(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111429062.0 (22)申请日 2021.11.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114244459 A (43)申请公布日 2022.03.25 (73)专利权人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号西 安电子科技大 学 (72)发明人 刘忠玉　李泉青　郭立新　王平　 (74)专利代理 机构 西安长和专利代理有限公司 61227 专利代理师 黄伟洪 (51)Int.Cl. H04B 17/391(2015.01) G06F 30/20(2020.01)(56)对比文件 杨婧文等.无人机空中基站对地信道建模及 功率覆盖预测. 《数据采集与处 理》 .2019,(第0 6 期), 审查员 申砾 (54)发明名称 一种海环境无线信道仿真方法、 系统、 设备 及终端 (57)摘要 本发明属于信息与通信技术领域， 公开了一 种海环境无线信道仿真方法、 系统、 介质、 设备及 终端， 所述海环境无线信道仿真方法包括： 根据 输入的海面上10m处的风速、 风向、 海水温度和盐 度生成海面， 读取船只模 型， 生成环境模 型； 根据 输入的发射点和接收点的坐标， 结合环境模型的 三角面元， 基于射线跟踪算法和PO算法计算射线 路径； 根据输入的天线方向图、 天线增益和线损， 使用电磁计算公 式， 计算得到接收功率和冲激 响 应； 重复计算上述步骤96次， 计算接收功率的平 均值。 本发明能够根据实际天线参数、 环境参数 进行仿真预测， 考虑了时变海面的影响， 基于射 线跟踪算法和PO算法得到半确定性无线信道模 型， 仿真预测海环境下无线信道的大尺度损耗和 小尺度损耗。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 114244459 B 2022.10.25 CN 114244459 B 1.一种海环境无线信道仿真方法， 其特征在于， 所述海环境无线信道仿真方法包括： 获 取海面参数、 天线参数、 船只模型和电参数； 基于海面参数生 成海面， 结合船只模 型， 生成环 境模型； 对环境模型进行预处理， 基于射线跟踪算法， 结合天线参数和环境模型， 判断是否 存在直射路径、 一次反射路径和二次反射路径； 根据天线参数得到收、 发天线均可见环境面 元， 并基于PO算法计算得到射线路径； 利用电磁计算公式对射线路径进行电磁计算和矢量 叠加， 计算得到接收功 率、 冲激响应； 通过多个海面样本计算， 得到平均接收功 率， 实现对海 环境无线信道的仿真预测； 所述海环境无线信道仿真方法包括以下步骤： 步骤一， 根据输入的海面上10m处的风速、 风向、 海水温度和盐度生成海面， 读取船只模 型； 步骤二， 根据输入的发射点和接收点的坐标， 结合环境模型的三角面元， 基于射线跟踪 算法和PO算法计算 射线路径； 步骤三， 根据输入的天线方向图、 天线增益和线损， 使用电磁计算公式， 计算得到接收 功率和冲激响应； 步骤四， 重复计算 步骤一至步骤三96次， 计算接收功率的平均值； 步骤二中， 所述根据输入的发射点和接收点的坐标， 结合环境模型的三角面元， 基于射 线跟踪算法和PO算法计算 射线路径， 包括： (1)计算发射 点和接收点的可 见面元； (2)判断是否存在直射路径： 判断发射点和接收点之间是否存在面元遮挡， 如果没有， 则直射路径存在， 若 有则不存在； (3)判断是否存在一次反射路径； (4)计算二次反射路径； (5)计算散射路径； 步骤(1)中， 所述计算可见面元， 包括： 根据确定的发射点和接收点的位置， 结合环境模 型三角面元的法向量方向， 预先判断所有栅格之间的可见关系与栅格相对于辐射源的阴影 测试， 将所述关系进行存 储， 用于加速射线跟踪模型确定海面多次反射的计算效率， 包括： 1)对所有栅格进行阴影测试， 判断射线方向与三角面元的法 向量的角度关系； 其中， 为射线方向， 为三角面元的法向量； 当 时， 射线与三角面元在一个平面内， 认 为三 角面元是可见的， 进行储 存； 否则， 舍弃三角面元； 2)根据发射 点和接收点确定判定范围， 判断范围内的栅格是否与射线相交； 3)求射线与面元的交点； 采用求交算法， 先判断射线与面元是否相交， 如果存在相交再 求射线与面元 所在平面的交点， 否则不 求； 射线为： 其中， 为射线的起 点， P1、 P2、 P3分别为三角形面元的三个顶点； 方向向量 表示为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114244459 B 2其中， l、 m、 n是矢量在以 为基矢量的空间斜 坐标系下的坐标， 展开 为： 记： 则 不在ΔP1P2P3所在平面上， 所以Δ ≠0； 得射线与三角形 是否相交的判断； 4)在相交的情况下， 求出射线与三角形所在平面的交点， 即为射线与三角形的交点； 将 得到的面元即称为可 见面元， 并进行存 储； 步骤(3)中， 所述判断是否存在一次反射路径， 包括： 1)计算发射 点对于发射 点可见面元的镜像点； 2)计算镜像点和接收点连线的单位方向向量， 判断该连线之间是否存在与接收点可见 面元之间的交点； 3)若存在交点， 计算该面元上的交点坐标， 记为反射点； 若不存在交点， 则不存在一次 反射； 步骤(4)中， 所述计算 二次反射路径， 包括： 1)计算发射 点关于发射 点可见面元的镜像点， 设为TX_MIR；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114244459 B 3