一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法

本发明涉及通信，具体涉及一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法。

背景技术：

1、目前，第五代移动通信技术(5g)已经广泛的投入使用，5g的主要技术场景包含了大量的广域覆盖和高热点复杂场景，例如体育场、医院、演唱会、高速公路、隧道等等，因此，5g的覆盖场景往往十分复杂，急需一种新型、高性能的射线追踪方法模拟5g信号在广域覆盖场景和高热点场景的传输特性。单纯形射线追踪方法就是一种计算效率比较高的射线追踪方法。它能应用于室内、室外复杂环境的电波传播特性预测，能够很好的满足5g信号在广域覆盖场景和高热点场景的仿真需求。但是，传统的单纯形射线追踪方法由于分裂射线有限和接收球半径重合的固有缺陷，所以存在着预测误差较大的问题，需要进行一定的改进。

2、传统的单纯形射线追踪方法在发射端采用的是分裂射线法，在接收端采用的是接收球法判定接收，因此在计算精度上存在一定的不足，所以有必要对传统的单纯形射线追踪方法做出改进，提高它的追踪精度，以满足某些高精度场景的需要。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的问题，本方法提出一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，采用引入改进的差分进化算法-径向基函数神经网络(de-rbf)来提高单纯形射线追踪方法的预测精度。

2、一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，包括预处理、射线追踪、接收与优化处理三个部分，具体步骤如下：

3、步骤1，预处理，包括空间建模、模型剖分和数据处理；首先建立电波传播环境的几何模型，将模型中非物体所占的空间剖分为多个紧密相连、且互相之间不能重叠的四面体单元，然后利用几何模型中面的边界信息得到所有四面体的四个三角形面元的边界信息，处理出有效的数据，包括所有点的坐标、所有面的面点关系、四面体的体点关系、四面体与四面体之间的关系；

4、步骤2，射线追踪，包括如下分步骤：

5、步骤2.1，源与穿出面判定。

6、首先，根据输入的发射点的坐标确定源所在的四面体编号，然后由射线的穿出方向判断射线的穿出面序号，再将穿出面与预处理时得到的实际面进行对比，确定射线是否发生反射；如果穿出面为实际面，那么就进行射线反射处理；如果不是实际面，那么就根据预处理时得到的四面体的面体关系矩阵，确定射线进入的下一个四面体单元；重复以上的射线追踪过程，直到判定射线被接收或者达到停止条件为止；

7、步骤2.2，射线反射，包括反射点求解、反射方向求解和反射场强的计算。

8、步骤3，接收与优化处理，包括射线接收和去重，并进行场强、接收功率和路径损耗的计算，然后进行优化处理；

9、优化处理采用自适应差分算法de-径向基函数神经网络rbf对接收数据进行优化处理；首先进行rbf模型训练，然后将训练的输出参数作为de算法的输入个体进行优化，再将优化得到的局部最优解和待优化样本输入至rbf神经网络进行求解，得到优化后的预测误差。

10、本发明达到的有益效果为：(1)避免了传统的单纯形射线追踪方法在接收端采用的是接收球法判定接收，由于相邻的接收球之间可能会产生重叠，会产生重复计算场强的现象，提高预测的精度；(2)适用于需要高精度的预测的场景或者领域，更好地满足实际的需求；(3)在传统的单纯形射线追踪方法中引入改进de-rbf算法，提高了预测精度的同时，减小了预测误差。

技术特征：

1.一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：包括预处理、射线追踪、接收与优化处理三个部分，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤1的预处理中，包括如下分步骤：

3.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤2.1，源与穿出面判定，包括如下分步骤：

4.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤2.2的射线反射，具体包括如下分步骤：

5.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤3中，射线接收具体为，对于一条射线的第n个射线段，它的起点位置矢量为rn，终点位置矢量为rn+1，源的镜像位置矢量为i，接收点位置矢量为pr；

6.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤3中，射线去重具体为，去除重复射线段对接收场强的影响；如果两个射线段同时满足下列条件，那么就判定它们是重复的射线段，进行去除：

7.根据权利要求1所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤3的优化处理中，包括如下分步骤：

8.根据权利要求7所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，其特征在于：步骤3.4.2中，改进de算法的具体操作步骤如下：

技术总结
一种用于室内电波传播预测的高性能射线追踪方法，避免了传统的单纯形射线追踪方法在接收端采用的是接收球法判定接收，由于相邻的接收球之间可能会产生重叠，会产生重复计算场强的现象，提高预测的精度；适用于需要高精度的预测的场景或者领域，更好地满足实际的需求；在传统的单纯形射线追踪方法中引入改进DE‑RBF算法，提高了预测精度的同时，减小了预测误差。

技术研发人员：王震,刘芫健,李双德,袁国轩
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12