射线跟踪在室内电波预测与室内定位中的研究

摘要

室内电波预测由于不同室内环境的复杂性而出现了较多的预测模型。电磁波传播理论与数值分析方法为基础的确定性射线跟踪模型，依靠现有的计算机技术能够较好的预测电波数据。射线跟踪计算得出的射线数据建立室内指纹数据库，也能够很好的应用于室内定位。改进现有的射线跟踪算法提高预测精度以及改进现有的射线跟踪室内定位方法，便成为本文研究的重点。
　　 本文介绍了室内电波预测的背景及其研究现状，阐述电波传播的基本理论，对其传统的室内统计模型分析优缺点。其中对比得出，射线跟踪确定性模型能够更精确的预测电波强度。在多方面分析现有的射线跟踪算法上，对其测试射线法和镜像法的不同特性，提出结合两者优点进行改进的射线跟踪算法。该方法前期使用测试射线方法快速找到发射源到接收源的粗略路径，再使用镜像技术修正路径。节省并避免了镜像技术寻找路径的复杂计算，且适用于任何室内复杂的传播环境中，在精度不变的前提下提高计算效率。在C++语言环境中实现上述算法，并结合参考文献与实际室内环境等数据，对比经典的统计模型计算得出的预测值和实测测量数据，验证其算法的有效性。后期在与上述两种算法对比中，该算法体现了在部分空间换取时间且精度效果相当下的优点。室内环境的电波预测计算是室内射线跟踪定位方法的前期准备工作。预测计算相应得到的室内电波数据是建立位置指纹的关键。在研究了电波预测方法后，根据改进算法得到的部分结果，完成前期获取指纹数据的任务。后续在使用射线跟踪进行室内定位中，针对部分多发射源干扰问题，提出一种多源射线跟踪定位方法。该方法结合现有的第三代通信网络的相关技术，能够解决部分较大室内环境多发射源下指纹数据库建立过程中遇到的难题。之后，对其室内射线跟踪定位流程里的区域划分也进行了模拟，并分析定位区域划分的大小与定位时效、匹配精度之间的关系，找出不同环境下最优的区域划分大小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 课题的研究现状

1．3 课题研究内容和论文结构

第二章 室内电波预测模型与射线跟踪基本理论

2．1 室内常用电波传播模型

2．2 确定性射线跟踪基本理论

2．2．1 室内高频电波的几何光学化

2．2．2 几何绕射理论

2．3 室内电波数据计算

2．4 室内射线跟踪定位原理

2．5 本章小结

第三章 室内射线跟踪算法及电波预测的研究

3．1 射线跟踪传统算法

3．1．1 测试射线法

3．1．2 镜像法

3．1．3 两种射线法的比较

3．2 一种改进的镜像理论的射线跟踪法

3．3 仿真与数据分析

3．3．1 射线跟踪算法实现

3．3．2 数据分析

3．4 本章小结

第四章 室内射线跟踪定位研究

4．1 室内多发射源定位研究

4．1．1 IPDL机制引进

4．1．2 多发射源定位方法

4．2 定位区域划分研究

4．2．1 模型实验

4．2．2 数据分析

4．3 本章小结

第五章 结论及未来工作

5．1 结论

5．2 未来工作

致谢

攻硕期间从事的科研工作及取得的研究成果

参考文献