CN112199865A - 基于sbr的多层密闭舱体射线跟踪方法、存储介质及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法、存储介质及终端,属于射线跟踪技术领域,基于分层迭代思想创建多个转接源,以接收发射源发射的射线,进而基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,若是,停止对当前射线的跟踪;若否,将射线转发至下一转接源或接收源。本发明基于分层迭代思想创建多个转接源,作为多层密闭舱体层与层之间的转接;转接源基于邮箱技术判断射线是否重复发射,避免了同层的转接点/接收源重复接收,即对可能存在重复计算和对场强无贡献的无效计算部分进行了合理筛选,减少了仿真所用的时间,大大降低了计算工作量,实现了对多层密闭舱体射线的高效跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及射线跟踪技术领域,尤其涉及基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法、存储介质及终端。
背景技术
射线跟踪法作为一种依托于计算机强大计算能力发展起来的经典算法,能够识别出多径信道收发端之间所有可能的射线路径,并根据电磁波传播理论对每条射线的幅度、延迟和极化信息等进行计算,从而对区域范围内的电波传播特性进行预测。
自上世纪80年代初射线跟踪法开始出现以来,国内外学者提出了许多经典算法,比如基于正向跟踪算法(Direct Algorithm)的弹跳射线法(SBR,Shooting and BouncingRays method)和基于反向跟踪算法(Inverse Algorithm)的镜像法(Image Method)等。SBR方法是射线跟踪法通用且经典算法之一,具有物理概念清晰、精度高、容易实现等优点,被广泛应用于各类确定性信道建模之中。
时至今日,国内外学者已经从多个方向出发,对SBR算法做出了许多改进,如Bang、Kim等人通过减少初始射线数目的自适应射线网格法和基于八叉树结构的自适应空间分割法减少交集测试数目,并将其用于RCS(Radar Cross-Section,雷达散射截面)计算中,在保持精度的同时大大减少了运行时间;将基于碰撞检测的“包围盒”技术用于模型简化,间接减少了SBR方法射线相交判断次数,提高了射线跟踪法的计算效率;杨俊华、符红光等在GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)中使用一种基于线索二叉树的KD-Tree结构组织场景,避免了传统KD-Tree结构在遍历场景时在堆栈上的开销。
但是现阶段的射线跟踪法效率和精确度一定程度上仍然由环境模型的复杂程度所决定,因此在某些特殊场景想使用SBR算法进行建模时,需要使用有针对性的技术对算法进行改进。目前,针对多层密闭舱体,还未提出高效且精确度高的射线跟踪算法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术无法对多层密闭舱体射线进行高效跟踪的问题,提供基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法、存储介质及终端。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,所述方法包括:
基于分层迭代思想创建多个转接源,以接收发射源发射的射线,进而基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,若是,停止对当前射线的跟踪;若否,将射线转发至下一转接源或接收源。
作为一选项,所述基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线具体包括:
为发射源发射的每一条射线分配一个唯一编号;遍历转接源邮箱单元中存储的射线编号,若不存在当前射线编号,继续采用射线弹跳法跟踪当前射线;若存在当前射线编号,停止对当前射线的跟踪。
作为一选项,所述分层迭代思想具体为:
对多层密闭舱进行分层处理;在每层设置一级转接源,一级转接源包括多个转接源;多级转接源之间依次进行射线的转发,最后将发射源发射的射线转发至接收源。
作为一选项,所述转接源采用固定半径接收球的外接六面体接收并转发发射源发出的射线。
作为一选项,所述方法还包括对射线进行接收判断步骤:
采用固定半径接收球的外接六面体接收发射源发出的射线;构建固定半径接收球的外接六面体的空间分割树;对空间分割树与射线进行求交运算,进而判断当前射线是否被转接源或接收源接收。
作为一选项,所述方法还包括发射源创建步骤:
根据需要跟踪的射线方向向量Vt构建球形发射源,公式为:
Vz=cosθ
θ=mΔθ,m=1,2,…,[180/Δθ]
其中,Vx,Vy,Vz是构成需要跟踪的射线方向向量Vt,Δθ相邻射线间的角度,θ表示球极坐标系中原点到射线端点的线段与坐标轴z正方向的夹角,表示球极坐标系中通过z轴和射线端点的半平面与坐标面zOx构成的夹角。
作为一选项,所述将射线转发至下一转接源或接收源之前还包括相交判断步骤:判断当前射线权重是否大于等于射线衰减阈值,若否,将射线转发至下一转接源或接收源;否则,停止对当前射线的跟踪。
作为一选项,所述射线权重根据射线发生直射、反射以及绕射的次数进行计算。
需要进一步说明的是,上述各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
本发明还包括一种存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令运行时执行上述基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。
本发明还包括一种终端,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,所述处理器运行所述计算机指令时执行上述基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。
与现有技术相比,本发明有益效果是:
(1)本发明基于分层迭代思想创建多个转接源,作为多层密闭舱体层与层之间的转接;转接源基于邮箱技术判断射线是否重复发射,避免了同层的转接点/接收源重复接收,即对可能存在重复计算和对场强无贡献的无效计算部分进行了合理筛选,减少了仿真所用的时间,大大降低了计算工作量,实现了对多层密闭舱体射线的高效跟踪。
(2)本发明基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,减少了固定接收源半径范围内同一射线的射线圆锥重合部分导致的重复接收问题,大大减少了计算开销,且整个射线跟踪方法基于SBR算法实现,精度高,实施简单。
(3)本发明通过分层迭代思想对射线进行接收并转发,射线在寻找碰撞点时,只需要与当前层的障碍物进行求交运算,减少了大量不必要的计算,同时避免了跨层计算导致的计算难度增大。
(4)本发明采用固定半径接收球的外接六面体接收并转发发射源发出的射线,针对不同的射线,不需要计算接收球的半径即可实现射线与接收球的相交检测,降低了计算复杂度。
(5)本发明通过构建固定半径接收球的外接六面体的空间分割树,通过对空间分割树与射线进行求交运算以实现对射线的接收判断,能够大大简化计算过程。
(6)本发明通过相交判断步骤能够筛选出能量衰减超过阈值的射线进而停止对其进行追踪,能够进一步降低跟踪计算量。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例1的方法流程图;
图2为本发明实施例1的迭代算法示意图;
图3为本发明实施例1的接收模型示意图;
图4为本发明实施例1的发射源模型示意图;
图5为本发明实施例1的经包围盒技术处理的多层密闭舱体模型示意图;
图6为本发明实施例1的方法流程图;
图7为本发明实施例1的方法的信道预测轨迹图;
图8为本发明实施例1的三层密闭舱体的简化模型示意图;
图9为本发明实施例1的仿真结果示意图;
图10为本发明实施例1的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,属于“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明的核心思想是分层迭代,即根据多层密闭舱体模型中天然的分层结构,按照由发射源到接收源的方向在模型中逐层使用SBR方法。为了完善这一思想,设计了一种收发两用的迭代源模型(转接源)作为层与层之间的转接,同时该迭代源用“邮箱技术”的理念,避免了发射源和迭代源模型构建时所带来的重复计算问题。以上策略,将迭代源模型作为筛选机制的储存模块,分层迭代与迭代源模型一起使用可以降低计算的复杂程度,迭代源模型与邮箱技术一起使用可减少重复计算,多种策略以迭代源模型为纽带互相促进,共同支撑起了对多层密闭舱体模型的射线跟踪算法。
实施例1
如图1所示,在实施例1中,基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,具体包括基于分层迭代思想创建多个转接源,以接收发射源发射的射线,(转接源)基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,若是,停止对当前射线的跟踪;若否,将射线转发至下一转接源或接收源。本发明基于分层迭代思想创建多个转接源,作为多层密闭舱体层与层之间的转接;转接源基于邮箱技术判断射线是否重复发射,避免了同层的转接点/接收源重复接收,即对可能存在重复计算和对场强无贡献的无效计算部分进行了合理筛选,减少了仿真所用的时间,大大降低了计算工作量,实现了对多层密闭舱体射线的高效跟踪。
进一步地,基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线具体包括:
为发射源发射的每一条射线分配一个唯一编号;
遍历转接源邮箱单元中存储的射线编号,若不存在当前射线编号,继续采用射线弹跳法跟踪当前射线;若存在当前射线编号,停止对当前射线的跟踪。
具体地,邮箱技术在具体使用时,为每一条射线分配一个编号(θ,),同时为每一个转接源分配一个邮箱单元,该单元贮存有该转接源接收到的所有射线的编号信息。每根射线从发射源发出后,都要先遍历一遍该层有接收功能的转接源,若该转接源源中有编号与该射线编号一致,则证明该射线已经由发射源发射过,可以跳过该射线继续追踪下一条射线,从而减少了交集运算次数。
本发明基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,减少了固定接收源半径范围内同一射线的射线圆锥重合部分导致的重复接收问题,大大减少了计算开销,且整个射线跟踪方法基于SBR算法实现,精度高,实施简单。
进一步地,分层迭代思想具体为:
对多层密闭舱进行分层处理;
在每层设置一级转接源,一级转接源包括多个转接源;
多级转接源之间依次进行射线的转发,最后将发射源发射的射线转发至接收源。
具体地,如图2所示,以三层密闭舱体为例,设迭代函数的自变量x是第一层的所有射线,x按照传播函数f(x)到达1、2层之间的转接源,完成了一次传播,此时的函数值就变为f(x)。依次类推,则在x到达2、3层之间的转接源时,函数值为f(f(x)),在接收源处的函数值为f(f(f(x))),以此完成了一次完整的源迭代,本模型的三层结构最多需要三次迭代完成预测。本发明通过分层迭代思想对射线进行接收并转发,射线在寻找碰撞点时,仅需与当前层的障碍物进行求交运算,减少了大量不必要的计算,同时避免了跨层计算导致的计算难度增大。
进一步地,本发明转接源采用固定半径接收球的外接六面体接收并转发发射源发出的射线,针对不同的射线,不需要计算接收球的半径即可实现射线与接收球的相交检测,降低了计算复杂度。具体地,转接源能接收并存储来自上一层射线的信息,由于转接源内置的各类筛选机制直接作用于层与层之间,因此其可筛除对总场强无贡献的射线,又能将符合要求的射线按照存储信息发射出去;同时,其还内嵌邮箱技术,用以筛除另一部分由发射源重复发射的射线。在模型的选取上,因为判断交点存在大量计算的原因,采用固定半径接收球的外接六面体,既方便接收时进行求交运算,又方便接收射线转发。
更进一步地,本发明方法还包括对射线进行接收判断,具体为:
采用固定半径接收球的外接六面体接收发射源发出的射线;
构建固定半径接收球的外接六面体的空间分割树;
对空间分割树与射线进行求交运算,进而判断当前射线是否被转接源或接收源接收,能够大大简化计算过程。
具体地,接收判断问题即如何判断某条射线能被接收点或者接收天线接收的问题,经典SBR方法引入自适应接收球算法接收射线,自适应接收球即半径随接收射线变化的接收球。具体地,自适应接收球的半径R为:
上式中,θ为相邻该射线圆锥的夹角,L是射线的总长度。在实际情况中,每一条射线实际上是一个有一定内角的射线角锥,仿真时,为便于计算,一般使用圆锥代替角锥,圆锥的角度即上式中的θ。但在仿真时,圆锥模型会导致球形产生波前重叠,这部分重合会导致发射源对某些射线重复发射。因此,使用自适应接收球法接收信号时,对每一条射线都要计算相应接收球的半径并进行相交检测,计算量巨大,并且波前重叠会导致射线重复发射问题。为解决这一问题,本发明采用固定区域接收源方法进行射线接收工作。当接收源固定后,让射线的圆锥角与一定半径的接收源进行求交运算。此外,用接收球的外接六面体代替球简化接收源模型,把六面体读入,构建OBB(Oriented Bounding Box,定向包围盒)树,方便交集运算,基于此,在判断接收问题时,仅仅需要判断射线所在的圆锥角与接收球的位置关系,以损失少量精度为代价简化了计算过程。接收模型(转接源中接收模型采用的是与接收源相同的接收模型)如图3正方体部分所示,其采用固定半径的确定方式需满足以下公式:
Rcollect≈Dmax*θ
上式中,Dmax为预测区域最大的距离,Rcollect为接收球半径,θ为发射射线的夹角。
进一步地,方法还包括发射源的创建步骤,具体根据需要跟踪的射线方向向量Vt构建球形发射源,公式为:
Vz=cosθ
θ=mΔθ,m=1,2,…,[180/Δθ]
其中,Vx,Vy,Vz是构成需要跟踪的射线方向向量Vt,Δθ相邻射线间的角度,θ表示球极坐标系中原点到射线端点的线段与坐标轴z正方向的夹角(球极坐标系),表示球极坐标系中通过z轴和射线端点的半平面与坐标面zOx构成的夹角,遍历n和m值即可得到发射源发出的所有射线,通过改变间隔角Δθ的大小来调节射线源发射的射线数量,发射源模型如图4所示,发射源基于大地测量的圆穹理论,以球心为发射点,使用类似于地球仪上经线和纬线的构造方式,用大量面积近似相等的正方形覆盖单位球面。
进一步地,本发明将射线转发至下一转接源或接收源之前还包括相交判断步骤,即判断当前射线权重是否大于等于射线衰减阈值,若否,将射线转发至下一转接源或接收源;否则,停止对当前射线的跟踪。本发明通过相交判断步骤能够筛选出能量衰减超过阈值的射线进而停止对其进行追踪,能够进一步降低跟踪计算量。
具体地,相交判断问题是指如何判断发射出去的射线与周围环境里的物体相交,以及同一根射线可能跟几个物体同时相交,如何确定哪一个物体才是真正的相交。本发明通过对一条射线直接与环境中的障碍物求交,根据求交计算结果列出所有碰撞点,然后通过比较各个碰撞点到上个碰撞点(或者源)的距离,以距离最短的点为真实碰撞点。该判断方法会根据环境的障碍物复杂度提升,为了减小运算量,采用包围盒方法实现相交判断,即将障碍物用规则的六面体补全,因此在完成预处理后的可视化的仿真界面中,所有的障碍物均为规则的六面体图像,经包围盒技术处理的多层密闭舱体模型如图5所示。
进一步地,为了对射线在场景中的传播过程进行控制,筛除掉自身衰减超过阈值的射线,本发明射线权重根据射线发生直射、反射以及绕射的次数进行计算,即根据射线在实际场景中传播的衰减数据,为直射、反射、绕射等光学现象设置权重。本发明三层密闭舱体模型所有仿真均设置总权重为6,发生一次直射记为0,发生一次反射记为1,发生一次绕射记为3,当射线总权重≥6且该射线没有被接收源接收后,认为该射线的能量衰减超过阈值,不再对其进行追踪。
为更好地理解本发明构思,如图6所示,现对本发明方法实现步骤进行完整说明:
S10:预处理步骤,创建发射源、接收源以及转接源,并对多层密闭舱体进行分层处理,设置发射源、接收源以及转接源位置,以及具体的发射参数;
S11:发射源按顺序发射射线;
S12:遍历转接源中邮箱单元存储射线编号,判断是否存在当前射线编号,若存在,停止对当前射线进行跟踪,返回步骤S11;若不存在,采用SBR算法继续对当前射线进行跟踪;
S13:判断当前射线是否满足相交判断,若当前射线权重大于等于射线衰减阈值,停止对当前射线进行跟踪,返回步骤S11;若若当前射线权重小于射线衰减阈值,当前层转接源存储当前射线编号信息;
S14:判断发射源是否有未发射射线,若有,返回步骤S11;若无,判断当前层是否有发射源,若有,返回步骤S11,若无,判断是否具有下一层转接源,若有,进入步骤S15;若否,进入步骤S16;
S15:下一层转接源进入发射模式,执行步骤S11-S14,直至当前层转接源不具有下一层转接源(为最后一层转接源),进入步骤S16;
S16:当前层转接源接接收的射线转发至接收源,并根据接收信息计算场强。具体地,如图7所示,为采用本发明方法的信道预测轨迹图。
更进一步地,如图8所示,本发明以三层密闭舱体的简化模型为例,发射源位于第一层,预设坐标(0,0,600),接收源位于第三层,预设坐标(0,0,50)为例,结合简化的树状模型来说明优化后的跟踪方法流程:
S21:预处理步骤;该阶段包括根据坐标设置发射源和接收源,在连接处预设转接源1-a、1-b、2-a、2-b,使用包围盒技术预处理障碍物,将其补全为方便计算的六面体,设置发射参数,如天线增益、场强、障碍物相对介电常数、电导率等等。其中,转接源1-a、1-b为同一级转接源,转接源2-a、2-b为同一级转接源。
S22:射线由发射源发出,执行跟踪操作前先遍历一遍第一层两个转接源(1-a和1-b)内存储的射线编号,若无编号与本射线编号一致,则按照跟踪算法对该射线进行追踪;若存在编号与该射线编号一致,则跳过该射线,对下一根射线执行本操作,直至遍历完所有射线;
S23:对于S22中能够抵达转接源1-a和1-b的射线,在接收前按照权重对射线进行筛选,只接受并记录权重小于4的射线;
S24:将S23中接收到的射线按照记录顺序重新发射,以1-a、1-b为发射源,2-a、2-b为转接源重复步骤S22;
S25:对于S24中能够抵达转接源2-a、2-b的射线,在接收前按照权重对射线进行筛选,只接受并记录权重小于5的射线;
S26:以2-a、2-b为发射源,预设接收球为接收源重复步骤S22;
S27:汇总接收源接收到的所有信息,计算相关参数。
为进一步说明本发明的有益效果,采用本发明方法对密闭舱体内部电波传播进行仿真,并与使用现有算法(SBR)所得到的数据、参考数据分别进行对比。
此次仿真,射线发射源频率1.8Ghz,发射源与接收点均为全向天线,发射源间隔角预设1.8°,初始场强1V/m,发射天线辐射功率Pt、发射天线和接收天线增益Gt、Gr均预设为1。起点A坐标(0,0,600),终点B坐标(0,0,50),选取舱体内的任意10个点以及四个转接源、发射源、接收源作为检测对象,根据它们与发射源的距离分别编号1-16,横向对比本发明算法、现有算法在该点的预测值,并与参考值作对照。仿真使用Intel i5处理器,16GB内存,仿真平台为Matlab,精确度预测结果如图9所示,可知,本发明算法基本没有改变现有算法的精度,同时,本发明算法与参考值最大误差小于6dBm,略优于现有算法,误差在合理范围内,基本满足了对仿真精度需求。
为了验证本发明算法在该模型下的高效性,多次运行不同间隔角下的加速算法与现有算法,横向比较相同间隔角下两算法的反应时间。间隔角的选取是从1.8°到6°,步长0.6°,实际测量数据比较如图10所示,由图可知,在角度间隔相同的情况下,本发明算法加速效果明显优于现有算法。其中,平均加速效果要好36.29%以上;在角度间隔较大的情况下,发射射线相对要少,此时加速效果略低于平均值,这是由于筛选机制不能完全避免重复发射问题造成的;当角度间隔越小,发射射线数目越多,本发明算法加速效果越趋于明显,在间隔角1.8°时,加速效果可以达到40.01%,显然,随着精度的提升,间隔角越小,加速效率还可以更高,即本发明方法能够实现对多层密闭舱体射线的高效跟踪。上述两个仿真结果表明本发明算法在计算效率上有显著的提高,对于同样数量的发射射线可以节约大量计算时间,仿真时间基本满足工程需要。同时,本发明跟踪算法不仅可以大幅度提高原始算法的计算效率,同时能够保证现有算法的精度,解决了算法精度与效率难以统一的问题。
实施例2
本实施例提供了一种存储介质,与实施例1具有相同的发明构思,其上存储有计算机指令,所述计算机指令运行时执行实施例1中所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。
基于这样的理解,本实施例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-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例3
本实施例还提供一种终端,与实施例1具有相同的发明构思,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,所述处理器运行所述计算机指令时执行实施例1中所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。处理器可以是单核或者多核中央处理单元或者特定的集成电路,或者配置成实施本发明的一个或者多个集成电路。
在本发明提供的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。
以上具体实施方式是对本发明的详细说明,不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演和替代,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述方法包括:
基于分层迭代思想创建多个转接源,以接收发射源发射的射线,进而基于邮箱技术判断射线是否为重复发射射线,若是,停止对当前射线的跟踪;若否,将射线转发至下一转接源或接收源。
2.根据权利要求1所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述基于邮箱技术判断射线是否为重复发射的射线具体包括:
为发射源发射的每一条射线分配一个唯一编号;
遍历转接源邮箱单元中存储的射线编号,若不存在当前射线编号,继续采用射线弹跳法跟踪当前射线;若存在当前射线编号,停止对当前射线的跟踪。
3.根据权利要求1所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述分层迭代思想具体为:
对多层密闭舱进行分层处理;
在每层设置一级转接源,一级转接源包括多个转接源;
多级转接源之间依次进行射线的转发,最后将发射源发射的射线转发至接收源。
4.根据权利要求1所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述转接源采用固定半径接收球的外接六面体接收并转发发射源发出的射线。
5.根据权利要求1所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述方法还包括对射线进行接收判断步骤:
采用固定半径接收球的外接六面体接收发射源发出的射线;
构建固定半径接收球的外接六面体的空间分割树;
对空间分割树与射线进行求交运算,进而判断当前射线是否被转接源或接收源接收。
7.根据权利要求1所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述将射线转发至下一转接源或接收源之前还包括相交判断步骤:
判断当前射线权重是否大于等于射线衰减阈值,若否,将射线转发至下一转接源或接收源;否则,停止对当前射线的跟踪。
8.根据权利要求7所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法,其特征在于:所述射线权重根据射线发生直射、反射以及绕射的次数进行计算。
9.一种存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于:所述计算机指令运行时执行权利要求1-8任意一项所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。
10.一种终端,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,其特征在于:所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1-8任意一项所述的基于SBR的多层密闭舱体射线跟踪方法的步骤。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113075659A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 北京环境特性研究所 | 一种平坦场景网格模型自适应分区预处理方法和系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040022379A1 (en) * | 1997-04-03 | 2004-02-05 | Southwestern Bell Telephone Company | Apparatus and method for facilitating service management of communications services in a communications network |
CN1575458A (zh) * | 2001-08-22 | 2005-02-02 | 皮尔雷斯系统公司 | 用于能够对专用网络资源进行访问的输出管理系统和方法 |
US20060010215A1 (en) * | 2004-05-29 | 2006-01-12 | Clegg Paul J | Managing connections and messages at a server by associating different actions for both different senders and different recipients |
CN101216556A (zh) * | 2007-12-27 | 2008-07-09 | 复旦大学 | 电大复杂体目标与粗糙面背景复合电磁散射数值仿真方法 |
CN102722653A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-10-10 | 重庆邮电大学 | 一种基于MapReduce的射线跟踪加速算法 |
CN109588059A (zh) * | 2016-05-13 | 2019-04-05 | 瑞典爱立信有限公司 | 用于无线通信网络的网络架构、方法和设备 |
-
2020
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040022379A1 (en) * | 1997-04-03 | 2004-02-05 | Southwestern Bell Telephone Company | Apparatus and method for facilitating service management of communications services in a communications network |
CN1575458A (zh) * | 2001-08-22 | 2005-02-02 | 皮尔雷斯系统公司 | 用于能够对专用网络资源进行访问的输出管理系统和方法 |
US20060010215A1 (en) * | 2004-05-29 | 2006-01-12 | Clegg Paul J | Managing connections and messages at a server by associating different actions for both different senders and different recipients |
CN101216556A (zh) * | 2007-12-27 | 2008-07-09 | 复旦大学 | 电大复杂体目标与粗糙面背景复合电磁散射数值仿真方法 |
CN102722653A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-10-10 | 重庆邮电大学 | 一种基于MapReduce的射线跟踪加速算法 |
CN109588059A (zh) * | 2016-05-13 | 2019-04-05 | 瑞典爱立信有限公司 | 用于无线通信网络的网络架构、方法和设备 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
CONG, ZHOU 等: "An Efficient Volumetric SBR Method for Electromagnetic Scattering From In-Homogeneous Plasma Sheath", 《IEEE ACCESS》 * |
李朝奎 等: "一种利用镜像理论的射线跟踪改进算法", 《武汉大学学报· 信息科学版》 * |
梁晓辉 等: "分布式交互仿真中的电波传播模型研究", 《系统仿真学报》 * |
黄一航 等: "基于室内动静结合分割的射线跟踪加速方法", 《计算机应用》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113075659A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 北京环境特性研究所 | 一种平坦场景网格模型自适应分区预处理方法和系统 |
CN113075659B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 北京环境特性研究所 | 一种平坦场景网格模型自适应分区预处理方法和系统 |
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