CN108736993B - 一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置，涉及通信技术领域，用以解决现有技术中室内信道模拟计算复杂开销大的问题。所述方法包括：获取目标空间中待判定平面的平面信息；对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；根据检测结果确定所述第一待判定平面是否为可见面。

Description

一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置。

背景技术

近年来，随着移动网络与手持终端设备的普及，室内定位技术应运而生，其集成基站定位、无线通讯以及惯导定位等多种技术解决室内环境中的定位问题。但是室内环境的复杂性远远高于室外环境，且室内定位的精度要求比室外定位更为严格，导致传统的信道模型不再适用，这对定位信号的传播分析提出了更为严峻的挑战。

信道模拟的目的是采用仿真手段模拟信号传播的真实信道环境，从而建立信道模型。比较有代表性的是基于射线追踪技术的信道模拟。射线追踪方法是基于几何光学理论，通过模拟射线的传播路径来确定反射、折射等。确定所有的射线路径后，根据电波传播理论计算每条射线的幅度、相位、延迟和极化，结合天线方向和系统带宽得到到达接收点的所有射线的相干合成结果。射线追踪方法中的反向射线追踪算法，可以比较精确地计算出每条射线路径中信道特性。但绕射现象的存在使得反向射线追踪算法镜像点的建立存在无限种可能，大量的相交测试与镜像点的建立大大加大了计算的复杂度，降低了判断效率。

现有的解决办法是根据空间中物体的几何关系，采用投影相交判定的方法判断哪些平面被遮挡住不可见的，不会发生反射、折射、绕射，从而减少工作量，节省计算的开销。但这样每个平面需要计算三次投影，且投影面之间需要进行两判断，这在降低射线追踪传播路径开销的同时又引入了新的计算代价，开销较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置，用以解决现有技术中室内信道模拟计算复杂开销大的问题。

一方面，本发明提供一种可见面判定方法，包括：获取目标空间中待判定平面的平面信息；对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；根据检测结果确定所述第一待判定平面是否为可见面。

可选的，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

可选的，所述对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面包括：读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

可选的，所述根据检测结果确定每个所述待判定平面是否为可见面包括：在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

另一方面，本发明还提供一种反向射线追踪方法，所述方法基于本发明提供的可见面判定方法，包括：获取目标空间中的可见面集合；根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

进一步的，在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，所述方法还包括：确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；在经历强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；在经历强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

另一方面，本发明还提供一种可见面判定装置，包括：平面获取单元，用于获取目标空间中待判定平面的平面信息；检测单元，用于对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；确定单元，用于根据检测结果确定所述第一待判定平面是否为可见面。

可选的，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

可选的，所述检测单元，具体用于：读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

可选的，所述确定单元，具体用于：在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

另一方面，本发明还提供一种反向射线追踪装置，所述装置基于本发明提供的可见面判定装置，包括：可见面获取单元，用于获取目标空间中的可见面集合；传播计算单元，根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

进一步的，所述装置还包括：损耗确定单元，用于在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；保留单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；删除单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

本发明的实施例提供一种可见面判定方法、反向射线追踪方法及装置，能够获取目标空间中待判定平面的平面信息，并对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面，然后根据检测结果确定第一待判定平面是否为可见面，这样就避免了投影相交判定中每个平面需要计算三次投影、投影面之间需要进行多次判断的情况，因此在保证计算精度的同时大大减小了射线追踪传播路径的计算开销。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可见面判定方法的一种流程图；

图2是本发明实施例提供的可见面判定方法的另一种流程图；

图3是本发明实施例提供的反向射线追踪方法的一种流程图；

图4是本发明实施例提供的反向射线追踪方法的另一种流程图；

图5是定位场景1的可见面判定示意图；

图6是定位场景1的空间布局图；

图7是定位场景2的可见面判定示意图；

图8是定位场景2的空间布局图；

图9是定位场景3的可见面判定示意图；

图10是定位场景3的空间布局图；

图11是本发明实施例提供的可见面判定装置的一种结构示意图；

图12是本发明实施例提供的反向射线追踪装置的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种可见面判定方法，包括：

S11，获取目标空间中待判定平面的平面信息；

S12，对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；

S13，根据检测结果确定所述第一待判定平面是否为可见面。

本发明的实施例提供一种可见面判定方法，能够获取目标空间中待判定平面的平面信息，并对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面，然后根据检测结果确定第一待判定平面是否为可见面，这样就避免了投影相交判定中每个平面需要计算三次投影、投影面之间需要进行多次判断的情况，因此在保证计算精度的同时大大减小了射线追踪传播路径的计算开销。

可选的，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

具体而言，在步骤S11中，可以建立一个三维可视化的待定位空间的空间模型，这个空间模型中设置有一些物体，这些物体的表面可以对传播中的信号进行反射、折射、绕射等等，从而以各种方式影响着信号的传播路径，这些物体的表面就构成了该屏幕空间的待判定平面，每一个平面与其他任意两个面的交点构成了平面凸点。在根据反向射线追踪进行信道模拟时，网元节点(即发射点)坐标和平面凸点坐标为已知条件，可以直接获取。在这种情况下，可以通过可见面判定来消除大量的不可见面，减轻后续射线传播路径遍历面的计算强度。其中前述的可见面是指，从接收点出发的反向射线能够通过这个面，经过反射、折射或者绕射达到发射点。不可见面是指空间模型中，除可见面以外的其它平面。

可选的，在步骤S12中，可以遍历目标空间中的所有待判定平面，去判定每个待判定平面是否为可见面，从而获得该目标空间中的所有可见面构成的集合。具体的，对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面可包括：

读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；

将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；

分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；

继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

在对每一个待判定平面进行判定后，可以在步骤S13中根据检测结果确定每个所述待判定平面是否为可见面：

在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；

在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

也就是说，在信号发射点与第一待判定平面之间，如果存在其他待判定平面满足上述相交条件，则该第一待判定平面被其他待判定平面中的某一个或者某几个遮挡，该第一待判定平面不可见，即从信号发射点发射的信号不会经过该第一待判定平面。这样，经过对目标空间中所有待判定平面进行判定，可以排除一批不可见平面，从而有效为反向射线追踪减小了计算量。

下面通过具体实施例对本发明提供的可见面判定方法进行详细说明。

如图2所示，本实施例中，对空间平面是否为可见面的判定方法可包括如下步骤：

S201，读取发射点T的位置坐标，作为可见面判定的起点；

S202，判断室内场景所有面是否都被遍历，若都被遍历，则转步骤S209，否则转入步骤S203。

S203，读入一个待判定的空间平面的平面方程，并获得处于这个面方程的凸点坐标；

S204，将待判定的空间平面的各个凸点与发射点进行连线，得到n条线段。n与平面的凸点个数相等。

S205，获得步骤S204中每条线段的直线方程，以及变量的取值区间。

S206，用步骤S205中n条线段的直线方程与空间模型中的每一个面进行相交测试。

S207，若存在任意一个被测试的平面，与这n条线段的直线方程都相交，且交点的坐标取值范围在前述线段的变量的取值区间内，则说明待判定的空间平面是不可见的，转步骤S208；否则待判定的空间平面是可见的，标记为true，转步骤S202。

S208，待判定的空间平面标记为false，转步骤S202。

S209，获得空间模型的所有可见面。

本实施例提供的可见面判定方法，可以极大地减少需要传播分析的平面，从而加速射线追踪的速度和计算代价。

相应的，如图3所示，本发明的实施例还提供一种反向射线追踪方法，所述方法基于上述实施例提供的可见面判定方法，包括：

S31，获取目标空间中的可见面集合；

S32，根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

本发明的实施例提供的反向射线追踪方法，能够获取目标空间中的可见面的集合，预先排除空间中大量的不可见面，然后根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算，从而可以确定信号发射点和信号接收点之间的信号传播路径。

具体而言，由于反向射线追踪的目的是建立室内信道模型，因此，发射点的位置和接收点的位置都可以作为已知条件来研究信号在每对信号发射点和信号接收点之间的传输信道分布。而且，根据光路可逆原理可知，信号发射点和信号接收点的位置可以互换而信道仍然存在，信号传输方向相反。

不仅如此，为了确定根据反射、折射、绕射等方式找到的信道其传输信号是否可以用来进行正常通信，在本发明的一个实施例中，还可以获知定位网元(如基站等)的定位信号的信号强度、发射功率、信号频率等信号参数特性，从而根据这些信号参数特性量化该目标空间中的信号。

具体而言，在本发明的一个实施例中，在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，本发明实施例提供的反向射线追踪方法还可包括：

确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；

在经历强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；在经历强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

也就是说，从信号发射点发出的信号在经过目标空间中的物体反射、折射、绕射、吸收后，信号强度会有不同程度的衰减，如果经过衰减后到达信号接收点时，信号的强度仍然比较大，可以被接收机有效探测到，则对应的信道可以作为一条信号传输路径被保留。否则，如果经过衰减后到达信号接收点时，信号的强度比较小，无法被接收机有效探测到，则对应的信道已经无法利用，需要被删除。

本发明实施例提供的反向射线追踪算方法能够有效的模拟信号在空间中的传播路径，建立信道模型，并根据电磁学理论对每一条路径的参数进行计算，从而实现信道的精准模拟。同时，基于可见面判定可以极大地减少需要传播分析的平面，加速射线追踪的速度。

如图4所示，本实施例提供的反向射线追踪方法可以包括如下步骤：

S401、建立三维坐标系，将待定位的空间模型中物体表面分解为一系列的面，每一个面由一个面方程Eq_i和变量的取值范围domain表示为surface_i＝(Eq_i,doma)，记为集合{surface_i,1≤i≤N}。

S402、获取网元位置信息，即得到每一个网元的发射端三维位置坐标；

S403、获取网元的定位信号的信号强度、发射功率、信号频率等信号参数特性；

S404、获取终端位置信息(即接收点位置)，得到接收端的位置坐标；

S405、通过上述实施例提供的可见平面判定方法获得所有可见面的集合；设置i＝1。

S406、取出可见面surface_i，依次采用反射、折射和绕射方式，与可见面surface_i进行射线传播计算，根据设定的反射、折射和绕射次数，得到信号在室内环境下的传播路径，存入终端位置的射线路径表；

S407、根据信号的传播路径和现有的直射、反射、折射和绕射损耗计算公式，计算信号传播过程中的损耗参数；

S408、通过与设定的信号强度最小值比较，判断当前信号强度是否满足信号强度约束条件，若满足约束条件，表明信号强度衰落至阈值，已无法用于定位，结束该路径搜索并删除相应的路径，若不满足所述约束条件，表明信号强度仍可用于定位，保存当前传播路径链表与信号强度损耗以待后续计算使用，一条射线路径分析完毕；令i加1，若i≤N，则进入步骤S406，继续进行下一条路径的传播分析；若i>N，执行步骤S409；

S409、所有路径的都分析完，结束流程。

下面通过具体实施例对本发明提供的反向射线追踪方法进行详细说明。

实施例1

在定位场景1中，如图5所示，图中T为发射点，平面ABCD为需要判定的可见面。下面为采用一种基于可见面判定加速的反向射线追踪加速方法获取射线路径的详细步骤：

可见面判定：

S501、读取发射点T的位置坐标，作为可见面判定的起点；

S502、判断室内场景所有面是否都被遍历，若都被遍历，则转步骤S509，否则转入S503；

S503、读入一个待判定的空间平面ABCD的平面方程，并获得其凸点A、B、C、D坐标；

S504、将待判定的空间平面ABCD的各个凸点A、B、C、D与发射点T进行连线，得到4条线段；

S505、获得步骤S503中每条线段TA、TB、TC、TD的直线方程，以及变量的取值区间；

S506、用步骤S504中4条线段的直线方程与空间模型中的每一个面进行相交测试；

S507、如图5所示，存在一平面A`B`C`D`，与线段TA、TB、TC、TD都相交，且相交的坐标取值范围在前述线段的变量的取值区间内，说明待判定平面ABCD是不可见面，转到步骤S508；

S508、空间平面ABCD标记为false；

S509、获得空间模型的所有可见面。

反向射线追踪：

S601、建立三维坐标系，将待定位的空间模型分解为一系列的面，每一个面由一个面方程Eq_i和变量的取值范围domain表示为surface_i＝(Eq_i,domain)，记为集合{surface_i,1≤i≤N}。

S602、获取网元位置信息，即得到每一个网元的发射端T的三维位置坐标；

S603、获取网元的定位信号的信号强度、发射功率、信号频率等信号参数特性；

S604、获取终端位置信息(即接收点位置)，得到接收端R的位置坐标；

S605、通过本上述实施例提供的可见面判定方法获得所有可见面的集合，如图6所示。设置i＝1；

S606、图6中，取出可见面surface_i(如可见面A`B`C`D`)，采用反射方式，与可见面surface_i进行射线传播计算，通过一次反射得到信号在室内环境下的传播路径。首先对于物体2，T根据面A`D`创建镜像点Mr，此时Mr与R可以直接达到。路径搜索完毕，获得从发射点T到接收点R的射线路径为T→O→R，将此路径存入终端位置的射线路径的链表；

S607、根据信号的传播路径和现有的直射、反射、折射和绕射损耗计算公式，计算信号传播过程中的损耗参数；

S608、通过与设定的信号强度最小值比较，判断当前信号强度是否满足信号强度约束条件，若满足约束条件，表明信号强度衰落至阈值，已无法用于定位，结束该路径搜索；否则表明信号强度足以继续传播，令i加1，若i≤N，则进入步骤S606，继续进行传播分析；

S609、保存当前传播路径链表与信号强度损耗，一条射线路径分析完毕，保留数据以待后续计算使用。

实施例2

在定位场景2中，如图7所示，图中T为发射点，平面HIJK为需要判定的可见面。下面为采用一种基于可见面判定的反向射线追踪加速算法获取射线路径的详细步骤：

可见面判定算法：

S701、读取发射点T的位置坐标，作为可见面判定的起点；

S702、判断室内场景所有面是否都被遍历，若都被遍历，则转步骤S708，否则转入S703；

S703、读入一个待判定的空间平面HIJK的平面方程，并获得其凸点H、I、J、K坐标；

S704、将待判定的空间平面HIJK的各个凸点H、I、J、K与发射点T进行连线，得到4条线段；

S705、获得步骤S704中每条线段TH、TI、TJ、TK的直线方程，以及变量的取值区间；

S706、用步骤S705中4条线段的直线方程与空间模型中的每一个面进行相交测试；

S707、如图7所示，不存在任意一个被测试的平面，与这4条线段TH、TI、TJ、TK都相交，因此待判定的空间平面HIJK为可见面，空间平面HIJK标记为true，转步骤S702；

S708、获得空间模型的所有可见面。

反向射线追踪算法：

S801、建立三维坐标系，将待定位的空间模型分解为一系列的面，每一个面由一个面方程Eq_i和变量的取值范围domain表示为surface_i＝(Eq_i,domain)，记为集合{surface_i,1≤i≤N}。

S802、获取网元位置信息，即得到每一个网元的发射端T的三维位置坐标；

S803、获取网元的定位信号的信号强度、发射功率、信号频率等信号参数特性；

S804、获取终端位置信息(即接收点位置)，得到接收端R的位置坐标；

S805、通过上述实施例提供的可见面判定方法获得所有可见面的集合，如图8所示。设置i＝1；

S806、图8中，取出可见面surface_i(如可见面MNN`M`)，采用反射方式，与可见面surface_i进行射线传播计算，通过两次反射得到信号在室内环境下的传播路径。首先对于物体3，T根据面MN创建镜像点Mr1，通过相交测试发现Mr1与R直接有物体2遮挡，不存在直接达到的路径。再根据物体1的HI面创建镜像点Mr1的二次镜像点Mr2，此时发现Mr2与R直接可以达到，路径搜索完毕，此时射线路径为T→O`→O→R，将此路径存入终端位置的射线路径的链表；

S807、根据信号的传播路径和现有的直射、反射、折射和绕射损耗计算公式，计算信号传播过程中的损耗参数；

S808、通过与设定的信号强度最小值比较，判断当前信号强度是否满足信号强度约束条件，若满足约束条件，表明信号强度衰落至阈值，已无法用于定位，结束该路径搜索，并删除相关路径；若不满足所述约束条件，表明信号强度仍可用于定位，保存当前传播路径链表与信号强度损耗以待后续计算使用，一条射线路径分析完毕，令i加1，若i≤N，则进入步骤S806，继续进行传播分析；若i>N，执行步骤S809；

S809、所有路径的都分析完，结束流程。

实施例3

在定位场景3中，如图9所示，图中T为发射点，平面SXUV为需要判定的可见面。下面为采用一种基于可见面判定的反向射线追踪加速算法获取射线路径的详细步骤：

可见面判定算法

S901、读取发射点T的位置坐标，作为可见面判定的起点；

S902、判断室内场景所有面是否都被遍历，若都被遍历，则转步骤S908，否则转入S903；

S903、读入一个待判定的空间平面SXUV的平面方程，并获得其凸点S、X、U、V坐标；

S904、将待判定的空间平面SXUV的各个凸点S、X、U、V与发射点T进行连线，得到4条线段；

S905、获得步骤S904中每条线段TS、TX、TU、TV的直线方程，以及变量的取值区间；

S906、用步骤S905中4条线段的直线方程与空间模型中的每一个面进行相交测试；

S907、如图9所示，存在一个平面S`X`U`V`，与线段TS、TX相交，与线段TU、TV不相交。且不存在任意一个平面，与这4条线段TS、TX、TU、TV都相交，因此，说明待判定的空间平面SXUV是可见面，空间平面SXUV标记为True，步骤S902；

S908、获得空间模型的所有可见面。

反向射线追踪算法：

S1001、建立三维坐标系，将待定位的空间模型分解为一系列的面，每一个面由一个面方程Eq_i和变量的取值范围domain表示为surface_i＝(Eq_i,domain)，记为集合{surface_i,1≤i≤N}。

S1002、获取网元位置信息，即得到每一个网元的发射端T的三维位置坐标；

S1003、获取网元的定位信号的信号强度、发射功率、信号频率等信号参数特性；

S1004、获取终端位置信息(即接收点位置)，得到接收端R的位置坐标；

S1005、通过上述实施例提供的可见面判定方法获得所有可见面的集合，如图10所示。设置i＝1；

S1006、图10中，取出可见面surface_i(如可见面QZZ`Q`)，采用反射方式，与可见面surface_i进行射线传播计算，通过两次反射得到信号在室内环境下的传播路径。首先对于物体2，T根据面QQ`创建镜像点Mr1，通过相交测试发现Mr1与R之间有物体2遮挡，不存在直接到达的路径。再根据物体1的U`V`面创建镜像点Mr1的二次镜像点Mr2，此时发现Mr2与R直接可以达到，路径搜索完毕，此时射线路径为T→O→O`→R，将此路径存入终端位置的射线路径的链表；

S1007、根据信号的传播路径和现有的直射、反射、折射和绕射损耗计算公式，计算信号传播过程中的损耗参数；

S1008、通过与设定的信号强度最小值比较，判断当前信号强度是否满足信号强度约束条件，若满足约束条件，表明信号强度衰落至阈值，已无法用于定位，结束该路径搜索并删除相应的路径，若不满足所述约束条件，表明信号强度仍可用于定位，保存当前传播路径链表与信号强度损耗以待后续计算使用，一条射线路径分析完毕；令i加1，若i≤N，则进入步骤S1006，继续进行下一条路径的传播分析；若i>N，执行步骤S1009；

S1009、所有路径的都分析完，结束流程。

本发明实施例提供的基于可见面判定加速的反向射线追踪方法，一方面采用反向射线追踪算法，从根本上消除精度问题，同时传播过程中加入高程信息，直接将二维射线追踪转化为三维射线追踪，进一步提高信号传播分析结果的精度。另一方面，在原有可见面判定算法的基础上，提出轻量级的基于相交测试的可见面判定算法，提升了射线追踪反射传播模拟计算的运行速度，大大降低了射线追踪计算的运行时间，以及提高了空间传播的分析效率。

相应的，如图11所示，本发明的实施例还提供一种可见面判定装置，设置在计算机设备中，包括：

平面获取单元111，用于获取目标空间中待判定平面的平面信息；

检测单元112，用于对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；

确定单元113，用于根据检测结果确定所述第一待判定平面是否为可见面。

本发明的实施例提供一种可见面判定装置，能够获取目标空间中待判定平面的平面信息，并对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面，然后根据检测结果确定第一待判定平面是否为可见面，这样就避免了投影相交判定中每个平面需要计算三次投影、投影面之间需要进行多次判断的情况，因此在保证计算精度的同时大大减小了射线追踪传播路径的计算开销。

可选的，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

可选的，检测单元112，具体可用于：

读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；

将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；

分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；

继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

可选的，确定单元113，具体用于：

在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；

在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

相应的，如图12所示，本发明的实施例还提供一种反向射线追踪装置，设置在计算机设备中，基于上述实施例提供的可见面判定装置，包括：

可见面获取单元121，用于获取目标空间中的可见面集合；

传播计算单元122，根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

本发明的实施例提供的反向射线追踪装置，能够获取目标空间中的可见面的集合，预先排除空间中大量的不可见面，然后根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算，从而可以确定信号发射点和信号接收点之间的信号传播路径。

进一步的，所述反向射线追踪装置还可包括：

损耗确定单元，用于在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；

保留单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；

删除单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (12)

1.一种可见面判定方法，其特征在于，包括：

获取目标空间中待判定平面的平面信息；

对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；

根据每个所述第一待判定平面的检测结果确定对应的所述第一待判定平面是否为可见面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面包括：

读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；

将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；

分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；

继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述第一待判定平面的检测结果确定对应的所述第一待判定平面是否为可见面包括：

在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；

在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

5.一种反向射线追踪方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的可见面判定方法，包括：

获取目标空间中的可见面集合；

根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，所述方法还包括：

确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；

在经历强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；在经历强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

7.一种可见面判定装置，其特征在于，包括：

平面获取单元，用于获取目标空间中待判定平面的平面信息；

检测单元，用于对于每个第一待判定平面，检测是否存在一个第二待判定平面，使得所述第一待判定平面中的各平面凸点与信号发射点所连形成的各条线段都穿过所述第二待判定平面；其中，所述第一待判定平面、所述第二待判定平面为所述待判定平面中的任意两个；

确定单元，用于根据每个所述第一待判定平面的检测结果确定对应的所述第一待判定平面是否为可见面。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述待判定平面包括所述目标空间中物体的各表面所在的平面，其中，三个所述待判定平面相交于一个平面凸点。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述检测单元，具体用于：

读入一个所述第一待判定平面的平面方程并获得相应的平面凸点坐标；

将所述各平面凸点与所述信号发射点连线获得n条线段；

分别检测所述待判定平面中是否存在与所述n条线段都相交的第二待判定平面；

继续读入下一个第一待判定平面的平面方程进行检测，直至遍历所有所述待判定平面。

10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

在所述检测结果为存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为不可见面；

在所述检测结果为不存在所述第二待判定平面的情况下，确定所述第一待判定平面为可见面。

11.一种反向射线追踪装置，其特征在于，所述装置基于权利要求7所述的可见面判定装置，包括：

可见面获取单元，用于获取目标空间中的可见面集合；

传播计算单元，根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算以确定相应的信号传播路径。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

损耗确定单元，用于在所述根据信号发射点的位置和信号接收点的位置，对每个可见面进行射线传播计算之后，确定所述信号传播路径对传输信号的强度损耗；

保留单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度大于或等于预设阈值的情况下，保留所述信号传播路径；

删除单元，用于在经历所述强度损耗后的信号强度小于所述预设阈值的情况下，删除所述信号传播路径。

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