[发明专利]一种城市电波传播模型的建模方法

说明书

本发明公开了一种城市电波传播模型的建模方法，包括：A：获取建模区域的激光点云图以及光学图像，根据激光雷达与光学图像建立包含电磁材质信息的稠密点云图；B：根据稠密点云中各点的电磁材质信息对应的类别，对稠密点云图中的点云进行分割，得到点云构成的实体；C：基于几何结构识别出对应的物体特征，并利用物体特征拟合出实体模型；D：在由实体模型构成的城市三维模型中设置若干个发射机以及接收机，利用射线追踪算法计算出各个发射机对应的不同位置的接收强度。应用本发明方法，可以得到非常精确的适于电磁通信仿真的城市电波传播模型。

技术领域

本发明涉及电磁环境模拟技术领域，更具体涉及一种城市电波传播模型的建模方法。

背景技术

城市电磁辐射环境是一项重要的环境要素，近20年以来，电磁技术的发展与应用日益广泛，对周围环境及人体健康等影响也日益严重。另外，为了在已知无线系统一些参数的条件下，比如频率、环境模型、发射天线等，获得场强或信号强度的预测，解决无线电波传播和功率覆盖问题，也需要对城市电波传播模型进行建模处理，因此如何获取城市电波传播模型是亟待解决的技术问题。

一般情况下，实际的传播环境很难有一个解析的方法求解电磁场。现有技术中，传统的传播建模方法是经验模型和理论模型。经验模型是基于大量的实验测量，主要有Hata-0kumura模型、COST-Hata模型；理论模型比较简单，比如Friis模型、Over-Rooftop绕射模型。这两种建模方法都比较简单而且计算很快，然而经验模型的主要缺点是它们一般不是通用的、区域有范围的以及预测城市环境要和推导出模型的城市环境相似。而且，对于MIMO((Multi Input Multi Output，多入多出)系统，经验模型不能提供准确的MIMO仿真关键参数，比如时空、角度延迟等参数。因此，现有技术获取的城市电磁模型并不适用于通用的电磁通信仿真场景下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何建立适于电磁通信仿真场景的城市电磁环境模型。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种城市电波传播模型的建模方法，所述方法包括：

A：获取建模区域的激光点云图以及光学图像，根据激光雷达与光学图像建立包含电磁材质信息的稠密点云图；

B：基于对应的电磁材质信息，将所述稠密点云图进行分割，其中，所述电磁材质信息包括：植物、玻璃、混凝土、地面；

C：基于几何结构识别出对应的物体特征，并利用物体特征拟合出实体模型，其中，所述物体特征包括：墙面、门、屋顶、突出物以及窗户，且所述几何结构包括：大小、位置、方向以及拓扑结构。

D：在由实体模型构成的城市三维模型中设置若干个发射机以及接收机，利用射线追踪算法计算出各个发射机对应的不同位置的接收强度。

可选的，所述步骤A的具体实现包括：

获取建模区域的激光雷达扫描的激光点云图以及各点的电磁材质信息，并将电磁材质信息加入该点的标签；

基于全频段多目光学相机获取建模区域的光学图像；基于运动获取结构的算法识别出物体特征，并构建对应于物体特征的稀疏点云；

获取对应于光学图像的深度点云图；

利用预先训练的神经网络模型识别并标定深度点云图中对应区域的电磁材质信息；

根据几何映射关系将标定后的深度点云图、稀疏点云与添加了标签的激光点云图进行融合处理，并在标签中加入对应的物体结构特征，得到稠密点云图。

可选的，所述利用预先训练的神经网络模型识别并标定深度点云图中对应区域的电磁材质信息，包括：