[發明專利]基于射線追蹤的城市環境場強預測方法及系統

在審

• 申請號: 201510217723.1
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104811957A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 范榮雙;許德合;徐然;鄭君;賀鵬艷;荊凱旋
• 申請（專利權）人: 中測高科（北京）測繪工程技術有限責任公司
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W16/18;G06T17/05
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及電力電子技術和非線性控制應用領域，尤其涉及一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法及系統。

背景技術

信號測量是評價廣播電視無線網絡覆蓋狀況的主要技術手段，信號場強的大小是廣播電視無線網絡建設及使用中重點關注和研究的指標之一。信號在城市建筑物中傳播會產生明顯的樓宇效應和街道效應，而且在高層建筑的底部盲區比較明顯，信號強度較弱。這都為廣播電視無線網絡的設計與施工，使用與推廣帶來了極大的困難，現有技術中缺乏城市復雜環境信號覆蓋預測的技術方案。

發明內容

本發明提供一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法及系統，解決現有技術中的技術問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法，包括：

構建城市三維場景地圖；

根據構建的城市三維場景地圖，進行信號的射線傳播路徑追蹤，以獲取信號的傳播情況；

根據源點到目標點的射線路徑進行信號強度求解；

將信號強度求解結果加載到城市三維場景地圖，以展示信號場強預測結果。

一種基于射線追蹤的城市環境場強預測系統，包括：

三維構圖模塊，用于構建城市三維場景地圖；

信號傳播信息獲取模塊，用于根據構建的城市三維場景地圖，進行信號的射線傳播路徑追蹤，以獲取信號的傳播情況；

信號強度計算模塊，用于根據源點到目標點的射線路徑進行信號強度求解；

可視化模塊，用于將信號強度求解結果加載到城市三維場景地圖，以展示信號場強預測結果。

通過本發明提供的一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法及系統，通過構建城市三維場景地圖，根據構建的城市三維場景地圖，進行信號的射線傳播路徑追蹤，以獲取信號的傳播情況，根據源點到目標點的射線路徑進行信號強度求解，將信號強度求解結果加載到城市三維場景地圖，以展示信號場強預測結果。提升了場強預測精度，信號強度預測結果與實際情況高度吻合。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法的流程圖；

圖2為本發明實施例提供的反射射線示意圖；

圖3為本發明實施例提供的繞射射線示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種基于射線追蹤的城市環境場強預測系統的結構示意圖。

圖5為實際應用中三維場景中射線追蹤區域場強預測結果圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1為本發明實施例中提供的一種基于射線追蹤的城市環境場強預測方法，包括：

步驟101、構建城市三維場景地圖；

其中，基于DEM(Digital?Elevation?Model，數字高程模型)數據和建筑物二維線劃數據及相應建筑物高程屬性完成城市區域三維場景地圖的構建。城市三維場景地圖的構建包括了地形建模和建筑物建模，地形建模采用DEM數據疊加遙感影像完成城市地形數據的三維建模；建筑物建模利用GIS的建筑物二維線劃數據及對應的高程屬性進行建筑物的三維建模，并在建筑物表面添加紋理信息形成建筑物的三維模型。

步驟102、根據構建的城市三維場景地圖，進行信號的射線傳播路徑追蹤，以獲取信號的傳播情況；

其中，采用區域射線反向追蹤技術進行射線傳播路徑追蹤，由于經過高次反射和高次繞射后，信號場強急劇衰落，所以高次反射、繞射對接收點的場強貢獻是可以忽略不計的，經計算和實驗驗證，本發明實施例可以忽略三次及以上的反射和繞射的傳播射線。

步驟102具體可以包括：

步驟102-1、基于四叉樹結構，對城市三維場景地圖數據進行分區構建索引；

其中，將建筑物的二維線劃數據、建筑物頂層面表和道路面表作為分區構建索引的基礎數據，將三維場景地圖數據改換成二維平面數據加載建筑物高程屬性信息并通過四叉樹結構存儲，比三維空間的八叉樹結構存儲資源利用率提高、效率更高。