[发明专利]非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法

权利要求书

1.非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将非共面条件下紫外光单散射通信系统转换为数学模型；

步骤2：基于数学模型，通过模型简化和数学推导将紫外光散射体进行微分切片划分，得到切片面积；然后对切片面积进行求积分，可以算得紫外光散射体在三维空间下的有效体积；

步骤3：最后通过简化后的散射体的体积得到所需要的路径损耗模型。

2.根据权利要求1所述的非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法，其特征在于，步骤1具体为：将非共面条件下紫外光单散射通信系统中的有效散射体转化为圆形薄板的叠加，再通过对圆形薄板的面积进行积分计算；其中，发射端为Rx，坐标为(0,0,0)，接收端为Tx，坐标为(0,r,0)，接收端与发射端之间的距离为r，发射端的发射波束和接收端的视场角均为圆锥体。

3.根据权利要求1所述的非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将散射体切分为若干圆形薄片，使每个薄板都垂直于发射波束的轴，对圆形薄板的面积进行积分求得散射体体积；圆形薄板半径计算公式为微分体积为如下公式(1)：

其中ds是圆板的面积，r₁表示从发射端到散射点的距离，β_T为全发散角；

发射波束轴的参数方程为如下公式(2)：

其中r₁表示从发射端到散射点的距离，θ_T表示从z轴正方向测量的Tx光束轴，φ_T表示发射端从x轴正方向测量的Tx光束轴，r表示接收端与发射端之间的距离；

视场角锥的锥面方程为如下公式(3)；

其中，(x,y,z)表示发射波束轴的三维参数，θ_R表示从z轴正方向测量的Rx视场角轴的倾角，φ_R表示接收端从x轴正方向测量的Rx视场角轴的方位角，β_R为全视场角；

联立式(2)和式(3)，可得如下公式(4)：

a₁r₁²+b₁r₁+c₁＝0 (4)；

其中，其中a₁,b₁,c₁均为常参数；

根据数学公式推导，得到公式(4)的解集如下公式(5)：

因此r₁^min＝min(R₁)，且r₁^max＝max(R₁)；

根据高斯-勒让德求积法则得如下公式(6)：

其中Q_R为接收端接收到的能量，可以直接测得，Q_T为已知的发射端能量，r₁^max与r₁^min分别为体积积分的上下限，由具体的接收器性能确定，t_k为勒让德多项式的k次根，权重

4.根据权利要求2所述的非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法，其特征在于，步骤3具体为：紫外光系统的路径损耗以分贝为非共面条件下紫外光单散射通信系统的简化后的路径损耗模型如下公式(12)：

其中，由具体的接收器性能确定，t_k为勒让德多项式的k次根；β_T≤β_R表示接收视场角大于等于发散角，属于窄波束情况；β_R＜β_T表示发散角大于接收视场角，属于窄视场角情况。

5.根据权利要求4所述的非直视紫外光通信单散射的路径损耗模型的简化方法，其特征在于，步骤3中，简化后的路径损耗模型应满足以下要求：

在窄波束情况下，Tx轴应与Rx的锥体有两个交点；

在窄视场角情况下，Rx轴应与Tx的锥体有两个交点。