低真空管道环境下的毫米波通信场强分布研究

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低真空管道磁悬浮列车不仅能够突破现有对陆路交通的速度限制,而且还具有耗能少,噪音小等特点。列车的运行状态主要是通过列车与地面控制中心之间可靠有效的无线通信进行管理和控制,但由于本文主要讨论的是低真空管道环境下运行的磁悬浮列车,其与地面控制中心之间的通信模式必然跟普通轮轨列车的通信模式大相径庭。在低真空管道中,影响磁悬浮列车与地面控制中心之间无线通信的主要因素有:管道、天线、多径效应、基站布站技术等。其中,因为管道环境的存在,电波传播主要考虑直达波和反射波。作为一种未来交通工具,对其无线通信模式的深入仿真和测试是为了日后该技术成熟落地所必需的理论基础与保障。本文深入探究管道材料、尺寸、基站布站方式、工作频率等因素对于车地无线通信的影响及解决方案,并且与实地测量数据进行比较分析,主要研究内容如下:1.针对低真空管道毫米波无线通信问题,本文提出采用射线追踪算法对管道内场强分布进行建模仿真。2.使用Matlab对车地通信进行建模仿真。采用射线追踪算法中的镜像法,计算直达波与反射波的传播路径与传播角度,使用矢量合成公式得出合成波接收场强。使用Matlab对管道建模,分析在不同因素的影响下管道内接收场强的分布。3.使用Wireless Insite对车地通信进行建模仿真。利用专业的电磁仿真软件Wireless Insite对低真空管道和列车进行三维建模,分析在不同因素的影响下接收功率的变化。4.测试验证。将测试系统放置在不同环境下,将其得到的数据与建模数据进行对比验证,分析接收电平的变化,得出相应结论。
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