Методы мультимасштабного мониторинга волновых полей высокого разрешения на платформе цифровых проблемно-ориентированных моделей

• Автор: Потапов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 377 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения
Введение
Глава 1. Современная практика исследований и моделирования пространственной неоднородности электромагнитных полей радиочастотного диапазона
1.1 Общие особенности экспериментальных исследований электромагнитных полей радиочастотного диапазона в условиях антропогенно-измененных сред
1.2 Методы .моделирования пространственного распределения уровня электромагнитного поля радиочастотного диапазона
1.2.1 Простейшие детерминированные модели распространения радиоволн
1.2.2 Статистические методы моделирования распространения радиоволн
1.2.3 Основные детерминированные методы расчета распространения радиоволн
1.2.4 Методы моделирования процессов дифракции и отражения радиоволн
1.2.5 Геометрооптические методы моделирования распространения радиоволн и границы их применимости
1.2.6 Метод параболического волнового уравнения
1.2.7 Численные методы электродинамики
1.3 Моделирование пространственного распределения ЭМПРЧ с применением геоинформационных технологий
1.4 Экспериментальные исследования пространственной неоднородности ЭМПРЧ в условиях антропогенно-измененных сред
1.5 Экспериментальные исследования пространственной неоднородности ЭМП РЧ в условиях помещений
1.6 Выводы
Глава 2. Создание радиотехнических моделей местности и зданий с применением геоинформационных технологий
2.1 Создание радиотехнических моделей местности
2.1.1 Современные тенденции в создании цифровых моделей окружающей среды
2.1.2 Базовые принципы создания радиотехнических моделей местности
2.1.3 Использование ГИС в задачах обработки данных радиотехнических измерений
2.1.3.1 Первичная обработка и визуализация пространственнокоординированных данных радиотехнических измерений
2.1.3.2 Анализ пространственной неоднородности непрерывных распределений физических величин
2.1.3.3 Расчет величин локальных градиентов непрерывных распределений физических величин
2.1.3.4 Расчет интегральных показателей на базе непрерывных растровых распределений физических величин
2.1.4 Создание радиотехнической модели городского микрорайона на базе цифровой проблемно-ориентированная модели территории
2.1.5 Интеграция радиотехнической модели городского микрорайона в комплексную цифровую проблемно-ориентированную модель урбанизированной территории
2.2 Создание радиотехнических моделей зданий
2.2.1 Современные тенденции в создании цифровых моделей зданий
2.2.2 Методология создания метрически корректных моделей зданий в среде ГИС на основе инженерно-строительной документации
2.2.3 Результаты создания цифровой высокодетализированной модели здания
2.2.4 Результаты создания модели участка здания сверхвысокой детализации.
2.2.5 Создание радиотехнической модели здания в среде электродинамического моделирования CSTMicrowave Studio
2.3 Выводы
Глава 3. Применение радиотехнических моделей среды в прогнозировании условий распространения радиоволн
3.1 Практическая реализация моделирования распространения радиоволн на базе геометрооптического приближения

3.2 Использование средств ГИС для визуализации и обработки результатов радиотехнического моделирования
3.3 Практическая реализация моделирования распространения радиоволн в условиях помещений на базе метода конечных интегралов
3.4 Оценка точности прогноза уровня электромагнитного поля 100 МГц в условиях городского микрорайона
3.5 Оценка точности прогноза уровня электромагнитного поля 400 и 900 МГц в условиях помещений
3.6 Выводы
Глава 4. Методы экспериментального исследования пространственно-распределенных радиофизических характеристик среды
4.1 Общая методология исследования пространственной неоднородности электромагнитных полей радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ)
4.2 Методы исследования пространственной неоднородности ЭМПРЧ посредством измерений на фиксированных частотах
4.3 Методология исследования пространственной неоднородности и спектральных характеристик ЭМП РЧ посредством широкополосных частотно-селективных измерений
4.4 Методы оценки влияния интерференционных эффектов и пространственной детализации измерений на объективность описания пространственной структуры ЭМП РЧ
4.5 Методы исследования пространственной структуры ЭМПРЧ посредством широкополосных частотно-неселективных измерений
4.6 Выводы
Глава 5. Результаты исследования пространственно-распределенных радиофизических характеристик среды
5.1 Результаты исследований пространственно-распределенных радиофизических характеристик среды посредством частотно-селективных измерений
5.1.1 Результаты изучения пространственной неоднородности электромагнитного поля 100 МГц на территории городского микрорайона..
5.1.2 Результаты изучения пространственной структуры электромагнитного поля 100 МГц внутри помещения в условиях проникновения радиосигнала сквозь оконный проем
5.1.3 Результаты изучения амплитудных и спектральных характеристик ЭМПРЧ в условиях помещений посредством широкополосных частотноселективных измерений
5.1.4 Результаты оценки влияния интерференционных эффектов и пространственной детализации измерений на объективность описания пространственной структуры СВЧ поля (6 и 12 ГГц)
5.2 Результаты исследований пространственно-распределенных радиофизических характеристик среды посредством широкополосных частотно-неселективных измерений
5.2.1 Результаты анализа пространственной неоднородности ЭМП РЧ в полосе частот0,05...3,5 ГГц в условиях города
5.2.2 Результаты анализа пространственной неоднородности ЭМП РЧ в полосе частот 0,05...3,5 ГГц в условиях помещений
5.3 Выводы
Глава 6. Методы и результаты экспериментальных исследований пространственной неоднородности некоторых физических характеристик среды с применением геоинформациоиных технологий
6.1 Метод и результаты исследования нелинейных вариаций низкочастотных магнитных полей в условиях урбанизированной среды
6.2 Метод и результаты исследования вариаций радиационного фона в условиях урбанизированной среды
6.3 Метод и результаты исследования пространственной неоднородности акустической обстановки в условиях в условиях урбанизированной среды
6.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение № 1. Основные принципы моделирования окружающей среды
с применением геоинформационных технологий
Приложение № 2. Технология создания высокодетализированных цифровых проблемно-ориентированных моделей зданий в среде ГИС АгсСГБ
П2.1 Состав данных о внутренней структуре здания на поэтажных планах
П2.2 Векторизация поэтажных штанов
П2.3 Многопараметрическая топологическая верификация модели здания
П2.4 Создание комплексного семантического описания элементов модели здания.
П2.5 Создание цифровых моделей зданий сверхвысокой детализации

инженерно-строительной документации для создания соответствующих цифровых моделей зданий и помещений.
В следующих разделах настоящей главы проведен анализ методов моделирования распространения ЭМП РЧ в условиях антропогенно-преобразованных сред, в том числе с применением технологий геопространственного моделирования, а также описание методов и результатов изучения пространственной неоднородности данного фактора среды в условиях открытых пространств и помещений по данным опубликованных работ российских и зарубежных исследователей.
1.2 Методы моделирования пространственного распределения уровня электромагнитного поля радиочастотного диапазона
Пространственно сложная структура электромагнитных полей радиочастотного диапазона в условиях реальных территорий, зависящая от целого ряда условий (характеристик передатчика и особенностей среды распространения радиоволн), в том числе в недостаточной степени детерминированных, привела к необходимости развития методов моделирования распространения радиоволн в задачах планирования систем радиовещания, а в более поздний период систем сотовой связи и беспроводной передачи данных.
Требования к степени пространственной детализации детерминированного описания пространственной структуры ЭМП РЧ на расстояниях 0,1... 10-20 км (типичных для современных систем сотовой связи, передачи данных и местного теле- и радиовещания) естественным образом диктуются спецификой среды распространения радиоволн -размерами типичных структурных единиц местности (протяженностью планировочных единиц населенных пунктов, размерами зданий, прилегающих к ним участков местности и функциональных выделов внутри них, а также размерами устойчивых коридоров перемещения абонентов, а также помещений), размеры которых варьируются от нескольких сотен до первых десятков метров. Достижимое пространственное разрешение моделирования пространственной структуры ЭМП РЧ, обеспечивающее получение корректных результатов, напрямую связано с возможностью соответствующего алгоритма учесть особенности конкретной среды распространения радиоволн, представленной в соответствующей физически и метрически корректной модели, охватывающей территорию искомой протяженности.