基于谷歌地球和LiDAR点云的电波传播预测方法研究

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1、国内图书分类号：TN011密级：公开国际图书分类号：621.38西南交通大学研究生学位论文基于谷歌地球和LiDAR点云的电波传播预测方法研究年级2015级姓名王亚伟申请学位级别工学硕士专业电磁场与微波技术指导老师廖成教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TN011U.D.C:621.38SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONRADIOPROPAGATIONPREDICTIONMETHODBASEDONGOOGLEEARTHANDLIDA

2、RPOINTCLOUDGrade:2015Candidate:WangYaweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologySupervisor:Prof.LiaoChengMay2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或

3、部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保密口，在年1得密后适用本授权书：2不保密区使用本授权书。”（请在以上方框内打叫）学位论文作者签名：绍昨指导老师签名：语叫日期：.wii忑、巧日期：2v1i·s－巧西南交通大学硕士学位论文主要工作〈贡献〉声晤本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：本文基于抛物方程电波预测模型，对三维地理环境下的电波传播特性展开了研究，主要工作如下：I.以往的研究在对地理环境中的电磁信号的传播特性进行预测时，往往从数字高程模型中抽

4、取地形信息，电磁模型粗糙且缺乏对地表覆盖物的综合考虑，预测精度有一待进步提高。因此研究了如何从涵盖地理信息的更为丰富的LiDAR点云数据中提取地理信息的方法，首先对LiDAR点云数据进行了去噪、网格化处理，在此基础上，对点云进行滤波处理，获取了点云中的地物、地形信息，为地理环境的电磁建模提供了详细的数据支持。2.基于谷歌地球的电波传播预测方法。从谷歌地球中提取了高分辨率的卫星影像以及高精度经纬度高程数据，采用影像分割手段实现了不同地表覆盖物的分类，并对其设定相匹配的电磁参数，结合经纬度高程数据建立了能同时考虑地形起伏信

5、息和地表电磁环境信息的三维地理环境的电波传播模型，最后基于抛物方程模型综合分析了地理环境引起的电波的折射、绕射、衰减等效应。3.基于LiDAR点云的电磁建模的研究及相关软件的研制。对点云数据分类后，获得了地形、地物的信息，在此基础上，对各种地面物质附上相匹配的电磁参数，建立了更加准确的电磁环境模型，并采用抛物方程对地理环境中的电磁信号进行了仿真模拟和分析。最后，将点云分类程序和抛物方程传播预测程序进行了封装，形成了基于LiDAR点云的电波传播预测软件。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的

6、成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。一本人完全了解违反上述声明所引起的切法律责任将由本人承担。削文出名：2咛日期：2,o)l＞、卫在西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着信息化社会的迅猛发展，以电磁波为信息传递载体的移动通信技术在各个领域得到了越来越广泛的应用，如航空航天、物联网、遥控遥测、智能交通等领域。在实际的地理环境中，由于起伏不平的地形、多样化的地表覆盖媒质、复杂多变的大气结构等的存在，使得无

7、线电波产生路径损耗、阴影衰落、多径传播等效应，给电波的传播预测造成了一定的困难。研究三维地理环境下的电波传播预测模型，构建真实的电波传播环境，并模拟分析其场景下电磁态势分布情况，能够为基站的选址优化、网络电台的配置等工程应用提供一定的参考依据。抛物方程（ParabolicEquation，PE）模型是一种源于波动方程的确定性电波传播预测模型，它能够准确模拟由不规则地形和复杂的地表媒质引起的电磁波的反射、绕射、吸收等效应。以往的研究在对地理环境中的电磁信号的传播特性进行预测时，往往从DEM数字地图中提取地形信息，电磁模型

8、粗糙且缺乏对地表覆盖物的综合考虑，预测精度有待进一步提高。因此本文基于抛物方程传播预测模型，研究了如何构建更加贴近真实地理环境的电磁模型。从谷歌地球和机载LiDAR点云中提取地理信息，建立起能同时考虑不规则地形和多种地表覆盖物的电波传播模型，仿真分析地理环境因素对电波传播特性的影响。首先，研究了LAS格式LiDAR点云数据，通过编