導(dǎo)語：廣播電視移動(dòng)收測研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

廣播電視信號(hào)的覆蓋收測分為固定和移動(dòng)兩種[1]，其中固定收測方式主要針對模擬廣播電視的固定接收模式，而隨著信號(hào)數(shù)字化的推進(jìn)以及車載調(diào)頻廣播的興起，移動(dòng)收測成為現(xiàn)階段廣播電視信號(hào)覆蓋測試的主要手段。移動(dòng)收測是利用GPS和廣播電視自動(dòng)場強(qiáng)測試儀實(shí)時(shí)記錄所有測試路徑上的信號(hào)接收電平，獲取較為全面的覆蓋測試數(shù)據(jù)。在完成移動(dòng)收測之后，需要根據(jù)場強(qiáng)儀記錄的測試數(shù)據(jù)推導(dǎo)出根據(jù)覆蓋中值場強(qiáng)規(guī)定的覆蓋邊界場形圖，并在地圖中獲取直觀的信號(hào)覆蓋邊界情況[2]。為了方便地實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)到信號(hào)覆蓋邊界的轉(zhuǎn)換，利用Matlab工具編寫應(yīng)用程序來處理測試數(shù)據(jù)，首先需要推算出不同方向上的有效輻射功率ERP（EffectiveRadiatedPower），再依據(jù)中值場強(qiáng)計(jì)算覆蓋邊界距離和經(jīng)緯度，以此快速、準(zhǔn)確地繪制出覆蓋邊界場形圖。將Matlab程序輸出的包含覆蓋邊界經(jīng)緯度等參數(shù)值的Excel文件導(dǎo)入Mapinfo二維電子地圖，或者生成KML文件后顯示在GoogleEarth三維電子地圖中，實(shí)現(xiàn)覆蓋場形在地圖中的直觀顯示。

1覆蓋場形繪制流程

考慮到移動(dòng)收測過程中，場強(qiáng)儀自動(dòng)記錄的測試數(shù)據(jù)會(huì)隨著周邊環(huán)境的影響出現(xiàn)波動(dòng)，需要對幾千個(gè)收測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，盡量確保數(shù)據(jù)的有效與準(zhǔn)確。整個(gè)覆蓋場形繪制的基本過程如下。第一步：對收測數(shù)據(jù)進(jìn)行均值處理，降低測試與計(jì)算誤差。第二步：根據(jù)發(fā)射點(diǎn)與測試點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離。第三步：根據(jù)發(fā)射天線、接收天線和測試位置屬性等技術(shù)參數(shù)，采用DavidsonModel傳輸鏈路損耗模型計(jì)算測試方向上的傳輸損耗，推算出該方向上的有效輻射功率ERP值。第四步：根據(jù)該方向上的ERP值、覆蓋中值場強(qiáng)和傳輸鏈路損耗模型來計(jì)算該方向上的覆蓋邊界距離[3]。第五步：根據(jù)覆蓋邊界距離、發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度以及發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)連線與正北方向的夾角，計(jì)算覆蓋邊界點(diǎn)上的經(jīng)緯度。第六步：自動(dòng)生成直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系兩張覆蓋圖，并自動(dòng)生成包含覆蓋點(diǎn)經(jīng)緯度、發(fā)射點(diǎn)至覆蓋點(diǎn)連線與正北方向的夾角、覆蓋邊界距離的“覆蓋收測計(jì)算數(shù)據(jù).xls”文件。

2覆蓋場形繪制的程序?qū)崿F(xiàn)

覆蓋場形繪制的Matlab程序由主程序調(diào)用覆蓋計(jì)算功能函數(shù)子程序的方式實(shí)現(xiàn)。2.1主程序設(shè)計(jì)。Matlab主程序的實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。（1）可交互參數(shù)輸入覆蓋場形繪制的計(jì)算涉及到一些基本參數(shù)，主要包括發(fā)射點(diǎn)經(jīng)緯度、發(fā)射頻率、發(fā)射天線高度、發(fā)射天線類型、位置屬性（例如大城市、中小城市等）、覆蓋中值場強(qiáng)、測試天線增益、測試接收天線高度、覆蓋規(guī)劃接收天線高度、覆蓋計(jì)算距離初值等。為了靈活設(shè)置參數(shù)，將需要輸入的參數(shù)設(shè)計(jì)為對話框形式。其中發(fā)射天線類型、節(jié)目類型以及位置屬性均是以選擇不同代號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)計(jì)算參數(shù)的確定。（2）測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入采用德力DS2500場強(qiáng)儀移動(dòng)收測得到的數(shù)據(jù)包含了測試點(diǎn)經(jīng)緯度和信號(hào)接收電平，其格式為CSV（Comma-SeparatedValues），因此將Matlab程序設(shè)計(jì)為可直接導(dǎo)入CSV格式的測試數(shù)據(jù)接口，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)導(dǎo)入數(shù)據(jù)的數(shù)量。（3）測試數(shù)據(jù)均值處理導(dǎo)入的測試數(shù)據(jù)利用Matlab中的Smooth函數(shù)進(jìn)行均值平滑處理，輸出數(shù)據(jù)為測試數(shù)據(jù)中的前5個(gè)與后5個(gè)的中值。（4）調(diào)用覆蓋計(jì)算功能函數(shù)覆蓋計(jì)算功能函數(shù)作為子程序提供給主程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)計(jì)算出各測試點(diǎn)對應(yīng)的覆蓋邊界距離、覆蓋點(diǎn)經(jīng)緯度以及發(fā)射點(diǎn)至覆蓋點(diǎn)連線與正北方向的夾角。（5）輸出覆蓋收測計(jì)算數(shù)據(jù)文件利用Matlab中的xlswrite函數(shù)，輸出包含覆蓋計(jì)算功能函數(shù)結(jié)果的文件。（6）繪制覆蓋圖利用Matlab中的plot和polar2函數(shù)自動(dòng)繪制X-Y坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系的覆蓋圖，例如針對無錫地面數(shù)字電視DS-33頻道收測結(jié)果完成的覆蓋圖如圖2和圖3所示。2.2子序設(shè)計(jì)。覆蓋計(jì)算功能函數(shù)子程序的實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示。（1）計(jì)算測試點(diǎn)的場強(qiáng)值根據(jù)收測到的測試點(diǎn)接收電平，并通過測試天線增益以及測試信號(hào)頻率計(jì)算出測試點(diǎn)場強(qiáng)值[4]。（2）計(jì)算發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)的距離、發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)連線與正北方向的夾角首先將發(fā)射點(diǎn)與測試點(diǎn)的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為以弧度為單位的經(jīng)緯度值，再轉(zhuǎn)化為以地球球心為原點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)值，以此計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)的距離、發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)連線與正北方向的夾角。（3）創(chuàng)建發(fā)射天線垂直場形計(jì)算模型由于廣播電視發(fā)射天線的頻段、層數(shù)以及下傾角等各技術(shù)參數(shù)均不相同，因此不同發(fā)射天線有不同的垂直波瓣場形，由各天線供應(yīng)商提供。為了在Matlab程序中仿真各發(fā)射天線的垂直場形，必須采用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行擬合。經(jīng)過對多種發(fā)射天線垂直場形的演算，推導(dǎo)出采用y=sinx/x這一基本函數(shù)來擬合，且通過代入a、b、c、d這四個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對不同發(fā)射天線類型的調(diào)整，使得擬合曲線盡量與廠家提供的垂直場形保持一致。具體函數(shù)為y=abs(a(sin(b(x-c))/(b(x-c))))+d，其中參數(shù)a和d為幅度調(diào)整，且a+d=1；參數(shù)b用于調(diào)整第一零點(diǎn)位置；參數(shù)c為發(fā)射天線下傾角。表1為擬合的三種發(fā)射天線參數(shù)值，擬合后的天線場形如圖5所示。通過主程序入口參數(shù)輸入的發(fā)射天線類型的代號(hào)，選擇不同的發(fā)射天線垂直場形擬合函數(shù)。（4）計(jì)算測試方向上的ERP根據(jù)發(fā)射點(diǎn)至測試的距離、發(fā)射天線高度、測試信號(hào)頻率、測試天線高度、測試點(diǎn)位置屬性等技術(shù)參數(shù)，采用DavidsonModel傳輸鏈路損耗模型計(jì)算測試方向上的傳輸損耗，再根據(jù)測試點(diǎn)場強(qiáng)值計(jì)算出測試方向上的ERP值。（5）計(jì)算測試點(diǎn)對發(fā)射天線的仰角根據(jù)發(fā)射天線高度和發(fā)射點(diǎn)至測試點(diǎn)距離計(jì)算測試點(diǎn)對發(fā)射天線的仰角值。發(fā)射天線垂直場形下的各參數(shù)示意如圖6所示。（6）計(jì)算發(fā)射點(diǎn)與測試點(diǎn)射線方向上的最大ERP發(fā)射點(diǎn)與測試點(diǎn)射線方向上的最大ERP也就是在發(fā)射天線垂直波瓣上的最大ERP，由于實(shí)際收測過程中測試點(diǎn)距發(fā)射點(diǎn)的距離遠(yuǎn)近不一，測試方向上的增益與發(fā)射天線在垂直波瓣上的最大增益存在差值。因此，首先根據(jù)發(fā)射天線垂直場形和仰角計(jì)算出該差值后，再修正到測試方向上的ERP得到最大ERP值。計(jì)算測試方向上的覆蓋距離、覆蓋點(diǎn)經(jīng)緯度，是根據(jù)發(fā)射點(diǎn)與測試點(diǎn)射線方向上的最大ERP和覆蓋中值場強(qiáng)，計(jì)算出測試方向上的覆蓋距離，再由覆蓋距離計(jì)算出覆蓋點(diǎn)的經(jīng)緯度?？紤]到VHF/UHF頻段的廣播電視是視距傳播的，覆蓋距離通常小于100km，該距離與地球半徑6378.2km相比要小很多，為此可簡化覆蓋點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算，以發(fā)射點(diǎn)的經(jīng)緯度作為參考，采用差值的方式近似計(jì)算。作為通用的計(jì)算方式，假設(shè)某點(diǎn)所在位置的緯度為±α°，經(jīng)度每相差1°時(shí)的距離相差為：6378.2×2πcosα/360≈111.32cosα(km)地球的子午線長度為40009km，緯度每相差1°時(shí)的距離相差為40009/360≈111.14km。覆蓋點(diǎn)經(jīng)緯度計(jì)算公式如圖7所示。

3覆蓋場形在地圖上的顯示

為了更加直觀、清晰地掌握廣播電視信號(hào)覆蓋情況，可將Matlab程序自動(dòng)計(jì)算生成的包含了覆蓋點(diǎn)經(jīng)緯度、發(fā)射點(diǎn)至覆蓋點(diǎn)連線與正北方向的夾角、覆蓋邊界距離的“覆蓋收測計(jì)算數(shù)據(jù).xls”文件，通過在Mapinfo地圖中創(chuàng)建點(diǎn)的方式生成二維覆蓋圖[5]，如圖8所示，可明確覆蓋行政區(qū)域的情況。此外，可通過KML生成軟件將收測結(jié)果轉(zhuǎn)換為可直接由GoogleEarth打開KML文件，文件轉(zhuǎn)換界面如圖9所示，在GoogleEarth中的三維覆蓋場形如圖10所示。

4小結(jié)

利用Matlab開發(fā)程序方便地實(shí)現(xiàn)對移動(dòng)收測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并自動(dòng)計(jì)算和繪制出全向的覆蓋場形圖，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)息息相關(guān)，若在測試過程中經(jīng)過高架、隧道等特殊路段會(huì)導(dǎo)致與實(shí)際情況偏差較大，因此在選擇測試路徑時(shí)應(yīng)盡量選擇平坦、開闊的道路，確保計(jì)算結(jié)果盡量符合實(shí)際覆蓋狀況。將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入二維或三維地圖中，可更加清晰地掌握和分析覆蓋狀況，特別適用于發(fā)射天線改造后的覆蓋測試，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者:張殷希 陸建華 單位:無錫廣播電視集團(tuán)