基于射线跟踪传播模型的室内三维空间无线信号预测方法

摘要

本发明涉及一种基于射线跟踪传播模型的室内三维空间无线信号预测方法。首先，对建筑物建模时采用分楼层逐层建模的方式，逐楼层进行预测，由于各楼层的布局具有相似，即逐楼层的把天线映射到该楼层并在该楼层进行计算，简化射线跟踪算法。另外天线都具有一定的覆盖范围，根据天线在水平方向的覆盖范围和垂直方向的影响楼层数分别在对应的范围内进行计算。其次，本发明提出一种简化的射线跟踪传播模型，引入建筑材质无线传播损耗参数数据库，不需要根据建筑材质的电磁特性计算射线通过障碍物的损耗，直接读取建筑材质无线传播损耗参数数据库中的数据，进行计算，从而进一步减少了计算量，节省时间和所需内存。

主权项

一种基于射线跟踪传播模型的室内三维空间无线信号预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)建立或更新建筑材质的无线传播损耗参数数据库，该数据库包括各种建筑材质的无线传播损耗参数：建筑材质的穿透损耗参数、建筑材质的反射损耗参数和建筑材质的衍射损耗参数；(2)提取需要进行无线信号预测的目标建筑物的三维空间建筑数据：根据目标建筑物的CAD格式图纸，按照现有建模技术，将所述CAD格式图纸分楼层进行三维空间建模，并单独保存每个楼层的三维空间建筑数据，所述三维空间建筑数据包括楼层的垂直层高、楼层的水平面积、楼层的建筑材质数据和楼层的布局结构数据，其中第θ楼层的建筑结构数据记为F_θ,θ∈[n,m]，其中n和m为楼层索引的最小和最大值；(3)记录并保存目标建筑物中发射天线数据，所述发射天线数据包括每一个发射天线在每层建筑物内的具体位置信息和每个发射天线的三维辐射参数、发射天线的发射功率、发射天线在垂直方向所能影响的楼层数、发射天线在水平方向的最大辐射半径；(4)根据步骤(3)所述目标建筑物中发射天线数据计算发射天线的影响区域，所述发射天线的影响区域包括垂直方向影响区域和水平方向影响区域；计算发射天线的垂直方向影响区域L层：当要计算的发射天线Ant所放置的楼层索引为θ，其在垂直方向上影响的楼层数为a时，则发射天线的垂直方向影响区域L为{max(n,θ‑a),min(m,θ+a)}层；计算发射天线水平方向影响区域S：当要计算的发射天线Ant在水平方向的最大辐射半径为r，则其最大辐射面积区域为A，其中A＝πr²；所述发射天线在楼层索引为θ的楼层，楼层θ在水平方向的面积区域为B，则发射天线Ant在θ层的水平方向影响区域S为A∩B；(5)根据建筑材质的无线传播损耗参数数据、目标建筑物的三维空间建筑数据和发射天线的影响区域，利用射线跟踪传播模型算法预测出目标建筑物内各接收点接收到的某一个发射天线的信号强度；(6)根据步骤(5)计算出的单个发射天线在目标建筑物内各接收点的无线信号强度，对接收点处所有发射天线的无线信号进行矢量叠加，从而在目标建筑物室内三维空间内预测出无线信号的场强。