CN111132181B - 应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，方法包括：从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息，基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景，然后基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息。本发明实施例中，利用高精度的建筑信息模型和地理信息系统精确地描述铁路场景中的铁轨、路堑、高架桥等环境信息，通过高铁场景射线跟踪仿真器，为无线通信网络规划和优化提供精准的高铁无线通信网络信道信息。

Description

应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及无线通信技术领域，具体涉及一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着无线通信网络技术的迅速发展，在无线通信网络规划和优化方面，工业界出现了各种各样的与无线通信网络规划和优化相关的技术软件，例如在许多无线通信网络规划和优化软件中包含了射线跟踪模块，目前大多数的商业软件中的射线跟踪软件或模块主要针对电信运营商的大规模公共网络部署，所以环境信息提取模式也较为固定，因此，多方面为高铁场景射线跟踪提供精准的输入，颇为复杂。

其中，目前含有射线跟踪模块的商业软件，在高铁射线跟踪应用场景中，无法精细地刻画场景中的物体，甚至会造成场景中物体的遗漏，对仿真精度产生极大的影响，为三维射线跟踪提供精准的输入，从而得到精准的信道信息，进而为GSM-R网络规划和优化提供服务，具有迫切的需求以及重要的应用价值。

发明内容

本发明的至少一个实施例提供了一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，为了确定高铁无线通信网络信道信息。

第一方面，本发明实施例提出一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，该方法包括：

从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

基于目标高铁铁路信息和目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

基于高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息；

上述方法还包括：

对目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

对目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

基于目标高铁铁路信息和目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景包括：

基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景。

在一些实施例中，目标高铁铁路信息包括目标高铁几何信息。

在一些实施例中，目标高铁环境信息包括：结构体的三维几何信息、地形信息。

在一些实施例中，上述方法还包括：

对目标高铁铁路信息进行格式转化操作，将目标高铁铁路信息的数据交换格式转化为轻量级。

在一些实施例中，上述方法还包括：

对目标高铁环境信息进行格式转化操作，将目标高铁环境信息的数据交换格式转化为轻量级。

在一些实施例中，基于目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景，包括：

基于格式转化后的目标高铁环境信息和格式转化后的目标高铁铁路信息，确定高铁射线跟踪应用场景。

在一些实施例中，坐标系是通用横墨卡托格网系统中的一种坐标系。

第二方面，本发明实施例还提出一种应用于无线通信网络的射线跟踪装置，包括：提取模块、融合模块、仿真模块；

提取模块，用于从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

融合模块，用于基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

仿真模块，用于基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息；

上述装置还包括：

转化模块：用于对目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；还用于对目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

仿真模块：还用于基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景。

第三方面，本发明实施例还提出一种电子设备，包括：处理器和存储器；

处理器通过调用存储器存储的程序或指令，用于执行上述任一方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储程序或指令，程序或指令使计算机执行上述任一方法的步骤。

本发明实施例中提供的一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息，然后根据所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景，最后基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息，利用高精度的建筑信息模型和地理信息系统精确地描述铁路场景中的铁轨、路堑、高架桥等环境信息，通过高铁场景射线跟踪仿真器，为无线通信网络规划和优化提供精准的高铁无线通信网络信道信息，进而更好的规划及优化高铁无线通信网络。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以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应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

图1为本发明实施例提供的一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101：从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息。

具体的，本步骤中，利用高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息，所述目标高铁铁路信息包含目标高铁几何信息，例如：铁轨、枕木等；利用精准的地理信息系统提取目标高铁环境信息，所述目标高铁环境信息包含结构体的三维几何信息、地形信息，其中结构体的三维几何信息是指目标高铁周围的高楼、高架桥、路堑等，地形信息是指的目标高铁周围的自然环境等。

步骤102：基于目标高铁铁路信息和目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景。

具体的，本步骤中，是在通过高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息，以及通过地理信息系统提取目标高铁环境信息后，将上述两部分场景进行融合，从而获得完整的高铁射线跟踪应用场景，例如，应用于高铁的无线通信网络技术领域，通过高铁无线通信网络射线跟踪仿真器，提供精准的高铁无线通信网络信道信息，进而更好的规划及优化高铁无线通信网络。

在一些实施例中，通过高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息后，对目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个，以及通过高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息后，对目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个。在进行上述操作后，可以基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景。

具体的，对于目标高铁铁路信息，坐标系统一转化操作可以是通过高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息后，利用开源的坐标转换库进行经纬度和统一坐标系转换，将目标高铁铁路信息的坐标系转化成统一坐标系。在进行坐标系统一转化操作后，可以根据目标高铁铁路信息的复杂程度进行简化操作，简化操作的处理方式如下：

一方面是对目标高铁铁路信息中的多边形进行三角化，即将每个多边形平面划分为多个三角形，以方便射线跟踪的计算；另一方面是对目标高铁铁路信息中的一些复杂的多边形被三角化为数量巨大的三角形，这时需要对这个复杂的多边形进行简化，降低三角形的数量，减小射线跟踪的复杂度。

具体的，对于目标高铁环境信息，坐标系统一转化操作可以是通过地理信息系统提取目标高铁环境信息后，利用开源的坐标转换库进行经纬度和统一坐标系转换，将目标高铁环境信息的坐标系转化成统一坐标系。

在进行坐标系统一转化操作后，可以根据目标高铁环境信息的复杂程度进行简化操作，具体如下：

一方面是对目标高铁环境信息中的多边形进行三角化，即将每个多边形平面划分为多个三角形，以方便射线跟踪的计算；另一方面是对目标高铁环境信息中的一些复杂的多边形被三角化为数量巨大的三角形，这时需要对这个复杂的多边形进行简化，降低三角形的数量，减小射线跟踪的复杂度。

在一些实施例中，所述坐标系都属于通用横墨卡托格网系统中的坐标系，可采用WGS-1984米制坐标系等，只需所述目标高铁铁路信息的坐标系统一转化操作和所述目标高铁环境信息的坐标系统一转化操作中保持两种坐标系转化是同一种坐标系便可。

在一些实施例中，通过高铁建筑信息模型提取目标高铁铁路信息后，可以对目标高铁铁路信息进行格式转化操作，将目标高铁铁路信息的数据交换格式转化为轻量级；通过地理信息系统提取目标高铁环境信息后，可以对目标高铁环境信息进行格式转化操作，将目标高铁环境信息的数据交换格式转化为轻量级。

具体的，格式化操作可以包括通过软件Autodesk Revit二次开发的插件，将高铁建筑信息模型BIM中提取的目标高铁铁路信息中的高铁几何信息提取转化为JSON格式，然后用软件SketchUP读取该JSON文件，进一步进行目标高铁铁路信息的三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个，最后对目标高铁铁路信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值，保存JSON格式的目标高铁铁路信息。

具体的，格式化操作可以包括通过地理信息系统GIS提取目标高铁环境信息，进行目标高铁环境信息的三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后，利用ArcGFIS软件将操作后目标高铁环境信息转化为明码的JSON格式，最后对目标高铁环境信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值，保存JSON格式的目标高铁环境信息。

步骤103：基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息。

具体的，本步骤中，基于步骤102中获得完整的高铁射线跟踪应用场景，然后通过高铁射线跟踪仿真器，确定出高铁无线通信网络信道信息，然后对高铁无线通信网络进行规划和优化服务。

图2为本发明实施例提出一种应用于无线通信网络的射线跟踪装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：提取模块201、融合模块204、仿真模块205；

提取模块201，用于从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

融合模块204，用于基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

仿真模块205，用于基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息。

所述装置还可以包括：简化模块202、转化模块203。

简化模块202，用于对目标高铁环境信息中的多边形进行三角化，以及对目标高铁环境信息中的一些复杂的多边形被三角化为数量巨大的三角形，这时需要对这个复杂的多边形进行简化，降低三角形的数量；

还用于对目标高铁铁路信息中的多边形进行三角化，以及对目标高铁铁路信息中的一些复杂的多边形被三角化为数量巨大的三角形，这时需要对这个复杂的多边形进行简化，降低三角形的数量。

转化模块203，用于利用开源的坐标转换库进行经纬度和米制坐标转换，将目标高铁铁路信息的坐标系转化成统一坐标系；还用于利用开源的坐标转换库进行经纬度和统一坐标系转换，将目标高铁环境信息的坐标系转化成统一坐标系。

其中，所述转化模块203：还用于对所述目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；还用于对所述目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

仿真模块205：还用于基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景。

图3为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图，如图3所示，该电子设备包括：

一个或多个处理器301；

存储器302；

所述电子设备还可以包括：输入装置303和输出装置304。

所述电子设备中的处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接。

存储器302作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的高铁射线跟踪应用场景的方法对应的程序指令/模块（例如，附图2所示的提取模块201、融合模块202）。处理器301通过运行存储在存储器302中的软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的高铁射线跟踪应用场景的方法。

存储器302可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。

此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。

在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置303可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。

输出装置304可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例还提供一种包含计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储程序或指令，该程序或指令使计算机执行行时用于执行一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，该方法包括：

从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息。

可选的，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法的技术方案。

本发明实施例中，利用高精度的建筑信息模型和地理信息系统精确地描述铁路场景中的铁轨、路堑、高架桥等环境信息，通过高铁场景射线跟踪仿真器，为无线通信网络规划和优化提供精准的高铁无线通信网络信道信息。

以上实施例公开的装置能够实现以上各方法实施例公开的方法的流程，为避免重复，在此不再赘述。

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。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，其特征在于，包括：

从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息；

所述方法还包括：

对所述目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

对所述目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，

以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景；

所述方法还包括：

对所述目标高铁铁路信息中的高铁几何信息进行格式转化操作，将所述目标高铁铁路信息中的高铁几何信息的数据交换格式转化为JSON格式，以及将所述目标高铁铁路信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值；

对所述目标高铁环境信息进行格式转化操作，将所述目标高铁环境信息的数据交换格式转化为JSON格式，以及将所述目标高铁环境信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值。

2.根据权利要求1所述的应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，其特征在于，所述目标高铁铁路信息包括目标高铁几何信息。

3.根据权利要求1所述的应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，其特征在于，所述目标高铁环境信息包括：结构体的三维几何信息、地形信息。

4.根据权利要求1所述的应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，其特征在于，所述基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景，包括：

基于格式转化后的所述目标高铁环境信息和格式转化后的所述目标高铁铁路信息，确定高铁射线跟踪应用场景。

5.根据权利要求1所述的应用于无线通信网络的射线跟踪技术方法，其特征在于，所述坐标系是通用横墨卡托格网系统中的一种坐标系。

6.一种应用于无线通信网络的射线跟踪装置，其特征在于，包括：

提取模块，用于从高铁建筑信息模型中提取目标高铁铁路信息，以及从地理信息系统中提取目标高铁环境信息；

融合模块，用于基于所述目标高铁铁路信息和所述目标高铁环境信息，确定高铁射线跟踪应用场景；

仿真模块，用于基于所述高铁射线跟踪应用场景，利用射线跟踪仿真器，确定高铁无线通信网络信道信息；

所述装置还包括：

转化模块：用于对所述目标高铁铁路信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；还用于对所述目标高铁环境信息，进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个；

仿真模块：还用于基于进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁铁路信息，以及进行三角化操作以及坐标系统一转化操作中的至少一个后的目标高铁环境信息确定高铁射线跟踪应用场景；

所述装置还包括：

转化模块：还用于对所述目标高铁铁路信息中的高铁几何信息进行格式转化操作，将所述目标高铁铁路信息中的高铁几何信息的数据交换格式转化为JSON格式，以及将所述目标高铁铁路信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值；还用于对所述目标高铁环境信息进行格式转化操作，将所述目标高铁环境信息的数据交换格式转化为JSON格式，以及将所述目标高铁环境信息对应的场景中的材料进行电磁参数赋值。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

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