加速多镜像法对非规则城市环境电磁辐射的分析计算

摘要

该文研究并给出了一种非规则城市环境电波传播的预测方法——加速多镜像法.镜像法是基于点对点的射线追踪法,所以计算结果精度较高.对于建筑物墙面是平面的情况,用多镜像法是可行的,但当建筑物不是矩形(是多面体),并且排列不是平行对齐,遮挡测试和镜像源找寻就比较复杂,计算量大.为提高计算效率,该方法采用了射线加速技术,包括背面采集、二元空间分区算法和降维处理.这些算法使得相交测试数量大大减少,计算量也相应大大减少,节省了CPU时间,提高了分析计算速度.该方法先建立镜像树——各级镜像源及其可视面和可视绕射边缘的树形数据结构,然后按照同样方法建立只有一层的场树——场点的可视面和可视绕射边缘的树形数据结构,遍历镜像树并查询场树就可找出所有到达场点的射线,从而求出场点的电场强度值和路径损耗.输入发射源坐标和各种特性,建筑物坐标和各种特性,就可以求出区域范围内给定观察点的电场强度值和路径损耗.该文计算了一种典型的规则排列城市环境中街道的电波传播路径损耗,并与文献中实测及计算数据比较,然后对一种非规则城市环境的电波传播特性进行了分析计算.最后给出了一个该环境的电波传播预测应用例子.

目录

文摘

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独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1课题意义

1.1.1移动通信规划

1.1.2环境电磁辐射评估

1.2国内外研究情况

1.2.1宏小区模型

1.2.2微小区模型

1.3课题研究内容

第二章几何光学和几何绕射理论

2.1几何光学基本原理

2.1.1费马原理

2.1.2反射定律和折射定律

2.1.3几何光学强度定理

2.2高频场射线光学结构

2.2.1程函方程和输运方程

2.2.2射线轨迹

2.2.3相位函数

2.2.4振幅关系

2.2.5电磁场的射线光学结构

2.3几何绕射理论

2.3.1几何绕射的基本概念

2.3.2绕射射线上场的表示式

第三章射线追踪理论基础

3.1射线基坐标系

3.2反射波射线追踪

3.2.1反射射线的轨迹

3.2.2反射场的计算

3.3绕射波射线追踪

3.3.1绕射射线的轨迹

3.3.2绕射场的计算

3.4电场的求解

第四章加速多镜像射线追踪方法

4.1三维射线跟踪方法

4.1.1射线发射跟踪法

4.1.2射线管射线跟踪法

4.1.3传统的镜像法射线跟踪

4.2多镜像射线跟踪法

4.3射线跟踪加速方法

4.3.1遮挡测试

4.3.2加速方法

4.4加速多镜像射线追踪方法

第五章程序设计简介

5.1面向对象程序设计

5.2程序数据结构及类

5.3序流程和界面

第六章计算结果分析

6.1数据比较

6.2电波传播特性分析

6.2.1可视区

6.2.2交叉区

6.2.3非可视区

6.2.4电场区域分布图

6.3应用实例

第七章总结与展望

7.1工作总结

7.2后续工作展望

参考文献

致谢

个人简历