基于双向有限差分抛物方程法的海洋环境电波传播研究

采用双向抛物方程（two-way parabolic equation，2WPE）法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性，用双向有限差分（two-way finite-difference，2WFD）法求解2WPE，考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响，并在前向和后向电波传播预测中引入一种改进的分形海面模型来模拟起伏波动的实际海面边界，且能模拟海面的大尺度浪涌特性和毛细波细微结构特性.在典型的数值算例中，我们将采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子和采用Miller-Brown模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子进行对比和分析，数值分析结果表明，在相同风速条件下，采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子波动更剧烈，能更准确地反映出实际起伏波动海面对电磁波传播的影响.     

基于抛物方程法的主动雷达探测威力评估方法

基于适用于大区域复杂环境中的电波传播求解的抛物方程算法,结合了雷达方程模型和Swerling目标闪烁模型,提出了一种主动雷达对海探测威力评估算法。采用美海军的AREPS对其进行正确性验证,结果表明误差<3 dB。该算法能够用于主动雷达的探测威力评估。     

基于信任机制的无线电环境地图重构

无线电环境地图系统中的感知节点被俘获后会受迫地向数据中心发送伪造数据,导致无线电环境地图精度降低.针对该问题,提出了基于信任机制的空间插值算法改进方案,并阐述了感知节点信任值更新策略.该方案通过改变感知节点的信任度来降低恶意节点的数据在空间插值算法中的权重,经过信任值的多次更新而最终隔离恶意节点.实验仿真中,均方根误差(RMSE)和误警区域率一正确检测区域率(FAZR-CDZR1)两种性能指标均表明所提方案能够有效遏制恶意节点的篡改数据攻击,保障了无线电环境地图的精确度.     

战场电磁环境构建中的抛物方程应用研究

在进行战场电磁环境的数字化构建过程中,需要结合各类环境要素对电波的传播过程进行建模和仿真。抛物方程(Parabolic Equation,PE)描述的模型适用于从视距到超视距区域计算电波的传播特性,并有分步傅里叶法(Split-Step Fourier Transform,SSFT)对模型进行计算,但该算法是基于步长迭代的方法,不易并行化实现,在计算大区域电磁传播时难以满足时间上的需求,给战场电磁环境的快速构建带来困难。该文提出一种基于矩阵转置的并行计算方法,构造2维矩阵并按行或列分发给不同的进程,实现了算法的并行计算。该方法能够充分利用计算集群的运算能力,降低了计算时间。计算机仿真结果表明并行算法相对于串行算法能达到4倍的加速比,验证了该方法的有效性。     

基于圆柱抛物方程的城市环境电波预测模型

提出了一种三维实体重建技术与柱坐标抛物方程结合的城市环境电波传播预测方法.从数字地图中提取城市建筑物高程矢量数据,建立立体光刻文件的拓扑数据结构,将其转化为抛物方程模型对应的扇形栅格数据,实现城市建筑群的三维几何模型重构.同时结合聚类算法并利用城市影像信息对地表环境进行分类,对不同类型的地表媒质赋予不同电磁参数,实现真...     

一种基于无线电环境地图的路由优化机制

设计认知无线网络路由算法时,需要兼顾主用户保护与路由性能两个方面。为了提高认知无线网络中次用户之间路由的端到端性能,提出了基于无线电环境地图的路由优化机制,该机制中无线电环境地图能够为次用户提供主用户保护有关的无线电环境数据。首先,无线电环境地图根据次用户的数据请求将各授权频段的可用概率与功率控制相关信息反馈到该次用户;其次,次用户可以计算出与上一跳次用户之间的链路稳定性以及传输时延;最后,目的次用户通过计算每条路由的端到端吞吐量的期望值,然后选取期望值最大的一条路由。仿真结果表明,该路由机制在平均分组投递率、平均端到端吞吐量、平均端到端时延方面均优于对比路由算法。     

一种求解三维抛物方程的迭代方法

为了高效且高精度地求解三维抛物方程(parabolic equation,PE),提出了一种求解三维PE的迭代方法.该方法采用有限差分（finite difference,FD）近似方法,保留交替方向隐式（alternating direction implicit, ADI）方法的计算模式.推导了该方法对应的相对误差关系式,在推导过程中考虑计算式分裂项丢失带来的误差影响.对比现有的求解三维PE的ADI方法 (记为ADI-PE)和克兰克·尼科森(Crank-Nicolson)求解方法 (记为CN-PE),该方法能够提高计算精准度,且可通过迭代达到一定计算精度.该方法保留了ADI的计算高效特性,是一种求解三维PE的高效高精准度的方法.     

基于Globe地图的雷达探测范围计算方法研究

研究了从Globe地图中任意抽取电波传播路径地形剖面的方法,并应用抛物方程模型计算了雷达波在任意地形上的传播损耗,在此基础上计算出单站雷达对特定目标高度的全方位探测范围,克服了目前几何光学法由于不能实现对复杂地形的准确建模而导致计算结果可靠度不高的缺点,为有效预测雷达探测的覆盖区和盲区提供了一条新途径.     

一种基于Globe地图的雷达探测范围计算方法

从工程应用角度出发,研究了从Globe地图中任意抽取电波传播路径地形剖面的方法,并应用抛物方程模型计算了雷达波在任意地形上的传播损耗,在此基础上计算出单站雷达对特定目标高度的全方位探测范围,克服了目前几何光学法由于不能实现对复杂地形的准确建模而导致计算结果可靠度不高的缺点,为有效预测雷达探测的覆盖区和盲区提供了一条新途径。     

电磁频谱地图构建方法研究综述及展望

电磁频谱地图结合地理信息实现电磁环境综合信息的可视化定量描述,是电磁污染防治、电磁频谱管理和电磁频谱作战筹划等应用的基础.本文在简要介绍电磁频谱地图系统构成、功能及典型系统的基础上,重点阐述了电磁频谱地图构建方法研究现状,对比和讨论了现有构建方法性能,分析了电磁频谱地图构建面临的挑战及其发展趋势,最后对电磁频谱地图构建技术进行总结.     

Location estimation‐based radio environment map construction in fading channels

Latest regulations on TV white space communications and trend toward spectrum access through geolocation databases relax the regulatory constraints on cognitive radios. Radio environment map (REM) is a kind of improved geolocation database and an emerging topic with the latest regulations on TV white space communications. It constructs a comprehensive temperature map of the cognitive radio network operation area by utilizing multi‐domain information from geolocation databases, characteristics of spectrum use, geographical terrain models, propagation environment, and regulations. REMs act as cognition engines by building long‐term knowledge via processing spectrum measurements collected from sensors to estimate the state of locations without any measurement data. Active transmitter LocatIon Estimation based REM construction technique is proposed and compared with the well‐known REM construction techniques such as Kriging and inverse distance weighted interpolation in shadow and multipath fading channels. The simulation results suggest that the LocatIon Estimation based REM construction outperforms the compared methods in terms of RMSE and correct detection zone ratio by utilizing additional information about channel parameters that can be estimated by classical least squares method easily.Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于无线电环境地图的频谱共享网络研究

现有的频谱分配模式限制了频谱高效利用,束缚了无线电技术创新发展.频谱共享被认为是有效解决频谱供需矛盾、提高频谱使用效率的技术方案之一.在综合论述欧美等国家关于频谱共享研究进展的基础上,提出了一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱共享网络架构.该网络可获得完整准确、及时可靠的频谱信息,通过对用户实行分级接入,实现不同用户高效动态地共享频谱资源.重点介绍了架构中各个网络单元的组成和功能,阐述了架构中不同网络单元之间的信息交互过程,最后剖析了架构实现上待解决的关键技术问题.相关内容为我国建设频谱共享网络提供了借鉴和参考.     

基于抛物方程的电波相位预测方法

针对大气波导和不规则地形等复杂环境下的电波传播相位预测,研究了基于抛物方程(PE)的相位计算方法,并通过与理想导体平面上自由空间条件下几何光学双射线模型计算的传播相位对比,对该相位计算方法进行了验证.在此基础上,利用PE方法计算的幅度和相位,研究了大气波导对脉冲信号传播的影响.     

基于抛物方程法的部分森林覆盖山区电波传播分析

基于Fourier分步步进法的抛物方程模型求解了山区不规则地形部分森林覆盖环境的电波传播,并分析了森林对电波传播的影响.模型中为了简化边界条件,地形用分段线性函数来近似.然后预测了一个山区部分针叶林覆盖环境的电波传播,得到的结果与实测数据进行对比,二者吻合很好.最后对算法的稳定性与误差进行了分析,本文的模型能处理不规则地形、森林等复杂环境且算法效率高.     

基于抛物方程的海上电磁环境场强计算与应用

海洋在国家经济发展和国防建设中起着重要作用,电子设备在海洋开发中不断应用,海上电磁环境预测需求日渐迫切。海面大气波导对电波传播和电子信息系统的运行影响显著。在此选用抛物方程模型离散混合傅里叶变换法求解波导环境下的电波传播损耗,提出基于传播损耗与辐射源参数的电场强度计算方法,预测电磁场空间分布,从而根据电磁环境国军标给出对人员、设备的电磁辐射危害区域,为准确预测海上电磁环境分布,分析电磁辐射对电子信息系统的影响提供了方法。     

电波传播中求解宽角抛物方程的误差分析

为求解不规则地形上电波以较大仰角传播问题,将波动方程近似转化为宽角抛物方程,并用分步付立叶变换方法求解。详细分析了这种求解方法产生误差的机理,给出了减小误差的方法,并以两种典型算例说明了误差的存在及其与计算时间的关系。     

基于抛物方程法的粗糙海面电波传播分析

提出了一种改进阻抗边界条件的方法,并用格林函数法求解抛物方程的初始解:从而提高了抛物方程法的稳定性与精确度.最后基于抛物方程法分析了粗糙海面上的电波传播特性,得到的结果与Miller-Brown模型进行对比,结果吻合很好.     

基于逆绕射抛物方程法的辐射源定位技术研究

对非合作辐射源的定位是当前热点及难点问题,逆绕射抛物方程法对于复杂环境下的无源定位有着很好的适用性和稳定性。在理想大气辐射源定位的基础上,分析了标准大气、地形遮蔽条件下一个和两个辐射源的定位问题,提出了数据点取值、误差椭圆绘制等方法,研究了数据点数目、折射指数、地形高度等参数与定位误差之间的关系。通过仿真分析,验证了算法特性并给出了参数取值的方法及建议,提高了算法的定位精度,扩大了算法的应用范围。