RayTracing

Модель распространения трассировки лучей

Описание

Модели трассировки лучей вычисляют пути к распространению с помощью 3-D геометрии среды [1][2]. Представляйте модель трассировки лучей при помощи RayTracing объект.

Модели трассировки лучей:

  • Допустимы от 100 МГц до 100 ГГц.

  • Вычислите несколько путей к распространению. Другие модели распространения вычисляют только один пути к распространению.

  • Поддержите и 3-D наружные и внутренние среды.

  • Определите потерю на пути и сдвиг фазы каждого луча с помощью электромагнитного анализа, включая трассировку горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала через путь к распространению. Потеря на пути включает потерю свободного пространства и отражательные потери. Для каждого отражения модель вычисляет потери на горизонтальную и вертикальную поляризацию при помощи Уравнения Френеля, инцидентного угла, и относительной проницаемости и проводимости поверхностного материала [3][4] на заданной частоте.

Можно создать модели трассировки лучей, которые используют или стрельбу и возврат лучей (SBR) метод или метод изображений.

Создание

Создайте RayTracing объект при помощи propagationModel функция.

Свойства

развернуть все

Трассировка лучей

Метод трассировки лучей в виде одного из этих значений:

  • "sbr" — Используйте стрельбу и возврат лучей (SBR) метод, который поддерживает до 10 отражений пути. SBR вычисляет аппроксимированные пути к распространению. Метод SBR обычно быстрее, чем метод изображений. Модель вычисляет потерю на пути от потери свободного пространства плюс отражательные потери из-за поляризации антенны и материала.

  • "image" — Используйте метод изображений, который поддерживает до 2 отражений пути и вычисляет точные пути к распространению. Модель вычисляет потерю на пути от потери свободного пространства плюс отражательные потери из-за поляризации антенны и материала.

Задайте максимальное количество отражений пути при помощи MaxNumReflections свойство.

Для получения дополнительной информации о различиях между изображением и методами SBR, смотрите, Выбирают Propagation Model.

Типы данных: char | string

Угловое разделение запущенных лучей в виде одного из этих значений:

  • "high" — Лучи имеют угловое разделение в области значений [0.9912, 1.1845], измеренный в градусах, так, чтобы модель запустила 40 962 луча.

  • "medium" — Лучи имеют угловое разделение в области значений [0.4956, 0.5923], измеренный в градусах, так, чтобы модель запустила 163 842 луча.

  • "low" — Лучи имеют угловое разделение в области значений [0.2478, 0.2961], измеренный в градусах, так, чтобы модель запустила 655 362 луча.

Поскольку модель запускает больше лучей, анализ трассировки лучей с низким угловым разделением может потребовать большего количества времени, чем анализ трассировки лучей с высоким угловым разделением.

Советы

Чтобы улучшить результаты, выберите более низкое угловое разделение когда:

  • Создание карт покрытия с помощью coverage функция.

Зависимости

Чтобы задать угловое разделение запущенных лучей, необходимо задать Method свойство как "sbr".

Типы данных: char | string

Максимальное количество отражений пути, чтобы искать использование трассировки лучей в виде целого числа. Поддерживаемые значения зависят от значения Method свойство.

  • Когда Method "image", поддерживаемыми значениями является 0, 1, и 2.

  • Когда Method "sbr", поддерживаемые значения находятся в области значений [0, 10].

Типы данных: double

Система координат местоположения сайта в виде "geographic" или "cartesian". Если вы задаете "geographic", задайте материальные типы при помощи BuildingsMaterial и TerrainMaterial свойства. Если вы задаете "cartesian", задайте материальные типы при помощи SurfaceMaterial свойство.

Типы данных: string | char

Материал созданий

Поверхностный материал географических созданий в виде одной из этих опций: "perfect-reflector", "concrete", "brick", "wood", "glass", "metal", или "custom". Модель использует материальный тип, чтобы вычислить отражательную потерю, где пути к распространению отражаются прочь создания поверхностей. Для получения дополнительной информации смотрите ITU Проницаемость и Значения Проводимости для Общих Материалов.

Когда BuildingsMaterial "custom", задайте существенную проницаемость и проводимость при помощи BuildingsMaterialPermittivity и BuildingsMaterialConductivity свойства.

Зависимости

Задавать BuildingsMaterial, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic".

Типы данных: char | string

Относительная проницаемость поверхностных материалов созданий в виде неотрицательного скаляра. Относительная проницаемость описывается как отношение абсолютной существенной проницаемости к проницаемости вакуума. Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует бетону на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать BuildingsMaterialPermittivity, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic" и BuildingsMaterial к "custom".

Типы данных: double

Проводимость поверхностных материалов созданий в виде неотрицательного скаляра в Siemens на метр (S/m). Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует бетону на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать BuildingsMaterialConductivity, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic" и BuildingsMaterial к "custom".

Типы данных: double

Материал ландшафта

Поверхностный материал географического ландшафта в виде одного из них: "perfect-reflector", "concrete", "brick", "water", "vegetation", "loam", или "custom". Модель использует материальный тип, чтобы вычислить отражательную потерю, где пути к распространению отражаются прочь поверхностей ландшафта. Для получения дополнительной информации смотрите ITU Проницаемость и Значения Проводимости для Общих Материалов.

Когда TerrainMaterial "custom", задайте существенную проницаемость и проводимость при помощи TerrainMaterialPermittivity и TerrainMaterialConductivity свойства.

Зависимости

Задавать TerrainMaterial, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic".

Типы данных: char | string

Относительная проницаемость материала ландшафта в виде неотрицательного скаляра. Относительная проницаемость описывается как отношение абсолютной существенной проницаемости к проницаемости вакуума. Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует бетону на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать TerrainMaterialPermittivity, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic" и TerrainMaterial к "custom".

Типы данных: double

Проводимость материала ландшафта в виде неотрицательного скаляра в Siemens на метр (S/m). Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует бетону на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать TerrainMaterialConductivity, необходимо установить CoordinateSystem к "geographic" и набор TerrainMaterial к "custom".

Типы данных: double

Поверхностный материал

Поверхностный материал Декартовой карты появляется в виде одного из них: "plasterboard", "perfect-reflector", "ceilingboard", "chipboard", "floorboard", "concrete", "brick", "wood", "glass", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "custom". Модель использует материальный тип, чтобы вычислить отражательную потерю, где пути к распространению отражаются прочь поверхностей. Для получения дополнительной информации смотрите ITU Проницаемость и Значения Проводимости для Общих Материалов.

Когда SurfaceMaterial "custom", задайте существенную проницаемость и проводимость при помощи SurfaceMaterialPermittivity и SurfaceMaterialConductivity свойства.

Зависимости

Задавать SurfaceMaterial, необходимо установить CoordinateSystem к "cartesian".

Типы данных: char | string

Относительная проницаемость поверхностного материала в виде неотрицательного скаляра. Относительная проницаемость описывается как отношение абсолютной существенной проницаемости к проницаемости вакуума. Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует плате гипса на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать SurfaceMaterialPermittivity, необходимо установить CoordinateSystem к "cartesian" и SurfaceMaterial к "custom".

Типы данных: double

Проводимость поверхностного материала в виде неотрицательного скаляра в Siemens на метр (S/m). Модель использует это значение, чтобы вычислить потерю на пути из-за отражения. Значение по умолчанию соответствует плате гипса на уровне 1,9 ГГц.

Зависимости

Задавать SurfaceMaterialConductivity, необходимо установить CoordinateSystem к "cartesian" и набор SurfaceMaterial к "custom".

Типы данных: double

Функции объекта

pathlossПотеря на пути распространения радиоволны
addДобавьте модели распространения

Примеры

свернуть все

Покажите отраженные пути к распространению в Чикаго при помощи SBR и отобразите методы.

Создайте Средство просмотра Сайта с созданиями в Чикаго. Для получения дополнительной информации о osm файле, см. [1].

viewer = siteviewer("Buildings","chicago.osm");

Создайте ретранслятор на создании и сайте приемника около другого создания.

tx = txsite("Latitude",41.8800, ...
    "Longitude",-87.6295, ...
    "TransmitterFrequency",2.5e9);
show(tx)
rx = rxsite("Latitude",41.8813452, ...
    "Longitude",-87.629771, ...
    "AntennaHeight",30);
show(rx)

Создайте модель трассировки лучей. Используйте метод изображений и вычислите пути с до одного отражения. Затем отобразите пути к распространению.

pm = propagationModel("raytracing","Method","image", ...
    "MaxNumReflections",1);
raytrace(tx,rx,pm)

Для этой модели трассировки лучей от передатчика к приемнику существует один путь к распространению.

Обновите модель трассировки лучей, чтобы использовать метод SBR и вычислить пути максимум с двумя отражениями. Отобразите пути к распространению.

pm.Method = "sbr";
pm.MaxNumReflections = 2;
clearMap(viewer)
raytrace(tx,rx,pm)

Обновленная модель трассировки лучей показывает три пути к распространению от передатчика к приемнику.

Приложение

[1] osm файл загружается с https://www.openstreetmap.org, который обеспечивает доступ к полученным толпой данным о карте во всем мире. Данные лицензируются под Открытыми Данными палата общин Открытая Лицензия Базы данных (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Создайте Средство просмотра Сайта с созданиями в Чикаго. Для получения дополнительной информации о .osm файл, см. [1].

viewer = siteviewer("Buildings","chicago.osm");

Создайте ретранслятор на создании и сайте приемника около другого создания.

tx = txsite("Latitude",41.8800, ...
    "Longitude",-87.6295, ...
    "TransmitterFrequency",2.5e9);
show(tx)

Создайте модель трассировки лучей. По умолчанию модели трассировки лучей используют метод SBR. Определите максимальный номер отражений к 2. Затем отобразите карту покрытия.

pm = propagationModel("raytracing","Method","sbr", ...
    "MaxNumReflections",2);
coverage(tx,pm,"SignalStrengths",-100:5)

Приложение

[1] .osm файл загружается с https://www.openstreetmap.org, который обеспечивает доступ к полученным толпой данным о карте во всем мире. Данные лицензируются под Открытыми Данными палата общин Открытая Лицензия Базы данных (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Больше о

развернуть все

Вопросы совместимости

развернуть все

Поведение изменяется в R2021b

Ссылки

[1] Юнь, Zhengqing и Магды Ф. Искандер. “Трассировка лучей для Радио-Моделирования Распространения: Принципы и Приложения”. IEEE доступ 3 (2015): 1089–1100. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2453991.

[2] Schaubach, K.R., Нью-Джерси Дэвис и Т.С. Рэппэпорт. “Метод Трассировки лучей для Предсказания Потери на пути и Распространения Задержки в Микросотовых Средах”. В [1 992 Продолжения] Автомобильное Технологическое Общество 42-я Конференция VTS - Границы Технологии, 932–35. Denver, CO, США: IEEE, 1992. https://doi.org/10.1109/VETEC.1992.245274.

[3] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше приблизительно 100 МГц. Рекомендация P.2040-1. ITU-R, утвержденный 29 июля 2015. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.2040-1-201507-I/en.

[4] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Электрические характеристики поверхности Земли. Рекомендация P.527-5. ITU-R, утвержденный 14 августа 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.527-5-201908-I/en.

[5] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Распространение дифракцией. Рекомендация P.526-15. ITU-R, утвержденный 21 октября 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.526-15-201910-I/en.

[6] Келлер, Джозеф Б. “Геометрическая Теория Дифракции”. Журнал Оптического Общества Америки 52, № 2 (1 февраля 1962): 116. https://doi.org/10.1364/JOSA.52.000116.

Введенный в R2019b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте