[发明专利]一种基于空间坐标变换技术的UWOC系统信道特征MCNS方法

权利要求书

1.一种基于空间坐标变换技术的UWOC系统信道特征MCNS方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对原空间直角坐标轴x₁-y₁-z₁平移、旋转，形成新坐标系x₃-y₃-z₃，使得在新坐标系下UWOC收发系统呈对称性；

步骤2：利用Monte Carlo仿真平台产生于x₁-y₁发射平面上的初始单个光子坐标(X_pre,Y_pre,Z_pre)，然后随机生成该光子发生碰撞与散射后的运动步长；

步骤3：在原坐标系x₁-y₁-z₁下根据初始散射极角θ₀与初始散射方位角φ₀来计算光子发生第1次碰撞与散射的初始方向余弦ηx₁、ηy₁、ηz₁；光子后续发生第k+1次碰撞与散射的方向余弦ηx_k+1、ηy_k+1、ηz_k+1，则需要根据第k次碰撞与散射的方向余弦ηx_k、ηy_k、ηz_k来求得；同时结合ηx_k、ηy_k、ηz_k和第k次的步长来计算光子第k次碰撞与散射后的原坐标系下的坐标(X_k',Y_k',Z_k')，k取大于等于1；

步骤4：更新第k次碰撞与散射后该光子的权重，判断其是否大于门限值，若大于则跳到步骤5，否则抛弃该光子，返回步骤2；

步骤5：将光子第k次碰撞与散射后的坐标连带该光子的方向余弦、以及接收平面Z轴距离，经坐标变换算法变换到对称的新坐标系x₃-y₃-z₃下；

步骤6：在新坐标系x₃-y₃-z₃下，根据光子新坐标判断光子的位置是否已到达新坐标轴下的接收面，未到达则k+1返回步骤3；若到达，则进一步在新坐标系下判断其有无落在接收机孔径内，以及根据光子z轴方向余弦值u_z3反解求出的入射极角是否在接收机FOV内，若以上条件均满足则判决光子被正确接收，否则就停止追踪该光子；

步骤7：重复执行步骤2～6以仿真剩余的光子；

步骤8：统计接收的光子总重量，根据光子总重量求得用以表征UWOC系统信道特征的接收强度值；

所述步骤1具体步骤如下：

将初始坐标系x₁-y₁-z₁沿y₁轴正方向平移z'tanβ单位形成以o₂为原点的新坐标系x₂-y₂-z₂；z'为x₁-y₁-z₁中接收机和发射光源之间链路距离，β代表接收机平面与X-Y平面之间的夹角；o₂为接收机平面中心点所对准的垂直直线与y₁轴的交点；

再以x₂为旋转轴，在y₁-z₁平面内将y₂-z₂坐标轴逆时针旋转β角得到x₃-y₃-z₃坐标系。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间坐标变换技术的UWOC系统信道特征MCNS方法，其特征在于：所述第k次碰撞与散射后光子的权重计算公式如下：

式中，W_pre表示光子散射前的权重，W_post表示散射后的权重，1-a(λ)/c(λ)表示光子在海水中的单次散射反照率，a(λ)是吸收系数，c(λ)＝a(λ)+b(λ)，λ是光束波长，b(λ)是散射系数，c(λ)是海水的衰减系数。