Выбор пар подвеса антенн на заданном участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Оптимизация высот антенн на восьмиинтервальном участке радиорелейных линий при использовании метода динамического программирования.
Для приема и передачи применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при помощи антенного разветвителя, или две антенны. В первой части работы требуется выбрать 4 пары подвеса антенн на этом участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Во второй части лабораторной работы, рассматривается оптимизация высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования. Метод динамического программирования дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора. антенна подвес высота Рассчитаем эквивалентный радиус Земли: Тогда условный нулевой уровень: Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) представлены в таблице 2.1В первой части лабораторной работы были выбраны 4 пары подвеса высот антенн, с проверкой выполняемости условий (2.1), (2.5) в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции.
Введение
РРЛ представляют собой цепочку приемопередающих станций (оконечных, промежуточных, узловых), устанавливаемых на расстоянии прямой видимости (40 - 70 км в диапазонах частот до 6 - 8 ГГЦ и нескольких км в диапазонах 30 - 50 ГГЦ) при высоте подвеса антенн 60-100 м).
Оконечные станции устанавливаются в крайних пунктах линии связи и содержат модуляторы и передатчики в направлении передачи сигналов и приемники с демодуляторами в направлении приема. Для приема и передачи применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при помощи антенного разветвителя, или две антенны.
Модуляция и демодуляция сигналов проводится на одной из стандартных промежуточных частот (70 - 1000 МГЦ). При этом модемы могут работать с приемопередатчиками, использующими различные частотные диапазоны. Передатчики предназначены для преобразования сигналов промежуточной частоты в рабочий диапазон СВЧ, а приемники - для обратного преобразования и усиления сигналов промежуточной частоты.
Основным назначением радиорелейных линий является передача данных по схеме точка-точка на расстояния от единиц до десятков километров. Наиболее распространено использование РРЛ вне города, где строительство ВОЛС финансово нецелесообразно, или попросту невозможно.
В лабораторной работе рассматривается участок с известными высотными отметками рельефа местности, данными местных предметов, данными подстилающей поверхности и погрешностью топографической информации. В первой части работы требуется выбрать 4 пары подвеса антенн на этом участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Во второй части лабораторной работы, рассматривается оптимизация высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования. Метод динамического программирования дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора. антенна подвес высота
Исходные данные
Исходными данными для выполнения лабораторной работы являются данные, приведенные в табл. 1.1-1.4.
Таблица 1.1
Высотные отметки рельефа
№ R[km] H[м] № R[km] Н[м]
1 0 191,2 21 28,4 139
2 2,94 183 22 30,4 180
3 2,6 180 23 30,6 138
4 4 167 24 30,8 143,6
5 10,6 182,7 25 32 136,5
6 11,2 172,5
7 12,7 161
8 12,94 138
9 13,65 160
10 15,77 160
11 15,3 179
12 16,83 161
13 17,53 178,4
14 18,7 196
15 19,42 171
16 20,83 180
17 20,35 141
18 22 180
19 25,3 138
20 27,4 193
Таблица 1.2
Данные местных предметов
№ R1[km] R2[km] Тип МП Н[м]
1 0,25 1,9 13 Застр.
2 14,8 15,3 13 Застр.
3 21,5 22,4 13 Застр.
4 28,6 30,8 20 Лес
5 31,3 31,99 22 Застр.
Таблица 1.3
Данные подстилающей поверхности
№ R1[km] Тип ПП
1 0.00 суша
Таблица 1.4
Погрешности топографической информации
№ R1[km] DH[м]
1 0.00 0.0
2 0,01 5,0
3 31,99 0.0
Выбор допустимых пар высот ПВА на интервале
Критерий допустимости ПВА
Критерий допустимости в условиях средней рефракции: (1.1) , где
(1.2) , где
R
Выбор ПВА, допустимых в условиях средней рефракции
Для упрощения расчетов при учете влияния тропосферы, в некоторых случаях оказывается удобным свести распространение волн по криволинейной траектории к распространению волны по прямолинейной траектории. Такое упрощение производится путем введения понятия эквивалентного радиуса Земли .
Рассчитаем эквивалентный радиус Земли:
Тогда условный нулевой уровень:
Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1
№ r, км Z, км H1, м
1 0 0 0
2 2,94 9,455573 10,43385
3 2,6 8,459907 9,869233
4 4 12,39547 11,94626
5 10,6 25,10525 17,00133
6 11,2 25,78258 17,22915
7 12,7 27,12726 17,67273
8 12,94 27,29619 17,72767
9 13,65 27,7213 17,86518
10 15,77 28,32665 18,05919
11 15,3 28,27827 18,04376
12 16,83 28,25626 18,03674
13 17,53 28,07342 17,97829
14 18,7 27,52569 17,80204
15 19,42 27,03801 17,64363
16 20,83 25,7506 17,21846
17 20,35 26,23827 17,38074
18 22 24,34824 16,74304
19 25,3 18,76032 14,69673
20 27,4 13,94933 12,67294
21 28,4 11,31529 11,41389
22 30,4 5,383175 7,87263
23 30,6 4,741267 7,388356
24 30,8 4,090505 6,862606
25 32 0 0
Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:
Рис.2.1
Рис.2.2
Рис.2.3
Таблица 2.2
Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции
№ H1 м H2 м H(g) R P1(g)
1 45 35 10.8 17.53 0.57
2 50 30 9.8 17.53 0.55
3 40 40 10.8 17.53 0.6
4 50 45 18.1 17.53 1
Проверка допустимых ПВА в условиях субрефракции
Рефракцией называется искривление траекторий волн, обусловленное неоднородным строением тропосферы.
Отрицательная рефракция, или субрефракция, наблюдается при g>0, аэ<а, Kp<1. Субрефракция появляется при возрастании влажности воздуха с высотой, причем наиболее часто осенью или весной во время утренних приземных туманов. Она нередко носит местный характер и отмечается на трассе РРЛ или ее участке, где имеются низины и застаивается холодный воздух.
Критерий допустимости в условии субрефракции: (2.5), где
Находим значение коэффициента рефракции .
(2.7)
Из этого следует, что значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости, превышаемое в 0,1% времени равно: , тогда (2.8)
Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) в условиях субрефракции представлены в таблице 2.3
Таблица 2.3
№ R, км Z, км H1, м
1 0 0 0
2 2,94 12,32904 10,43385
3 2,6 11,0308 9,869233
4 4 16,16234 11,94626
5 10,6 32,73452 17,00133
6 11,2 33,61768 17,22915
7 12,7 35,371 17,67273
8 12,94 35,59127 17,72767
9 13,65 36,14557 17,86518
10 15,77 36,93487 18,05919
11 15,3 36,87179 18,04376
12 16,83 36,84309 18,03674
13 17,53 36,60469 17,97829
14 18,7 35,8905 17,80204
15 19,42 35,25463 17,64363
16 20,83 33,57598 17,21846
17 20,35 34,21186 17,38074
18 22 31,74746 16,74304
19 25,3 24,46142 14,69673
20 27,4 18,18841 12,67294
21 28,4 14,75391 11,41389
22 30,4 7,019075 7,87263
23 30,6 6,182096 7,388356
24 30,8 5,333573 6,862606
25 32 0 0
Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:
Рис 2.5
Рис 2.6
Рис 2.7
Рис. 2.8
Таблица 2.4
Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции
№ h1 h2 R P1(
1 65 35 10.8 17.53 0.6
2 35 60 11 17.53 0.61
3 60 40 11.3 17.53 0.63
4 50 45 9.5 17.53 0.53
Все выбранные высоты подвеса антенн удовлетворяют условию (2.5)
Выбор оптимальной совокупности высот антенн на 8 интервалах методом динамического программирования
Математическая модель динамического программирования
Преимущество динамического программирования относительно простого перебора
Рассмотрим оптимизацию высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования , который дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора которые необходимо рассмотреть:
Пусть на предварительном этапе оптимизации для каждого из 8 интервалов отобраны по 4 нехудшие допустимые ПВА (табл. 3.1).
Предположим, что на всех интервалах используются однотипные секционные опоры-мачты, для которых зависимость стоимости от высоты определяется в табл. 3.2.
Таблица 3.1
Нехудшие допустимые пары высот антенн на интервалах, м.
65-35 63-36 74-42 77-45 66-44 68-41 60-43 68-40
35-60 37-59 40-61 39-57 33-64 38-68 38-64 39-66
60-40 61-39 67-48 69-42 64-50 58-42 68-46 62-44
50-45 52-45 51-47 49-52 56-51 53-51 48-48 57-44
Таблица 3.2 высота опоры, м 30 36 42 48 54 60 72 78 90 102 108
Стоимость опоры, тыс. у.е 11,06 13,76 15,11 16,48 18,42 20,58 23,82 26,04 33,06 35,94 37,75
Рис 3.1 Схема алгоритма выбора оптимальной УП-ПВА на основе метода динамического программирования
Вывод: Как видно из таблицы 3.9, минимальные затраты на все опоры рассматриваемого участка, 139.5 тыс. у.е., обеспечиваются при использовании на интервалах пар высот антенн, выделенных жирным шрифтом в табл. 3.1. Для наглядности они выделены на рис 3.1 красным цветом.
Вывод
В первой части лабораторной работы были выбраны 4 пары подвеса высот антенн, с проверкой выполняемости условий (2.1), (2.5) в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции.
Во второй части лабораторной работы, для упрощения, полученные данные были распространены на оставшиеся 7 участков с некоторыми отклонениями. Для оптимизации высот антенн был использован метод динамического программирования, который позволил нам существенно сократить количество рассматриваемых решений относительно простого перебора.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
