1绪论
1.1研究背景
广播电视无线发射主要使用VHF(米波)、UHF(分米波)频段，频率从48.5MHz到791.25MHz，属广电专用频段。无线电波主要是依靠近乎直线传播的空间波作为主要传播方式，传播路径中易受山川、森林、湖泊、海洋等地形要素影响。雨、雪、风等天气现象，一年四季交替，甚至一天早晚的温差，都会直接影响到无线电波的传播，带来电波散射、绕射作用明显；导致接收端接收到来自多条路径的信号，会出现延时、相位差引起的快衰落，信号场强中值变化引起的慢衰落，移动接收时“多普勒效应”导致的频率偏移等问题⑴。总之，多种因素导致电波场强变化极为复杂，给广播电视无线发射覆盖场强预测带来诸多不便，使得很难准确的掌握到有效的覆盖面积、覆盖区域、覆盖人口，直接影响到广播电视无线覆盖工作的规划、建设[2]。多年以来，我国广电行业在进行无线覆盖场强预测和计算时，一直沿用《GB/T 14433-93彩色电视广播覆盖网技术规定》、《GY/T 196-2003调频广播覆盖网技术规定》两个标准。上述两个标准都是在ITU-R P.370建议书的基础上，结合我国国情而制定的。在2001年ITU-R决定废止ITU-R P.370建议书，并推出可替代ITU-R P.370建议书的ITU-R P. 1546建议书后，我国尚无在ITU-R P. 1546建议书基础之上的新的国标或是行业标准出台。与ITU-R P.370建议书相比，ITU-RP.1546建议书更进一步拓展了应用范围，提高了预测精度，明确了预测计算的步骤和方法，更适于为数字广播电视所应用。近年来，ITU-RP.1546建议书逐渐为人们所熟悉和接受，但由于场强预测的复杂性，基于ITU-RR1546建议书的应用软件系统很少，自2011年年初起，河南省广播电影电视局专门组织技术人员深入研宄ITU-R P.1546建议书，并成功开发基于ITU-RP.1546建议书的广播电视无线覆盖场强预测软件系统。
1.2研究目的及意义
本文主要是在广播电视无线覆盖基础知识上，通过研究ITU-R P.1546建议书，提炼计算模型，融合GIS技术，借助Google Maps API开发平台，开发基于ITU-RR1546建议书的广播电视无线覆盖场强预测模型软件系统。将Google Maps API引入无线覆盖场强预测工作中来，既避免了大型GIS系统高昂的投资，又带来形象直观的界面显示，将枯燥繁琐的数学计算隐到背后，大大方便了使用者，用户体验也随之提升。
1.3国内外研究现状
我国广电部门目前釆用的场强预测类软件主要是从国外引入的，如德国L&S公司的CHIRplus—BC、瑞典Aerotech Telub公司的WRAP等频率规划管理软件系统。这类软件优点是涵盖面广，功能齐全，一般具有覆盖范围、干扰计算、同址千扰、频率指配、链路分析等功能。主要适用于二个方面，一是无线电网络规划；二是国家或地区的频谱分配和管理以及国际间的频率协调和仲裁。但由于我国广电部门的频率规划、审批管理权限在国家广电总局，省级广电部门对广播电视无线覆盖更多的是关心覆盖面积的大小和覆盖人口的多少。同时也因为国外此类软件的高昂价格，在省级及以下广电部门几乎没有应用。国内方面，自2007年始，国家广电总局科技司和中国测绘科学研宄院联合开发了一套广播电视无线覆盖网管理系统，在国家基础地理信息数据平台的基础上，引入了 ITU-RP.370和ITU-RP.1546建议书中的预测模型，实现了覆盖范围预测、基本的千扰计算和分析功能，是国内第一套较为完善的广播电视无线覆盖管理软件[7]。但由于涉密等原因，可使用范围很窄，同时因GIS数据信息量小，卫星影像地图分辨率低，做出的覆盖范围预测图不尽理想，和本文GIS界面对比，如图1.1所示，左侧为总局研发系统界面，右侧为本文系统界面。
2相关技术和开发平台概述
2.1广播电视无线覆盖技术概述
2.1.1广播电视系统概述
2001年10月16日，ITU-R通过了 12个成员国提出的关于停止发行P(Propagation传播预测系列）系列建议书中的ITU-R R370、ITU-RP.529、ITU-RR1146建议书，将三者合并后推出ITU-R P. 1546建议书。到目前，ITU-RP.1546建议书已经出至第四版。ITU-R P.1546建议书提供的无线电波预测方法，进一步扩展了 ITU-R P.370建议书的适用频率、天线高度、距离等内容（详见附表2.1)。ITU-R P.154建议书在本质上仍然沿用ITU-RP.370建议书中的基本图表加修正的方法，即首先查找ERP (有效辖射功率）等于1千瓦时在距离发射点某处标准状态下的场强值，然后根据实际状态与标准状态的不同，逐项进行修正求值，图2.3中给出了一组曲线图，50% Time代表连续1.5分钟测得的数据平均值,50% location代表在500mX 500m的测试区域范围。与ITU-R P.370建议书相比最明显的改进在于ITU-RP.1546建议书中给出了更适用于应用计算机进行计算的方法，常见广播电视系统主要由三个大的部分组成，即信号源端、传输系统及接收端，如图2.1所示。信号源端的主要任务是制作并播出符合一定标准的广播电视节目，这一工作主要在节目制作部门或是广播电视中心完成。传输系统的主要作用是将播出的广播电视节目以可靠的方式经适当的传输通道传送到接收端，传输方式可分为有线传输方式和无线传输方式。有线传输方式是指传输媒介为有线通道，如电缆、光缆等；无线传输方式是指传输媒介为地面无线电波，如卫星转发、微波中继、无线发射等。
3总体结构设计......... 16
3.1系统总体结构设计......... 16
3.2系统各模块设计......... 19
3.2.1台站管理模块设计......... 19
3.2.2 GIS操作模块设计......... 21
3.2.3覆盖计算模块设计......... 23
3.2.4辅助工具模块设计......... 25
4具体功能的实现......... 27
4.1系统开发平台搭建......... 27
4.2实时获取GIS信息......... 27
4.3GIS功能扩展......... 30
4.4覆盖计算 .........32
4.5覆盖图的生成 .........36
5系统测试及性能分析......... 38
5.1系统的测试环境......... 38
5.2测试方法......... 38
5.3测试结果与分析......... 38
结论
本文自2011年5月份启动，至今已近2年的时间，整个过程历经可行性分析研宄、前期资料查询及准备、程序开发、运行测试等阶段，都是在做好日常工作之余挤出时间来完成的，由于可直接参考的资料相对较少，中间也经历了不少的曲折，走了不少的弯路，最终是在2012年初，本文所述软件系统具备基本雏形，能够做到基本功能的实现，达到了预期的设计目标。也再此向指导老师和周围同事们的无私帮助表示感谢。本文尝试了将ITU-R P.1546建议书和地理信息系统引入到广播电视无线覆盖场强预测实践工作中来，主要完成了以下方面的工作
1.在Google Maps API平台上,实现了发射台站的定位显示，并支持按类型、单位等分类条件下多个发射台站的同时显示，直观醒目。
2.介绍了从ITU-R P.370建议书到ITU-R P.1546建议书的发展历史，并对二者的发展和变化做出了比对，中间重点分析了 ITU-R P.1546建议书中的关键要素。
3.应用ITU-RP.1546建议书中的预测模型，借助Google Maps API的GIS功能，实现了发射台站覆盖图的计算和生成显示，并可以给出相应的覆盖半径和覆盖面积，同一台站下不同发射参数的覆盖图也可通过设置不同颜色的覆盖图来区分，便于掌握台站覆盖现状，更为设置新台站时的选址提供数据支撑。
4.分析了场强预测和覆盖计算中常用的射线分析法(矢量法)与像素分析法(栅格法)，并比较了二者的区别和特性。
5.通过二次编程开发扩充了 Google Maps API平台的GIS计算功能，弥补其不足，适应ITU-R P.1546建议书的计算要求。
6.实现了全省发射台站在地理信息（GIS)平台上的基本管理功能，站点布局一目了然，便于统筹管理。
7.支持多个台站覆盖图的同时显示，为同一个节目内容有多个发射台站发射时，提供全面的覆盖分析，为无线覆盖工作的规划、建设和管理工作提供了最有利的帮助。
8.分析了国际、国内提供MAP API服务的主流产品，并从稳定性和精确性等方面做了对比，选取最适合的Web GIS平台。
参考文献
[1]何大中主编.广播电视技术手册第一分册：系统与覆盖网，国防工业出版社，1990.
[2]程瑞庭.电波传播模型ITU-R P. 526及多刃峰绕射研究.中国无线电,2006，10:47-50
[3] GB/T 14433-93彩色电视广播覆盖网技术规定.
[4] GY/T 196-2003调频广播覆盖网技术规定.
[5]任仪.地面广播电视覆盖分析方法.广播电视信息，2006,13 (6) :38-39.
[6]陈德泽.广播电视监测技术.中国广播电视出版社,2008.
[7]朱华华,范荣双.基于GIS空间分析的广播电视频率规划研究[J],广播与电视技术，2008， 1:61-63.
[8
