射线追踪场分布的快速计算与实现.pdf

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2、Ｓ，—Ｉ’论文题目；射线追踪场分布的快揀计覚与连现—一—．１．．八菊＇：—．：艮？：＇，戈：山、、＇—＇．＊■？？－、－／．＞Ｖ从‘心丰＇巧．、１２１２０２２６０１？．杂银；ＩＶ巧，、心巧挪私，兹各黃自靖：泉刺今皆．墳．．；．．；．请Ｖ餐私．沾準Ｉ’、’专业学位类别工程硕女‘绅矿為、．类型七．．’０．金ｉ！ｉ马時．＞夸化（领域〉苗子均通僧工程、為Ｖ（电磯工程计算机辅助龄祈与设计）．心＂？、？＊－论文提交曰期２０１５毎３月Ｍ．户’‘

3、：：、＇滯憑．：气ｆ；、平？．編零獻Ｊ誦為AStudyonandtheImplementationoftheFastCalculationsforFieldDistributionsUsingtheRay-TracingMethodThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByHuangZiqiangSupervisor:Prof.BoYamingMarch2015摘要射线追踪是一种广泛应用于室内和室外通信环境的预测

4、无线电波传播特性的技术。基于几何光学、几何绕射和一致性劈绕射原理，考虑直射、反射和绕射等传播机制。利用射线追踪计算环境的场强分布时，常规的方法需要将追踪得到的每条射线段与每个接收点进行接收球算法测试，来判断射线段对接收点有无场强贡献，计算效率不高。本文的主要工作内容和贡献如下所述：（1）对空间剖分射线追踪算法进行了大量的研究，用Fortran语言编写了三维通用性的空间剖分射线追踪算法程序。在空间剖分射线追踪算法中，利用Gmsh软件把三维环境剖分成若干个无缝并且互不重叠的四面体单元，通过研究射线在各个四面体中的穿行轨迹，进而可以得到每条射线在整个环境中的轨迹，完成了射线

5、的追踪过程。与传统的射线追踪算法相比，在射线的追踪过程中，不需要和环境中的多面体面进行相交测试，提高了计算效率。（2）在前人研究的基础上改进和发展了基于射线追踪的场强分布快速算法。本文通过射线追踪算法追踪所有射线轨迹，对射线的接收部分作出改进，能够快速计算出三维环境中的某个平面的场强分布或整个立体空间的场强分布，在保证与常规方法计算场强分布相同结果的同时，提高了计算效率。（3）用Fortran语言独立编写了空间剖分射线追踪算法程序和适用于空房间的镜像法射线追踪程序。通过在空房间环境下，两种算法计算结果的对比，验证了空间剖分射线追踪算法以及程序的正确性。独立编写了基于射

6、线追踪的场分布快速算法程序，在空房间环境以及更为复杂的开放环境中，与常规方法的计算数据和计算时间作对比，证明场分布快速算法在保证计算精度的情况下，提高了计算效率，达到了快速计算场分布的目的。关键词:射线追踪，场分布，电波传播IAbstractRaytracingiswidelyusedtopredicttheradiowavepropagationcharacteristicintheenvironmentofoutdoormobilecommunicationandpersonalcommunication.Itisbasedontheprincipleofgeom

7、etricaloptics,geometricaltheoryofdiffractionanduniformgeometricaltheoryofdiffraction.Onlydirect,reflection,anddiffractionrayisconsidered.Whenraytracingisusedtocalculatethefieldintensitydistribution,eachrayandreceiverisusedforreceivingtheballalgorithmtestingtodeterminewhetherthe