[发明专利]基于射线追踪的城市环境场强预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术和非线性控制应用领域，尤其涉及一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法及系统。

背景技术

信号测量是评价广播电视无线网络覆盖状况的主要技术手段，信号场强的大小是广播电视无线网络建设及使用中重点关注和研究的指标之一。信号在城市建筑物中传播会产生明显的楼宇效应和街道效应，而且在高层建筑的底部盲区比较明显，信号强度较弱。这都为广播电视无线网络的设计与施工，使用与推广带来了极大的困难，现有技术中缺乏城市复杂环境信号覆盖预测的技术方案。

发明内容

本发明提供一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法及系统，解决现有技术中的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法，包括：

构建城市三维场景地图；

根据构建的城市三维场景地图，进行信号的射线传播路径追踪，以获取信号的传播情况；

根据源点到目标点的射线路径进行信号强度求解；

将信号强度求解结果加载到城市三维场景地图，以展示信号场强预测结果。

一种基于射线追踪的城市环境场强预测系统，包括：

三维构图模块，用于构建城市三维场景地图；

信号传播信息获取模块，用于根据构建的城市三维场景地图，进行信号的射线传播路径追踪，以获取信号的传播情况；

信号强度计算模块，用于根据源点到目标点的射线路径进行信号强度求解；

可视化模块，用于将信号强度求解结果加载到城市三维场景地图，以展示信号场强预测结果。

通过本发明提供的一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法及系统，通过构建城市三维场景地图，根据构建的城市三维场景地图，进行信号的射线传播路径追踪，以获取信号的传播情况，根据源点到目标点的射线路径进行信号强度求解，将信号强度求解结果加载到城市三维场景地图，以展示信号场强预测结果。提升了场强预测精度，信号强度预测结果与实际情况高度吻合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的反射射线示意图；

图3为本发明实施例提供的绕射射线示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于射线追踪的城市环境场强预测系统的结构示意图。

图5为实际应用中三维场景中射线追踪区域场强预测结果图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1为本发明实施例中提供的一种基于射线追踪的城市环境场强预测方法，包括：

步骤101、构建城市三维场景地图；

其中，基于DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据和建筑物二维线划数据及相应建筑物高程属性完成城市区域三维场景地图的构建。城市三维场景地图的构建包括了地形建模和建筑物建模，地形建模采用DEM数据叠加遥感影像完成城市地形数据的三维建模；建筑物建模利用GIS的建筑物二维线划数据及对应的高程属性进行建筑物的三维建模，并在建筑物表面添加纹理信息形成建筑物的三维模型。

步骤102、根据构建的城市三维场景地图，进行信号的射线传播路径追踪，以获取信号的传播情况；

其中，采用区域射线反向追踪技术进行射线传播路径追踪，由于经过高次反射和高次绕射后，信号场强急剧衰落，所以高次反射、绕射对接收点的场强贡献是可以忽略不计的，经计算和实验验证，本发明实施例可以忽略三次及以上的反射和绕射的传播射线。

步骤102具体可以包括：

步骤102-1、基于四叉树结构，对城市三维场景地图数据进行分区构建索引；

其中，将建筑物的二维线划数据、建筑物顶层面表和道路面表作为分区构建索引的基础数据，将三维场景地图数据改换成二维平面数据加载建筑物高程属性信息并通过四叉树结构存储，比三维空间的八叉树结构存储资源利用率提高、效率更高。