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原文传递内河航运无线信道测量与建模及特性分析研究

论文题名：	内河航运无线信道测量与建模及特性分析研究
关键词：	内河航运;无线通信;信道测量;传播特性
摘要：	未来内河航运智能化需要有无线通信系统作为技术支撑，内河航运无线通信研究可以有效解决内河航运与陆地运输联动发展以及通航安全方面的问题。通过对内河航运无线信道测量与传播特性分析和建模，为内河航运无线通信网络规划与工程实施提供解决方案。无线信道研究是无线通信系统设计的基础。近年来，对无线信道在不同传播环境研究已经有大量成果及应用，但是内河航运场景下的无线通信环境与陆上传播环境有着明显不同之处，内河航运无线传播信道存在水陆混合等特殊性。因此，对内河航运环境开展无线信道测量与建模、信道特性分析等工作，可以探索无线信道特性的特殊之处，对于构建内河智能航运无线通信保障系统具有重要意义。　　本文在充分调研国内外无线信道特性研究已取得的理论成果基础之上，基于实际信道测量，对内河航道多种典型船舶航行场景无线信道特性进行研究分析，并建立相关信道模型。相关研究成果可以为未来内河智能航道无线通信网络设计提供技术参考。本文主要研究工作和创新点如下：　　（1）结合无线信道特性和内河航道实际通航情况，根据无线电波覆盖范围和内河航道环境特点，提出建立本文无线信道研究为对象的内河航道环境分类标准和方法，为后续分析在不同内河航运环境下船-船-岸无线信道模型和信道特性奠定研究基础。同时，基于内河航运无线传播信道环境分类特点，搭建内河航运无线信道测量系统，对无线信号数据进行提取与处理分析。　　（2）结合内河航运不同场景船-船无线信道测量数据，在研究不同航行场景船-船无线信道大尺度衰落特性基础上，提出基于地球曲率模型的内河航道水面多场景无线信道传输路径损耗模型，并采用均方根误差等算法验证内河航道水面损耗模型的有效性。与传统模型相比，本文所提出的内河航道水面损耗模型综合考虑了内河航道水面反射以及船-船间实际航行特点，能够更加全面揭示内河航运无线电波传播特点。同时，本文还根据实测结果研究分析基于船舶晃动对船舶靠泊时无线信道大尺度衰落特性的影响程度。　　（3）基于内河航运不同航行场景信道测量结果，研究不同航行场景船-船无线信道小尺度衰落特性参数。在此基础上，提出内河航运无线信道小尺度衰落特性参数的分析方法。同时，基于赤池信息准则得到不同场景最优小尺度衰落分布，并对其中莱斯分布K因子进行分析，研究发现莱斯分布K因子模型与陆地常用模型的不同之处。另外，基于实测数据对信道多径时延特性进行分析，研究结果可以为内河航运无线通信关键技术研发、系统应用提供参考。　　（4）考虑内河航道中诸多桥梁障碍物影响，基于确定性建模方法和分段架构思想，研究针对桥梁在内河航道不同遮挡区域无线信道模型改进方法，提出内河航道桥梁无线信道分段模型，该分段模型对不同区域船-船无线信道特性进行表征。同时，根据桥梁障碍空间内部反射和船舶实际航行情况，对桥梁阴影效应下无线信道视距和非视距传播状态切换，以及无线信道多径衰落进行分析研究。
作者：	张晶
专业：	交通信息工程及控制
导师：	陈伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021