三维城市环境下射线追踪技术研究与实现

发布时间：2017-10-02 16:17

  本文关键词：三维城市环境下射线追踪技术研究与实现

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【摘要】：随着测绘技术的不断发展,使得城市空间信息的快速获取得以实现：同时由于虚拟现实等技术的不断深化应用,使得三维地理环境得以快速构建。目前,三维城市环境下应用最多是查询、漫游等一些常规操作,没有充分体现GIS在各行业应用中发挥的作用。因此,本文在三维场景中,开展射线追踪模型的研究工作。本文旨在研究城市海量建筑物的空间布局特征、射线追踪加速算法,以实现该模型在海量空间数据情况下的快速计算。在完成对射线追踪的研究以及算法实现后,本文将该算法应用于移动通讯领域,实现信号预测。为此,本文主要做了以下工作：(1)开展三维城市数据组织方式的研究工作。研究空间数据的索引机制以及城市空间布局特征与自然、人文等因素的关系,提出基于规则格网与CELL空间索引相结合的空间数据组织方式。(2)开展射线追踪加速算法研究。在有效组织城市海量数据的基础上,研究分区法、降维法、多镜像射线加速等射线追踪加速算法。比较各加速算法的优缺点,总结出射线追踪加速算法的较适方法。(3)开展模型算法的实现并与传统模型进行对比分析。通过研究城市布局特征、降维、多镜像加速等方法并将其相互结合,利用编程语言实现模块功能。并将射线追踪计算结果、传统的Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型的计算结果分别于实测数据进行对比分析。
【关键词】：射线追踪 空间布局特征 加速算法 三维城市环境 空间索引
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状和进展10-11
• 1.3 研究内容与章节安排11-12
• 2 射线追踪基础理论方法研究12-16
• 2.1 射线追踪基本原理12-13
• 2.2 射线追踪常用算法研究13-15
• 2.2.1 射线追踪正向算法13-14
• 2.2.2 射线追踪反向算法14
• 2.2.3 射线追踪正、反向算法比较14-15
• 2.3 本章小结15-16
• 3 射线追踪加速算法研究16-42
• 3.1 射线追踪加速算法研究16-22
• 3.1.1 分区法16-19
• 3.1.2 降维法19-22
• 3.1.3 多镜像射线追踪法22
• 3.2 基于城市布局分区、降维、加速多镜法的射线追踪技术研究22-41
• 3.2.1 城市复杂环境空间布局特征研究23-32
• 3.2.2 可视区测试32-36
• 3.2.3 基于城市布局分区、降维、加速多镜法的射线追踪算法流程36-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 射线追踪模型开发42-53
• 4.1 模型开发语言及集成环境介绍42
• 4.2 射线追踪流程图42-43
• 4.3 模块结构设计与实现43-50
• 4.3.1 主要空间几何算法43-45
• 4.3.2 建筑物数据结构45-46
• 4.3.3 空间几何运算类46-50
• 4.4 模块集成50-51
• 4.5 射线追踪三维可视化表达51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 射线追踪技术在电波传播预测中的应用53-66
• 5.1 电波传播理论方法介绍53-58
• 5.1.1 自由空间传播53-54
• 5.1.2 反射波传播54-55
• 5.1.3 绕射波传播55-57
• 5.1.4 电磁波干涉综合场强计算57-58
• 5.1.5 反射、绕射阶次确定58
• 5.2 基于射线追踪技术的区域场强预测58-59
• 5.2.1 信号发射端数据库建立58-59
• 5.2.2 结合射线追踪技术的信号强度计算59
• 5.3 射线追踪、Okumura-Hata、Cost231-Hata预测结果对比分析59-65
• 5.3.1 测试原理60
• 5.3.2 三种模型测试分析60-65
• 5.4 射线追踪技术在城市移动多媒体信号覆盖预测中的应用65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-70
• 作者简历70-72
• 学位论文数据集72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 张雅彬;吴健;郭立新;赵振维;林乐科;徐彬;张蕊;;城市微小区准三维射线追踪模型的计算与仿真[J];电波科学学报;2012年05期

2 袁正午;黎意超;李林;沐维;;基于动态分区的射线跟踪加速方法[J];计算机工程与应用;2010年27期

3 王勇;李朝奎;;三维地理环境下电磁波场强预测并行计算研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2008年02期

4 周力,柴舜连,毛钧杰;基于三维的射线跟踪八叉树算法的城市微区电波传播预测算法模型[J];电子学报;2002年12期

5 吴剑锋,曹伟,程勇;用射线跟踪法研究毫米波在微蜂窝中的传播特性[J];南京邮电学院学报(自然科学版);2001年03期

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本文编号：960589