采用滑动窗时域有限差分法对不规则地形电波传播预测

为了解决大区域电波传播精确预测时计算量大的问题,采用滑动窗时域有限差分方法对不规则地形上短波频段的地波传播进行预测.将经典FDTD(finite-difference time-domain)与脉冲追踪相结合,采用UPML吸收边界处理有耗地形,使垂直于地面的二维FDTD计算区域随脉冲传播而滑动,在迭代过程中保存必要的场分量,处理后得到不规则地形上的路径损耗与传播路径的关系曲线,并与经典的几何绕射理论的计算结果进行了比较.结果表明,其优点在于保持FDTD全波时域分析准确性高的特点同时降低了计算量.讨论了计算区域在滑动过程中由于包含的后向波信息的局部性对计算结果的影响,以及顶部吸收边界对侧向波的反射带来的误差.数值仿真结果表明了此方法的有效性.     

基于三维抛物方程方法的城市微小区电波传播预测模型

介绍了一种新的城市微小区电波传播预测方法——三维抛物方程方法. 提出场的奇偶分解法来加速求解三维抛物方程的分部Fourier变换算法. 针对电磁波不同的入射情况，提出了不同的边界条件处理方法来求解有耗介质条件下的电波传播问题.计算结果表明所提方法是准确和高效的，并可用于预测城市微小区电波传播特性.     

基于射线跟踪法的微蜂窝电波传播预测模型

为了分析微蜂窝结构中无线电接收信号的特性,研究了无线电波在微蜂窝结构中的传播路径。基于射线追踪法和镜像反射原理提出一种电波传播预测模型,该模型将城市微蜂窝结构的电波传播路径由几何射线转化为树结构,利用运筹学中图论的相关原理遍历搜索全部路径,再用镜像反射原理进行筛选得到最后的传播预测路径。以某市区部分区域为例,进行无线电波在该微蜂窝结构中的传播预测计算,得到收发机之间的电波传播路径,验证了该模型的可行性和准确性。     

基于混合方法的室内毫米波传播特性研究

为了研究室内毫米波的传播特性,结合射线跟踪法(ray tracing, RT)和时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)各自的优点,提出了一种基于射线跟踪法和时域有限差分法的混合方法。介绍了混合方法的基本思想,给出了混合方法建模步骤,利用射线跟踪法分析较为空旷的区域,而对于射线跟踪法不能准确预测的含有复杂间断点区域,用时域有限差分法进行了分析。探讨了发射信号频率为60 GHz,室内和室外到室内2种仿真环境下接收信号场强随距离变化的分布以及某一定点接收信号的时延信息。仿真结果可知,复杂环境下混合方法比射线跟踪法的精度高;在接收点的计算量上,混合方法比时域有限差分方法的计算量少。由此表明,混合方法是一种行之有效的方法,能够准确地预测毫米波的传播特性。     

“地-电离层”波导结构中媒质变化对VLF电波场强的影响

甚低频(VLF)无线电波被广泛应用于超远程导航与通信,而其传播信道内电离层与地层媒质的复杂非均匀变化成为影响其传播特性的主要因素。本文采用二维球坐标时域有限差分(FDTD)方法,结合基于GPU的并行加速策略,仿真分析了电离层参数变化、地质类型改变等对电波传播性能的影响。同时,针对"地-电离层"波导中媒质的突变不均匀性,采用局部复杂区域的非均匀网格剖分技术,仿真分析了跨昼夜路径以及陆海混合路径下的甚低频电波传播特性,在保证计算精度的同时,大大减少计算机消耗、缩短计算时间。     

室内复杂环境900 MHz电波传播特性的仿真与分析

首先归纳了常见射线跟踪法的优缺点,在此基础上详细阐述了入射及反弹射线法/镜像法的实现过程.然后针对典型的复杂室内环境,利用Wireless Insite软件平台建模仿真,研究分析移动通信900 MHz频段电波传播特性,所得仿真结果与已知测量结果一致性良好,并利用仿真结果生成接收功率的三维分布图.     

基于地形信息的平流层通信系统传播衰减预测

给出了一种基于地形信息的预测平流层通信系统大尺度衰落的算法，包括地形重建和传播衰减计算，及编程实现的方法，计算出了平流层空中平台到某一区域的大尺度传播衰减，并根据该算法针对地形变化对传播衰减的影响进行了仿真，结果表明，平流层通信系统的传播衰减受地形变化的影响比地面通信系统小得多，在没有平流层通信实测数据的情况下，上述预测算法对仿真通信系统性能具有重要意义。     

电磁波地形抛物方程解的误差分析

为了研究电磁波的传播规律,分析地形起伏变化对近地面大气层中高频电磁波传播损耗的影响,借助地形抛物方程,采用混合分步傅里叶变换(mixed split-step Fourier transform),推导了考虑地形起伏与不考虑地形起伏时的误差。结合地形抛物方程传播模式软件(terrain parabolic equation model software),分别计算了3种不同地形下的电磁波单程传输损耗,并给出相应的损耗图。误差分析结果表明:高频电磁波的传输损耗主要取决于地形高度函数对水平距离的二阶导数相对于大气折射率垂直梯度的大小。     

用于微蜂窝电波传播预测的二维射线跟踪模型

提出了一种有效的微蜂窝电波传播预测模型 ,该模型基于射线跟踪法和UTD理论 ,并使用辐射源树的方法。该模型能用于由任意形状的建筑物和街道所组成的复杂传播环境中 ,只要这些建筑物和街道能用向量描述。由于该模型是从镜像法得到的 ,因此它和镜像法一样具有较高的计算效率 ;另外它能够找到从发射机到接收机之间的所有传播路径 ,因此有较高的精度。把该模型预测结果与测量结果以及另外一个模型预测结果进行了比较 ,结果表明该模型是一个较好的模型。     

矩形隧道中电波传播特性预测

电波传播特性预测是无线电系统设计的基础,其中路径损耗特性关系到系统覆盖范围,决定系统布局,时延特性决定数字通信系统的最大数据传输速率.提出一种预测矩形隧道中电波传播特性的方法,该方法可以通过几何光学原理精确地计算出由发射天线到达接收天线的电波主要路径,避免了复杂度很高的射线跟踪过程,使传统预测方法的计算复杂度大大降低.仿真结果表明：该模型对电波传播的路径损耗预测精度不低于传统的射线跟踪方法;隧道环境中收发天线相距越近,其接收的多径信号的平均时延扩散与均方根（root mean square, RMS）时延扩散越大;隧道截面积越大,其接收的多径信号的平均时延扩散与RMS时延扩散越大.     

基于Multigen Creator的三维地形应用实现

结合三维建模软件MultiGen Creator2.6的地形数据库模块,分析了三维地形生成的方法和技术.以航天发射场的地形为研究区域,根据航天发射场建模要求较高的实时性、精确性和真实感的特点,分别提出了新的地形源数据（栅格地图）转换方法,总结出了利用等高线带贴纹理的方法,并提出了Polymesh/Irregular Mesh（多边形网格/不规格网格）算法与采样型网格简化算法结合的方法.在此基础上,形成了一套行之有效的三维地形生成应用方案,成功建立了视觉效果较好的三维地形,已应用于航天发射场的三维模拟系统中.     

应用多劈模型的仪表着陆系统地形评估方法

针对机场起伏地形对仪表着陆系统性能的影响,提出了一种应用地形多劈模型的系统下滑道仿真评估方法.该方法应用一致性几何绕射理论建立仪表着陆系统下滑信标传播的基本模型,采用一种扫描搜索算法对地形多劈模型进行射线寻迹并得到受非理想地形影响所形成的空间复合场,所使用的扫描搜索算法能根据所考虑阶数射线的贡献来分析和评估起伏地形对仪...     

基于数字地图预处理的飞行器航迹规划

针对飞行器在低空复杂空域下航迹的规划,研究了地形条件以及地表威胁对飞行器飞行的影响。通过对数字地图以及静态威胁的分析,探究了数字地图的处理方法,并用埃尔米特插值函数进一步对地图进行平滑处理,减少最优航迹的搜索范围。通过设计地形跟随、地形回避以及威胁躲避的方法,保障了飞行器的安全。深入分析粒子群算法,在飞行器执行任务前实现对三维航迹的规划。通过仿真,展示了地图处理前后的区别,实现了三维最优航迹的离线规划。     

采煤沉陷区数字地形图更新的一种实现方法

基于开采沉陷预计的采煤区下沉等值线图不便于直观地反映矿区地形的动态变化，其图形数据结构与数字地形图存在差异，难以直接用于规划设计和矿区GIS分析。支中针对现有开采沉陷预计模型的特点，以通用数字化成图系统为操作平台，经过简单的数据处理后，实现了矿区大比例尺数字地形图的预测更新。实例应用表明，更新后的图形数据结构与原地形图完全相同，其精度满足大比例尺地形图的要求，可作为开采沉陷区土地规划和建立矿区地理信息系统的基础图件。     

基于中点移位和过程纹理的真实感地形生成

介绍了基于中点移位法快速生成地形模型高程场的方法。给出了基于高程场的过程纹理方法生成与地形模型相匹配的纹理。采用此法生成的地形可以用在仿真系统和游戏中。分析了真实感地形生成的相关研究工作，给出了完整的基于中点移位生成地形模型的方法及完整的基于高程场的过程纹理生成方法,总结了实验结果。     

起伏地形下福建省太阳总辐射的分布式模拟

基于数字高程模型(DEM)数据,综合考虑坡度、坡向、地形遮蔽度等因素,建立了起伏地形下总辐射分布式模型(包括起伏地形下太阳直接辐射、散射辐射和地形反射辐射的分布式模型)。利用1960～2010年数据模拟了福建省旬尺度100 m下的太阳总辐射及其空间分布。结果显示:福建省区域内总辐射平均值绝对误差最大为0. 04 MJ/m~2,平均绝对误差为0. 03 MJ/m~2,平均相对误差为8. 25%,个例年验证平均相对误差为9. 1%;模拟结果表明:福建省总辐射夏季各旬之间变化平缓,实际地形下总辐射受纬度影响没有冬季明显,冬季山地与滨海平原总辐射差异较大;太阳总辐射在局地地形下受坡度坡向影响十分明显,阳坡的辐射量要明显大于阴坡,其中冬季差异最明显;从坡度来看,坡度越大太阳总辐射受坡向的影响越大。     

地形测图中地理精度的分析与探讨

从地形图的地理精度及用图的需要对地形的综合取舍进行了分析与探讨,同时也讨论了地形图的整体精度与局部精度的关系问题．     

基于地形的自适应压缩和实时可视化

提出了一种具有高压缩比的海量地形自适应压缩算法,此算法基于地形变化的特征将整数小波变换和限制四叉树三角化方法相结合。高效的计算速度和多分辨率分析的优良特性使得它能够在任何视点下有效地降低小波系数,并且能使用快速更新策略对地形进行实时渲染,小波系数表明了多分辨率的地形变化。模拟结果表明此算法能有效压缩数据,实时连续地渲染海量地形。     

宁化县地形及土壤特征对植被覆盖度的影响

为研究地形及土壤特征对植被覆盖度的影响,以宁化县2009年Landsat遥感影像和1：50万地形图为数据源,利用3S平台及归一化植被指数（NDVI）提取宁化县植被覆盖度,对植被覆盖度进行分类,通过GIS生成高程、坡度和坡向三个地形因子,并将植被覆盖度与三个地形因子和土壤类型分别进行空间叠加分析．结果表明,宁化县的植被覆盖度与其高程、坡度及土壤之间存在较大的关联,而坡向对其影响甚微．     

基于分阶Fourier频谱分解与混合随机掩码的光学加密算法

为了解决当前光学加密方法主要是借助普通相位掩码来调制初始图像,导致输出密文的安全性不理想的问题,通过融合Fresnel波带、Hilbert相位与混沌掩码,设计了分阶Fourier频谱分解与混合随机掩码的光学图像加密算法。首先,根据SHA-256哈希方法,形成一个256位的外部密钥,并将其分割为32个子密钥;引入二维Ushiki映射,利用子密钥来计算其初始条件,通过迭代来输出一组随机序列,从而构建一个混沌相位掩码;随后,引入Fresnel波带振幅与Hilbert相位函数,将二者与混沌相位掩码融合,形成一个混合掩码,兼顾其随机性与光轴校准精度;基于分阶Fourier变换,联合混合掩码,对初始明文完成光学调制,获取Fourier频谱;最后,通过等模分解方法来分割Fourier频谱,输出密文与私钥。测试数据表明:较已有的光学加密方案而言,所研究加密技术具备更理想的抗干扰能力与安全性,在噪声、剪切等攻击下,具有更为理想的解密质量。