一种传播路径搜索方法以及装置与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种传播路径搜索方法以及装置。

背景技术：

随着5g产业的发展，全新频谱(如28ghz、39ghz)被应用于无线空口，覆盖距离小(高频的覆盖距离一般在500米以内)，部署场景复杂，因此对无线网络规划产生新的要求，网络站址规划、无线信号仿真领域都需要精准的无线信号传播路损模型，射线跟踪模型被认为是准确预测信号传播路损关键技术之一。其中，无线信号由发射机天线发出后，主要以直射、透射、反射、衍射和散射五种方式将信号能力传递至用户接收机。通常使用射线跟踪模型来模拟这五种信号传播方式，针对射线跟踪模型研究一般可被分为如图1所示的四个步骤，其中，步骤102为射线跟踪传播模型中最为基础的模块，路径搜寻的准确性直接影响无线信号预测准确性，同时也是最为耗时的模块，一般占到整个模型计算的70％～90％。

现有技术中，通过对发射机进行信号路径抽样建模，以一定数据量的初始射线(ray)向外发送，跟踪每条射线的传播路径从而得到信号的直射、透射、反射、衍射和散射路径，射线若到达接收点，则生成信号传播路径，否则为无线路径。

然而，现有技术中，初始射线采取抽样的存在抽样密度问题，无法准确表征出信号的全空间传播效应，会存在寻找到的路径丢失不全的情况。比如，若按照每1°进行射线抽样，那初始抽样射线数为64800条，随着射线传播距离增大，那么射线与射线之间的间隙也同步增大，当射线传播至500m时，初始射线之间的间隙为8.7m之大，间隙将会导致路径丢失，使得准确性降低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种传播路径搜索方法以及装置，用于解决现有技术中随着距离增大而导致路径丢失的问题，提升传播模型的准确性。

本申请实施例的第一方面提供了一种传播路径搜索方法，包括：定义目标三维物体，其中所述目标三维物体用于描述全空间；再将信号发射点设定在所述目标三维物体的内部空间，以进行信号点源初始beam建模，需要说明的是，所述信号发射点用于发射初始射线束beam；在信号发射点发射各初始beam后，跟踪所述各初始beam，以得到所述各初始beam在所述目标三维物体内产生的传播方式；当存在目标beam到达信号接收点时，确定所述目标beam对应的路径为有效路径，所述目标beam包含于所述各初始beam，或者由所述初始beam经分裂或者变换后得到。本申请实施例中，通过beam的方式构建全量空间路径搜索能力，由于相邻的射线之间存在空间相关性，因此通过把射线变为射线束即beam化后能大大提升计算效率，同时，采用beam的方法能够描述全空间中的所有射线，能找到更多的传播路径，保证在计算效率情况下不出现随着距离增大丢失路径的情况。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第一种实现方式中，所述传播方式包括直射、反射、衍射、透射或散射。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第二种实现方式中，所述跟踪所述各初始beam后，所述确定所述目标beam对应的路径为有效路径之前，所述方法还包括：根据所述传播方式进行建模。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第三种实现方式中，当所述传播方式为衍射时，所述根据所述传播方式进行建模包括：获得以衍射棱边为法线，且经过所述信号发射点的衍射平面；将以所述衍射棱边和所述衍射平面的交点作为圆心，且经过所述信号发射点的圆作为衍射圆；从所述信号发射点发射射线经过所述衍射棱边的两端点，得到beam平面，所述beam平面位于所述信号发射点相对于所述衍射棱边的另一侧；将所述信号发射点在所述衍射圆上移动以得到对应的无限个所述beam平面；将所述无限个beam平面构成的空间作为衍射后新生成的beam所在空间，所述衍射后新生成的beam包括至少一个beam。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第四种实现方式中，当所述传播方式为反射时，所述根据所述传播方式进行建模包括：确定遮挡面，所述遮挡面用于反射从所述信号发射点发射的beam；将反射前的beam形成的空间确定为beam空间，所述beam空间与所述遮挡面的接触面为所述beam空间的终结面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述beam空间基于所述遮挡面进行空间镜像得到beam'空间，所述beam'空间与所述遮挡面的接触面为所述beam'空间的起始面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述信号发射点发射的beam在所述遮挡面进行反射得到反射空间，所述反射空间包括所述有效的beam空间和所述有效的beam'空间。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第五种实现方式中，当所述传播方式为透射时，所述根据所述传播方式进行建模包括：将透射beam延长并与建筑物的第一面相交，所述透射beam为终结面在所述建筑物的第二面上的beam，所述第一面和所述第二面均为所述建筑物的表面，所述第一面与所述第二面为不同的面。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第六种实现方式中，当所述传播方式为散射时，所述根据所述传播方式进行建模包括：分别在所述信号发射点和所述信号接收点采用所述信号点源初始beam建模，以得到散射面，所述散射面为信号发射点模型和信号接收点模型在遮挡面的可见区域的交集；以所述散射面为底面，基于所述信号发射点和所述信号接收点作第一棱锥和第二棱锥，所述信号发射点为所述第一棱锥的顶点，所述信号接收点为所述第二棱锥的顶点；确认所述第一棱锥所在空间和所述第二棱锥所在空间为发生散射后的beam所在空间。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第七种实现方式中，所述跟踪所述各初始beam，以判断所述各初始beam在所述三维物体内产生的传播方式包括：遍历所述各初始beam并查找与所述各初始beam相交的叶子节点；判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系，以确定所述各初始beam在所述三维物体内产生的传播方式，所述最近的面片为所述叶子节点的空间内，首个与所述各初始beam相交的面片。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第八种实现方式中，所述位置关系包括：beam和面片不相交、beam和面片部分相交、及beam和面片完全相交。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第九种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片不相交时，所述判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系后，所述方法还包括：判断所述初始beam与所述叶子节点的空间中其他面片的位置关系。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第十种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片部分相交时，所述判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系后，所述方法还包括：对所述初始beam进行分裂，得到不相交beam，和相交beam生成的第一反射beam；将所述不相交beam和所述第一反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第十一种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片完全相交时，所述判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系后，所述方法还包括：把所述初始beam与所述面片相交生成的第二反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

本申请实施例的第二方面提供了一种搜索装置，包括：建模单元，用于定义目标三维物体，所述目标三维物体用于描述全空间；所述建模单元还用于将信号发射点设定在所述目标三维物体的内部空间，以进行信号点源初始beam建模，所述信号发射点用于发射初始射线束beam；跟踪单元，用于跟踪所述各初始beam，以判断所述各初始beam在所述目标三维物体内产生的传播方式；确定单元，当存在目标beam到达信号接收点时，用于确定所述目标beam对应的路径为有效路径，所述目标beam包含于所述各初始beam，或者由所述初始beam经分裂或者变换后得到。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第一种实现方式中，所述传播方式包括直射、反射、衍射、透射或散射。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第二种实现方式中，所述建模单元还用于：根据所述传播方式进行建模。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第三种实现方式中，当所述传播方式为衍射时，所述建模单元具体用于：获得以衍射棱边为法线，且经过所述信号发射点的衍射平面；将以所述衍射棱边和所述衍射平面的交点作为圆心，且经过所述信号发射点的圆作为衍射圆；

从所述信号发射点发射射线经过所述衍射棱边的两端点，得到beam平面，所述beam平面位于所述信号发射点相对于所述衍射棱边的另一侧；将所述信号发射点在所述衍射圆上移动以得到对应的无限个所述beam平面；将所述无限个beam平面构成的空间作为衍射后新生成的beam所在空间，所述衍射后新生成的beam包括至少一个beam。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第四种实现方式中，当所述传播方式为反射时，所述建模单元具体用于：确定遮挡面，所述遮挡面用于反射从所述信号发射点发射的beam；将反射前的beam形成的空间确定为beam空间，所述beam空间与所述遮挡面的接触面为所述beam空间的终结面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述beam空间基于所述遮挡面进行空间镜像得到beam'空间，所述beam'空间与所述遮挡面的接触面为所述beam'空间的起始面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述信号发射点发射的beam在所述遮挡面进行反射得到反射空间，所述反射空间包括所述有效的beam空间和所述有效的beam'空间。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第五种实现方式中，当所述传播方式为透射时，所述建模单元具体用于：将透射beam延长并与建筑物的第一面相交，所述透射beam为终结面在所述建筑物的第二面上的beam，所述第一面和所述第二面均为所述建筑物的表面，所述第一面与所述第二面为不同的面。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第六种实现方式中，当所述传播方式为散射时，所述建模单元具体用于：分别在所述信号发射点和所述信号接收点采用所述信号点源初始beam建模，以得到散射面，所述散射面为信号发射点模型和信号接收点模型在遮挡面的可见区域的交集；以所述散射面为底面，基于所述信号发射点和所述信号接收点作第一棱锥和第二棱锥，所述信号发射点为所述第一棱锥的顶点，所述信号接收点为所述第二棱锥的顶点；确认所述第一棱锥所在空间和所述第二棱锥所在空间为发生散射后的beam所在空间。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第七种实现方式中，所述跟踪单元包括：查找模块，用于遍历所述各初始beam并查找与所述各初始beam相交的叶子节点；判断模块，用于判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系，以确定所述各初始beam在所述三维物体内产生的传播方式，所述最近的面片为所述叶子节点的空间内，首个与所述各初始beam相交的面片。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第八种实现方式中，所述位置关系包括：beam和面片不相交、beam和面片部分相交、及beam和面片完全相交。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第九种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片不相交时，所述搜索装置还包括：判断单元，用于判断所述初始beam与所述叶子节点的空间中其他面片的位置关系。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第十种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片部分相交时，所述搜索装置还包括：判断单元，所述判断单元具体用于：对所述初始beam进行分裂，得到不相交beam、和相交beam生成的第一反射beam；将所述不相交beam和所述第一反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

在一种可能的设计中，在本申请实施例第二方面的第十一种实现方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片完全相交时，所述搜索装置还包括：判断单元，所述判断单元具体用于：把所述初始beam与所述面片相交生成的第二反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

本申请的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

本申请的第四方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：定义目标三维物体，所述目标三维物体用于描述全空间；将信号发射点设定在所述目标三维物体的内部空间，以进行信号点源初始beam建模，所述信号发射点用于发射初始射线束beam；跟踪所述各初始beam，以判断所述各初始beam在所述三维物体内产生的传播方式；当存在目标beam到达信号接收点时，确定所述目标beam对应的路径为有效路径。本申请实施例中，通过beam的方式构建全量空间路径搜索能力，由于相邻的射线之间存在空间相关性，因此通过把射线变为射线束即beam化后能大大提升计算效率，同时，采用beam的方法能够描述全空间中的所有射线，能找到更多的传播路径，保证在计算效率情况下不出现随着距离增大丢失路径的情况。

附图说明

图1为现有技术的射线跟踪模型流程示意图；

图2为现有技术的二叉树模型图；

图3为本申请实施例提供的一种可能的传播路径搜索方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种可能的建模示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图6a为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图6b为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种可能的建模示意图；

图12为本申请实施例提供的一种可能的搜索装置的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种可能的搜索装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种传播路径搜索方法和路径搜索装置，用于解决现有技术中随着距离增大而导致路径丢失的问题，提升传播模型的准确性。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

射线跟踪法(ray-tracing)经常被用来进行无线信号的传播预测。射线跟踪的精确性决定了预测结果的准确性。其基本思想是：首先确定一个发射源的位置，根据地图上的建筑物特征和分布找出接收位置射线的所有传播路径，进而再确定反射和绕射损耗等。目前一般采用基于几何光学和一致性绕射理论的射线跟踪模型来研究地形地物细节对电波传播的影响，从而进行精确研究电磁波路径损耗特性和场强分布的预测模型。

实际应用中，射线跟踪模型一般可以包括如图1所示的四个步骤：101、场景建模；102、路径搜寻；103、信号计算；104、能量合并。

步骤101、场景建模；

所谓场景建模，就是建立小区内的环境建筑物数据库。在这个数据库里，小区内建筑物将被简化为一些面片的组合，并提取其中的面、劈及顶点的信息用作计算。故而，小区内的电波传播便简化为一些直射、反射及绕射的组合。通过射线跟踪技术便可得到传播路径。由于实际环境中的建筑物数量一般比较多，直接进行射线跟踪非常费时，故需要一些加速技术。镜像法、枕形法和空间分区技术(spacevolumetricportioning，svp)就是这样的加速技术。其中，svp技术可以有效的降低对射线是否被遮挡的检验次数，大大提高射线跟踪的效率。因此，场景建模可以包括以下2个步骤：①建筑物数据准备；②空间剖分并树化。其中，建筑物数据准备即将建筑物信息转换为beam或者ray反射所需要的面片(face)或者棱边(edge)，可以理解的是，本申请中的面片用于表示一个有限大的平面，用于描述建筑物或者其他遮挡物的表面，棱边用于表示一条有限长的直线，用于表述建筑物或者其他遮挡物的面片与面片间的分割处。空间剖分并树化的目的是提升beam和面片及棱边进行相交测试时的代价。为便于理解，如图2所示，将图中左侧的二维空间通过空间剖分及树化，生成图中右侧的二叉树，其中，每个子节点都是父节点的一个子空间，实际应用中，也可以生成四叉树或者其他，具体此处不做限定。

在完成场景建模后，进行步骤102、路径搜寻。在该路径搜寻的过程中，本申请实施例提供了一种可能的传播路径搜索方法，用于提升传播模型的准确性，具体包括：

301、初始beam建模；

需要说明的是，本申请中射线(ray)的定义与现有技术中对ray的定义类似，即描述的是在某个空间方向上信号的传输路径。信号在全空间或者子空间内，从信号发射机到信号接收机的传播路径，可能是多段的，可以通过在空间内的多段射线来进行描述。同理，本申请中的射线束(beam)描述的是一系列射线的集合，在某个子空间内信号的传播路径。

基于信号发射机位置进行初始beam建模，初始beam建模的方法包括以下：

1、信号点源初始beam建模；

由于一个beam是无限大的，为了通过数值去描述这个beam，本申请中可以定义有限大的棱锥，来描述无限大的beam，有限大棱锥是在不改变无限大beam信号点源(即棱锥顶点)的基础上缩放得到的，因此有限大棱锥的棱锥侧面与无限大beam是共面的。为便于理解，如图4所示，棱锥a和棱锥b共顶点，棱锥b可以认为是棱锥a的基础上缩放得到的，故可以用有限大的棱锥b来描述无限大的棱锥a。

另外，判断点是否在beam内部的过程中，只需要判断点在棱锥所有侧面的内部，不需要判断底面。这样有限大的棱锥即代表了一个无限大的空间。

类似的，可以认为，对于信号点源的初始beam建模，可以通过定义一个三维物体，使得信号发射点落在该三维物体内(不含该三维物体的面上)，即可通过空间剖分得到一个覆盖全空间的beam集合，需要说明的是，该三维物体可以是多面体，也可以是球体，具体本申请不做限定。如图5所示，为本申请实施例提供的一种可能的初始beam建模的示意图，由三棱锥构成发射源球空间，形成初始beam。

可选的，由于各个beam之间的运算可以借助并行化或者多线程化来进一步提升效率，故可以使得各个beam的顶角大小是相等的，从而让各beam与空间内物体碰撞概率的数学期望相等。因此，本申请实施例中，初始beam建模方法可以为：1)对柏拉图多面体进行空间剖分，其中柏拉图多面体包括正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体；2)信号发射点处于柏拉图多面体的质心。

从上述可知，信号点源初始beam建模得到的是在一个理想全空间内，其中理想全空间即空间内没有任何遮挡物，且空间是无限大的，从信号发射点出发的所有射线的全集。即对于初始beam建模，需要保证初始beam的全集及理想全空间，即保证beam与beam之间是无缝的。

需要说明的是，由于实际的应用场景一般不是理想全空间，考虑到beam会遇到障碍物，通过直射、透射、反射、衍射或者散射不断改变自身的传播路径，因此初始beam建模需要把空间剖分成若干或者有限个beam(椎体)。因此，以下将分别针对衍射beam、反射beam、透射beam和散射beam的建模进行说明。

a、衍射beam建模；

为了定义衍射beam的建模方法，首先需要定义衍射beam在理想全空间的形态：

beam在遇到棱边时，会发生衍射现象。需要说明的是，实际应用中，可能存在棱边的一部分被遮挡的情形，如果只考虑衍射的情况，那么整条棱边中只有未被遮挡的部分参与衍射，如图6a所示，即只有可见棱边参与衍射。故本申请中为便于描述，将棱边能够参与衍射的部分称为衍射棱边。因此请参见图6b，为本申请实施例提供的一种可能的衍射beam建模的示意图，包括：1)作以衍射棱边作为法线、且经过信号发射点(origin)的平面；以法线和平面的交点为圆心，且经过origin的圆，记作origincircle；2)从origin发射信号经过衍射棱边的两端点，得到平面射线束位于origin相对于衍射棱边的另一侧；将origin在origincircle上移动得到无数个origin’，类似的会得到无数个对应的平面射线束，由这无限个平面射线束构成的空间，即为衍射beam所在空间。

另外，相比于信号点源初始beam，衍射beam的区别在于：

1)衍射beam的反向延长线并不能汇聚到一个点，因此衍射beam具有多个源点；

2)衍射射线束并不能覆盖全空间，且根据信号源点和衍射棱边的相对位置，具有两种形态，如图7所示。

综上，对于信号点源的初始beam建模，只需要定义一个三维物体，使得衍射棱边落在这个三维物体内(不含三维物体的面上)，并排除掉衍射beam不能达到的部分，即可以通过空间剖分得到一个覆盖全空间的beam集合，需要说明的是，该三维物体可是多面体或者圆柱体，具体此处不做限定。

可选的，由于各个beam之间的运算可以借助并行化或者多线程化来进一步提升效率，故可以使得各个beam的顶角大小是相等的，从而让各beam与空间内物体碰撞概率的数学期望相等。因此本申请实施例中，初始beam建模方法可以为：如图8所示，为本申请实施例提供的一种可能的初始beam建模的示意图，包括：1)基于origincircle生成正n边形，如正方形、正六边形、正八边形、正十二边形或者正二十边形等；2)以衍射棱边为轴，生成足够常的正n棱柱；3)旋转该正n棱柱，使得正n边形与衍射棱边顶点的连线经过棱柱的侧边。

b、完整反射的beam建模；

完整反射指的是整个beam都可以在遮挡面上进行反射，并得到beam’，对于定义完整反射beam的建模方法，需要在信号点源初始beam建模和衍射beam建模的基础上，增加起始面(startface)和终结面(endface)的概念，可以理解为，beam所代表的空间，被进一步约束在startface和endface之间，需要说明的是，本申请中的startface和endface可能不平行，也可能平行，本申请中不做限定。具体的建模方式可以包括以下步骤：如图9和图10所示，1)beam的endface更新为遮挡面；2)将beam基于遮挡面进行空间镜像得到beam’(beam和beam’的有效部分在遮挡面的同侧)，并把beam的startface更新为遮挡面。需要说明的是，beam的信号源点也基于这当面进行空间镜像得到beam’的信号源点。

另外，对于一次反射的场景，beam和beam’只能完整描述射线束的一次完整反射过程。该方法可以根据实际需求应用多次，以适应实际应用中传播路径需要多次反射的场景。

c、透射beam建模；

本申请中，透射针对建筑物的透射。假设信号透射不改变射线路径，同时不能两次穿透建筑物外墙，因此可以取endface在建筑物表面上的beam，将beam延长并与建筑物其他面相交即得到结果。

需要说明的是，实际应用中，在多数场景下，用户不清楚建筑物内的墙体构造，故本申请提供的是一种简单的等效信号建模方式；而在特殊的场景下，本申请也可以对建筑物内部的墙体信息进行面片、棱边建模，从而使得beam在建筑物内部实现反射和/或衍射，例如，针对植被的透射，在生成信号发射点到信号接收点的路径之后，在每条路径上进行叠加。

d、散射beam建模。

由于散射得到的散射射线都是全空间的，因此本申请中，散射beam的建模可以包括如下步骤：同时分别在信号发射点采用信号点源初始beam建模得到信号发射点模型、在信号接收点采用信号点源初始beam建模得到信号接收点模型(附加可选衍射beam建模或者反射beam建模)，得到两个模型在某个遮挡面的可见区域的交集，本申请中可称该交集为散射面；再以该散射面为底面，以信号发射点为顶点作棱锥得到第一棱锥，并以散射面为底面，以信号接收点为顶点作棱锥得到第二棱锥，该第一棱锥所在空间和第二棱锥所在空间为发生散射后的beam所在空间，即得到了散射的所有可能路径。如图11所示，为本申请实施例提供的一种可能的散射beam的建模方式。散射beam的路径从信号发射点出发，经过遮挡面，最终收束在信号接收点。

可选的，实际应用中，由于全空间散射路径的数量可能非常庞大，因此，可选取一些信号较强的路径进行计算，以进一步减少计算量，具体本申请不做限定。

另外，实际应用中还包括对复杂场景的建模，因此通过上述模型，能够支撑以下复杂场景：信号点源+(衍射/反射/散射)*n+透射；其中，“+”用于表示各种建模的先后顺序，“*”用于表示n次+操作，可以理解的是，衍射、反射或者散射分别被调用的次数可以相同，或者互不相同，具体此处不做限定。

需要说明的是，散射beam建模只支持被调用一次，且不限位置；除信号点源初始beam建模是必须的之外，其他建模的调用次数均可以由用户自定义限制，例如，只考虑2次反射、1次衍射，不考虑散射的情况。

302、遍历所有beam；

初始beam建模完成后，进行遍历所有beam的操作。在该操作过程中，需要维护一个队列来存储所有待处理的beam。由于beam在碰到空间里的面片或者棱边会发生反射或者衍射，进而会产生新的beam或者对原来的beam进行分裂，因此可以将得到的新的beam放入队列中，待队列中的当前所有beam处理完后，进行下一轮的处理。直到达到某些业务约束条件，例如只能反射2次，或者处理完所有的beam即结束遍历所有beam的操作。

303、叶子节点查找；

与前述的空间剖分及树化的目的类似，叶子节点查找的目的也是提升beam和面片及棱边进行相交性测试时的代价，需要说明的是，该方法在基于ray的全空间信号传播路径搜寻方法中也需要使用到该步骤，但是在基于ray和基于beam的场景中，处理方案略有不同。如前述图2所示，通过空间剖分及树化将左侧的二维空间生成二叉树，则在后续的判断beam和空间的相交性过程中，从指定节点出发，先查找树的近节点，再查找树的远节点。需要说明的是，在不同的算法中，指定节点也不同，例如，在stackkd-tree算法中，指定节点为根节点，在ropekd-tree算法中，指定节点可以为任意节点，具体此处不做限定。如果beam和树中的某个节点的空间包围盒是相交的，则继续查找beam和该节点的子节点是否相交；如果beam和树中的某个节点不相交，则继续判定beam和该节点的兄弟节点、或者父节点的兄弟节点是否相交，直到搜索到树的叶子节点，或者遍历完整个数为止。可以理解的是，在图2中，n0的父节点即为s1，n0的兄弟节点即为n1。

304、判断是否存在最近的面片，若是，则执行步骤305；若否，则执行步骤303；

进行叶子节点查找过程后，判断是否存在最近的面片，以找到beam在某个叶子节点空间内第一个可能和beam相交的面片，本申请中个，可以确定各面片到beam光源点的距离，并选择最小距离所对应的面片为最近的面片。若存在该面片，则执行步骤305；若不存在该面片，则执行步骤303。

305、判断beam和面片是否相交，若是，则执行步骤306；若否，则执行步骤304；

若存在该最近的面片，确定beam与该面片的位置关系；其中，位置关系可以包括以下几种：1)beam和面片不相交；2)beam和面片部分相交；3)beam和面片完全相交。需要说明的是，若beam和面片的位置关系为beam和面片不相交，则执行步骤304，则继续判定beam和叶子节点空间中其他面片的相交关系；若beam和面片的位置关系为部分相交或者完全相交，则执行步骤306。

可以理解的是，通过步骤304和步骤305的循环调用的过程，可以排除在叶子节点空间中已经计算过的不相交面片，提升了计算效率。

306、对beam进行相交性处理

当beam与面片相交时，包括以下2种情况：

1)beam和面片部分相交：先对beam进行分裂，然后把不相交部分、以及相交部分beam生成的反射beam放入步骤302所述的队列中；再查看beam是否碰到了面片边缘，以确定是否生成新的衍射beam，若碰到，则确定生成了新的衍射beam，反之则确定未生成新的衍射beam；

2)beam和面片完全相交：先把原beam生成的反射beam放入步骤302所述的队列中；再查看beam是否碰到了面片边缘，以确定是否生成新的衍射beam。

可以理解的是，在该过程中所产生的新的beam或者对原来的beam进行分裂得到的新的beam，会放入步骤302所述的队列中，等待下一轮的处理，直到达到某些业务约束条件或者处理完所有的beam为止，即结束图1中的步骤102、路径搜寻。

需要说明的是，若信号接收点侧接收到beam时，为便于描述，本申请中将到达信号接收点的beam称为目标beam，则确定该目标beam对应生成的信号传播路径为有效路径，进而对该有效路径进行图1中的步骤103、信号计算和104、能量合并操作，由于信号计算和能量合并均为现有技术，本申请中不再赘述。

本申请实施例中，通过beam的方式构建全量空间路径搜索能力，由于相邻的射线之间存在空间相关性，通过把射线beam化后能大大提升计算效率，同时，采用beam的方法能够描述全空间中的所有射线，能找到更多的传播路径，保证在计算效率情况下不出现随着距离增大丢失路径的情况。因此，相比于现有技术而言，实现了全空间的路径搜索，而不是对空间进行抽样的路径搜索；在全空间的路径搜索中，相比于密集的射线抽样方法，性能有极大的提升。

上面对本申请实施例中传播路径搜索方法进行了描述，下面对本申请实施例中的搜索装置进行描述，请参阅图12，本申请实施例中搜索装置的一个实施例包括：

建模单元1201，用于定义目标三维物体，所述目标三维物体用于描述全空间；

所述建模单元1201还用于将信号发射点设定在所述目标三维物体的内部空间，以进行信号点源初始beam建模，所述信号发射点用于发射初始射线束beam；

跟踪单元1202，用于跟踪所述各初始beam，以判断所述各初始beam在所述目标三维物体内产生的传播方式；

确定单元1203，当存在目标beam到达信号接收点时，用于确定所述目标beam对应的路径为有效路径，所述目标beam包含于所述各初始beam，或者由所述初始beam经分裂或者变换后得到。

在一种可行的实施方式中，

所述建模单元1201还用于：根据所述传播方式进行建模。

在一种可行的实施方式中，当所述传播方式为衍射时，

所述建模单元1201具体用于：获得以衍射棱边为法线，且经过所述信号发射点的衍射平面；将以所述衍射棱边和所述衍射平面的交点作为圆心，且经过所述信号发射点的圆作为衍射圆；从所述信号发射点发射射线经过所述衍射棱边的两端点，得到beam平面，所述beam平面位于所述信号发射点相对于所述衍射棱边的另一侧；将所述信号发射点在所述衍射圆上移动以得到对应的无限个所述beam平面；将所述无限个beam平面构成的空间作为衍射后新生成的beam所在空间，所述衍射后新生成的beam包括至少一个beam。

在一种可行的实施方式中，当所述传播方式为反射时，

所述建模单元1201具体用于：确定遮挡面，所述遮挡面用于反射从所述信号发射点发射的beam；将反射前的beam形成的空间确定为beam空间，所述beam空间与所述遮挡面的接触面为所述beam空间的终结面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述beam空间基于所述遮挡面进行空间镜像得到beam'空间，所述beam'空间与所述遮挡面的接触面为所述beam'空间的起始面，所述beam'空间中与所述有效的beam空间同侧的部分为有效的beam'空间；将所述信号发射点发射的beam在所述遮挡面进行反射得到反射空间，所述反射空间包括所述有效的beam空间和所述有效的beam'空间。

在一种可行的实施方式中，当所述传播方式为透射时，

所述建模单元1201具体用于：将透射beam延长并与建筑物的第一面相交，所述透射beam为终结面在所述建筑物的第二面上的beam，所述第一面和所述第二面均为所述建筑物的表面，所述第一面与所述第二面为不同的面。

在一种可行的实施方式中，当所述传播方式为散射时，

所述建模单元1201具体用于：分别在所述信号发射点和所述信号接收点采用所述信号点源初始beam建模，以得到散射面，所述散射面为信号发射点模型和信号接收点模型在遮挡面的可见区域的交集；以所述散射面为底面，基于所述信号发射点和所述信号接收点作第一棱锥和第二棱锥，所述信号发射点为所述第一棱锥的顶点，所述信号接收点为所述第二棱锥的顶点；确认所述第一棱锥所在空间和所述第二棱锥所在空间为发生散射后的beam所在空间。

在一种可行的实施方式中，所述跟踪单元1202包括：

查找模块12021，用于遍历所述各初始beam并查找与所述各初始beam相交的叶子节点；

判断模块12022，用于判断所述各初始beam与最近的面片的位置关系，以确定所述各初始beam在所述三维物体内产生的传播方式，所述最近的面片为所述叶子节点的空间内，首个与所述各初始beam相交的面片。

在一种可行的实施方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片不相交时，所述搜索装置还包括：

判断单元1204，用于判断所述初始beam与所述叶子节点的空间中其他面片的位置关系。

在一种可行的实施方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片部分相交时，所述判断单元1204还用于：

对所述初始beam进行分裂，得到不相交beam、和相交beam生成的第一反射beam；将所述不相交beam和所述第一反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

在一种可行的实施方式中，当所述位置关系为所述初始beam和面片完全相交时，所述判断单元1204还用于：

把所述初始beam与所述面片相交生成的第二反射beam置入队列，所述队列用于存储所有待处理的beam；判断所述初始beam是否碰撞到所述面片的边缘；若是，则确定生成新的衍射beam。

上面图12从模块化功能实体的角度分别对本申请实施例中的搜索装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本申请实施例中的搜索装置进行详细描述。请参阅图13，本申请实施例中搜索装置的另一个实施例包括：

图13是本申请实施例提供的一种搜索装置的结构示意图，该搜索装置1300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessingunits，cpu)1301(例如，一个或一个以上处理器)和存储器1309，一个或一个以上存储应用程序1307或数据1306的存储介质1308(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器1309和存储介质1308可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质1308的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对搜索装置中的一系列指令操作。更进一步地，处理器1301可以设置为与存储介质1308通信，在搜索装置1300上执行存储介质1308中的一系列指令操作。

搜索装置1300还可以包括一个或一个以上电源1302，一个或一个以上有线或无线网络接口1303，一个或一个以上输入输出接口1304，和/或，一个或一个以上操作系统1305，例如windowsserver，macosx，unix，linux，freebsd等等。本领域技术人员可以理解，图13中示出的搜索装置的结构并不构成对搜索装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图13对搜索装置的各个构成部件进行具体的介绍：

存储器1309可用于存储软件程序以及模块，处理器1301通过运行存储在存储器1309的软件程序以及模块，从而执行搜索装置的各种功能应用以及数据处理。存储器1309可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如广播功能)等；存储数据区可存储根据搜索装置的使用所创建的数据(比如转账路径列表等)等。此外，存储器1309可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。在本申请实施例中重传调度的程序和接收到的数据存储在存储器1309中，当需要使用时，处理器1301从存储器1309中调用。

处理器1301是搜索装置的控制中心，可以按照设置的传播路径搜索方法进行路径搜索。处理器1301利用各种接口和线路连接整个搜索装置的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1309内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器1309内的数据，执行搜索装置的各种功能和处理数据，从而解决现有技术中随着距离增大而导致路径丢失的问题，提升传播模型的准确性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。