(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211291578.8 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司 地址 430063 湖北省武汉市武昌杨园和平 大道745号 (72)发明人 刘立海　李津汉　凌力　石先明　 张伟　王雪　金立坪　王伟力　 林诚　沈俊毅　李积祥　辛怡　 崔国兴　 (74)专利代理 机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 11228 专利代理师 吴静 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06T 17/05(2011.01) (54)发明名称 一种射线跟踪算法中三维环境轻量化模型 评估方法 (57)摘要 一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估 方法， 包括： 获取高精度的三维环境模型， 配置仿 真参数； 将原始环境模型轻量化处理为不同程度 的轻量化环 境模型； 统计每个接收点能够接收到 的射线数量， 并对不同种类的射线设置不同的权 值； 得到该环境下 各接收点平均射线计数参数 比较当前轻量化程度下的 与前次轻量化下 的 之间的差距， 获得该环境下最优的轻量化 参数； 统计出环境下的最优平均射线计数参数P 以及最优平均计算复杂度C， 将最优复杂度射线 比C/P作为量化指标， 用于不同环境间比较。 本发 明解决了射线跟踪算法中三维轻量化模型难以 评估的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115526012 A 2022.12.27 CN 115526012 A 1.一种射线跟踪算法中三维轻量 化模型评估方法， 其特 征在于， 包括： S100.获取高精度的三维环境模型， 配置 仿真参数； S200.对三维环境模型， 使用射线跟踪算法中的直射、 一阶反射和一阶绕射进行检查， 记录环境中所有接收点接收到的射线， 假设需要的接收点数量为N， 统计接收点n(n＝1, 2,…,N)能够分别接收到的直 射射线数量 Ln、 反射射线数量Rn和绕射 射线数量Dn； S300.通过统计结果中所有观测点 中反射射线数量Rn和绕射射线数量Dn之和的平均 值 判断， 判断该环境是否需要 使用完整的射线跟踪计算进行仿真模拟； S400.当该环境需要使用完整 的射线跟踪计算进行仿真模拟时， 通过调整模型轻量化 参数将原 始环境模型 轻量化处理为不同程度的轻量 化环境模型； S500.对每个轻量化环境模型， 分别统计每个接收点能够接收到的射线数量， 并对不同 种类的射线设置不同的权值； S600.将所有射线数量进行加权相加， 得到当前环境下该接收点的接收射线计数参数 Pn， 并将所有接收点的接 收射线计数参数进行平均， 得到该环境下各接收点平均射线计数 参数 S700.比较当前轻量化程度下的 与前次轻量化下的 之间的差距， 获得该环境下最 优的轻量 化参数； S800.对环境模型进行简化， 并在该简化环境模型上使用完整的射线跟踪仿真计算， 获 得覆盖预测结果， 同时统计出环境下 的最优平均射线计数参数P以及最优平均计算复杂度 C， 用于不同环境间比较。 2.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S100中， 获取高精度的三维环 境模型， 配置仿真参数， 具体包括： 通过三维建模技术， 获取高 精度的三维环境模型， 将实际中的周边环境提取成为数字化的三维环境模型； 将三维环境 模型针对射线跟踪算法的计算需求， 进行模型材质分类和电磁参数赋予处理， 得到赋予电 磁参数的三维环境模型， 并在赋予电磁参数的三维环境模型 上配置仿真计算 参数。 3.如权利要求2所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， 在 赋予电磁参数的三 维环境模型上配置仿 真计算参数， 包括 发射天线安装高度、 下倾角、 方位 角、 发射功 率、 波瓣图发射 天线相关参数以及无线电波接收点位置， 接收点位置按照仿 真需 求进行配置， 为环境模型中某个高度的平面或有限数量的特定 接收点位置。 4.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S200中， 以接收点为圆心一定半径范围内区域作为该接收点的接收区域， 在统计单个接收 点射线数量时， 将接收区域范围所有接收射线数量全部进行统计。 5.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S300中， 判断该环境是否需要使用完整的射线跟踪计算进行仿真模拟的具体方法为： 统计 结果中所有接收点接收到 反射加绕射射线数量的平均值[∑(Rn +Dn)]/N是否低于某个 设定 的最低阈值； 如果低于最低阈值， 则认为环境结构太过简单， 有较多的纯直射观测点， 无需 进行完整的射线跟踪计算， 直接在环境模型中计算直射即可获得该点的接 收信号强度； 反 之， 则认为环境中结构较为复杂， 需要 使用完整的射线跟踪计算。 6.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526012 A 2S400中， 对 赋予电磁参数的三维环境模 型进行轻量化操作， 具体包括： 通过对模型中不同的 材质分别使用边线折叠算法， 直接对模型进行简化； 通过边线折叠算法设定三维模型中的 保留顶点数量， 对环境模型地图采用保留不同百分比的模型顶点数量的简化， 得到多个不 同的简化 程度的环境模型地图。 7.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S500中， 对不同种类的射线设置不同的权值， 具体包括： 直射射线、 绕射射线和反射射线； 其 中， 直射射线设置权值最大， 反射射线权值最小， 较高阶数的同种射线设置的权值比较低阶 数的射线权值低。 8.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S600中， 得到该环境下各接收点平均射线计数参数 其中， Pn为所有接收点的 接收射线计数参数， N 为接收点数量。 9.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S700中， 在当前简化程度下 与前次简化程度下的 差距较小的时候， 可以认为地图冗余 度较高， 环境模型可以继续进行简化； 当前简化程度下 与前次简化程度下的 突然发生 较大变化的时候， 说明环境中对射线跟踪计算影响较大 的结构被破坏， 并通过上一级的简 化地图获得 该环境下合 适的地图简化 率。 10.如权利要求1所述的一种射线跟踪算法中三维轻量化模型评估方法， 其特征在于， S800中， 同时统计出环境下的最优平均射线计数参数P以及最优平均计算复杂度C， 具体方 法为： 当获得合适的地图轻量化参数后， 对该地图按照对应的轻量化措施进行简化， 并在该 简化环境模型上使用完整的射线跟踪仿真计算， 获得覆盖预测结果， 同时统计出每个接 收 点对应的算法复杂度Cn以及接收到的射线数量Pn， 获得环境下的最优平均计算复杂度C以 及最优平均射线计数参数P， 将最优复杂度射线比C/P作为评价该环境地图的量化指标， 用 来对不同环境下的射线跟踪计算进行横向比较； 其中， 计算复杂度Cn通过统计射线跟踪计 算过程中计算机浮 点运算次数获得。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526012 A 3