一种新的室内射线追踪方法
作者:
作者单位:

1.西安电子科技大学西安710071;2.北京航天长征飞行器研究所北京100076

作者简介:

袁浩波 1980年生,博士,副教授。
侯雨辰 1999年生,硕士研究生。
杨 普 2000年生,硕士研究生。
李莎莎 1984年生,博士,高级工程师。

通讯作者:

中图分类号:

TN011

基金项目:

国家自然科学基金(U2241203, 62271365);陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-232)


A Novel Indoor Ray Tracing Method
Author:
Affiliation:

1.Xidian University, Xi'an710071, China;2.Beijing Institute of Space Long March Vehicle, Beijing100076, China

Fund Project:

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    摘要:

    针对现有射线寻迹方法在室内场景应用时效率低下的问题,本文研究一种射线追踪的新方法,用于计算建筑物内部的电磁场分布。首先,引入一个可见面矩阵来描述所有平面的遮挡关系。在连接源点和场点的所有可能射线中,将最不可能的那些射线直接通过该矩阵排除掉,而剩余的射线通过严格的共轭梯度法进行识别,从而确定射线的准确路径。接着,采用一致性几何绕射理论计算每一条射线的电磁场。这种通用的射线追踪算法能够对任意反射、折射和绕射射线进行分析,因此比镜像法更灵活。最后,通过计算一栋房子内电磁场分布表明:本文方法在室内应用场景中比WinProp(电磁波传播仿真软件)更快更准确。

    Abstract:

    As the existing ray tracing algorithms exhibit low efficiency in indoor scenarios, this paper presents a novel ray tracing approach for computing the electromagnetic field within a building. Firstly, a matrix is incorporated to denote the visibility of all surfaces. Among all candidate rays between a pair of source and field points, the least likely ones are eliminated by the visibility matrix. The remaining rays are then analyzed using the conjugate gradient method to precisely determine the ray path. Subsequently, ray-object intersection tests are carried out, which are also expedited by the visibility matrix. Eventually, if the ray is present, the electromagnetic field is calculated via the uniform theory of diffraction (UTD). This new ray tracing algorithm can handle all types of rays, such as the reflected, diffracted, and refracted ones. Hence, it is more flexible compared to the image method. An example of a house demonstrates that it is more accurate and faster than WinProp in indoor scenarios.

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    引证文献
引用本文

袁浩波,侯雨辰,杨普,李莎莎.一种新的室内射线追踪方法[J].遥测遥控,2025,46(1):23-29.

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  • 收稿日期:2024-07-12
  • 最后修改日期:2024-09-15
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2025-01-15
  • 出版日期:
  • 优先出版日期: 2025-01-15