建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)傳播特性與損耗預(yù)測(cè)方法研究

林 喆

（遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110161）

0 引言

近年來(lái)，隨著智慧城市的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑的智能化水平要求越來(lái)越高，建筑信息模型技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。智能建筑是指使用數(shù)字技術(shù)將建筑中的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理相結(jié)合，為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境，其主要方法是使用傳感器對(duì)建筑物理狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和匯總，并在云端對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和應(yīng)用。由于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且其內(nèi)部空間和設(shè)備設(shè)施經(jīng)常發(fā)生改變，使用無(wú)線信號(hào)網(wǎng)絡(luò)替代傳統(tǒng)的有線信號(hào)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為目前獲取傳感器數(shù)據(jù)的主要手段，這種方式能夠極大地降低布線成本，并滿足智能建筑不斷變化及升級(jí)改造的需求，還可以為數(shù)據(jù)的云端應(yīng)用提供一種有效的解決方案[1-5]。

在建筑內(nèi)部進(jìn)行無(wú)線信號(hào)傳輸主要面臨以下三個(gè)問(wèn)題：首先，應(yīng)采用何種方式在建筑內(nèi)部進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的近距離傳輸，以確保對(duì)分散在其內(nèi)部各處的傳感器進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)采集；其次，哪些因素會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)在建筑內(nèi)部這一復(fù)雜場(chǎng)景下的傳輸造成損耗，如何進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度的評(píng)估與損耗的預(yù)測(cè)，以確保無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?；最后，?duì)于不同的建筑，采用何種方法能夠批量、快速地獲得無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)所需要的模型數(shù)據(jù)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文以所設(shè)計(jì)建筑能耗無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)自由空間和建筑內(nèi)部傳播特性分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比四種建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)傳播經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，利用通用BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型） 軟件的API功能，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一種建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)方法[6-7]。

1 建筑能耗無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

建筑能耗無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是對(duì)建筑用戶室內(nèi)所安裝的水、電、熱量和燃?xì)獾饶芎膬x表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)采用頻率為433MHz的 ISM（Industrial Scientific Medical，工業(yè)、科研、醫(yī)療）頻段網(wǎng)絡(luò)在建筑內(nèi)部進(jìn)行近距離信號(hào)傳輸，大量的用戶儀表通過(guò)在RS485接口上所安裝的無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊構(gòu)成了該網(wǎng)絡(luò)中的采集節(jié)點(diǎn)，樓層內(nèi)少量的無(wú)線信號(hào)接收模塊作為該網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并在本地協(xié)議解析后通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用能耗數(shù)據(jù)管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和利用，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示[8-9]。

圖1 建筑能耗無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

ISM頻段為國(guó)際通信聯(lián)盟無(wú)線電通信局（ITU-R）定義的供工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)使用的頻段，在我國(guó)開(kāi)放使用，使用該頻段中頻率較低的433MHz是因?yàn)榈皖l率無(wú)線信號(hào)具有較好的繞射特性，更適合在建筑內(nèi)多分隔場(chǎng)景中使用。雖然采用ISM無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但該頻段網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用背景為短距離、低功耗下的信號(hào)發(fā)送與接收，其信號(hào)發(fā)射功率小、覆蓋范圍有限。此外，在實(shí)際使用過(guò)程中由于建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)環(huán)境復(fù)雜，面對(duì)布署大量采集和匯聚節(jié)點(diǎn)的情況，就需要批量地對(duì)采集節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，使其達(dá)到信號(hào)強(qiáng)度需求。

2 自由空間無(wú)線信號(hào)傳播特性

無(wú)線信號(hào)在空間中的傳播路徑可以分為視距傳播（LOS，line-of-sight）和非視距傳播（NLOS，non-line-of-sight）兩種情況，兩種情況都會(huì)造成無(wú)線信號(hào)的損耗，導(dǎo)致其強(qiáng)度發(fā)生衰減。視距傳播是指無(wú)線信號(hào)發(fā)射端和接收端之間沒(méi)有任何障礙物遮擋，無(wú)線信號(hào)沿直線由發(fā)射端傳播至接收端，是一種單純由空間傳播介質(zhì)和發(fā)射功率散射對(duì)信號(hào)強(qiáng)度造成的損耗，與信號(hào)收發(fā)兩端的距離和信號(hào)的頻率有關(guān)。一般可以采用自由空間傳播模型來(lái)預(yù)測(cè)和估算視距傳播的信號(hào)損耗，其衰減量可以使用式（1）的Friis方程進(jìn)行計(jì)算：

式中，Pr為接收功率；Pt為發(fā)射功率；Gr為接收天線增益；Gt為發(fā)射天線增益；λ為無(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)；d為收發(fā)端之間的距離；L為系統(tǒng)損耗系數(shù)，一般考慮傳輸線損耗、濾波損耗等情況。

當(dāng)發(fā)射端和接收端的增益、系統(tǒng)無(wú)損耗系數(shù)均為1時(shí)，代入λ=c/f（c=3×108m/s），則可將式（1）進(jìn)行變換到無(wú)線信號(hào)在自由空間內(nèi)傳播的路徑損耗PLFSL（dB） 為：

由式（2）可以看出，無(wú)線信號(hào)在建筑內(nèi)部的自由空間損耗與其傳播距離和頻率有關(guān)，而在預(yù)估ISM頻段的路徑衰減時(shí)，因節(jié)點(diǎn)無(wú)線信號(hào)頻率統(tǒng)一為433MHz，因此，其路徑損耗僅與無(wú)線信號(hào)的傳輸距離d相關(guān)，即：

由上述分析可以看出，自由空間傳播模型從無(wú)線信號(hào)本身物理特性上對(duì)其在傳播路徑上的損耗進(jìn)行了表達(dá)，雖然其實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景為建筑外部幾百米或幾千米傳播范圍，但在建筑內(nèi)部仍然可以采用距離作為參量預(yù)估其基本傳播損耗[10-13]。

3 建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)傳播特性

雖然無(wú)線信號(hào)在自由空間內(nèi)的損耗可以使用距離作為參量進(jìn)行預(yù)測(cè)，但在建筑內(nèi)部這一復(fù)雜場(chǎng)景下，能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)一般分散在相互獨(dú)立的房間內(nèi)，在使用過(guò)程中因墻壁、樓板、家具、樓內(nèi)設(shè)施等障礙物的阻隔使絕大多數(shù)無(wú)線信號(hào)的傳播方式為非視距傳播，并將會(huì)發(fā)生反射、繞射、散射、透射等傳播路徑的改變，進(jìn)而產(chǎn)生陰影效應(yīng)、多徑效應(yīng)及多普勒效應(yīng)等，導(dǎo)致信號(hào)衰減，不能簡(jiǎn)單地使用上述曼哈頓距離進(jìn)行預(yù)測(cè)。在進(jìn)行建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)預(yù)測(cè)時(shí)，主要應(yīng)考慮分隔損耗、樓層損耗、功能場(chǎng)景損耗和多徑損耗等主要因素。

3.1 分隔損耗

建筑物內(nèi)部一般都有大量的封閉（如墻體）和半封閉（如家具、設(shè)備、設(shè)施）的分隔，當(dāng)無(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)這些分隔時(shí)將會(huì)發(fā)生損耗，對(duì)應(yīng)不同材質(zhì)和類型造成的損耗也不同，如表1所示。

表1 典型分隔損耗值比較（815MHz/1300MHz/2GHz）

由上表可以看出，分隔損耗主要與分隔體材質(zhì)及其電氣特性有關(guān)，難以使用通用模型表示所有種類分隔體的損耗特性，通常是依據(jù)實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)完成對(duì)某種材料分隔體的分隔損耗估算，在無(wú)線信號(hào)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭薪?jīng)常使用PAF（Partition Attenuation Factor） 分隔損耗或穿墻路徑損耗Lwi，并根據(jù)對(duì)應(yīng)分隔材料的種類和數(shù)量計(jì)算分隔損耗。

在建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)方法中，對(duì)于分隔損耗主要是采用“節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度修正值”進(jìn)行描述，該值用于綜合表示內(nèi)部分隔、功能場(chǎng)景、多徑效應(yīng)和其他不確定因素等所帶來(lái)的信號(hào)傳播損耗。對(duì)于分隔損耗，系統(tǒng)的計(jì)算規(guī)則是首先通過(guò)軟件建立采集節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的歐式路徑，然后獲取路徑上所有分隔的種類和數(shù)量，最后通過(guò)加權(quán)計(jì)算得出分隔損耗分量值。

3.2 樓層損耗

在建筑內(nèi)部，當(dāng)無(wú)線信號(hào)的發(fā)射端和接收端處于不同樓層時(shí)，跨多樓層所造成的信號(hào)衰減稱為樓層損耗，用FAF（Floor Attenuation Factors）樓層衰減因子進(jìn)行表示。樓層損耗產(chǎn)生的原因較多：如建筑的基本結(jié)構(gòu)、功能環(huán)境、門窗數(shù)量等都會(huì)對(duì)其數(shù)值產(chǎn)生影響，圖2列舉了5個(gè)建筑的多樓層損耗值。圖中數(shù)據(jù)表明，樓層損耗存在著以下特點(diǎn)：不同建筑跨相同層數(shù)的樓層損耗不同；樓層損耗的值一般保持在10dB-45dB之間；首層損耗值高于其他樓層，隨著樓層的增加損耗逐漸減緩；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，跨五層至六層后其樓層損耗保持不變。相對(duì)于分隔損耗，樓層損耗對(duì)無(wú)線信號(hào)的影響更為明顯，因此，在本信號(hào)損耗預(yù)測(cè)方法中，使用“跨層信號(hào)衰減修正值”進(jìn)行樓層損耗的預(yù)測(cè)。在使用BIM軟件進(jìn)行系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)損耗預(yù)測(cè)時(shí)，一般是以分樓層的形式完成節(jié)點(diǎn)布署的，在此過(guò)程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)信息中已經(jīng)包含了所在樓層的信息，所以可使用樓層信息的差值作為依據(jù)對(duì)樓層損耗按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，在后期系統(tǒng)使用過(guò)程中為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)算也可以使用實(shí)地測(cè)量的方法得到更加準(zhǔn)確的樓層損耗。

圖2 樓層損耗值與跨越樓層對(duì)比

3.3 功能場(chǎng)景損耗

功能場(chǎng)景損耗是與建筑內(nèi)部的裝修裝飾、設(shè)備設(shè)施、空間布局等非結(jié)構(gòu)性環(huán)境因素相關(guān)聯(lián)的損耗，不同的功能場(chǎng)景（如居民樓、辦公室、商業(yè)樓、工廠）會(huì)使建筑具有不同的內(nèi)部環(huán)境，從而帶來(lái)不同的損耗。在建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)傳播經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，通常采用不同的損耗因子或損耗系數(shù)進(jìn)行表示，如表2所示。

表2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械穆窂綋p耗因子或損耗系數(shù)

在建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)方法中，可以根據(jù)建筑類型對(duì)不同的功能場(chǎng)景中的損耗進(jìn)行預(yù)估，并采用“節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度修正值”中的功能場(chǎng)景分量進(jìn)行修正。

3.4 多徑損耗

多徑損耗是指無(wú)線信號(hào)從發(fā)射端發(fā)射后由于多次反射、繞射、透射使其以不同的傳播路徑到達(dá)接收端，造成多條路徑的無(wú)線信號(hào)分量在到達(dá)時(shí)間、幅度、相位上存在差異，在接收端發(fā)生信號(hào)相互疊加、抵消所產(chǎn)生的選擇性衰落、時(shí)延擴(kuò)展等現(xiàn)象所引起的損耗。與室外傳播不同，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)線信號(hào)的傳播以非視距傳播為主，門、窗、走廊等都將進(jìn)一步增強(qiáng)多徑效應(yīng)，因此在預(yù)測(cè)信號(hào)衰減時(shí)應(yīng)考慮多徑效應(yīng)所造成的影響[14-17]。

4 建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)傳播經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)傳播經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕谑彝鉄o(wú)線信號(hào)傳輸理論，典型的室外傳輸模型主要有Longley-Rice、Okumura和Hata模型等，這些模型在設(shè)計(jì)時(shí)主要側(cè)重考慮地形地貌、樹(shù)木、建筑物等影響下的無(wú)線信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸特性，并不適用于在建筑內(nèi)使用。常見(jiàn)的室內(nèi)無(wú)線信號(hào)傳播模型有確定性模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢煞N。確定性模型是基于電磁傳播理論對(duì)無(wú)線信號(hào)在室內(nèi)的傳播情況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，如射線追蹤法利用幾何光學(xué)理論，認(rèn)為電磁波能量由無(wú)限細(xì)小的傳播通道傳播，從而與周圍環(huán)境作用形成反射、折射等傳播現(xiàn)象，進(jìn)而通過(guò)幾何參量的計(jì)算得出最終結(jié)果，具有較高的準(zhǔn)確性。但此類模型在建模過(guò)程中需要將建筑的結(jié)構(gòu)、障礙物和所用材料的電磁參數(shù)等信息進(jìn)行精確的描述，還需要在后期進(jìn)行大量的計(jì)算，因此只適合在某一特定、簡(jiǎn)單的建筑空間內(nèi)部使用，不具有通用性。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪峭ㄟ^(guò)大量的測(cè)試，對(duì)同一類環(huán)境下無(wú)線信號(hào)傳播的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分析，進(jìn)而確定的一種統(tǒng)計(jì)性傳播模型，它只需要確定基本的建筑及環(huán)境信息，就可以利用公式獲得預(yù)測(cè)結(jié)果，因此具有簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，被廣泛用于工程實(shí)踐中的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度預(yù)測(cè)。常見(jiàn)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀袑?duì)數(shù)路徑損耗模型、衰減因子模型、Keenan-Motley模型、ITU-R P.1238模型和COST-231多墻模型等。

4.1 對(duì)數(shù)路徑損耗模型

對(duì)數(shù)路徑損耗模型的表達(dá)式為：

其中，PL（d0）為信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的自由空間損耗，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，參考點(diǎn)距離d0一般取1 m，可以由測(cè)量或經(jīng)驗(yàn)值獲得；Xσ為由陰影衰落引起的均值為0，標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ的正態(tài)隨機(jī)變量；n為經(jīng)過(guò)測(cè)試的功能環(huán)境參量（如零售商店，n=2.2，σ=8.7dB；辦公環(huán)境，n=2.4，σ=9.6dB；金屬設(shè)備工廠，n=3.3，σ=6.8dB）。

從式（4）可以看出，對(duì)數(shù)路徑損耗模型采用距離作為影響無(wú)線信號(hào)損耗的主要變量，同時(shí)又在模型中加入了與功能環(huán)境相關(guān)的變量n，隨機(jī)變量Xσ也對(duì)建筑內(nèi)距離相同但存在分隔、多層情況所造成部分信號(hào)損耗隨機(jī)分布這一特征進(jìn)行了體現(xiàn)。但因公式中變量n和變量Xσ的給出范圍有限，使其無(wú)法在全部功能場(chǎng)景中應(yīng)用，同時(shí)該模型未充分考慮樓層損耗這一影響無(wú)線信號(hào)的重要因素。

4.2 Keenan-Motley模型

Keenan-Motley模型（簡(jiǎn)稱K-M模型），該模型包含了對(duì)樓層損耗和分隔損耗累計(jì)值，其表達(dá)式為：

式中，nWj、nFi分別為無(wú)線信號(hào)發(fā)射端和接收端之間的墻壁分隔數(shù)量和樓層數(shù)量，LWj、Lfi為分隔損耗因子和樓層損耗因子，LWj的建議值為3dB，LFi的建議值為20dB。該模型雖然分別考慮了分隔損耗和樓層損耗，具有計(jì)算簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但是由于所采用的損耗因子為損耗平均值，且沒(méi)有考慮功能場(chǎng)景的影響，因此一般均作為預(yù)測(cè)參考模型使用，并可以在后期的使用過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行修正以得到更加準(zhǔn)確的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

4.3 衰減因子模型

衰減因子模型是基于建筑結(jié)構(gòu)和墻體、樓層阻隔而設(shè)計(jì)的無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?D模型下，它采用線段將無(wú)線信號(hào)的發(fā)射端和接收端連接起來(lái)，認(rèn)為線段路徑所穿透的樓層和墻體損耗將會(huì)使損耗預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，其表達(dá)式為：

式中，nSF為建筑同層衰減指數(shù)，與建筑功能和環(huán)境相關(guān)；FAF為各層的樓層損耗；PAF為各分隔的損耗。該模型還可以使用下述表達(dá)式：

式中，nMF為跨層衰減指數(shù)，nMF可以通過(guò)測(cè)量或已經(jīng)給定的數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，其典型值如表3所示，各類分隔損耗PAF值同表1所示。

表3 跨層衰減指數(shù)nMF及標(biāo)準(zhǔn)差典型值

4.4 COST-231多墻模型

COST-231多墻模型從自由空間路徑損耗、分隔損耗、樓層損耗、功能環(huán)境等多個(gè)角度綜合對(duì)無(wú)線信號(hào)的損耗進(jìn)行了表示，其表達(dá)式為：

式中，nwi為歐式路徑所穿過(guò)分隔的數(shù)量；Lwi為分隔i的分隔損耗（輕質(zhì)墻損耗1.9-3.4dB；重量級(jí)墻體6.9dB）；nf為間隔層數(shù)；Lf為分層損耗（14.8-18.3dB），LC為功能環(huán)境修正分量；b推薦值為0.46。COST-231多墻模型對(duì)建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)的損耗進(jìn)行了全面的表達(dá)，同時(shí)，并且能夠?qū)Σ煌指舻拇┩笓p耗進(jìn)行計(jì)算，還考慮了樓層損耗的非線性解析，因此也是在預(yù)測(cè)無(wú)線信號(hào)傳輸損耗時(shí)所參考的最主要模型[18-20]。

5 建筑內(nèi)無(wú)線信號(hào)損耗的預(yù)測(cè)

對(duì)于建筑能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中無(wú)線信號(hào)損耗的預(yù)測(cè)可以采用上述經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行，但在模型的應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)與采集和匯聚節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的建筑信息進(jìn)行獲取，本系統(tǒng)利用通用BIM軟件Revit設(shè)計(jì)了一個(gè)建筑內(nèi)部無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)其可以在建筑模型中進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的布署，并可以批量、快速獲得經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭兴枰年P(guān)聯(lián)信息，在建筑的設(shè)計(jì)階段就可以完成對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃、布署和驗(yàn)證。區(qū)別于傳統(tǒng)建筑軟件的物理空間表達(dá)方式，Revit軟件能夠以數(shù)據(jù)化模型的形式在建筑的設(shè)計(jì)、施工、使用、管理等全生命周期中為使用者提供建筑相關(guān)數(shù)據(jù)信息，其API功能還為開(kāi)發(fā)者提供了這些信息的二次開(kāi)發(fā)接口。

本系統(tǒng)首先在軟件中創(chuàng)建了能耗數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件模型，使用該構(gòu)件可以在任意Revit的3D建筑模型中進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的布署，并自動(dòng)以構(gòu)件名稱關(guān)鍵字區(qū)分采集節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，再通過(guò)對(duì)構(gòu)件信息的提取得到經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算所需相關(guān)參數(shù)，其布署和設(shè)置界面如圖3所示。

圖3 采集及匯聚節(jié)點(diǎn)的布署和設(shè)置界面

對(duì)于布署后的采集節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)將根據(jù)其所在的位置信息自動(dòng)計(jì)算生成自由空間距離、分隔損耗和樓層損耗，并可以對(duì)功能場(chǎng)景修正分量進(jìn)行設(shè)置，最終預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)的損耗和信號(hào)強(qiáng)度，其界面如圖4所示。

圖4 節(jié)點(diǎn)無(wú)線信號(hào)損耗預(yù)測(cè)界面

后期測(cè)試使用上述系統(tǒng)在如圖5所示的建筑模型內(nèi)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)損耗的預(yù)測(cè)，該模型為一具有15個(gè)采集節(jié)點(diǎn)和1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的多分隔結(jié)構(gòu)的建筑，其自由空間損耗和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛽p耗測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖5 系統(tǒng)功能測(cè)試模型

圖6 無(wú)線信號(hào)傳播損耗測(cè)試結(jié)果

6 結(jié)論

測(cè)試結(jié)果表明，使用該系統(tǒng)對(duì)建筑內(nèi)部的無(wú)線信號(hào)損耗進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，其結(jié)果與各節(jié)點(diǎn)在建筑中的位置和分隔情況具有高度的關(guān)聯(lián)性，系統(tǒng)能夠結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)對(duì)其內(nèi)部的無(wú)線信號(hào)損耗進(jìn)行正確地預(yù)測(cè)；通過(guò)對(duì)比自由空間模型，各經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)建筑內(nèi)部的分隔損耗、功能場(chǎng)景損耗等均進(jìn)行了修正，且修正趨勢(shì)基本一致；COST-231多墻模型的損耗值與實(shí)際無(wú)線信號(hào)損耗值相符，對(duì)比其它經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌虮ＷC各節(jié)點(diǎn)無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度的可靠性，更適合作為預(yù)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>