁环境，在另一处区域内采用一定的方法，达到复现该电磁环境目的的过程。目前，电磁环境重构已被应用于多个领域，其中在军事方面的应用尤为重要，当需要检测我方电子设备进入敌方区域后的工作性能时，重构出敌方的电磁环境进行测试是解决这一问题的有效方法。电磁环境重构时，地形特征会直接影响电磁波的路径损耗，评估电磁环境的相似性有利于判断重构效果的好坏。因此本文以基于地形特征的电磁环境重构及评估作为研究内容。
　　首先本文分析了电波传播中的经验模型和确定性模型的优缺点，目的是选择合理的模型作为电磁环境重构的计算工具。以开阔场地下常用的四种经验模型和射线追踪法为研究对象，一方面分析了四种经验模型各自的路径损耗，通过对某台址的干扰计算，说明了经验模型在电波传播预测方面存在较大的误差；另一方面通过对射线追踪法实现过程的分析，说明了它在电波传播预测方面的优势，而以其为理论的仿真软件Wireless Insite能够较好的实现计算过程。因此本文选择以射线追踪法为理论的Wireless Insite软件作为电磁环境重构的仿真工具。
　　其次，本文为了提高Wireless Insite软件地形建模的便利性和准确性，分析了常用地形数据库的优缺点，得知SRTMDEM90M不仅精度高，而且可提供全球范围内的高程数据，因此选择 SRTMDEM90M作为本文地形建模的数据库；为了加快Wireless Insite软件的仿真速度，本文提出一种基于地形数据优化的射线追踪法的加速方法，该方法包含三大原则：多采样精度原则、保留重要点原则和三角形构面原则，将该方法应用于实际案例，通过与原始模型的仿真对比，充分说明了该方法不仅能够提高软件的仿真速度，而且还能保证仿真精度。
　　在上述分析的基础之上，本文针对电磁环境重构问题，提出了电磁环境重构方案的构建方法，该方法以信号模拟器为对象，基于信号模拟器的重构位置和发射特性两个方面进行设计，构建模拟器的不同设置方案。为了评估各个方案与实际环境的相似度，本文提出了一种电磁环境相似度评估方法，该方法从多个方面提出了五个评估指标，并根据指标建立相似度评估函数，通过该函数计算不同方案的相似度，从而可以得到最佳重构方案。
　　最后，针对电磁环境重构案例，应用本文所提的方法进行电磁环境重构分析，充分证明了本文重构方法的可行性和有效性。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究动态

1.3主要研究内容和章节安排

第二章 电波传播模型分析对比

2.1适用于开阔场地的经验模型分析

2.2射线追踪法理论研究

2.3本章小结

第三章 地形建模及基于地形处理的加速技术

3.1编码建模的地形数据提取

3.2基于地形数据优化的射线追踪法的加速技术

3.3本章小结

第四章 电磁环境重构设计及相似度评估

4.1电磁环境重构方案设计

4.2电磁环境相似度评估

4.3本章小结

第五章 电磁环境重构案例分析

5.1获取实际评估区域内的场强值

5.2设计f=512MHz的重构方案

5.3获取不同方案下重构评估区域内的场强值

5.4方案评估对比

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

附录

参考文献

致谢

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