基于三维反向射线跟踪的电波传播预测

在复杂城市传播环境中,搜索三阶及以上反射及绕射路径能提高电波损耗预测精度,但现有研究主要针对二阶及以下反射及绕射路径。为此,提出一种任意阶反射及绕射反向射线跟踪算法。该算法基于镜像原理和一致性绕射理论,反向搜索确定射线传播路径,同时通过正向筛选过程建立可见多边形、棱边和场点,从而减少相交测试次数,降低高阶路径的搜索复杂度。在此基础上论述反射及绕射次数等因素对电波传播预测精度和复杂度的影响。数值仿真结果表明,考虑高阶传播路径能有效提高预测精度和预测效率,为三维城市中电信基站的规划设计和网络优化提供依据。     

基于.NET Remoting的射线跟踪并行计算模型

针对射线跟踪算法计算量大、耗时长的特点,在镜像法的基础上,利用.NET Remoting应用程序架构,设计了分布式射线跟踪并行计算模型。模型以二次虚拟源每个节点的子树为单位划分任务,通过管理程序调用并启动远程计算对象,根据计算节点的完成情况动态地分配任务。仿真结果表明:在保证场强预测精度的前提下,该模型大大减少了计算机运行时间,适用于城市蜂窝环境中电磁波场强的预测。     

基于镜像法的矿井隧道电磁波多径信道模型

针对矿井隧道复杂的电磁波传播环境,利用镜像法建立了矿井隧道电磁波多径信道模型,给出了三维空间的锯齿螺旋射线总传播路径长度和入射角、反射角的计算方法,以及总的接收功率和传输损耗的表达式。仿真结果表明,靠近发射天线的电磁波场强衰减较大,呈现快衰落现象,所建模型能准确预测隧道中电磁波场强分布。     

最短路径法射线追踪的MATLAB实现

MATLAB是一种广泛应用的优秀的科学计算语言和工具。本简要阐述了最短路径法的基本原理，探讨了在MATLAB环境中实现最短路径射线追踪的方法和步骤，并通过数值模拟演示了所编程序在射线追踪正演计算中的应用。     

地磁场条件下短波三维射线追踪仿真研究

为了分析电离层不均匀特性和地磁场对电波传播路径的影响,从Haselgrove射线方程出发,采用国际参考电离层和国际地磁参考场模型计算等离子体参数和磁参数,运用龙格库塔法求解射线方程,实现了短波三维射线追踪.通过采用三维射线追踪对均匀和不均匀电离层模型下射线路径计算并描迹,对比分析得出:不考虑电离层不均匀性将对射线路径造成较大地面距离误差.采用三维射线追踪对有无地磁场影响下的射线路径进行计算,仿真结果表明,地磁场存在时射线路径发生偏离且偏离方向及大小均不同.     

一种基于空间剖分的射线追踪算法的研究

传统的射线追踪算法中都需要对射线和传播环境的物体进行相交测试,这样会浪费大量的时间,效率不高。因此提出一种基于空间剖分的射线追踪算法,其中心思想为建立传播环境进行几何模型,利用剖分软件(如Gmsh)去除物体所占有的空间后剖分传播环境,连立点、线、面、体之间的几何关系,再利用射线和剖分后的子单元的几何关系确定射线的传播路径。     

无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站-地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。     

典型办公室下60GHz毫米波传播特性研究

为缓解频谱资源的日益紧张,毫米波无线通信已成为新的研究热点之一。基于射线追踪法,对典型室内办公环境下60 GHz毫米波传播特性进行仿真建模,并与2.4 GHz非毫米波频段进行对比分析。分别在视距和非视距下对比研究了两种频段的路径损耗与时延扩展,分析结果可以为室内毫米波的无线网络覆盖提供理论依据。     

改进的射线拾取法在地质体可视化中的应用

根据传统射线法和Depth-ray方法,实现了一种扩展了的射线拾取法。拾取时,将空间中的对象与射线求交,把与射线相交的所有对象保存起来,用户可以在这些保存的对象中选择一个作为拾取的对象。该拾取法能够在三维物体中拾取被遮挡的物体,并在三维地质体可视化系统中获得了较好的应用效果。     

一种改进的射线跟踪路径搜索算法

基于几何光学原理的射线跟踪信道建模方法能够对场强、时延、到达角等多径信息进行精确预测,该方法多用多边形或三角构建三维场景模型。为了提高射线跟踪的路径搜索效率,提出一种改进的三角化射线跟踪路径搜索算法。在原带符号体积法中加入对实际不相交三角形的排除过程,简化判断过程,减小计算量。以三个不同类型的场景模型为例,对改进前后的算法进行仿真比较。结果表明,改进的路径搜索算法比原算法运算速度更快,且场景模型越复杂,效率提高越明显。     

基于聚类分析的反向射线跟踪算法

无线定位引入射线跟踪算法可有效解决所面临的多径传播、NLOS噪声和可听见性的问题,但现有算法环境建模过于理想,不适合实际应用。为此,本文提出了一种基于聚类分析的反向射线跟踪算法。首先,为贴近射线的实际传播环境,构建了建筑物表面为准镜面的二维传播环境模型;其次,根据多径定位信号传播路径的特征定义了位置指向性路径（P-路径）和区域指向性路径（A-路径）,算法根据多径定位信号的到达时间和到达角度的估计值,利用分支跟踪搜索算法找出其可行路径,再用聚类分析方法实现对位置指向性路径的识别和传播路径跟踪,并采用分段加权的思想完成对区域指向性路径的最大可识别路径的跟踪。最后,仿真结果验证了该算法的合理性,与基于绕射判决门限的反向射线跟踪算法相比,本文所提出的算法能显著提高对P-路径和A-路径随TOA和AOA估计误差变化的跟踪正确率。     

Radio propagation modeling and real test of ZigBee based indoor wireless sensor networks

The deployment of nodes in Wireless Sensor Networks (WSNs) arises as one of the biggest challenges of this field, which involves in distributing a large number of embedded systems to fulfill a specific application. The connectivity of WSNs is one of the main issues to assure the efficiency of the system implementation and the quality of the service of the deployment, which is difficult to estimate due to the diversity and irregularity of the applied environment and it affects the WSN designers’ decision on deploying sensor nodes. Therefore, in this paper, a new method is proposed to enhance the efficiency and accuracy on ZigBee propagation modeling and simulation in indoor environments. The method consists of two steps: automatic 3D indoor reconstruction and 3D ray-tracing based radio simulation. The automatic 3D indoor reconstruction employs unattended image classification algorithm and image vectorization algorithm to accurately build the environment database, which also significantly reduces time and efforts spent on non-radio propagation issues. The 3D ray tracing is developed by using a kd-tree space division algorithm and a modified polar sweep algorithm, which accelerates the searching of rays over the entire space. A ZigBee signal propagation model is proposed for the ray-tracing engine by considering both the materials of obstacles and the impact of positions along the ray path of the radio. Three different WSN deployments are realized in the indoor environment of an office and the simulation results are verified to be accurate. Experimental results also indicate that the proposed method is efficient in the pre-simulation strategy and the 3D ray searching scheme, and it is robust for different indoor environments.     

The Determination of Form-Factors by Lookup Table

Current methods for computer image synthesis using the radiosity algorithm rely heavily on the calculation of geometrical properties, known as form-factors, which quantify the energy exchange between pairs of surfaces in the environment. In this paper, a new method for form-factor calculation is presented, in which form-factors from a differential area to a finite area with various geometric orientations and dimensions can be determined by the summation of three weighted directional form-factors. The three directional form-factors are mutually independent and can be pre-calculated and stored in a lookup table accessed by two indices. Thus, the determination of the generally used complex form-factor integral is greatly simplified and mainly replaced by accessing a pre-established lookup table. Quantitative comparisons of Wallace's ray casting method and the method presented indicate that the new method can provide more accurate form-factors, which implies that the number of sample points necessary on each source patch is comparatively reduced and the process of form-factor calculation can be accelerated.     

基于最优采样模式的自适应光线投射法

三维直接体显示算法是显示三维数据体的一种重要显示方法,已广泛应用在医学图象生成和科学可视化领域之中。光线投射法又是三维直接体显示算法中最基本的一种方法。然而由于光线投射法需要大量的计算而受到限制。该文从减少光线投射数目的角度出发,提出了一种基于最优采样模式的频率投射算法。它的优点是不仅可以利用人的简单的视觉模型和强大的傅立叶分析工具,而且在采样模式上也更能符合人类视觉特点,减少了假模式,从而使更多     

数字X射线图象的成象分析及校正

数字X射线图象的形成是一个X射线信息影象的形成、转换和传递的复杂过程,且通常得到的数字X射线图象的灰度值没有准确的物理意义,在实验的基础上,提出了一种基于朗伯定律的理想图象模型,用以对数字X射线图象进行灰度的校正及线性化,经过这样的处理后,图象的灰度值与吸收体厚度之间的关键近似为线性,这对于人体特征参数的定量分析（如对心脏形态、血流的分析,以及在DSA中对造影剂浓度的分析等）具有重要作用。     

基于光线相关性的快速光线投射算法

光线投射算法是一种应用广泛的体绘制技术的基本算法，其存在的主要问题是绘制速度较慢。为了提高光线投射算法的绘制速度，以满足医学图像三维重建的应用需求，在深入研究和比较各种光线投射加速算法的基础上，提出了以接近云算法为核心的、适用于医学图像三维重建的综合性加速算法，并在PC机平台上实现了该算法，在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右，为医学图像三维重建的实用化提供了有效的手段。     

基于Navarro示意眼模型的视觉真实感绘制*

结合人眼光学建模和计算机图形学的真实感绘制技术,提出一种基于Navarro示意眼模型的人眼视觉真实感绘制方法.利用Navarro模型与传统的单透镜模型相比能够更精确地模拟人眼的特性,将Navarro模型引入视觉真实感绘制中;采用光线追踪方法,加入非球面折射面的计算,精确地模拟人眼的成像特性.实验结果表明此种方法能够更精...     

室内射线跟踪定位方法研究*

几种常用的室内定位技术均存在各自的缺陷,很难用于复杂室内环境。提出了一个基于射线跟踪技术的室内定位模型,通过跟踪从发射机到接收机之间的所有传播路径,得出有效的定位参数,从而进行高精度定位。最后实验仿真证明了模型的有效性。     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。