射线追踪室内算法的改进研究
发布时间：2020-12-18 05:49
计算机技术的迅速发展推动了现代化战争走上信息化的道路,战场上各种电子设备的广泛使用,电磁武器作为一种新型攻击手段将成为战争的常态,电子器件和人体将淹没在电磁辐射环境中,复杂电磁环境的仿真成为了信息化战争领域的研究重点。随着电磁环境仿真技术的迅速发展,仿真模拟环境正逐渐由山地转向城市,由室外环境转向室内。围绕该问题,本文设计和开发了一种基于地形的复杂电磁环境仿真系统,在此基础之上提出了带建筑物的射线追踪算法,并由室外转向室内,提出了室内射线追踪算法的改进思想,旨在于提高算法的计算效率。射线追踪法是目前电磁环境仿真技术中用的比较多的一种方法,它的原理是将发射机模拟成很多条向外发射射线,然后对每条射线进行射线追踪,选择能够到达接收机的有效射线,最后进行合并,计算出接收机处的功率、场强等。算法大部分的时间都耗在每一条射线的追踪上,并且大部分的射线都不是有效射线,如何在发射之前就对无效射线进行滤除,是算法改进的基础。本文首先对复杂电磁环境仿真系统做了全面的介绍,解释了射线追踪算法的理论基础,介绍了并行计算和分布式系统的设计思想,以及MapReduce设计原理,在此基础之上,本文设计的仿真系统架构...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁频语夯布
图3.1系统整体模块文件读取模块：文件是客户端和服务端交互的一种方式，用户通过客户端的操作界面，产生各种基于不同仿真需求的文件，如果是基于地形仿真，则需要地形文件，发射机和接收机天线文件，天线文件包含各种天线性质的参数，以及基于天线类型的方向图文件，方向图文件记录了某一方向下的电磁特性，这是射线剖分后，射线信息所带的信息。研究区域文件包含了需要仿真区域的位置信息，一般为立方体模型，存放了 8个顶点的位置信息，仿真时只需要对其中的区域进行射线追踪。工程信息文件记录了整个工程所需要的信息，对整个仿真功能进行控制，这是区别仿真类型的文件127]。如果是带建筑物的仿真，则还需要建筑物文件信息，这是模拟整个区域特性吋，进行三角化的基础。文件分割模块：主要是对发射机和接收机文件进行分割，整个系统的设计是分布式计算的，文件分割是分布式计算的基础。一个仿真系统可能包含了多个接收机和多个发射机，每个发射机对接收机都会产生独立的影响，这种独立性可以把一个接收机和一个发射机分幵来计算，同时在多台计算机上进行，待到每个计
第三章电磁仿真系统的设计实现 可以减少对数据库不必要的访问次数，减少由于多次操作数据库而导致数据一致性，影响整体系统的性能。综上所述，整个系统的搭建需要用到多台计算机，有些与用户进行直接的交需要仿真的工程以文件形式保存下来，有些则完成工程拆分和计算资源分有些则专门进行计算任务，完成某一发射机和接收机的射线追踪过程，有些供数据存储服务。不同任务的计算机对性能的要求不一样，如与用户交互的机就要求有很好的显示效果，显卡能力强，完成计算的则要求CPU性能比，负责数据存储的则要求有很好的10性能，能多次的对内存进行读写。整统大致的物理拓扑结构如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]OSG中三维场景构建的关键技术[J]. 项杰,靳媛媛,李爱光. 地理空间信息. 2012(01)
[2]电波传播预测模型分析与研究[J]. 刘勇,周新力,金慧琴. 舰船电子工程. 2011(07)
[3]MapReduce:新型的分布式并行计算编程模型[J]. 李成华,张新访,金海,向文. 计算机工程与科学. 2011(03)
[4]战场复杂电磁环境的仿真与构建方法研究[J]. 丁潇,陈亚洲. 装备环境工程. 2011(01)
[5]电波传播射线追踪法的研究[J]. 刘斐. 信息与电脑(理论版). 2011(02)
[6]基于WCF构架的应用与研究[J]. 赵海宁,李洋. 电脑知识与技术. 2010(01)
[7]虚拟现实综述[J]. 赵沁平. 中国科学（F辑:信息科学）. 2009(01)
[8]Google地图算法研究及实现[J]. 崔金红,王旭. 计算机科学. 2007(11)
[9]信息化战场复杂电磁环境对作战的影响[J]. 刘军. 西安政治学院学报. 2007(04)
[10]基于DOM的XML解析与应用[J]. 蔚晓娟,冉静,李爱华,尹治本. 计算机技术与发展. 2007(04)
硕士论文
[1]基于WCF的分布式程序的研究和实现[D]. 郑文轩.西安电子科技大学 2012
[2]复杂电磁环境仿真中态势可视化技术研究[D]. 袁新恩.南京理工大学 2011
[3]基于MPI高性能计算方法的研究[D]. 霍旭光.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2923473
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁频语夯布
图3.1系统整体模块文件读取模块：文件是客户端和服务端交互的一种方式，用户通过客户端的操作界面，产生各种基于不同仿真需求的文件，如果是基于地形仿真，则需要地形文件，发射机和接收机天线文件，天线文件包含各种天线性质的参数，以及基于天线类型的方向图文件，方向图文件记录了某一方向下的电磁特性，这是射线剖分后，射线信息所带的信息。研究区域文件包含了需要仿真区域的位置信息，一般为立方体模型，存放了 8个顶点的位置信息，仿真时只需要对其中的区域进行射线追踪。工程信息文件记录了整个工程所需要的信息，对整个仿真功能进行控制，这是区别仿真类型的文件127]。如果是带建筑物的仿真，则还需要建筑物文件信息，这是模拟整个区域特性吋，进行三角化的基础。文件分割模块：主要是对发射机和接收机文件进行分割，整个系统的设计是分布式计算的，文件分割是分布式计算的基础。一个仿真系统可能包含了多个接收机和多个发射机，每个发射机对接收机都会产生独立的影响，这种独立性可以把一个接收机和一个发射机分幵来计算，同时在多台计算机上进行，待到每个计
第三章电磁仿真系统的设计实现 可以减少对数据库不必要的访问次数，减少由于多次操作数据库而导致数据一致性，影响整体系统的性能。综上所述，整个系统的搭建需要用到多台计算机，有些与用户进行直接的交需要仿真的工程以文件形式保存下来，有些则完成工程拆分和计算资源分有些则专门进行计算任务，完成某一发射机和接收机的射线追踪过程，有些供数据存储服务。不同任务的计算机对性能的要求不一样，如与用户交互的机就要求有很好的显示效果，显卡能力强，完成计算的则要求CPU性能比，负责数据存储的则要求有很好的10性能，能多次的对内存进行读写。整统大致的物理拓扑结构如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]OSG中三维场景构建的关键技术[J]. 项杰,靳媛媛,李爱光. 地理空间信息. 2012(01)
[2]电波传播预测模型分析与研究[J]. 刘勇,周新力,金慧琴. 舰船电子工程. 2011(07)
[3]MapReduce:新型的分布式并行计算编程模型[J]. 李成华,张新访,金海,向文. 计算机工程与科学. 2011(03)
[4]战场复杂电磁环境的仿真与构建方法研究[J]. 丁潇,陈亚洲. 装备环境工程. 2011(01)
[5]电波传播射线追踪法的研究[J]. 刘斐. 信息与电脑(理论版). 2011(02)
[6]基于WCF构架的应用与研究[J]. 赵海宁,李洋. 电脑知识与技术. 2010(01)
[7]虚拟现实综述[J]. 赵沁平. 中国科学（F辑:信息科学）. 2009(01)
[8]Google地图算法研究及实现[J]. 崔金红,王旭. 计算机科学. 2007(11)
[9]信息化战场复杂电磁环境对作战的影响[J]. 刘军. 西安政治学院学报. 2007(04)
[10]基于DOM的XML解析与应用[J]. 蔚晓娟,冉静,李爱华,尹治本. 计算机技术与发展. 2007(04)
硕士论文
[1]基于WCF的分布式程序的研究和实现[D]. 郑文轩.西安电子科技大学 2012
[2]复杂电磁环境仿真中态势可视化技术研究[D]. 袁新恩.南京理工大学 2011
[3]基于MPI高性能计算方法的研究[D]. 霍旭光.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2923473
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