本發(fā)明屬于無線通信，具體涉及一種金屬管道激發(fā)表面波傳輸信道測(cè)量和建模方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(industrial?internet?of?things,iiot)是5g及超5g?(beyond?5g,b5g)技術(shù)賦能工業(yè)制造的應(yīng)用實(shí)例，也是工業(yè)生產(chǎn)從制造到智造的的關(guān)鍵基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)5g和b5g與iiot的高效融合，有必要研究不同iiot場(chǎng)景下的信道傳播特性，建立能夠準(zhǔn)確描述不同iiot場(chǎng)景下無線信道的模型。其中，通信環(huán)境是影響無線信道的關(guān)鍵因素。與傳統(tǒng)的室內(nèi)辦公場(chǎng)景相比，iiot場(chǎng)景具有多樣性和復(fù)雜性。多樣性表現(xiàn)在生產(chǎn)不同產(chǎn)品的工廠內(nèi)不同的通信環(huán)境，以及同一工廠內(nèi)不同功能區(qū)之間信道特性的差異。復(fù)雜性體現(xiàn)在工廠內(nèi)部物品的材質(zhì)、布局、形狀、尺寸的不同，以及工作機(jī)器設(shè)備所帶來的復(fù)雜電磁環(huán)境。iiot場(chǎng)景的多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致無法將描述室內(nèi)辦公場(chǎng)景的信道模型用于描述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的無線信道，因此有必要對(duì)iiot場(chǎng)景進(jìn)行信道特征分析和建模。另外，iiot信道特性具有明顯的場(chǎng)景依賴性，不同類型和大小的iiot場(chǎng)景中的信道體現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，且在同一場(chǎng)景中，根據(jù)散射體密度以及天線高度可劃分為不同的子場(chǎng)景，各子場(chǎng)景信道也有明顯的差異。

2、表面波（surface?wave）是指沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ碾姶挪?，其電磁?chǎng)主要集中在介質(zhì)表面附近，可在介質(zhì)表面造成較強(qiáng)的電磁場(chǎng)分布。在實(shí)際應(yīng)用中，不同的激發(fā)方式會(huì)對(duì)表面波的激發(fā)位置、極化方向、波長(zhǎng)等特性產(chǎn)生不同的影響。在表面波信道中，信號(hào)傳輸?shù)穆窂綋p耗通常低于無線信道，這主要是因?yàn)樾盘?hào)在介質(zhì)與導(dǎo)體之間的反射和折射會(huì)使部分信號(hào)能量聚焦到導(dǎo)體表面，從而在一定程度上降低損耗，但需要注意的是，由于表面波信道的傳輸受導(dǎo)體表面形狀、介質(zhì)性質(zhì)等諸多因素的影響，為了在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到最佳的傳輸效果，需要對(duì)其傳輸特性進(jìn)行精確的測(cè)量和建模。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于對(duì)表面波在存在金屬管道的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下傳輸?shù)男阅苓M(jìn)行測(cè)試和建模，通過將表面波信道引入存在金屬管道的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，有效降低了信號(hào)在該場(chǎng)景下傳輸過程中的損耗，并通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)金屬管道引入表面波后信道傳輸性能的測(cè)試得出了金屬管道處于不同結(jié)構(gòu)和狀態(tài)下時(shí)表面波對(duì)系統(tǒng)性能不同程度的優(yōu)化作用，另外，在某些結(jié)構(gòu)金屬管道所激發(fā)的表面波優(yōu)化作用有限時(shí)，通過人工引入補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

2、本發(fā)明具體提供了一種金屬管道激發(fā)表面波傳輸信道測(cè)量和建模方法，包括以下步驟：

3、步驟1，模擬現(xiàn)實(shí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，建立平直空心金屬管道激發(fā)表面波系統(tǒng)模型，設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景，對(duì)所述系統(tǒng)模型的信道傳輸特性進(jìn)行測(cè)量；

4、步驟2，獲取步驟1所測(cè)量出的數(shù)據(jù)，并求取每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均路徑損耗值；

5、步驟3，構(gòu)建平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離造成的表面波路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，得出的關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并通過殘差平方和sse對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)；

6、步驟4，根據(jù)基于不同耦合距離下的路徑損耗指數(shù)值和耦合距離，構(gòu)建平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下基于不同耦合距離的路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，得出關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并通過殘差平方和sse進(jìn)行檢驗(yàn)；

7、步驟5，構(gòu)建平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

8、步驟6，?模擬現(xiàn)實(shí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，構(gòu)建正交空心金屬管道激發(fā)表面波系統(tǒng)模型，設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景，對(duì)所述系統(tǒng)模型的信道傳輸特性進(jìn)行測(cè)量；

9、步驟7，獲取步驟6所測(cè)量出的數(shù)據(jù)，并求取每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均路徑損耗值；

10、步驟8，構(gòu)建正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離造成的表面波路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，得出的關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

11、步驟9，根據(jù)基于不同耦合距離下的路徑損耗指數(shù)值和耦合距離，構(gòu)建正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下基于不同耦合距離的路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，得出關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

12、步驟10，構(gòu)建正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

13、步驟11，將步驟1和步驟10所得信道模型與自由空間傳輸信道模型進(jìn)行對(duì)比，并設(shè)計(jì)方案利用銅導(dǎo)線對(duì)正交金屬管道激發(fā)表面波的信道傳輸特性進(jìn)行優(yōu)化；

14、步驟12，根據(jù)步驟11所設(shè)計(jì)的方案構(gòu)建引入銅導(dǎo)線補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波系統(tǒng)模型，設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景，對(duì)所述系統(tǒng)模型的信道傳輸特性進(jìn)行測(cè)量；

15、步驟13，獲取步驟12所測(cè)量出的數(shù)據(jù)，并求取每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均路徑損耗值；

16、步驟14，構(gòu)建引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離造成的表面波路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法進(jìn)行擬合參數(shù)，得出關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

17、步驟15，根據(jù)基于不同耦合距離下的路徑損耗指數(shù)值和耦合距離，構(gòu)建引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下基于不同耦合距離的路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，得出關(guān)于耦合距離的函數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；

18、步驟16，構(gòu)建引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型，使用非線性最小二乘法擬合參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。

19、步驟1中，所述平直空心金屬管道激發(fā)表面波系統(tǒng)模型包括兩個(gè)平面磁偶極子天線、一根平直空心金屬管道和一對(duì)可調(diào)節(jié)距離的耦合裝置；

20、其中，所述兩個(gè)平面磁偶極子天線分別用于發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)，所述平面磁偶極子天線是一種發(fā)射角度和接收角度均大于30度的天線，屬于寬波束天線，它的主要特點(diǎn)是具有較寬的主瓣和較小的旁瓣。

21、所述可調(diào)節(jié)距離的耦合裝置用于控制金屬管道與天線之間的距離；

22、所述空心金屬管道作為信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，連接兩個(gè)平面磁偶極子天線；

23、所述耦合裝置采用可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，包括上下兩層pvc板和高度控制支架，天線位于兩層pvc板之間并且緊貼下方pvc板；上下兩層pvc板用螺絲把四個(gè)角固定，通過調(diào)節(jié)高度控制支架能夠改變空心金屬管道與天線之間的距離，空心金屬管道與天線之間的距離即耦合距離；

24、信號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)制：在本發(fā)明的無線信道測(cè)量系統(tǒng)中，一部分信號(hào)仍然是通過無線信道傳播的，但大部分信號(hào)則是以表面波的形式沿著空心金屬管道表面?zhèn)鬏數(shù)浇邮斩颂炀€。

25、所述設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景包括：將天線的發(fā)射端和接收端分別固定在平直空心金屬管道兩端，即天線收發(fā)距離恒等于管道兩端距離；調(diào)節(jié)高度控制支架改變耦合距離，每隔?x（本測(cè)量場(chǎng)景取值為1cm）設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)；在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行x1（一般取值為9）次測(cè)量，并計(jì)算平均路徑損耗。

26、步驟2中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)包括耦合距離，以及各測(cè)量點(diǎn)的路徑損耗值。

27、步驟3中，所述表面波路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為：

28、，（1）

29、其中，a、b、n為待擬合參數(shù)；

30、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

31、，（2）

32、利用殘差平方和sse對(duì)公式（2）中的擬合參數(shù)a、b、n的值進(jìn)行評(píng)估，殘差平方和sse越接近0，表明模型隨機(jī)誤差成分越小，擬合效果越好，將函數(shù)實(shí)際測(cè)量值和預(yù)測(cè)值分別設(shè)為和，殘差平方和sse的計(jì)算公式為：

33、，（3）

34、將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

35、，（4）

36、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。n為所取測(cè)量值個(gè)數(shù)，為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值。

37、步驟4中，所述路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為：

38、，（5）

39、其中，a、b、c為待擬合的參數(shù)；

40、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

41、，（6）

42、利用殘差平方和sse對(duì)公式（6）中的擬合參數(shù)a、b、c的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

43、，（7）

44、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值。

45、步驟5中，所述平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型為：

46、，（8）

47、，（9）

48、其中，d為天線收發(fā)端距離，為天線收發(fā)端之間的角度，、和分別為d、和的初始值，為在處的路徑損耗值，為在初始值處的路徑損耗值，為在處的路徑損耗指數(shù)，為在處的路徑損耗衰減值，為陰影衰落，陰影衰落服從均值為零、標(biāo)準(zhǔn)方差為的正態(tài)分布；和分別表示分布函數(shù)的方差和均值，p為信號(hào)在耦合距離處的傳輸接收功率比，exp是自然指數(shù)函數(shù)；

49、在平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下，天線收發(fā)端距離固定為金屬管兩端的距離，天線收發(fā)端是正對(duì)的，由此得出d為常數(shù)，取值為天線收發(fā)端間距；為常數(shù)，取值為0°，從而構(gòu)建出無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗函數(shù)的含參模型為：

50、，（10）

51、其中，c為待擬合參數(shù)，耦合距離初始值為0.1cm；為平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離處的路徑損耗值，為平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離取初始值0.1cm處的路徑損耗值；

52、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型為：

53、，（11）

54、利用殘差平方和sse對(duì)步驟5的擬合參數(shù)c的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

55、，（12）

56、其中，為的殘差平方和，在平直金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值。

57、步驟6中，所述正交空心金屬管道激發(fā)表面波系統(tǒng)模型包括兩個(gè)平面磁偶極子天線、正交空心金屬管道和一對(duì)可調(diào)節(jié)距離的耦合裝置；

58、所述設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景包括：將天線的發(fā)射端和接收端分別固定在正交空心金屬管道兩端，收發(fā)端天線朝向正交，調(diào)節(jié)高度控制支架改變耦合距離，每隔?x設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)；在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行x1次測(cè)量，并計(jì)算平均路徑損耗；

59、步驟7中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)包括耦合距離，以及各測(cè)量點(diǎn)的路徑損耗值。

60、步驟8中，所述路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為：

61、，（13）

62、其中，d、e、m為待擬合參數(shù)；

63、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

64、，（14）

65、利用殘差平方和sse對(duì)步驟8的擬合參數(shù)d、e、m的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

66、，（15）

67、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合；為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值；

68、步驟9中，所述路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為；

69、，（16）

70、其中e、f、g為待擬合的參數(shù)；

71、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得到路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

72、，（17）

73、利用殘差平方和sse對(duì)步驟9的擬合參數(shù)e、f、g的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

74、，（18）

75、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值；

76、步驟10中，在正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下，天線收發(fā)端距離固定為金屬管兩端的距離，天線收發(fā)端朝向?yàn)檎?，即d，為常數(shù)，且，，構(gòu)建出的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗函數(shù)的含參模型為：

77、，（19）

78、其中，為正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離處的路徑損耗值，為正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離取初始值0.1cm處的路徑損耗值，f為待擬合參數(shù)；

79、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出正交金屬管道激發(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型為：

80、，（20）

81、利用殘差平方和sse對(duì)步驟10的擬合參數(shù)f的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

82、，（21）

83、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值。

84、步驟11中，對(duì)所得平直金屬管激發(fā)表面波場(chǎng)景下信道模型、正交金屬管激發(fā)表面波場(chǎng)景下所得信道模型與自由空間傳輸信道模型進(jìn)行對(duì)比，得出無論是平直金屬管激發(fā)表面波還是正交金屬管激發(fā)表面波所得信道傳輸特性都明顯優(yōu)于自由空間傳輸，但相比于平直金屬管激發(fā)表面波，正交金屬管道激發(fā)表面波所得信道傳輸特性更差，通過引入銅線的方式進(jìn)行補(bǔ)償優(yōu)化正交金屬管道激發(fā)表面波的信道傳輸特性。

85、步驟12中，所述引入銅導(dǎo)線補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波系統(tǒng)模型包括兩個(gè)平面磁偶極子天線、正交空心金屬管道、銅導(dǎo)線圈和一對(duì)與步驟1相同的可調(diào)節(jié)距離的耦合裝置；

86、步驟12中，所述設(shè)置測(cè)量場(chǎng)景包括：將天線的發(fā)射端和接收端分別固定在正交空心金屬管道兩端，將銅線拉伸至平直，銅線兩端分別固定于天線的發(fā)射端和接收端，調(diào)節(jié)高度控制支架改變耦合距離，每隔?x設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)；在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行x1次測(cè)量，并計(jì)算平均路徑損耗；

87、步驟13中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)包括耦合距離，以及各測(cè)量點(diǎn)的路徑損耗值。

88、步驟14中，所述路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為：

89、，（22）

90、其中，g、h、 l為待擬合參數(shù)；

91、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出路徑損耗衰減值的關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

92、，（23）

93、利用殘差平方和sse對(duì)步驟14的擬合參數(shù)g、h、 l的值進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

94、，（24）

95、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值；

96、步驟15中，所述路徑損耗指數(shù)關(guān)于耦合距離的含參函數(shù)模型為；

97、，（25）

98、其中h、j、k為待擬合的參數(shù)；

99、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得到路徑損耗衰減值關(guān)于耦合距離的函數(shù)為：

100、，（26）

101、利用殘差平方和sse對(duì)步驟15的擬合參數(shù)h、j、k進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

102、，（27）

103、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值；

104、步驟16中，在引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下，無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗函數(shù)的含參模型同時(shí)受正交空心金屬管道和銅線影響，建立如下初始含參模型：

105、，（28）

106、其中，為引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離處的路徑損耗值，為引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下耦合距離取初始值0.1cm處的路徑損耗值，k、m、t為待擬合參數(shù)；

107、通過非線性最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬合，得出，所述引入銅導(dǎo)線作為補(bǔ)償?shù)恼唤饘俟艿兰ぐl(fā)表面波場(chǎng)景下的無線通信結(jié)合表面波的信道路徑損耗模型為：

108、，（29）

109、利用殘差平方和sse對(duì)步驟16的擬合參數(shù)k、m、t進(jìn)行評(píng)估，將的第i個(gè)實(shí)際測(cè)量值設(shè)為，得到：

110、，（30）

111、其中，為的殘差平方和，在本場(chǎng)景下，設(shè)定閾值為10，小于10時(shí)，擬合效果較好，所擬合參數(shù)有意義，否則重新擬合。為的第i個(gè)預(yù)測(cè)值。

112、本發(fā)明提供了一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下基于金屬管表面波激發(fā)的室內(nèi)無線信道測(cè)量及路徑損耗建模與優(yōu)化方法。首先，利用金屬導(dǎo)體與介質(zhì)之間的耦合效應(yīng)，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中常見的金屬管道激發(fā)表面波，從而產(chǎn)生有效降低路徑損耗的表面波信道。然后，對(duì)受不同結(jié)構(gòu)的金屬管所激發(fā)表面波影響產(chǎn)生的通信信道進(jìn)行測(cè)量和建模。對(duì)于信道條件較差的正交管道結(jié)構(gòu)，引入導(dǎo)線作為補(bǔ)償，優(yōu)化了信道特性。

113、有益效果：本發(fā)明通過把金屬管道引入表面波將有線信道與無線信道結(jié)合，經(jīng)測(cè)試證實(shí)平直金屬管道、正交金屬管道所激發(fā)表面波均能有效降低工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)環(huán)境下信號(hào)傳輸過程中的路徑損耗，并引入導(dǎo)線作為補(bǔ)償優(yōu)化了正交金屬管道情況下的傳輸性能，從而為存在金屬管的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能的優(yōu)化提供了幫助。此外，本發(fā)明對(duì)基于金屬管道的三種不同情景進(jìn)行測(cè)量和建模所提出的方法是對(duì)傳統(tǒng)室內(nèi)無線信道測(cè)量方案的改進(jìn)，以往的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是針對(duì)收發(fā)端之間自由空間傳播的無線信道和人為干預(yù)增加導(dǎo)體后的優(yōu)化信道進(jìn)行測(cè)量和建模，而本發(fā)明考慮到了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下金屬管道對(duì)表面波的激發(fā)作用，引入金屬管道激發(fā)表面波帶來的影響因素，完善了測(cè)量的場(chǎng)景，減少了信道測(cè)量所需的成本，提高了存在金屬管道的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下無線通信系統(tǒng)的有效性和可靠性。