基于GIS的电波传播预测系统

论文摘要

无线网络覆盖规划和管理中的台站规划、台址选择、场强预测、覆盖范围分析、干扰分析、频率分配等一系列工作相当复杂,传统方法采用人工的纸质地图上绘制的方法进行规划,缺乏精密性及使用的灵活性。尤其在地形复杂多变的地区,在进行干扰分析、覆盖范围计算时对台站位置信息的要求很高,往往失之毫厘,谬以千里。随着计算机科学,现代数学,地理信息系统的快速发展,使得使用基于地理信息系统(Geography Information System,简称GIS)的电波传播预测系统在通信系统设计与规划以及空间电磁辐射分析等方面显示了广泛而巨大的潜力。本文主要工作有:1.引述电波传播基础理论,并在此基础上研究适合于计算机应用的大区域电波绕射传播模型及计算机算法流程。2.研究与电波传播预测相关的GIS技术。利用GIS的地形分析技术对电波的传播路径进行分析,并考虑地形及遮挡物的影响,实现电波绕射算法。利用GIS的空间数据可视化技术,研究电波传播预测的可视化方法。3.在以上两方面的工作的基础上,重点研究电波绕射模型的实现及应用。构建了地理信息系统应用框架、设备及台站仿真模型库,细化并实现了电波绕射模型的计算功能和流程。文章最后总结并验证了所研究系统的应用实例。基于三维的地理信息系统的空间电磁波传播模型,能够进行三维空间场强预测,在各种复杂地形下准确地预测出信号强度分布,并由此做出最佳的频率规划,使无线网络设计师能利用有限的频率资源,取得最佳的信号覆盖和最大的系统容量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 背景
• 1.2 课题实用价值
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 课题目标及论文内容
• 第二章 电波传播及绕射
• 2.1 电波传播基础理论
• 2.1.1 基础理论概述
• 2.1.2 菲涅尔椭球及菲涅尔区
• 2.2 自由空间电波传播
• 2.3 电波绕射计算方法
• 2.3.1 地球曲率绕射
• 2.3.2 单刃锋绕射
• 2.3.3 单个圆柱遮挡物绕射
• 2.3.4 多个刃峰遮挡物绕射
• 2.3.5 一个或多个遮挡物绕射时的通用方法
• 第三章 与电波绕射相关的GIS 技术
• 3.1 基于DEM 的地形分析
• 3.2 空间数据可视化
• 第四章 电波绕射模型实现及应用
• 4.1 地理信息系统应用框架
• 4.1.1 基础地理数据
• 4.1.2 显示效果及操作功能
• 4.1.3 地理运算工具
• 4.2 仿真模型库
• 4.2.1 设备模型库
• 4.2.2 台站数据库
• 4.3 模型计算的功能和流程
• 4.3.1 路径剖面分析
• 4.3.2 单台站覆盖范围分析计算
• 4.3.3 多台站覆盖范围分析计算
• 4.4 模型应用实例
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献