一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法与流程

本发明涉及一种指挥系统通信试验方法，特别是一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法。

背景技术：

指挥系统通信试验现有情况都是通信专业人员带着通信设备在指定通信试验地点进行，根据试验地点的地形条件和通信设备的信息，才能继续进行专项试验。但是由于试验地点的地形条件十分复杂、危险，这种必须需要通信人员实地考察的专项试验方式十分危险，浪费了人力、物力又增加了试验成本。

如何保证通信人员生命安全，高效快速地完成专项试验，并节约成本、降低人力物力消耗，为解决以上一个或多个问题，需要一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法，以解决现有技术中指挥系统通信试验无法保证通信人员生命安全，无法虚拟模拟必须实地进行，浪费了人力、物力，增加了试验成本的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的装置。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法，所述方法具体包括以下步骤：

s1、加载三维数字地图；

s2、在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置；

s3、设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率；其中，所述通信发射机使用的通信设备工作频率与所述接收机通信设备工作频率相同；

s4、根据所述三维数字地图，判断林区地形；

s5、计算地形衰减修正因子lt；

s6、计算无线电波的自由空间传输损耗，

s7、根据所述地形衰减修正因子a(u)和所述自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；

s8、将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信；

其中，所述步骤s5具体包括以下步骤：

s51：所述接收机或发射机靠近林区地形距离小于20km,所述林区地形深度小于400m时；

计算公式为lt＝0.187f^0.284dl^0.588；其中，200<f<95000(mhz)；

其中lt为林区地形衰减修正因子(db)；f为通信设备工作频率(mhz)；dl为林区地形深度(m)；

s52：所述接收机或发射机靠近林区地形距离大于20km时，林区地形深度大于400m时，构建无线电波地形衰减修正因子与林区地形深度关系；

s53：根据所述关系确定林区地形衰减修正因子lt。

优选地，所述三维数字地图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。

优选地，所述无线电波自由空间传输损耗lbf，

lbf，lbf＝32.45+20lgf(mhz)+20lgd(km)(db)；

其中，lbf为无线电波自由空间传输损耗，d为发射机到接收机的距离，f为通信设备工作频率。

优选地，所述步骤s7计算无线电波传输损耗lb，lb＝lbf+lt；

其中，所述无线电波传输损耗lb；无线电波自由空间传输损耗lbf；lt为林区地形衰减修正因子。

优选地，所述无线电波地形衰减修正因子与林区地形深度关系无线电波包括有无线电波垂直极化波和无线电波水平极化波。

为达上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的装置，所述装置包括：

加载模块，用于加载三维数字地图；

设定模块，用于在所述三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置以及设定所述通信发射机和所述接收机使用的通信设备的工作频率；

地形判断模块，用于根据所述三维数字地图，判断林区地形；

修正因子计算模块，用于计算地形衰减修正因子a(u)；

自由空间传输损耗计算模块，用于计算无线电波的自由空间传输损耗；

无线电波传输损耗计算模块，用于计算无线电波传输损耗；

模拟通信模块，用于将所述无线电波传输损耗作为所述无线电波通信的衰减值进行模拟通信；

其中；所述修正因子计算模块进一步包括：

对应关系建立单元，用于根据所述三维数字地图构建无线电波地形衰减修正因子与林区地形深度关系；

计算单元，用于根据对应关系地形衰减修正因子。

优选地，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

优选地，一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

本发明的有益效果如下：

本发明采用一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法，替代了通信专业人员带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出无线电波地形衰减修正因子-林区地形深度关系图；

图2示出计算机设备的结构示意图；

附图标记：lt地形衰减修正因子；dl为林区地形深度；lbf无线电波自由空间传输损耗；lb无线电波传输损耗；d发射机到接收机的距离；f通信设备工作频率；a垂直极化波；b水平极化波；计算机设备12；外部设备14；处理单元16；总线18；网络适配器20；输出(i/o)接口22；系统存储器28；随机存取存储器(ram)30；高速缓存存储器32；存储系统34；实用工具40；程序模块42。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法，该方法具体包括以下步骤：

s1、计算机加载三维数字地图；

三维数字地图包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。

三维数字地图可选择百度，高德，谷歌或其他从网络上下载的包括上述具体信息的三维数字地图数据包。

s2、在三维数字地图上通信发射机和接收机位置，

用户通过鼠标从图标栏拖拽图标来添加通信发射机和接收机模型，或者直接在三维数字地图上通过鼠标选取点进行定义通信发射机和接收机，模拟通信人员到达实地考察进行通信试验时的位置。

s3、设定通信发射机和接收机使用的通信设备的工作频率；其中，通信发射机使用的通信设备工作频率与接收机通信设备工作频率相同；

鼠标点击通信发射机和接收机处，会弹出设定框，在设定框内分别设定所使用的通信设备的工作频率，模拟通信人员在实地使用通信设备调整通信设备工作频率。

s4、根据三维数字地图，判断林区地形；

三维数字地图上包括地形信息、地貌信息、高度信息、距离信息、障碍物信息。根据三维数字地图即可判断林区地形及其地形深度；

s5、计算地形衰减修正因子lt；其中，地形衰减修正因子lt由通信设备发射机发送的无线电波经林区地形形成；

其中，步骤s5具体包括以下步骤：

s51：接收机或发射机靠近林区地形距离小于20km,林区地形深度小于400m时，这时信号传播的主要能量进入林区，那么由于树木引起的附加损耗可用下式估算：

计算公式为lt＝0.187f^0.284dl^0.588；其中，200<f<95000(mhz)；

其中lt为林区地形衰减修正因子(db)；f为通信设备工作频率(mhz)；dl为林区地形深度(m)；

s52：接收机或发射机靠近林区地形距离大于20km时，构建无线电波地形衰减修正因子-林区地形深度关系；

当无线电波通过树林时，必须计入无线电波受树木吸收的衰减。试验发现，垂直极化波受树木影响大于水平极化波，受树摇动(如风引起的)产生的起伏也略大于水平极化波。图1为无线电波地形衰减修正因子-林区地形深度关系图，纵轴为无线电波进入林地每米衰减的分贝数，横轴为工作频率。

s53：根据关系确定林区地形衰减修正因子lt。

s6、计算无线电波自由空间传输损耗lbf，

lbf＝32.45+20lgf(mhz)+20lgd(km)(db)；

其中，lbf为无线电波自由空间传输损耗，d为发射机到接收机的距离，f为通信设备工作频率。

s7、计算无线电波传输损耗；计算公式为lb＝lbf+lt；

其中，lb为无线电波传输损耗；lbf为无线电波自由空间传输损耗；lt为林区地形衰减修正因子。

通过以上s5-s7步骤，高效快速地确定了无线电波传输损耗，通信人员不必实地进行试验，在室内即可模拟出试验地点的理论无线电波传输损耗。降低由于危险地点，危险天气或者突发灾害造成的人员受伤，降低成本消耗。

s8、将进行以上s1-s7步骤后得到的无线电波传输损耗s8、将无线电波传输损耗作为无线电波通信的衰减值进行模拟通信。

本发明采用计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法既可实现在vhf频段(甚高频30mhz-300mhz频段)下模拟无线电波通信；又可在uhf频段(特高频300mhz-3000mhz)下模拟无线电波通信。实现了频段的通用性。

本发明s1-s8共同形成的技术方案采用计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法，替代了通信专业人员必须带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验的实验方式，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。

本发明还公开了一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的装置，包括：

加载模块，用于加载三维数字地图；

设定模块，用于在三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置以及设定通信发射机和接收机使用的通信设备的工作频率；

地形判断模块，用于根据三维数字地图，判断林区地形；

修正因子计算模块，用于计算地形衰减修正因子a(u)；

自由空间传输损耗计算模块，用于计算无线电波的自由空间传输损耗；

无线电波传输损耗计算模块，用于计算无线电波传输损耗；

模拟通信模块，用于将无线电波传输损耗作为无线电波通信的衰减值进行模拟通信；

其中；修正因子计算模块进一步包括：

对应关系建立单元，用于根据三维数字地图构建无线电波地形衰减修正因子与林区地形深度关系；

计算单元，用于根据对应关系地形衰减修正因子。

利用上述装置，替代了通信专业人员必须带着通信设备在指定通信试验地点进行专项试验的实验方式，有效保证通信人员生命安全。本发明能高效快速地完成专项试验采集信息的整合与计算，并节约通信试验的成本、降低人力物力消耗。

本发明的另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现s1、加载三维数字地图；s2、在三维数字地图上设置通信发射机和接收机位置；s3、设定通信发射机和接收机使用的通信设备的工作频率；s4、根据三维数字地图，判断林区地形；s5、计算地形衰减修正因子lt；s6、计算无线电波的自由空间传输损耗，s7、根据地形衰减修正因子a(u)和自由空间传输损耗计算无线电波传输损耗；s8、将无线电波传输损耗作为无线电波通信的衰减值进行模拟通信。

在实际应用中，计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

如图2所示，本发明的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图2显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图2所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图2未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图2中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom，dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图2所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图2中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种计算机模拟在林区地形中进行无线电波通信的方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。