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1、规划和优化第二章本讲稿第一页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.1 移动通信传播环境移动环境特征：对于陆地移动通信系统，由于移动台本身的移动性，传播环境不断变化，发射机与接收机之间的传播路径非常复杂。传播机理：最终可以归结为直射、反射、绕射、透射和散射波。描述手段：用统计方法描述。接收信号强度在非视距传播条件下满足瑞利分布，而在视距传播条件下服从莱斯分布。移动通信传播环境 本讲稿第二页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.1 移动通信传播环境传播环境
2、的分类按地形特征和传播环境分类：准平坦地形和不规则地形。按建筑物分布密度和地面植被状况分类：(1)大城市地区：建筑物高而密集，街道较窄；(2)中小城市地区：建筑物较多，有商业中心，也有高层建筑物，但数量比较少；(3)郊区地带：有分布不很密集的平房及小树林等；(4)乡村：没有居民的开阔区域、小道和公路；(5)自由空间：传播环境没有障碍物。环境影响：移动无线环境另一个重要现象就是人为噪声和无线电干扰。本讲稿第三页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.1 移动通信传播环境各种地形对应的估算值 地形类型地形特征(m)准平坦地形水平
3、或非常平坦地形05平坦地形510准平坦地形1020不规则地形小土岗式起伏地形2040丘陵地形4080小山区80150山区150300陡峭山区300700特别陡峭山区700本讲稿第四页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.2 移动无线环境传播机理 概述：移动无线环境传播包括收发天线之间的直射波、反射波、绕射波、透射波和散射波，但影响最为显著的是直射波、反射波、绕射波和散射波。直射波：直射波一般是发生在视距传播条件下。当直射线远离阻挡物时可以认为是自由空间传播。反射波：反射波是在电波遇到比波长大得多的物体时发生的。描述反射特征
4、的参数就是反射系数，其与发射面特征参数、入射角、极化等有关。绕射波：绕射波是发生发射机和接收机之间视距路径受到阻挡情况下。描述绕射特征的参数就是绕射系数，其与绕射体的形状及绕射点入射波的幅度、相位和极化有关。透射波：透射波主要发生在室外向室内传播的情况下，而在室外由于透射传播方式的信号与其它传播方式相比显得很弱，因此往往不考虑。散射波：散射波是发生在电波传播时遇到许多尺寸小于波长的散射体情况下，主要由粗糙表面、小散射体或其它不规则物体引起的，比如城市环境的树叶、街道广告牌和灯柱等就是散射体。本讲稿第五页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommuni
5、cations2.3 自由空间传播距发射机d处接收天线的接收功率 自由空间路径损耗公式,注意单位:MHz,km不考虑收发天线增益 本讲稿第六页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.4、地面反射的传播地面反射系数 1 GHz频率地面电导率和介电常数 地面电导率相对介电常数半干燥地面0.03315潮湿地面0.1530海水570淡水80水平极化波的反射系数 垂直极化波的反射系数 本讲稿第七页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.4 地面反射的传播平坦地面路径
6、损耗 接收功率 平坦地面路径损耗 不考虑收发端天线增益 入射角=反射角反射波达到接收点反射系数反射波幅度路径长度相位关系、路径损耗球面扩散球面扩散因子(与距离、架高、波长、地球半径、大气折射指数有关)高度距离近似简化本讲稿第八页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.4 地面反射的传播粗糙地面的反射粗糙地面反射；(a)实际地面情况，(b)瑞利准则导出的模型 频率、入射角决定是否粗糙面反射相对波前，当两条射线在反射后到达和的路径长度差为 本讲稿第九页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Tele
7、communications镜面反射的地形最大起伏程度：计入散射系数后的等效反射系数：和之间的相位差为 如果高度差与波长相比很小，则相位差也很小，此时地面看起来似乎是光滑的，因此产生镜面反射。瑞利准则认为相位差小于，即路径差，反射是镜面反射。粗糙表面的反射实质上是散射，光学上称为漫反射。考虑到这种散射作用，用一个小于1的因子乘以镜面反射系数R，该因子称为散射系数.较典型的Ament提出表面起伏高度为具有局部平均值的高斯分布的随机变量，为 本讲稿第十页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications惠更斯原理 绕射使得无线信号绕地球曲表面
8、传播，且能够传播到障碍物后面。尽管移动台处于障碍绕射使得无线信号绕地球曲表面传播，且能够传播到障碍物后面。尽管移动台处于障碍物的阴影区内，且接收场强衰减非常迅速，但绕射场仍存在且足以通信。物的阴影区内，且接收场强衰减非常迅速，但绕射场仍存在且足以通信。惠更斯原理可以解释绕射现象，也即波前上所有点可作为产生次级波的点源，这些次级波组合惠更斯原理可以解释绕射现象，也即波前上所有点可作为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前。绕射是由次级波的传播进入阴影区而形成。阴影区绕射波场强起来形成传播方向上新的波前。绕射是由次级波的传播进入阴影区而形成。阴影区绕射波场强就是由围绕障碍物所有
9、次级波的矢量和。就是由围绕障碍物所有次级波的矢量和。简单的射线理论表明在虚线简单的射线理论表明在虚线 以下的阴影区不存在电磁场，但以下的阴影区不存在电磁场，但惠更斯原理表明从惠更斯原理表明从 上所有点产生的次级波源上所有点产生的次级波源(即即P)能够传播能够传播到阴影区，且在该区内任意点上的场是所有这些次级到阴影区，且在该区内任意点上的场是所有这些次级波源干扰的合成场，称为绕射场。波源干扰的合成场，称为绕射场。本讲稿第十一页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications菲涅尔区 考虑自由空间的发射机T和接收机R及与它们之间连线垂直的平
10、面.在该平面上，我们构造任意半径的同心圆。假设 显然，从T通过这些圆上任意点传播到R的时间均比TOR更长路径长度的超过部分为 相应的相位差为本讲稿第十二页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications其中v菲涅尔-基尔霍夫绕射参数 菲涅尔区表示从发射机到接收机的次级波路径长度比视距路径长度大 的连续区域，也即每个圆的射线超过部分的路径长度为 相邻同心圆发出的次级波到达接收机的路径差为 也即穿过第n同心圆的路径长度为 其中，d为T和R之间的距离 这些圆称为菲涅尔区，其中n1为第一菲涅尔区。第 n个菲涅尔区半径表示为该近似式仅适用于 本讲
11、稿第十三页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.5 地形障碍物的绕射单屏绕射损耗 单刃峰绕射 单刃峰绕射损耗与参数关系 绕射损耗 菲涅尔积分宗量：（菲涅尔基尔霍夫绕射参数）本讲稿第十四页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.5 地形障碍物的绕射单屏绕射损耗本讲稿第十五页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.5 地形障碍物的绕射多刃峰绕射Bullington等效刃峰(最大仰角交点)E
12、pstein-Peterson绕射构造 多峰绕射损耗=等效刃峰的绕射损耗简单；但低估了路径损耗。123更接近，但仍偏小。两峰接近时加附加损耗。L1:TM2R;L2:M1M2M3;L3:M2M3R本讲稿第十六页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.5 地形障碍物的绕射多刃峰绕射（主障碍法）Deygout绕射构造 主峰(TMiR的n最大）+二级主峰分级确定主峰、二级主峰计算结果比较准确更多的峰则在二级主峰后确定三级主峰，类推。本讲稿第十七页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommu
13、nications2.6 宏蜂窝预测模型传播模型分类 经验模型 由大量测量数据的统计分析导出的公式。该方法简单，且对环境不需要详细的信息，利用起来非常容易而快捷。但该方法估算路径损耗的精度不是很高。半经验半确定模型 先从确定性模型导出的公式入手。为了改善预测路径损耗精度，使理论预测与实验测量一致，需要从实验上对模型进行校正。这类模型比经验模型要求更详细的环境信息，但又少于确定性模型所要求的环境信息。确定模型 基于电磁理论直接用于特定环境的求解，该特定环境的描述是由建筑物和地形数据库来完成的。对确定性模型，环境描述的精度决定确定性模型的精度。本讲稿第十八页，共四十六页 Nanjing Unive
14、rsity of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型多建筑物区分类 建筑物密度(建筑物覆盖区域百分比)建筑物尺寸(一个建筑物覆盖的区域)建筑物高度建筑物位置植被密度地形起伏 建筑物占用的面积因子建筑物占用的扩展面积因子取样区域上建筑物体积扩展区域上建筑物体积 建筑物位置(相对于某参考点)建筑物尺寸或底部面积 建筑物占用的总面积 所关心区域建筑物数量 地形高度 有树和植被的停车场或公园 建筑物尺寸分布(BSD)建筑物区域指数(BAI)建筑物高度分布(BHD)建筑物位置分布(BLD)植被指数(VI)地形起伏指数 定量描述来研究建筑物对平均接收场强的影响，提出四个
15、参数 随着地理信息系统的出现，从数字化地图，可能获取下列陆地使用参数 进一步求出下列参数 本讲稿第十九页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型多建筑物区分类（环境分类）第一类：乡村A：平坦地B：丘陵地C：多山地第二类：郊区A：有开阔空间的居民区B：少量或没有开阔空间的居民区C：高层居民区第三类：市区或稠密市区A：购物区B：商业区C：工业区环境的参数描述（p.63 表2-3）本讲稿第二十页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝
16、预测模型Okumura（奥村）模型 基于日本东京及其周围市郊最大频率为1920 MHz的大量实验测量，Okumura提出一种用于信号强度预测的经验预测方法。Okumura模型是以曲线图表示的传播模型，适用于150至1500MHz频段的电波传播。该模型是预测城市信号时最常使用的模型。它以准平滑地形大城市市区的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式加以修正。自由空间损耗+基本中值路径损耗+天线高度增益+地形修正因子地形参数：基站天线高度、地形起伏高度、孤立山峰高度、平均斜坡、混合陆海路径参数是在市区准光滑地形上相对自由空间的中值衰减 为基站天线高度增益 为移
17、动台天线高度增益 为环境类型的增益因子 本讲稿第二十一页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型Okumura（奥村）模型 等效基站天线高度 地形起伏高度 等效基站天线高度，基站天线高度相对沿着移动台方向的315 km距离范围内平均地面高度 移动天线高度 为了确定各种校正因子，必须估算与地形有关的参数地形起伏高度，地形不规则参数，描述电波传播路径中地形变化程度。计算方法为沿着通信方向，离接收天线10 km范围内10%高度线和90%高度线的高度差。本讲稿第二十二页，共四十六页 Nanjing Universi
18、ty of Posts&Telecommunications由于Okumura模型是一系列经验曲线，实际使用时不方便，于是Hata将其改进并经拟合得到相应的公式，由此产生了Okumura-Hata模型。20世纪80年代后期，CCIR推荐使用此模型作为移动通信场强预测模型。2.6 宏蜂窝预测模型Hata（秦（正治）公式 市区传播损耗预测基本公式 中小城市移动台天线高度因子 大城市移动台天线高度因子 基站天线的有效高度，单位为m d是基站与MS之间的距离，单位为km 本讲稿第二十三页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏
19、蜂窝预测模型Hata（秦（正治）公式 适用范围 郊区环境 乡村环境 在农村和郊区，OkumuraHata经验公式需要修正为 本讲稿第二十四页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型Akeyama修正 都市化程度 建筑物覆盖区域的百分比 本讲稿第二十五页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications上述Hata公式的频率适用范围为150 MHzf 1500 MHz，但对于PCS和DCS系统的频率范围显然超过1500 MHz。因此，欧洲科学和技术研究合
20、作委员会下属的COST231工作委员会开发出Hata扩展公式，又称为COST231-Hata模型，将Hata公式扩展到2 Ghz频率范围，则市区传播损耗的基本公式变成 2.6 宏蜂窝预测模型Hata扩展公式-COST231-Hata模型校正因子 模型的适用范围：1500 MHz2000 MHz：30 m200 m：1 m10 m：1 km20 km本讲稿第二十六页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型Ikegami模型 包含射线和模型所考虑参数的环境侧视图 适用条件 路径损耗公式 建筑物顶部绕射点很好地处
21、于发射天线的视距传播内；绕射建筑物由横向传播方向的无限长刃峰构成的；忽略地反射。反射参数，典型值3.2本讲稿第二十七页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型Walfish-Bertoni模型 包含射线和模型中考虑参数的环境侧视图 总路径损耗 本讲稿第二十八页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.6 宏蜂窝预测模型COST231-Walfish-Bertoni模型 适用于市区环境的半经验半确定性模型总路径损耗 自由空间路径损耗 多屏绕射
22、损耗屋顶到街道的绕射和散射损耗 适用范围 本讲稿第二十九页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.7 微蜂窝预测模型双射线模型 射线路径时接收功率 断点：基站和移动台两天线之间的地面恰恰开始阻挡第一菲涅尔区 路径损耗 n1:22.3,n2:3.313.3;db:第一菲涅尔区触地点到基站的距离本讲稿第三十页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.7 微蜂窝预测模型Uni-Lund模型 视距情况的路径损耗 非视距情况的路径损耗 由测量确定单位阶跃函数本讲稿第三
23、十一页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.8 室内传播模型各类模型的路径损耗表达式 对数距离路径损耗模型 衰减因子模型 同层 不同层 参考距离1m参考路径损耗路径损耗指数表2-4标准偏差为s的随机变量标准偏差(表2-4)地板衰减因子不同层的路径损耗指数修正模型 线性环境衰减因子与层数、频率有关表2-6本讲稿第三十二页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.8 室内传播模型各类模型的路径损耗表达式 Keenan-Motley模型 修正模型 L(d0)穿过
24、i类地板的数目穿过i类地板的衰减j类墙体数目j类墙体衰减常数自由空间损耗穿过相邻地板的衰减指数参数：(2.145)本讲稿第三十三页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.9 一致性绕射理论(UTD)斜入射楔绕射图 平行于入射面的电场分量 垂直于入射面的电场分量 软极化和硬极化绕射系数 本讲稿第三十四页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications几何绕射跟踪：跟踪绕射线一致性几何绕射理论(UTD)传统的镜像法（通用性弱、不适合复杂环境）极小光程法（缺点同镜像法）测试
25、射线法（要设定接受球）发射反弹射线法（发射三角锥射线管）确定性射线管法（先二维、再第三维、精度差）几何光学跟踪：跟踪反射线和折射线2.10 射线跟踪技术射线传播模型 射线跟踪方法本讲稿第三十五页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications反射面的反射空间反射面的反射空间 镜像方法用于射线反射镜像方法用于射线反射 对于用对于用N个小平面模拟的情况，镜像数为个小平面模拟的情况，镜像数为 N 镜像方法镜像方法:基于光学的镜像理论，且提供了一种用于计算在平面小平面模拟的环境中反射线的有效技基于光学的镜像理论，且提供了一种用于计算在平面小平面
26、模拟的环境中反射线的有效技术。术。镜像镜像I位置与源点位置与源点 S位置、小平面的位置及取向有关，而与观察点无关位置、小平面的位置及取向有关，而与观察点无关 本讲稿第三十六页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发射但又没有到达观察者的不相关射线。射但又没有到达观察者的不相关射线。实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要原因有两条：实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要
27、原因有两条：1、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间RS者可以接收到反射线，实际上，当反射点者可以接收到反射线，实际上，当反射点R位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间 RS内，观察点才能接收到反射线。内，观察点才能接收到反射线。2、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类似方法可以分析二次像源数为二次反射线的像源是一次像源的像，称为
28、二次像源，用类似方法可以分析二次像源数为N(N-1)，且必须满足下列三个条件：，且必须满足下列三个条件：A、观察点必须是在第二个小平面的、观察点必须是在第二个小平面的 RS内。换句话说，二次反射点必须位于第内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小平面内。二个小平面内。B、二次反射点必须是在第一个小平面、二次反射点必须是在第一个小平面RS内，即反射点必须位于第一个小平面内。内，即反射点必须位于第一个小平面内。C、从源点、从源点 S到第一次反射点到第一次反射点 R1，再从，再从 R1到第二次反射点到第二次反射点 R2，最后到达观察点的，最后到达观察点的射线没受到其它小平面的阻挡射线没受到其它小平面
29、的阻挡。本讲稿第三十七页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.10 射线跟踪技术 信息描述：室外的建筑物信息就是建筑物的几何形状和位置以及墙体材料的信息，室内传播还需要内部墙体结构的信息。小平面：数据库中，建筑物和地形利用多面体的面来储存，即其表面模拟为多边形平面的小平面小平面数目；每个小平面的顶点数目；每个小平面顶点的笛卡儿坐标；材料类型(材料类型按属性分配给每个小平面)。储存在数据库中的数据 本讲稿第三十八页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.1
30、0 射线跟踪技术孤立建筑物建筑物数量；每个建筑物小平面的数量(墙面和屋顶)；墙面小平面的数量；屋顶小平面的数量；地板/天花板小平面的数量；地面小平面的数量；小平面的类型(即表示小平面是否属于地面、墙面、屋顶等)。123456坐标值：本讲稿第三十九页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.10 射线跟踪技术小平面坐标、拓扑和法向矢量小平面顶点数材料坐标坐标坐标拓扑法向矢量14砖块5.0,5.0,4.0,4.07.0,7.0,7.0,7.00.0,3.0,3.0,0.02,5,4,60.0,-1.0,0.024砖块5.0,5.0
31、,5.0,5.07.0,8.0,8.0,7.00.0,0.0,2.0,3.06,3,5,11.0,0.0,0.034砖块5.0,4.0,4.0,5.08.0,8.0,8.0,8.00.0,0.0,2.0,2.06,4,5,20.0,1.0,0.044砖块4.0,4.0,4.0,4.08.0,7.0,7.0,8.00.0,0.0,3.0,2.06,1,5,3-1.0,0.0,0.054瓦片5.0,5.0,4.0,4.07.0,8.0,8.0,7.03.0,2.0,2.0,3.02,3,4,10.0,0.707,0.70764沥青0.0,8.0,8.0,0.00.0,0.0,15.0,150.0,
32、0.0,0.0,0.00,0,0,00.0,0.0,1.0本讲稿第四十页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.10 射线跟踪技术射线跟踪的基本原理 阴影测试：确定观察点与源点是否 为可视的一种操作过程 环境目标用小平面来描述 阴影测试简化为重复应用射线-小平面的相交测试 个小平面、个边缘、1个发射天线和 个观察点 一次影响(直接射线、单次反射线和单次绕射线)为 二次影响(二次反射线、反射线-绕射线、绕射线-反射线等)三次影响(三次反射线、绕射-反射-反射线等)为 典型市区三维场地 本讲稿第四十一页，共四十六页 Nanjin
33、g University of Posts&Telecommunications射线跟踪技术射线跟踪技术是一种直接射线跟踪模型，且所模拟的是无线电波传播的实际过程。是一种直接射线跟踪模型，且所模拟的是无线电波传播的实际过程。射线管从源点射线管从源点(发射天线发射天线)发射，覆盖空间中所有方向。每条射线管的立体角相同。发射，覆盖空间中所有方向。每条射线管的立体角相同。当射线管传播时，射线遇到环境的障碍物。此时在障碍物表面就发生反射并改变传播方向。当射线管传播时，射线遇到环境的障碍物。此时在障碍物表面就发生反射并改变传播方向。应该注意到，对每条射线，阴影测试必须对每个障碍物应该注意到，对每条射线，
34、阴影测试必须对每个障碍物(小平面小平面)进行。算法跟踪每条射线直进行。算法跟踪每条射线直至其场强低于某给定门限电平才不再跟踪该射线。至其场强低于某给定门限电平才不再跟踪该射线。把整个射线传播过程进行排列，且储存在所谓的把整个射线传播过程进行排列，且储存在所谓的“射线跟踪树射线跟踪树”里。里。树枝是从发射天线发射的射线，而树结是射线在传播过程中遇到的环境障碍物树枝是从发射天线发射的射线，而树结是射线在传播过程中遇到的环境障碍物(小平面小平面)。本讲稿第四十二页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications简单二维室外环境的射线跟踪树简单
35、二维室外环境的射线跟踪树 本讲稿第四十三页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications由每个源射线表示的理想波前由每个源射线表示的理想波前 接收球的二维视图接收球的二维视图 为了确定射线是否到达接收点，需要建立以接收点为中心的接收球。接收球半径为为了确定射线是否到达接收点，需要建立以接收点为中心的接收球。接收球半径为本讲稿第四十四页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要原因有两条：实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的
36、，主要原因有两条：1、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间RS者可以接收到反射线，实际上，者可以接收到反射线，实际上，当反射点当反射点R位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间 RS内，观察点才能接收到反射线。内，观察点才能接收到反射线。2、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类似方法可以分析二次像二次反射线的像源是一次像源的像，称为
37、二次像源，用类似方法可以分析二次像源数为源数为N(N-1)，且必须满足下列三个条件：，且必须满足下列三个条件：A、观察点必须是在第二个小平面的、观察点必须是在第二个小平面的 RS内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小平面内。平面内。B、二次反射点必须是在第一个小平面、二次反射点必须是在第一个小平面RS内，即反射点必须位于第一个小平面内。内，即反射点必须位于第一个小平面内。C、从源点、从源点 S到第一次反射点到第一次反射点 R1，再从，再从 R1到第二次反射点到第二次反射点 R2，最后到达观察点的射，最后到达观察点的射线没受到其它小平面的阻挡线没受到其它
38、小平面的阻挡。应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发射但又没有到达观应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发射但又没有到达观察者的不相关射线。察者的不相关射线。实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要原因有两条：实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要原因有两条：1、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间RS者可以接收到反射线，实际上，当反者可以接收到反射线，实际上，当反射点射点R位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间位于小平面内时，观察者位于小平面
39、的反射空间 RS内，观察点才能接收到反射线。内，观察点才能接收到反射线。2、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类似方法可以分析二次像源数二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类似方法可以分析二次像源数为为N(N-1)，且必须满足下列三个条件：，且必须满足下列三个条件：A、观察点必须是在第二个小平面的、观察点必须是在第二个小平面的 RS内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小平面内。内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小平面内
40、。B、二次反射点必须是在第一个小平面、二次反射点必须是在第一个小平面RS内，即反射点必须位于第一个小平面内。内，即反射点必须位于第一个小平面内。C、从源点、从源点 S到第一次反射点到第一次反射点 R1，再从，再从 R1到第二次反射点到第二次反射点 R2，最后到达观察点的射线，最后到达观察点的射线没受到其它小平面的阻挡没受到其它小平面的阻挡。应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发射但又没有到达观应该注意到，利用镜像方法，我们只处理有限数量的射线，而避免处理许多从源点发射但又没有到达观察者的不相关射线。察者的不相关射线。实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，
41、主要原因有两条：实际上，到达观察点的反射线的数量是很小的，主要原因有两条：1、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间、由于小平面大小的有限性，只有位于小平面的反射空间RS者可以接收到反射线，实际上，当者可以接收到反射线，实际上，当反射点反射点R位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间位于小平面内时，观察者位于小平面的反射空间 RS内，观察点才能接收到反射线。内，观察点才能接收到反射线。2、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。、反射线或入射线可能受环境的其它小平面的阻挡，这些阻挡必须由阴影测试获得。二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类
42、似方法可以分析二次像源数为二次反射线的像源是一次像源的像，称为二次像源，用类似方法可以分析二次像源数为N(N-1)，且必须满足下列三个条件：，且必须满足下列三个条件：A、观察点必须是在第二个小平面的、观察点必须是在第二个小平面的 RS内。换句话说，二次反射点必须位于第二内。换句话说，二次反射点必须位于第二个小平面内。个小平面内。B、二次反射点必须是在第一个小平面、二次反射点必须是在第一个小平面RS内，即反射点必须位于第一个小平面内。内，即反射点必须位于第一个小平面内。C、从源点、从源点 S到第一次反射点到第一次反射点 R1，再从，再从 R1到第二次反射点到第二次反射点 R2，最后到达观察点的射
43、，最后到达观察点的射线没受到其它小平面的阻挡线没受到其它小平面的阻挡。本讲稿第四十五页，共四十六页 Nanjing University of Posts&Telecommunications2.10 射线跟踪技术射线跟踪加速技术 减少射线与用于模型中基本单元相交代价：使用小平面减少射线-基本单元(射线-小平面)相交测试的总数：丢弃小平面 减少射线与环境相交的总数：丢弃低于阈值电平的射线 用一个更一般实体代替各条射线：锥体射线采用降维技术：先二维追踪，后考虑第三维射线小平面相交测试所花费的时间占去整个射线跟踪时间的90%以上。剩下的10%花费在小平面上反射点、边缘绕射点等计算上。按照目的分类 本讲稿第四十六页，共四十六页