一種電磁波傳播預測方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁波傳播預測方法和裝置，以解決現(xiàn)有的射線跟蹤法計算效率較低的問題。本發(fā)明一些可行的實施方式中，上述方法可包括：針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
【專利說明】一種電磁波傳播預測方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術領域】，具體涉及一種電磁波傳播預測方法和裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有通信技術中，為了改善室內無線信號覆蓋，最經濟快捷的方法是安裝室內信號發(fā)射器。為了使得室內各個地方都能達到可用的信號強度，以提高通信質量，為用戶提供滿意的服務，需要快速準確的預測出室內信號的覆蓋趨勢，正確預估室內信號發(fā)射器的合理擺放位置。
[0003]室內無線信號傳播模型主要分為經驗模型與確定性模型兩類。確定性模型也稱為定點傳播模型，是依據(jù)電磁波傳播理論來描述室內無線信號傳播，可提供精確的定點信息，預測信號的傳播特性參數(shù)。確定性模型中的射線追蹤法是目前常用的預測方法。
[0004]射線跟蹤法是一種被廣泛應用于移動通信和個人通信環(huán)境中的預測無線電磁波傳播特性的技術。其原理如下:將從源點輻射出的高頻電磁波看作一條條射線來表示電磁信號，能量在各自獨立的射線內傳播。在確定了收發(fā)天線的位置以及周圍建筑等環(huán)境特征后，構建精確的輸入數(shù)據(jù)庫(包括障礙物和包括所用材料的電磁參數(shù)的地點幾何學信息)。然后根據(jù)電磁波的反射、透射、繞射等波動現(xiàn)象，并借助于計算機就有可能精確地確定每一條射線的傳播路徑。再結合應用幾何光學(Geometrical Optics, GO)和一致性繞射理論(Uniform Theory of Diffraction,UTD)等電磁波傳播理論,就可以準確預測基站覆蓋區(qū)域的場強強度分布，進而確定路徑損耗對無線通信工程設計具有重要實用意義的信道參數(shù)。
[0005]射線跟蹤法因具有預測精度高、經濟成本低、易于程序化等優(yōu)點，在特定點預測模型中獲得了廣泛應用。但是，當應用于一些復雜場景時，射線跟蹤法卻存在計算效率較低的問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明實施例提供一種電磁波傳播預測方法和裝置，以解決現(xiàn)有的射線跟蹤法計算效率較低的問題。
[0007]本發(fā)明第一方面提供一種電磁波傳播預測方法，包括:針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
[0008]在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述針對具有多個面元的場景空間構建kd樹包括:將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中包括若干個面元。
[0009]結合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分包括:以整個場景空間為kd樹的根節(jié)點，初始狀態(tài)以根節(jié)點為待劃分的節(jié)點；針對待劃分的節(jié)點，進行空間劃分，具體包括:選取節(jié)點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，選擇節(jié)點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面；對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數(shù)計算代價；選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節(jié)點；判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件，若不滿足，則以生成的子節(jié)點為待劃分的節(jié)點，重復執(zhí)行上述進行空間劃分的步驟；若生成的子節(jié)點滿足終止條件，則以滿足終止條件的子節(jié)點為葉節(jié)點。
[0010]結合第一方面或者第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件包括:判斷子節(jié)點關聯(lián)的面元數(shù)目小于或等于預設值，或者，判斷子節(jié)點深度超過用戶定義的最大深度，則認為滿足終止條件，否則，認為不滿足終止條件。
[0011]結合第一方面或者第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括:若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則以其它軸為分割軸，繼續(xù)進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節(jié)點。
[0012]結合第一方面或者第一方面的第一種至第四種可能的實現(xiàn)方式中的任一種，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元包括:針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
[0013]結合第一方面或者第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元具體包括:確定入射的電磁波射線的入射位置，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹；遍歷kd樹的內部節(jié)點時，根據(jù)入射位置和分割面的相對關系，選擇與入射位置最近的子節(jié)點繼續(xù)遍歷，將較遠的需要遍歷的節(jié)點壓入堆棧；若電磁波射線進入的子節(jié)點不是葉節(jié)點，那么繼續(xù)上述步驟，直到進入葉節(jié)點；判斷電磁波射線與當前的葉節(jié)點中的面元是否相交，若不相交，則將堆棧的棧頂中的節(jié)點推出，繼續(xù)遍歷該節(jié)點；若相交，則停止遍歷，以該相交的面元為有效面元。
[0014]本發(fā)明第二方面提供一種電磁波傳播預測裝置，包括:構建模塊，用于針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；第一跟蹤模塊，用于采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；第二跟蹤模塊，采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算模塊，用于計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
[0015]在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述創(chuàng)建模塊包括:面元剖分單元，用于將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；空間劃分單元，用于使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中的包括若干個面元。
[0016]結合第二方面或者第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一跟蹤模塊包括:相交判斷單元，用于針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
[0017]由上可見，本發(fā)明實施例采用針對具有多個面元的場景空間構建kd樹，在射線跟蹤過程中遍歷已構建的kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元的技術方案，由于利用kd樹，只需要將電磁波射線與尋找到的kd樹的葉節(jié)點中的面元進行相交測試，而不必對場景空間中的所有面元進行相交測試，因而，大大減少了進行相交測試的次數(shù)，可以有效提高計算效率，可以更好的用于各種復雜場景，具有更強的適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術方案，下面將對實施例和現(xiàn)有技術描述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(fā)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(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是鏡像法的示意圖；
[0020]圖2是采用射線跟蹤法進行電磁波傳播預測的流程圖；
[0021]圖3是電磁波射線傳播的路徑樹的示意圖；
[0022]圖4是對電磁波射線和面元進行相交測試的示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實施例提供的一種電磁波傳播預測方法的示意圖；
[0024]圖6a至6j是本發(fā)明一個應用場景實施例中的各個實施步驟的示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明實施例提供的一種電磁波傳播預測裝置的示意圖；
[0026]圖8是本發(fā)明實施例提供的一種計算機設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明實施例提供一種電磁波傳播預測方法和裝置，以解決現(xiàn)有的射線跟蹤法計算效率較低的問題。
[0028]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]下面通過具體實施例，分別進行詳細的說明。
[0030]為了方便理解本發(fā)明實施例，首先在此對常用的射線跟蹤法進行介紹。
[0031]常用的射線跟蹤方法有鏡像法(Image)，發(fā)射反彈射線法(Shooting-and-Bouncing Ray, SBR),以及 SBR 和 Image 的混合算法等。其中:[0032]鏡像法就是利用幾何光學原理如圖1所示，當射線射到鏡面上時要產生反射線，該反射線相當于發(fā)射源點對鏡面的虛像產生的。如圖由幾何光學方法確定發(fā)射源點T關于面A的鏡像點TA，再確定鏡像點Ta關于面B的鏡像點TAB，連接鏡像點Tab與接收點R交于面B，得到一個反射點P2,再連接P2與鏡像點Ta交于面A，得到另外一個反射點P1,順次連接TP1P2R就得到兩次反射的射線軌跡。對于多次反射可以依此類推，求出各個反射點，就可以得到射線軌跡，達到追蹤的目的。鏡像法是一種簡單而準確度很高的射線跟蹤方法，但是卻存在計算效率非常低的問題。使用鏡像法時若信號傳播場景中有N個反射平面，那么有N個一次反射的虛像、N(N — I)個二次反射的虛像、N(N — I) (N — I)個三次反射的虛像等等。因此當反射面數(shù)量和反射次數(shù)都增大時，由于需要確定的鏡像太多而使計算效率降低。此外，這種方法跟接收點的位置有關，是一種點對點的射線追蹤方法，并且采用求解源點的多次鏡像的方法即多鏡像方法來求解反射波，因而只適用于規(guī)則分布的簡單環(huán)境，而不適于建筑物任意分布的環(huán)境。
[0033]發(fā)射反彈射線法是一個正向(或直接)的射線跟蹤技術，從射線的發(fā)射源點開始跟蹤射線傳播來完成傳播模擬。射線在到達接收點之前可能會遇到障礙物體，當一射線遇到障礙物時，就會發(fā)生反射和折射(或者說透射)。射線被折射和反射后，將分解為兩條子射線(即反射射線和折射射線)，并且按照新的反射方向和折射方向繼續(xù)傳播，直至達到設定的反射(折射)閾值。對每條從源點發(fā)射出的射線重復上述過程。就可以得到所有的射線路徑。發(fā)射反彈射線法因其計算效率高而著名，其計算量可以表示為XX 2m，式中X是從源點發(fā)出的射線數(shù)，m是一條射線與障礙物面交互的反射和折射射線的次數(shù)。另外，建筑物場景的復雜性在這種情況下對計算量的影響比較小，因此它適合于在復雜建筑物結構中的預測。但是，發(fā)射反彈射線法需要使用接收球來判定射線是否對接收點處信號有貢獻，因此計算精度受接收球半徑影響很大。
[0034]混合方法是將鏡像法(Image)和發(fā)射反彈射線法(SBR)方法相結合，充分發(fā)揮SBR的高效率特性和Image的精確性。用發(fā)射反彈射線法快速確定從發(fā)射點到接收點所有可能存在的傳播路徑，包括射線傳播過程中經過的一系列障礙物面以及交互方式(反射、透射)和反射、繞射的次數(shù)。然后對所得的路徑信息結合鏡像法確定確切有效的傳播路徑，從而達到點對點的精確預測。
[0035]本發(fā)明實施例中，將無線通信信道模擬為電磁波直射、反射、透射和繞射的集合，采用射線跟蹤法進行電磁波傳播預測，具體算法流程如圖2所示。把發(fā)射源視為點源，可使用正二十面體進行等效擬合，從發(fā)射電發(fā)射成百上千的采樣射線；給定仿真場景的幾何模型文件，在設定的交互次數(shù)(反射、透射、繞射等)限制內，使用發(fā)射反彈射線法尋找所有潛在的可能傳播路徑；再使用鏡像法判斷路徑能否到達接收點找出真正有效的信號傳播路徑；路徑確定后便可使用GO、UTD等電磁波傳播理論公式跟蹤該路徑迭代計算得到最終傳播到達接收點處的信號強度。
[0036]本發(fā)明實施例基于射線跟蹤法的電磁波傳播預測方法包括三大核心步驟:
[0037]1、尋找所有可能路徑；
[0038]2、獲取有效路徑；
[0039]3、計算接收點處信號強度。
[0040]下面將具體展開講述。[0041]1、尋找所有可能路徑
[0042]使用發(fā)射反彈射線法搜尋所有可能的傳播路徑。發(fā)射機和接收機在三維空間里的離散位置建模為點，射線傳播的時候會遇到環(huán)境中的障礙物，在這種情況下射線發(fā)生反射、透射或者繞射。
[0043]射線樹(ray-tree),也稱路徑樹,是用來存儲射線傳播過程的,每個節(jié)點記錄了與該射線交互的障礙物的面序號以及傳播方式(反射或者透射)。使用SBR算法來跟蹤每條射線，當射線到達一個障礙物時被透射和反射，生成兩條新的射線(例如，左孩子為透射射線，右孩子為反射射線)，換句話說射線樹是二進制。對新生成的孩子節(jié)點即兩條新的射線遞歸調用樹的生成算法，若到達最大反射、折射、繞射次數(shù)時，即可終止整個遞歸傳播過程。至此便生成了該條射線的整棵路徑樹，如圖3所示。
[0044]2、獲取有效路徑(即合法路徑)
[0045]上述找到的所有可能路徑并不一定均能夠從發(fā)射點經過此面序列及傳播方式到達接收點，因此還得加入路徑有效性判斷，篩選出能夠從發(fā)射點到達接收點實際確切存在的傳播路徑。
[0046]可使用鏡像法對路徑進行跟蹤，鏡像法的本質是一種計算光線路徑的算法。路徑有效性判斷基本思想是:逆向找鏡像點+正向跟蹤。
[0047](I)、逆向找鏡像點:從接收點處逆向路徑找出接收點以最后一個交互面作為參考面的鏡像點，然后再找出該鏡像點相對于上一交互面的鏡像點，重復該步驟直至到達第一個交互面處。至此，相對于每一交互面的鏡像點都已求出。
[0048](2)、正向跟蹤:遍歷所有可能路徑，對每一條路徑，從發(fā)射點開始，連接發(fā)射點和第一個反射平面作為參考平面的鏡像點組成一條新的射線，判斷射線是否能與該反射面相交，若不相交，則此條路徑不合法；若相交，以該交點作為新射線的源點，繼續(xù)與下一反射面的鏡像點連接重復上述過程。若直至到達最后一個反射平面都滿足相交條件，僅需判斷能否經過最后一個交互面到達接收點。這樣路徑的合法性判斷過程到此結束，最后就可得到能夠從發(fā)射點出發(fā)到達接收點的所有合法射線路徑。
[0049]3、計算接收點處信號強度
[0050]當信號傳播路徑確定后，即可準確計算出到達接收點處的信號強度。為了提高準確性，借助于文獻資料，可使用電磁波傳播理論GO、UTD等公式計算，追蹤信號從發(fā)射點到接收點的傳播路徑，對每一次交互計算出此次交互后的信號強度，并以該信號作為下一次交互時的入射信號，然后依次迭代計算下去，便可得到最終到達接收點處的信號強度。若有多條路徑傳播均可到達該接收點，則分別計算出每條傳播路徑到達接收點處的信號強度，然后疊加計算即為最終到達該接收點處的信號，最后再將電場與具體的天線模式相結合，便可精確計算出路徑損耗、接收功率等，從而預估信號發(fā)射器的合理擺放位置。
[0051]分析可知，射線跟蹤法最核心的運算是如何快速找到與該射線相交的有效面元，即相交測試，其中，還得考慮面元遮擋，即一條射線可能和多個面元相交，但只有離它最近的相交面元才是真正有效的。為了提高計算效率并保證預測精度，必須使用高效率的射線跟蹤技術，盡可能地減少射線與多面體面相交測試的數(shù)目。
[0052]傳統(tǒng)的射線跟蹤法中，需要將射線與場景中的所有面元一一判斷是否相交，可能會存在多個相交的面元，然后從獲取的相交面元中找出與該射線最近的相交面元即為真正有效相交。如圖4所示，射線需與面元a、b、C、d、e均判斷是否相交，存在面元b、c均與射線相交，然后從b、c面元中找出離射線最近的面元即c面元，因此實際與該射線真正有效相交的面元是c面元。
[0053]當采樣射線數(shù)目較大或場景較為復雜(即場景面元數(shù)目龐大)時，使用傳統(tǒng)方法進行射線的相交測試需要與所有面元一一判斷，使得射線傳播路徑的獲取將要耗費大量時間。
[0054]為了解決上述問題,本發(fā)明實施例提供采用基于kd樹(K-dimension tree,對數(shù)據(jù)點在k維空間劃分的一種數(shù)據(jù)結構)的射線跟蹤法進行電磁波傳播預測，以縮短相交測試的時間，提聞計算效率。
[0055]請參考圖5，本發(fā)明實施例提供一種電磁波傳播預測方法，該方法可包括:
[0056]110、針對具有多個面元的場景空間構建kd樹。
[0057]本發(fā)明實施例中，將需要進行電磁波傳播預測的區(qū)域，例如建筑物，廠房等，建模為場景空間，該場景空間優(yōu)選為室內空間，但是，也可以是室外空間；將場景空間中的各種物體，建模為面元，例如，可以簡化為三角形面元。一般的，場景空間內包括有很多個面元。本實施例中，首先針對該具有多個面元的場景空間構建kd樹，構建kd樹的方法和kd樹的結構如后文中所述。
[0058]120、采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑。
[0059]本發(fā)明實施例采用射線跟蹤法中的SBR和Image的混合算法。首先，采用反彈射線法，對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑。在跟蹤過程中，可通過遍歷已構建的所述kd樹，加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，具體如后文所述。
[0060]130、采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑。
[0061]本發(fā)明實施例中，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑之后，可按照采用常規(guī)的鏡像法，對搜尋的所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑。
[0062]140、計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
[0063]找出合法路徑之后，可采用電磁波傳播理論GO、UTD,計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。若有多條合法路徑，則分別計算出每條合法路徑到達接收點處的信號強度，然后疊加計算得到最終到達該接收點處的信號強度，最后再將電場與具體的天線模式相結合，便可精確計算出路徑損耗、接收功率等，從而預估信號發(fā)射器的合理擺放位置。
[0064]本發(fā)明一些實施例中，步驟110可包括:將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中的包括若干個面元。其中:
[0065]所述使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹可包括:以整個場景空間為kd樹的根節(jié)點，初始狀態(tài)以根節(jié)點為待劃分的節(jié)點；針對待劃分的節(jié)點，進行空間劃分，具體包括:選取節(jié)點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，選擇節(jié)點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面；對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數(shù)計算代價；選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節(jié)點；判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件，若不滿足，則以生成的子節(jié)點為待劃分的節(jié)點，重復執(zhí)行上述進行空間劃分的步驟；若生成的子節(jié)點滿足終止條件，則以滿足終止條件的子節(jié)點為葉節(jié)點，從而構建出相應的kd樹。
[0066]所述判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件可包括:判斷子節(jié)點關聯(lián)的面元數(shù)目小于或等于預設值，或者，判斷子節(jié)點深度超過用戶定義的最大深度，則認為滿足終止條件，否則，認為不滿足終止條件。
[0067]一些實施方式中，還可包括:若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則以其它軸為分割軸，繼續(xù)進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節(jié)點。
[0068]本發(fā)明一些實施例中，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元包括:針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。其中:
[0069]所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元具體可包括:確定入射的電磁波射線的入射位置，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹；遍歷kd樹的內部節(jié)點時，根據(jù)入射位置和分割面的相對關系，選擇與入射位置最近的子節(jié)點繼續(xù)遍歷，將較遠的需要遍歷的節(jié)點壓入堆棧；若電磁波射線進入的子節(jié)點不是葉節(jié)點，那么繼續(xù)上述步驟，直到進入葉節(jié)點；判斷電磁波射線與當前的葉節(jié)點中的面元是否相交，若不相交，則將堆棧的棧頂中的節(jié)點推出，繼續(xù)遍歷該節(jié)點；若相交，則停止遍歷，以該相交的面元為有效面元。
[0070]以上,本發(fā)明實施例公開了一種電磁波傳播預測方法，該方法中，將電磁波信號的傳播類比于圖形學中光線的傳播，跟蹤每一條發(fā)射光線，使用kd樹來加速射線與幾何體求交。對室內場景或者其它場景，將場景空間中的物體進行三角化，剖分成一系列的三角形面元，然后使用貪婪算法(Surface Area heuristic, SAH，又稱為貪婪面積策略法)進行空間劃分，構建相應的kd-tree。對于給定的入射射線,遍歷該kd樹,找到鄰近的葉節(jié)點，即離該射線最近的場景某子空間，僅需將射線與該子空間內面元判斷是否相交即可，相交測試從傳統(tǒng)的整個場景空間縮小到一個包含面元數(shù)目足夠小的子空間，從而大大減少了射線與面元相交測試的數(shù)目，達到了加速射線跟蹤法的目的，可以有效提高射線跟蹤法的計算效率，可以更好的用于各種復雜場景，具有更強的適用性。
[0071]為便于更好的理解本發(fā)明實施例提供的技術方案，下面通過一個具體應用場景下的實施方式為例進行介紹。
[0072]A、構建 kd 樹
[0073]本實施例中，將需要仿真的場景空間中的物體都剖分為三角形面元，采用貪婪算法對需要仿真的場景進行空間剖分，選取最佳分割平面。使用貪婪算法，最小化單個節(jié)點的代價，使得整體相交測試代價達到最小，可構建出空間剖分近似最優(yōu)的kd樹。所說的kd樹，是對場景空間進行空間劃分后對應生成的樹。kd樹的根節(jié)點對應整個場景空間，內部的子節(jié)點對應剖分后生成的子空間，葉節(jié)點對應不再需要剖分的最小子空間，最小子空間中的包括若干個面元。
[0074]基于貪婪算法進行空間剖分，構建kd樹的步驟如下:
[0075]al、本實施例以整個場景空間為kd樹的根節(jié)點，初始狀態(tài)以根節(jié)點為待劃分的節(jié)點；針對待劃分的節(jié)點，一般選取節(jié)點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，如圖6a所示；選擇節(jié)點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面，如圖6b中的分割面1-8。
[0076]其中，所說的包圍盒是長方體，節(jié)點包圍盒是包圍整個節(jié)點空間的長方體，面元包圍盒是包圍一個面元的長方體。
[0077]a2、對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數(shù)計算代價。
[0078]SAH算法利用射線與kd樹節(jié)點相交概率的思想來最小化求交代價。公式可以簡寫為:tt+(l-be) (pBNBti+PcNcti);式中:
[0079]pB、pc分別為射線與分割面為界線的左右兩個子節(jié)點相交概率。如圖6c所示，假定kd樹中射線已與節(jié)點A相交，那么與分割面劃分后生成兩子節(jié)點(B或C)相交的概率就是該子節(jié)點的包圍盒面積與節(jié)點A包圍盒的面積之比,如
[0080]Pb — P(B|A) - pc - p(C|A) —
[0081]be 一般情況下為0，僅當劃分的兩子空間其中之一為空(即此空間面元數(shù)目為O)時取(0，I)區(qū)間值，建議取值0.5 ;
[0082]tt、ti分別為遍歷代價、求交代價；可由用戶自己設定,一般tt=l、ti=80
[0083]Nb、Nc分別為兩子節(jié)點B、C空間中面元數(shù)目(如三角面元)。
[0084]a3、各個分割面處代價計算完成后，從中選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節(jié)點。
[0085]隨后，判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件，終止條件可以是:節(jié)點關聯(lián)的面元數(shù)目少于用戶定義的最少面元數(shù)目；或者，節(jié)點深度超過用戶定義的最大深度；若滿足終止條件，則不需要繼續(xù)進行空間剖分，直接生成為葉節(jié)點即可；若不滿足終止條件，則以生成的子節(jié)點為待劃分的節(jié)點，繼續(xù)遞歸調用上述算法進行空間劃分。如圖6d和6e所示，分別為對原始空間A剖分后新生成的兩個子空間B、C進行遞歸劃分。
[0086]可選的，若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則可以嘗試以其它軸為分割軸，繼續(xù)按照上述步驟進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節(jié)點。
[0087]通過對各節(jié)點多次遞歸剖分，當所有節(jié)點對應的子空間均不能繼續(xù)劃分時，剖分后結果如圖6f所示,對應生成kd樹如圖6g所示。
[0088]B、利用kd樹加速射線跟蹤
[0089]Kd樹生成后，針對入射的電磁波射線(以后簡稱射線)，可從根節(jié)點開始遍歷該Kd樹，算出與場景包圍盒相交的射線參數(shù)，確定射線的入射位置。遍歷kd-tree的內部節(jié)點時，可根據(jù)入射位置和分割面的相對關系，選擇與入射位置最近的子節(jié)點繼續(xù)遍歷，將較遠的需要遍歷的節(jié)點壓入堆棧。若射線進入的子節(jié)點不是葉節(jié)點，那么繼續(xù)上述對內部節(jié)點的遍歷方法，直到進入葉節(jié)點為
[0090]BP20140113止。如果當前節(jié)點為葉節(jié)點，即，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，則將射線與葉節(jié)點中面元進行相交測試，判斷是否相交。若無交點，則將棧頂中的節(jié)點推出，繼續(xù)遍歷該節(jié)點。若相交，則停止遍歷，則判斷該相交的面元是有效面元。
[0091]一種應用場景中，如圖6h所示，可從根節(jié)點Stl開始遍歷，直到進入葉節(jié)點IV判斷射線與Iltl內部面元是否相交，若存在交點則可終止遍歷，否則推出棧頂節(jié)點Il1繼續(xù)遍歷?；趉d-tree空間劃分的特性，由上述遍歷過程可知，一般都可以找到離射線最近的最小子空間，僅需判斷與該空間內部面元是否相交，相交測試從傳統(tǒng)的整個場景空間縮小到一個包含面元數(shù)目足夠小的子空間，從而大大減少了相交測試的數(shù)目。最壞的情況下即遍歷該樹中所有節(jié)點，需要和所有面元判斷是否相交，此時和傳統(tǒng)方法相當。但需要明確的是，最壞情況出現(xiàn)的概率相當?shù)停话闱闆r下射線均可在其最近的子空間內找到有效相交面，從而可以大大減少射線和面元相交測試的數(shù)目?？傮w來說，使用kd樹算法使得射線相交測試速度得到極大提升。
[0092]舉例分析如圖6i示2D場景，對應構建的kd樹如圖6j所示。對該入射的射線，遍歷kd樹找到葉節(jié)點n0，因此僅需將射線與nO表示的子空間內面元c判斷是否相交即可。僅進行了一次相交測試便找到有效相交面元C。由此可見，kd樹相對傳統(tǒng)相交測試方法在效率上有了很大提升。
[0093]采用發(fā)射反彈射線法進行射線跟蹤，射線與面元相交后生成兩條新的子射線:反射射線和透射射線，對新生成的射線重新遍歷kd樹，即重復上述步驟直至找到有效相交面元。若達到設定的交互閾值(反射、透射次數(shù))，則可終止射線遞歸傳播過程。于是，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑。
[0094]隨后，可采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。如果合法路徑多于一個，則可將每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度進行疊加，最終得到接收點的信號強度。通過計算各個接收點的信號強度，便可實現(xiàn)對場景空間內電磁波傳播的覆蓋預測。
[0095]以上，結合具體應用場景，對本發(fā)明實施例提供的電磁波傳播預測方法進行了介紹。本實施例方法采用基于kd樹的確定性模型中的射線跟蹤法，考慮了整個傳播場景以及物體的幾何形態(tài)信息，信號傳播過程中路徑損耗不是簡單的自由空間傳播損耗，而是與具體傳播環(huán)境相關的，是在該場景內發(fā)生各種交互后(反射、透射、繞射)得到的信號強度。為了保證計算精度，一般需大量的采樣源射線，才能獲取更多潛在傳播路徑，但同時也會耗費較長計算時間，然而當引入kd樹的快速求交算法，使得計算效率大大提高，適用于大型復雜場景的仿真。此外，基于kd樹的確定性模型不依賴于某個固定的仿真場景，只要能夠獲取到該場景及場景內部物體的幾何形態(tài)信息，均可采用基于kd樹的射線跟蹤方法建立傳播模型，適用性較強?；趉d樹的射線跟蹤法，因其準確性、高效性及通用性的特點，在信號仿真預測中實用性較強，對天線、基站等規(guī)劃部署和優(yōu)化設計有較強的輔助指導作用。
[0096]需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的基于kd樹和射線跟蹤法的電磁波傳播預測方法，不僅可以應用于復雜的室內(indoor)場景，還可以推廣到室外(outdoor)環(huán)境中如城區(qū)應用、野外郊區(qū)應用等，甚至可以應用到室外到室內混合(outdoor-to-1ndoor)場景的傳播，仿真和分析室外發(fā)射機在室外的覆蓋以及穿透建筑物后，在建筑物內部的傳播預測和場強覆蓋。outdoor-to-1ndoor混合場景中的應用與室內場景主要的不同點在于,發(fā)射源的擺放位置不同。如何處理室外的發(fā)射源，考慮墻壁的穿透損耗，計算出其穿透建筑物后的信號強度，以其作為室內的信號源，然后可等同于室內傳播預測過程。
[0097]由上可見，在本發(fā)明的一些可行的實施方式中，針對具有多個面元的場景空間構建kd樹，在射線跟蹤過程中遍歷已構建的kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，只需要將電磁波射線與尋找到的kd樹的葉節(jié)點中的面元進行相交測試，而不必對場景空間中的所有面元進行相交測試，因而，大大減少了進行相交測試的次數(shù)，可以有效提高計算效率，可以更好的用于各種復雜場景，具有更強的適用性。
[0098]為了更好的實施本發(fā)明實施例的上述方案，下面還提供用于配合實施上述方案的相關裝置。
[0099]請參考圖7，本發(fā)明實施例提供一種電磁波傳播預測裝置，可包括:
[0100]構建模塊710，用于針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；
[0101]第一跟蹤模塊720，用于采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；
[0102]第二跟蹤模塊730，采用鏡像法對第一跟蹤模塊720獲得的所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，
[0103]計算模塊740，用于計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
[0104]本發(fā)明一些實施例中，所述創(chuàng)建模塊710可包括:
[0105]面元剖分單元，用于將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；
[0106]空間劃分單元，用于使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；
[0107]所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中的包括若干個面元。
[0108]本發(fā)明一些實施例中，所述第一跟蹤模塊720可包括:
[0109]相交判斷單元，用于針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
[0110]可以理解，本發(fā)明實施例裝置的各個功能模塊的功能可根據(jù)上述方法實施例中的方法具體實現(xiàn)，其具體實現(xiàn)過程可參照上述方法實施例中的相關描述，此處不再贅述。
[0111]以上，本發(fā)明實施例公開了一種電磁波傳播預測裝置，該裝置針對具有多個面元的場景空間構建kd樹，在跟蹤過程中遍歷已構建的kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元；由于利用kd樹，只需要將電磁波射線與尋找到的kd樹的葉節(jié)點中的面元進行相交測試，而不必對場景空間中的所有面元進行相交測試，因而，大大減少了進行相交測試的次數(shù)，可以有效提高射線跟蹤法的計算效率，可以更好的用于各種復雜場景，具有更強的適用性。
[0112]本發(fā)明實施例還提供一種計算機存儲介質，該計算機存儲介質可存儲有程序，該程序執(zhí)行時包括上述方法實施例中記載的電磁波傳播預測方法的部分或全部步驟。
[0113]請參考圖8，本發(fā)明實施例還提供一種計算機設備500，可包括:[0114]處理器810，存儲器820，通信接口 830，總線840 ;所述處理器810，存儲器820，通信接口 830通過所述總線840相互的通信；所述通信接口 830，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)；所述存儲器820用于存儲程序；所述處理器810用于執(zhí)行所述存儲器820中的所述程序。
[0115]其中，處理器810執(zhí)行如下步驟:
[0116]針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
[0117]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0118]將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中的包括若干個面元。
[0119]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0120]以整個場景空間為kd樹的根節(jié)點，初始狀態(tài)以根節(jié)點為待劃分的節(jié)點；針對待劃分的節(jié)點，進行空間劃分，具體包括:選取節(jié)點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，選擇節(jié)點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面；對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數(shù)計算代價；選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節(jié)點；判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件，若不滿足，則以生成的子節(jié)點為待劃分的節(jié)點，重復執(zhí)行上述進行空間劃分的步驟；若生成的子節(jié)點滿足終止條件，則以滿足終止條件的子節(jié)點為葉節(jié)點。
[0121]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0122]判斷子節(jié)點關聯(lián)的面元數(shù)目小于或等于預設值，或者，判斷子節(jié)點深度超過用戶定義的最大深度，則認為滿足終止條件，否則，認為不滿足終止條件。
[0123]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0124]若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則以其它軸為分割軸，繼續(xù)進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節(jié)點。
[0125]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0126]針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
[0127]在本發(fā)明的一些實施例中，處理器810還可以執(zhí)行如下步驟:
[0128]確定入射的電磁波射線的入射位置，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹；遍歷kd樹的內部節(jié)點時，根據(jù)入射位置和分割面的相對關系，選擇與入射位置最近的子節(jié)點繼續(xù)遍歷，將較遠的需要遍歷的節(jié)點壓入堆棧；若電磁波射線進入的子節(jié)點不是葉節(jié)點，那么繼續(xù)上述步驟，直到進入葉節(jié)點；判斷電磁波射線與當前的葉節(jié)點中的面元是否相交，若不相交，則將堆棧的棧頂中的節(jié)點推出，繼續(xù)遍歷該節(jié)點；若相交，則停止遍歷，以該相交的面元為有效面元。
[0129]可以理解，本發(fā)明實施例計算機設備的各個功能模塊的功能可根據(jù)上述方法實施例中的方法具體實現(xiàn)，其具體實現(xiàn)過程可參照上述方法實施例中的相關描述，此處不再贅述。
[0130]以上，本發(fā)明實施例公開了一種計算機設備，針對具有多個面元的場景空間構建kd樹，在跟蹤過程中遍歷已構建的kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元；由于利用kd樹，只需要將電磁波射線與尋找到的kd樹的葉節(jié)點中的面元進行相交測試，而不必對場景空間中的所有面元進行相交測試，因而，大大減少了進行相交測試的次數(shù)，可以有效提高射線跟蹤法的計算效率，可以更好的用于各種復雜場景，具有更強的適用性。
[0131]在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳細描述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
[0132]需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發(fā)明并不受所描述動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。
[0133]本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括:ROM、RAM、磁盤或光盤等。
[0134]以上對本發(fā)明實施例所提供的一種電磁波傳播預測方法和裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種電磁波傳播預測方法，其特征在于，包括: 針對具有多個面元的場景空間構建kd樹； 采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑； 采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述針對具有多個面元的場景空間構建kd樹包括: 將場景空間中的物體都剖分為三角形面元； 使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹； 所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中包括若干個面元。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分包括: 以整個場景空間為kd樹的根節(jié)點，初始狀態(tài)以根節(jié)點為待劃分的節(jié)點； 針對待劃分的節(jié)點，進行空間劃分，具體包括:選取節(jié)點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，選擇節(jié)點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面；對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數(shù)計算代價；選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節(jié)點； 判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件，若不滿足，則以生成的子節(jié)點為待劃分的節(jié)點，重復執(zhí)行上述進行空間劃分的步驟； 若生成的子節(jié)點滿足終止條件，則以滿足終止條件的子節(jié)點為葉節(jié)點。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述判斷生成的子節(jié)點是否滿足終止條件包括: 判斷子節(jié)點關聯(lián)的面元數(shù)目小于或等于預設值，或者，判斷子節(jié)點深度超過用戶定義的最大深度，則認為滿足終止條件，否則，認為不滿足終止條件。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則以其它軸為分割軸，繼續(xù)進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節(jié)點。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元包括: 針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元具體包括:確定入射的電磁波射線的入射位置，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹； 遍歷kd樹的內部節(jié)點時，根據(jù)入射位置和分割面的相對關系，選擇與入射位置最近的子節(jié)點繼續(xù)遍歷，將較遠的需要遍歷的節(jié)點壓入堆棧； 若電磁波射線進入的子節(jié)點不是葉節(jié)點，那么繼續(xù)上述步驟，直到進入葉節(jié)點； 判斷電磁波射線與當前的葉節(jié)點中的面元是否相交，若不相交，則將堆棧的棧頂中的節(jié)點推出，繼續(xù)遍歷該節(jié)點；若相交，則停止遍歷，以該相交的面元為有效面元。
8.—種電磁波傳播預測裝置，其特征在于，包括: 構建模塊，用于針對具有多個面元的場景空間構建kd樹； 第一跟蹤模塊，用于采用發(fā)射反彈射線法對源自發(fā)射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑； 第二跟蹤模塊，采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發(fā)射點到達接收點的合法路徑；以及， 計算模塊，用于計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述創(chuàng)建模塊包括: 面元剖分單元，用 于將場景空間中的物體都剖分為三角形面元； 空間劃分單元，用于使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹； 所述kd樹包括根節(jié)點、子節(jié)點和葉節(jié)點，所述根節(jié)點表示所述場景空間，所述子節(jié)點表示劃分出的子空間，所述葉節(jié)點表示無需繼續(xù)劃分的最小子空間，每一個最小子空間中的包括若干個面元。
10.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一跟蹤模塊包括: 相交判斷單元，用于針對入射的電磁波射線，從根節(jié)點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節(jié)點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節(jié)點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。
【文檔編號】G06F17/30GK103888205SQ201410111335
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】梅曉蔚, 楊顯強 申請人:上海華為技術有限公司