一种城市场景电磁介质参数快速反演方法技术

本发明专利技术公开了一种城市场景电磁介质参数快速反演方法，包括如下步骤：（1）建立所需求解区域的城市环境几何模型；（2）制定收发路径标准；（3）使用（2）的收发路径标准结合射线跟踪仿真得到实验中所需要的收发天线对的坐标；（4）对采集的数据进行数据分析，滤波处理，得到有效的实测数据；（5）通过射线跟踪，结合遗传算法

【技术实现步骤摘要】
一种城市场景电磁介质参数快速反演方法


[0001]本专利技术属于电磁波传播预测模型领域，特别涉及该领域中的一种专门应用于射线追踪模型的城市场景电磁介质参数快速反演方法
。

技术介绍

[0002]1987
年
Cullen
等人在
《A new free
‑
wave method for ferrite measurement at millimeter wavelengths》
公开了一种自由空间法来获取建筑物墙体电参数，其方法是基于菲涅尔反射定律提出的自由空间反演方法，利用发射天线
、
接收天线以及矢量网络分析仪
(vector network analyzer)
，通过测量材料散射参数的幅度和相位，反演出介电常数，不足之处是在自由空间波法的测量过程中，如果测量的样品尺寸过小，入射的电磁波照射到样品边缘会产生多次绕射和散射，反演结果的准确性降低
。
在测量室内建筑材料的电磁参数
、
构建室内电磁环境模型时，利用自由空间波法在真实室内环境中测量受到很多环境因素的影响
。
传统测量方法需要进行实际测量定位时间对齐，需要大量人工操作，任务繁重，容错率低，误差较高
。
目前射线跟踪算法采用的电介质参数为推荐值或者经验值，这些值并不一定适合特定的城市环境，并不能提高射线跟踪的计算精度，城市环境下传播预测有较大的误差
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种适用于城市场景的电磁介质参数快速反演方法
。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种城市场景电磁介质参数快速反演方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
[0006](1)
建立所需求解区域的城市环境几何模型；
[0007](2)
制定收发路径标准；
[0008](3)
使用
(2)
的收发路径标准结合射线跟踪仿真得到实验中所需要的收发天线对的坐标；
[0009]利用城市场景电磁介质参数快速反演装置，在实际城市环境中，针对以上得到的收发天线对，进行实验：
[0010]首先对
RTK
的定位数据严格把关，与收发天线对中坐标匹配，排除采集点附近对采集设备造成干扰的选项，在采集数据时保持静止一段时间，此时城市场景电磁介质参数快速反演装置自动记录电磁波的接收功率，并保存在数据库中；
[0011](4)
对采集的数据进行数据分析，滤波处理，得到有效的实测数据；
[0012](5)
通过射线跟踪，结合遗传算法
GA
，反演电磁介质参数数据
。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术所公开的方法，可以在正向与反向射线跟踪算法中使用，提升射线跟踪算法计算精度，减小计算误差
。
其适用环境是城市场景，根据需求结合路线制定实验方案，选
取合适的坐标点与设备状态采集需要的电磁波数据，利用城市场景电磁介质参数快速反演装置，依据制定的实验方案在城市场景下进行实验数据采集，结合城市场景电磁介质参数快速反演装置中的电磁介质参数反演算法，利用遗传算法加速快速反演该区域下的电磁介质参数，得到想要的输出
。
附图说明
[0015]图1是
GA
算法的流程图；
[0016]图2是发射点周围的测试环境照片；
[0017]图3是面型数据点分布图；
[0018]图4是面型电参数优化算法流程图；
[0019]图5是试验预选路径图；
[0020]图6是实际测量的五条路径图；
[0021]图7是
Tx1
对应的收
、
发位置示意图；
[0022]图8是
Tx2
对应的收
、
发位置示意图；
[0023]图9是
Tx3
对应的收
、
发位置示意图；
[0024]图
10
是
Tx1_R1
优化结果对比图；
[0025]图
11
是
Tx1
和
RX1
位置计算出的标准差和均方根误差结束示意图；
[0026]图
12
是
Tx2
优化结果对比图；
[0027]图
13
是
TX2
和
RX2
位置计算出的标准差和均方根误差结束示意图；
[0028]图
14
是
Tx3_R9
‑1优化结果对比图；
[0029]图
15
是
TX3
和
RX9
‑1位置计算出的标准差和均方根误差结束示意图；
[0030]图
16
是
Tx3_R9
‑2优化结果对比图；
[0031]图
17
是
TX3
和
RX9
‑2位置计算出的标准差和均方根误差结束示意图；
[0032]图
18
是
210MHz
结果对比图；
[0033]图
19
是
510MHz
结果对比图；
[0034]图
20
是
1000MHz
结果对比图；
[0035]图
21
是
1500MHz
结果对比图；
[0036]图
22
是
2000MHz
结果对比图；
[0037]图
23
是
2500MHz
结果对比图
。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0039]一种城市场景电磁介质参数快速反演方法，包括如下步骤：
[0040](1)
建立所需求解区域的城市环境几何模型：
[0041]一般情况下，射线跟踪程序支持的几何模型包括由三角面片组成的模型和矢量地图模型，其各有优劣，三角面片模型可以描述更为复杂的几何环境结构，在构成模型时三角面片更加灵活是一种主流的方法，但是由于三角面片组成对象时有很大的数量，在后续处
理时需要很大的计算量，需要更多的时间；另一种方法是利用矢量地图描述城市环境，建立确定性模型，这种文件格式更加简单，在算法处理时更加迅速
。
本申请使用的是矢量地图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种城市场景电磁介质参数快速反演方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）建立所需求解区域的城市环境几何模型；（2）制定收发路径标准；（3）使用（2）的收发路径标准结合射线跟踪仿真得到实验中所需要的收发天线对的坐标；利用城市场景电磁介质参数快速反演装置，在实际城市环境中，针对以上得到的收发天线对，进行实验：首先对
RTK
的定...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯阳，郭琛，郭江，郭立新，刘忠玉，赵军，程尧，左伟庆，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：