射線接收判斷方法和系統(tǒng)以及無線電波傳播特性估算方法

專利名稱：射線接收判斷方法和系統(tǒng)以及無線電波傳播特性估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射線接收判斷方法和系統(tǒng)，以及使用該方法和系統(tǒng)的無線電波傳播特性估算方法，具體地說，涉及利用幾何光學(xué)技術(shù)的、在無線電波傳播特性估算方面的射線接收判斷方法和系統(tǒng)，以及使用該方法和系統(tǒng)的無線電波傳播特性估算方法。
背景技術(shù)：
為了在無線電通信系統(tǒng)中有效地布置基本單元(基站)，能夠精度高速度快地在計(jì)算機(jī)上對無線電波的傳播特性如傳播損耗和延遲擴(kuò)展進(jìn)行預(yù)測變得非常重要。通常，通過嘗試和糾正來對無線電通信系統(tǒng)中的基本單元的布置進(jìn)行安排，以使得希望進(jìn)行通信的區(qū)域是無碼(codeless)手機(jī)(終端)能夠通信的范圍。但是，將基本單元和無碼手機(jī)安裝在真實(shí)環(huán)境中以便通過實(shí)際測量來研究基本單元的布置的方法一般需要巨額成本。因此，若要抑制安裝成本，使用了在計(jì)算機(jī)上建立所述環(huán)境的傳播模型以便在理論上研究基本單元的布置的方法。
通過將多個(gè)參數(shù)與接收器的特性進(jìn)行比較，確定無碼手機(jī)能夠通信的范圍，所述參數(shù)例如是無碼手機(jī)接收從基本單元輻射的無線電波的強(qiáng)度、信號在連接基本單元與無碼手機(jī)的傳輸線路上經(jīng)受的失真的程度以及從所述無線電系統(tǒng)混入基本單元和無碼手機(jī)的接收器的干擾信號的強(qiáng)度等?？梢愿鶕?jù)無線電波的傳輸特性來計(jì)算這些參數(shù)，所述特性例如是在所述無線電系統(tǒng)的基本單元與無碼手機(jī)之間的傳輸線路上的傳播損耗和延遲擴(kuò)展以及外部干擾源與所述無線電系統(tǒng)的基本單元或無碼手機(jī)之間的傳播損耗等。因此，如果能夠在計(jì)算機(jī)上精度高速度快地對無線電波的傳播特性如傳播損耗和延遲擴(kuò)展進(jìn)行預(yù)測，則不依靠實(shí)際測量就可以迅速而準(zhǔn)確地確定基本單元的最佳布置，這種最佳布置需要根據(jù)個(gè)別傳播環(huán)境進(jìn)行試錯(cuò)法(trial-and-error)研究。
作為按照這種方式利用計(jì)算機(jī)預(yù)測無線電波的傳播特性的現(xiàn)有技術(shù)，有一種使用無線電波傳播模擬器的方法，并且構(gòu)成該方法的基礎(chǔ)的無線電波傳播模擬器一般可以分為統(tǒng)計(jì)技術(shù)和確定性技術(shù)。統(tǒng)計(jì)技術(shù)是一種使用傳播損耗估算公式的技術(shù)，在這個(gè)公式中以距離、頻率等作為自變量，利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)如多變量分析，基于對傳播損耗進(jìn)行實(shí)際測量而得到的多個(gè)數(shù)據(jù)，來確定估算公式中的參數(shù)。盡管這種技術(shù)通常被應(yīng)用于室外移動通信的基站布置的設(shè)計(jì)等，但由于高精度地確定所述環(huán)境的傳播損耗估算公式需要大量實(shí)測數(shù)據(jù)，因此一般這是一種費(fèi)用很高的技術(shù)。此外，由于這種技術(shù)是一種通過統(tǒng)計(jì)來獲得在較寬范圍內(nèi)無線電波傳播特性的平均趨勢的技術(shù)，因此，對于由于家電、墻等在室內(nèi)布置的變化而引起傳播特性可能大范圍變化的環(huán)境，以及對于甚至在戶外的比較窄的范圍內(nèi)獲得局部傳播特性的應(yīng)用來說，這種技術(shù)是不適合的。
另一方面，確定性技術(shù)是一種根據(jù)無線電波傳播的基本方程即麥克斯韋電磁方程的數(shù)值分析結(jié)果來獲得傳播特性的技術(shù)。與統(tǒng)計(jì)技術(shù)相比，由于這種技術(shù)基于物理定律，因此有可能進(jìn)行精度較高的預(yù)測。但是，如非專利出版物1所描述的，在自確定性技術(shù)中的許多技術(shù)如FDTD、有限元等中，隨著與進(jìn)行傳播特性分析的對象區(qū)域相比波長變得很短，進(jìn)行分析所需要的計(jì)算量也變得很大。因此，對在這種高頻波段中的傳播特性進(jìn)行快速并且高精度的預(yù)測需要大量計(jì)算資源。
目前，隨著對通信提速需求的迅速增長，人們正在積極開發(fā)使用更高頻率波段的無線電通信系統(tǒng)。在確定性技術(shù)中，有一種幾何光學(xué)技術(shù)(射線跟蹤)，適合于對這種高頻波段進(jìn)行分析。與其它確定性技術(shù)相比，這種技術(shù)具有能夠高速進(jìn)行高頻波段的高精度分析的特性。
這種射線跟蹤是這樣一種技術(shù)，其中，由一束多條無線電波線(射線)代表從天線輻射的無線電波，并且假設(shè)每條射線在位于進(jìn)行分析的空間中的障礙物中反復(fù)進(jìn)行幾何光學(xué)反射和透射而進(jìn)行傳播，對其軌跡進(jìn)行計(jì)算。通過將電場強(qiáng)度與到達(dá)接收點(diǎn)的每條射線的傳播時(shí)間長度結(jié)合，可以得到接收點(diǎn)的傳播損耗和延遲擴(kuò)展。
由于跟蹤傳播路徑的方法不同，可以進(jìn)一步將射線跟蹤大致分為成像法和發(fā)射法。在非專利出版物2中描述了使用成像法的無線電波傳播模擬器的一個(gè)例子。如在該出版物中所描述的，成像法是這樣一種技術(shù)，用于在得到發(fā)射點(diǎn)對于反射平面的鏡像圖像的同時(shí)，確定連接發(fā)射與接收點(diǎn)的射線的反射和透射路徑。由于如果確定了發(fā)射和接收點(diǎn)的位置以及反射和透射障礙物，則唯一得到反射和透射路徑，因此，成像法是一種用于尋找精確的射線傳播路徑的技術(shù)。
另一方面，發(fā)射法是這樣一種技術(shù)，其中，不依賴于接收點(diǎn)的位置，將從天線按照離散的角度間隔發(fā)射并且在反復(fù)反射、透射等的同時(shí)經(jīng)過接收點(diǎn)附近的射線認(rèn)為是到達(dá)所述接收點(diǎn)的射線。與成像法不同，由于在發(fā)射法中不是精確地得到的對連接發(fā)射和接收點(diǎn)的射線的傳播路徑的結(jié)果，因此它有可以顯著地縮短尋找傳播路徑所需要的時(shí)間的特性。
圖33是用于說明發(fā)射法所進(jìn)行的處理的流程圖的概要，其也適用于本發(fā)明。首先，在步驟102，對在其中存儲觀測區(qū)域以內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域以及在其中存儲接收點(diǎn)的傳播特性信息的存儲區(qū)域進(jìn)行初始設(shè)置，并且計(jì)算從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集的方向矢量。接著，在步驟103，從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集中選出一條射線，在所選擇的射線從發(fā)射點(diǎn)輻射之后，對該射線的路徑進(jìn)行跟蹤(步驟104)。此時(shí)，在路徑跟蹤處理的過程中，每定義一段路徑，就選擇緊跟該定義之后的一個(gè)段(步驟112)，并且判斷在觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)是否接收到經(jīng)過所選擇的路徑段的射線(步驟107)。繼續(xù)進(jìn)行這些路徑跟蹤處理和接收判斷處理，直到滿足路徑跟蹤的最終條件(步驟105)，并且將上述處理應(yīng)用到從發(fā)射點(diǎn)輻射的所有射線(步驟109)，將結(jié)果輸出并且完成處理(步驟110)。
圖34示出了在步驟107中的具體處理。在步驟107中，首先，選擇觀測區(qū)域以內(nèi)一個(gè)接收點(diǎn)(步驟114)，并且判斷在步驟114所選擇的接收點(diǎn)是否接收到經(jīng)過在步驟112選擇的路徑段的射線(步驟115)。如果在步驟115判斷沒有接收到，則處理立即轉(zhuǎn)移到下一個(gè)過程，如果判斷接收到，則計(jì)算接收電場強(qiáng)度和延遲時(shí)間(步驟117)，并且將計(jì)算結(jié)果存儲在與所述接收點(diǎn)對應(yīng)的存儲區(qū)域中(步驟118)。對所有接收點(diǎn)都執(zhí)行在步驟115的判斷(步驟116)，并且結(jié)束接收判斷處理。
圖35用于說明在提供了觀測區(qū)域018、發(fā)射點(diǎn)016、接收點(diǎn)017以及兩個(gè)物體001和002的情況下的路徑跟蹤處理。在圖35中，盡管為了簡便起見，通過將處理限制在二維平面來對其進(jìn)行說明，但實(shí)際上，當(dāng)然可以將這樣的處理在三維空間中進(jìn)行。在方向008-015中選擇一個(gè)要從發(fā)射點(diǎn)016輻射的射線的方向(在圖35中，選擇方向015。)并且輻射射線。從觀測區(qū)域以內(nèi)的物體中尋找與末端是發(fā)射點(diǎn)016的射線003相交的物體，以便得到交點(diǎn)019，按照幾何光學(xué)理論，產(chǎn)生反射射線005和透射射線004。從觀測區(qū)域以內(nèi)的目標(biāo)中尋找與反射射線005相交的物體，從而得到交點(diǎn)020，并且再次產(chǎn)生反射射線006和透射射線007。按照這樣的方式，重復(fù)進(jìn)行尋找與射線相交的物體，計(jì)算交點(diǎn)并且產(chǎn)生反射射線和透射射線，在反射射線和透射射線滿足跟蹤最終條件的時(shí)刻，完成路徑跟蹤處理。
對于跟蹤最終條件，一般利用以下幾種情況射線已經(jīng)到達(dá)了觀測區(qū)域018；反射的次數(shù)或者透射的次數(shù)已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定的上限；由射線的軌跡確定的電場強(qiáng)度已經(jīng)低于預(yù)定值等等。通過這樣的路徑跟蹤處理，在圖35中，例如，可以得到由段003、005和006組成的路徑、由段003和004組成的路徑以及由段003、005和007組成的路徑。
在非專利出版物3中描述了現(xiàn)有技術(shù)的用于判斷要從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的方向的例子。圖36-圖39示出了對這種現(xiàn)有技術(shù)的說明。
按照該出版物中所描述的方法，首先，如圖36所示，圍繞發(fā)射天線301提供一個(gè)正二十面體的封閉的三維區(qū)域。接著，在取得一個(gè)構(gòu)成正二十面體的平面即如圖37所示的由頂點(diǎn)406、407和408構(gòu)成的正三角形平面之后，利用點(diǎn)409、410和411均分每條邊。通過畫出與由頂點(diǎn)406、407和408構(gòu)成的正三角形的每條邊平行并且經(jīng)過分隔點(diǎn)的線段，在里面新建立一個(gè)與原來的正三角形相似的三角形。將上述處理應(yīng)用于構(gòu)成圖36的正二十面體的所有平面，如果使每個(gè)正三角形的頂點(diǎn)沿著連接正二十面體的質(zhì)心與新建立的正三角形的頂點(diǎn)的方向移動，從而使質(zhì)心到每個(gè)正三角形的頂點(diǎn)的距離變得彼此相等，則可以得到例如類似圖38的圖。
圖38示出了將形成圖36的正二十面體的每個(gè)平面的正三角形的一個(gè)邊二等分的情況。要從位于原來的正二十面體的質(zhì)心的發(fā)射天線501輻射的射線沿著連接發(fā)射天線501與圖38的多面體的每個(gè)頂點(diǎn)的每個(gè)方向輻射。在圖38中，作為一個(gè)例子，示出了經(jīng)過頂點(diǎn)502的射線504。按照這種方式確定的具體數(shù)量的射線成為要從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集。
在按照上述方法建立的射線的附近，可以定義一個(gè)局部空間，利用這個(gè)局部空間，可以將圍繞發(fā)射點(diǎn)501的空間分為相互獨(dú)立的局部空間。圖39是將按照上述方法在射線附近建立的局部空間抽出的圖。在射線504附近，定義了一個(gè)棱椎形區(qū)域505，利用與射線504垂直的平面得到的該棱椎形區(qū)域505的截面形狀為六邊形，該棱椎形區(qū)域505的頂點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn)501。通過按照這樣的方式在射線的附近定義局部空間，對某個(gè)接收點(diǎn)是否接收到經(jīng)過該接收點(diǎn)附近的射線的判斷(步驟107)歸結(jié)為判斷該接收點(diǎn)是否被包括在在射線附近定義的這個(gè)局部空間中。此外，遵循上述方法，盡管所述局部空間應(yīng)該是正六邊棱錐形或正五邊棱錐形，但是，除此以外，某些時(shí)候?qū)⑷抢忮F形用于所述局部空間。
在射線跟蹤法中，與發(fā)射法相比，成像法的計(jì)算量要大得多。因此，提出了某些用于實(shí)現(xiàn)提高速度的技術(shù)，在專利出版物1和專利出版物2中描述了常規(guī)技術(shù)的一個(gè)例子。但是，即使在應(yīng)用了這些用于提高速度的技術(shù)，成像法的估算速度一般比發(fā)射法的估算速度慢。此外，成像法的估算精度在理論上比發(fā)射法的估算精度高，但是，由于通常將在仿真中使用的結(jié)構(gòu)模型簡化到一定程度，由于模型與真實(shí)環(huán)境之間的誤差的影響，在多數(shù)情況下，成像法的估算精度與發(fā)射法的估算精度差別不太大。
如上所述，為了有效地布置無線電通信系統(tǒng)的基本單元，能夠快速地對預(yù)期區(qū)域的無線電波傳播特性進(jìn)行高精度估算變得非常重要。因此，如果考慮到對這種用途的應(yīng)用，那么，用于在不降低估算精度的情況下，利用發(fā)射法而不是成像法來實(shí)現(xiàn)快速估算的技術(shù)方法非常重要，在專利出版物3中描述了用于實(shí)現(xiàn)此目的的現(xiàn)有技術(shù)。
在圖33中描述的發(fā)射法的處理中，作為處理之一，步驟104的路徑跟蹤處理的計(jì)算量很大。在專利出版物3中，描述了用于高速實(shí)現(xiàn)這種路徑跟蹤處理的現(xiàn)有技術(shù)。由于路徑跟蹤處理伴隨著對射線與安裝在分析區(qū)域中的障礙物的相交的判斷，因此計(jì)算量與障礙物的總數(shù)成正比增加。此外，在對反射和透射的總數(shù)提出了上限并且這是路徑跟蹤的最終條件的情況下，如果提高反射和透射的總次數(shù)的上限，則路徑跟蹤處理的計(jì)算量會增大。此外，對于路徑跟蹤處理，計(jì)算量與從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的總數(shù)成正比增加。
具體地說，假設(shè)M為安裝在分析區(qū)域中的障礙物的總數(shù)，N為反射和透射的總數(shù)的上限，W為從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的總數(shù)，δ1為進(jìn)行一次相交判斷所需要的計(jì)算時(shí)間，那么用于障礙物與射線的相交判斷所需要的全部計(jì)算時(shí)間T1如下式所示T1＝MW(2N+1-1)δ1 ……(1)一般來說，在發(fā)射法中，當(dāng)從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的總數(shù)或者反射和透射的總數(shù)增加時(shí)，無線電波傳播特性的估算精度會提高。另一方面，通常，在所分析的空間中有許多障礙物。因此，對于在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行高精度估算的情況，路徑跟蹤的計(jì)算量一般變得很大。
在專利出版物3描述的現(xiàn)有技術(shù)中，在沒有變化的情況下，不進(jìn)行對障礙物與射線的相交判斷，并使用了在其中利用了投影圖像并且計(jì)算量彼此不同的逐步判斷條件。按照這種方案，利用計(jì)算量較小的判斷條件可以先將明顯不相交的障礙物排除，結(jié)果，可以使公式(1)中的Mδ1減小，就是說，能夠減少進(jìn)行相交判斷所需要的計(jì)算時(shí)間。
JP-P1996-008846A，(專利號3256085)(第4頁-第8頁，圖1、圖4-圖24)[專利出版物2]JP-P1997-119955A，(第4頁-第5頁，圖8-圖16)[專利出版物3]JP-P2002-107397A，(第6頁-第8頁，圖1-圖5)[非專利出版物1]Eikichi Yamashita，“Fundamental Analysis Method of ElectromagneticWave Questions”，pp.198，The Institute of Electronics，Information andCommunication Engineer，1987[非專利出版物2]J.W.MacKown and R.L.Hamilton Jr.，“Ray Tracing as a Design Tool forRadio Networks”，IEEE Network Mag，pp.27-30，Nov.1991[非專利出版物3]S.Y.Seidel and T.S.Rappaport，“Site-Specific Propagation Prediction forWireless In-Building Personal Communication System Design”，IEEE TransVeh Technol，43，4，pp.879-891，1994在圖33的發(fā)射法的處理中，即使將路徑跟蹤的速度提高到最大值，也還有一個(gè)對傳播估算所需要的計(jì)算時(shí)間不會小于或等于某個(gè)值的問題。其原因在于，隨著縮短了進(jìn)行路徑跟蹤處理所需要的時(shí)間，用于在圖33的步驟107進(jìn)行的接收判斷處理所需要的計(jì)算時(shí)間變得相對較大。
由于圖34的接收判斷處理(步驟115)被由步驟103和步驟109、步驟104和步驟105以及步驟114和步驟116組成的多個(gè)循環(huán)包圍，因此，在從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的總數(shù)、路徑段的總數(shù)即反射和透射的總數(shù)以及接收點(diǎn)的總數(shù)當(dāng)中的任何一個(gè)增加，都會使接收判斷處理所需要的全部計(jì)算時(shí)間增加。具體地說，假設(shè)P為在分析區(qū)域中接收點(diǎn)的總數(shù)，N為反射和透射的總數(shù)的上限，W為從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的總數(shù)，δ2為進(jìn)行一次接收判斷所需要的計(jì)算時(shí)間，那么接收判斷處理所需要的全部計(jì)算時(shí)間T2如下式所示T2＝PW(2N+1-1)δ2 ……(2)作為公式(1)的路徑跟蹤所需要的計(jì)算時(shí)間T1與公式(2)的接收判斷處理所需要的計(jì)算時(shí)間T2的和，可以將進(jìn)行傳播估算所需要的計(jì)算時(shí)間T3近似表示為下式T3＝W(2N+1-1)(Mδ1+Pδ2)……(3)如從公式(3)理解的那樣，由于采取了提高路徑跟蹤處理的速度的技術(shù)以便減小Mδ1，傳播估算所需要的時(shí)間T3漸近地接近接收判斷處理所需要的全部計(jì)算時(shí)間T2，并且最后減小到該值。另一方面，如果為了抑制接收判斷所需要的計(jì)算時(shí)間而減少接收點(diǎn)的總數(shù)，則出現(xiàn)的問題是難以高精度地透徹了解整個(gè)觀測區(qū)域的傳播特性。其原因在于，在為了透徹了解整個(gè)觀測區(qū)域的傳播特性而將接收點(diǎn)按照柵格(lattice)形狀布置在觀測區(qū)域內(nèi)部的情況下，當(dāng)全部接收點(diǎn)的數(shù)量減少時(shí)，會使各個(gè)柵格的間隔變寬，因而難以了解局部傳播特性的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種射線接收判斷方法和系統(tǒng)以及利用該方法和系統(tǒng)的無線電波傳播特性估算方法，所述方法和系統(tǒng)在不降低按照發(fā)射法的估算精度的情況下縮短了所需要的估算時(shí)間。
按照本發(fā)明，得到了一種射線接收判斷方法，在該方法中，對在觀測區(qū)域內(nèi)提供的射線的路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用到被預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述射線的接收點(diǎn)，該方法的特征在于將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為用于單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組，并且將所述接收判斷處理應(yīng)用于包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組。
按照本發(fā)明，得到了一種射線接收判斷系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，對在觀測區(qū)域內(nèi)提供的射線的路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用到被預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述射線的接收點(diǎn)，特征在于該接收判斷系統(tǒng)包括分組裝置，用于將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為用于單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組；以及接收判斷裝置，用于將所述接收判斷處理應(yīng)用于包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組。
按照本發(fā)明，得到了一種用于使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行射線接收判斷方法的程序，在該程序中，對在觀測區(qū)域內(nèi)提供的射線的路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用到被預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述射線的接收點(diǎn)，該計(jì)算機(jī)可讀程序的特征在于將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為用于單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組，并且將所述接收判斷處理應(yīng)用于包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組。
本發(fā)明的第一特性是它具有這樣的配置，其中，將觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為用于多個(gè)接收點(diǎn)的組，并且將分層分組處理應(yīng)用于接收點(diǎn)，從而形成大規(guī)模接收點(diǎn)組包含多個(gè)較小規(guī)模接收點(diǎn)組的結(jié)構(gòu)，并且預(yù)先建立接收點(diǎn)組的在不同層次與接收點(diǎn)之間的隱含關(guān)系或諸如此類包括在接收點(diǎn)組中的結(jié)構(gòu)信息。
本發(fā)明的第二特性是它具有這樣的配置，其中，利用在第一特性中建立的接收點(diǎn)組的結(jié)構(gòu)信息，將用于只留下里面包含需要接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組的篩選處理應(yīng)用于觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)組，此外，它示出了這樣的操作，即，參照在第一特性中建立的分層結(jié)構(gòu)信息，通過從大規(guī)模接收點(diǎn)組到小規(guī)模接收點(diǎn)組的連續(xù)過渡，逐步進(jìn)行篩選，此外，它具有這樣的配置，其中，僅將接收判斷處理應(yīng)用于包括在最后篩選出的接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)。
本發(fā)明的第三特性是它具有這樣的配置，其中，通過對包含定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域與在射線附近定義的區(qū)域進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行第二特性中的接收點(diǎn)組的篩選判斷，在這種判斷計(jì)算中，將包括在接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)集中排除，它具有這樣的配置，其中，與通過常規(guī)技術(shù)得到的結(jié)果相比，最后接收到射線的接收點(diǎn)不改變。
本發(fā)明的第四特性是進(jìn)行第二特性的接收點(diǎn)組的篩選判斷，從而將它連續(xù)地應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對觀測區(qū)域以內(nèi)屬于同層次的接收點(diǎn)組完成該處理，此后，該處理移到由規(guī)模較小的接收點(diǎn)組組成的下一個(gè)層次，相似地，將所述篩選處理應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對作為是同層次以內(nèi)的篩選判斷對象的接收點(diǎn)組完成該處理(圖3、圖4)。
本發(fā)明的第五特性是首先，將第二特性的接收點(diǎn)組的篩選判斷應(yīng)用于在觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)組中的一個(gè)，然后，從下一層次中選擇一個(gè)包括在該接收點(diǎn)組中的規(guī)模較小的接收點(diǎn)組，對其應(yīng)用所述篩選判斷，并且在這樣的步驟，即在順序地向不同層次移動時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最后不能劃分的接收點(diǎn)組的層次時(shí)，將接收判斷處理應(yīng)用于包含在所述接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)，此后，將接收點(diǎn)組的篩選判斷應(yīng)用于上一級層次中的未選擇過的接收點(diǎn)組，由此遞歸執(zhí)行篩選判斷處理(圖3、圖26)。
按照本發(fā)明的第一到第五特性，可以通過簡單的判斷計(jì)算，以包括接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組為單位，將在接收判斷中明顯要被排除的接收點(diǎn)組集中排除。因此，與將具有相同計(jì)算量的接收判斷連續(xù)應(yīng)用于布置在觀測區(qū)域以內(nèi)的所有接收點(diǎn)的常規(guī)技術(shù)相比，由于可以減少對其進(jìn)行具有很大計(jì)算量的接收判斷的接收點(diǎn)的總數(shù)，因此能夠抑制全部計(jì)算時(shí)間。
本發(fā)明的第六特性是它具有這樣的配置，其中，利用了與接收點(diǎn)組外接的球體，作為包含第三特性的其中定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域。按照這樣的配置，由于通過簡單的判斷計(jì)算對接收點(diǎn)組進(jìn)行篩選，因此可以高速地進(jìn)行接收點(diǎn)組的篩選處理，其中，少量的點(diǎn)與直線之間的距離判斷是所述簡單的判斷計(jì)算的主要構(gòu)成元素。
本發(fā)明的第七特性是它具有這樣的配置，其中，在按照平面柵格的形狀提供接收點(diǎn)的情況下，以及當(dāng)利用了與接收點(diǎn)組外接的球體作為包含其中定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域時(shí)，在按照第一特性的接收點(diǎn)的分層分組處理中，當(dāng)按照直線排列在最外側(cè)的柵格點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)矩形時(shí)，將直線排列在其兩側(cè)上的接收點(diǎn)(以下稱為最外輪廓接收點(diǎn))的數(shù)量分解為an之和(a為等于或大于1的整數(shù)，n為包括0的整數(shù))，并且，新生成了一些正方形區(qū)域，在這些正方形中，利用分解生成的每個(gè)因子an被認(rèn)為是最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量，之后，根據(jù)這些正方形區(qū)域，盡可能地在所述觀測區(qū)域里面擴(kuò)展具有更大面積的區(qū)域，此外，通過連續(xù)地將每個(gè)擴(kuò)展的正方形區(qū)域分為a2個(gè)具有相同面積的正方形區(qū)域，構(gòu)成分層的接收點(diǎn)組。根據(jù)這樣的配置，可以容易地將按照平面柵格形狀提供的任意數(shù)量的接收點(diǎn)分為分層的組。
本發(fā)明的第八特性是它具有這樣的配置，其中，通過對夾在分別包括每個(gè)障礙物的兩個(gè)無限平面之間的區(qū)域與定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行按照第二特性的接收點(diǎn)組的篩選判斷，其中，所述障礙物位于作為接收判斷的對象的射線的兩端。按照這樣的配置，與使用了包含在其中定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域與在射線附近定義的區(qū)域之間的相交判斷的情況相比，在定義接收點(diǎn)組的區(qū)域是多面體或多邊形的情況下，其頂點(diǎn)的數(shù)量較少，所述障礙物的間隔較窄，可以通過更簡單的判斷計(jì)算來實(shí)現(xiàn)程度相似的對接收點(diǎn)組的篩選作用。
本發(fā)明的第九特性是它具有這樣的配置，其中，在按照第二特性的對接收點(diǎn)組進(jìn)行篩選判斷的過程中，當(dāng)判斷是否將接收點(diǎn)組分為更小規(guī)模的接收點(diǎn)組時(shí)，通過考慮預(yù)先定義的代價(jià)函數(shù)的值來進(jìn)行。按照這樣的配置，通過按照情況適當(dāng)定義代價(jià)函數(shù)，在希望的任意層次完成對接收點(diǎn)組的劃分，并且可以轉(zhuǎn)移到內(nèi)部接收點(diǎn)的接收判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活而有效的接收判斷處理。
本發(fā)明的第十特性是它具有這樣的配置，其中，作為按照第三特性的包含接收點(diǎn)組的區(qū)域，與圖29相同，使用了通過由單個(gè)或多個(gè)平面劃分的區(qū)域的組合而定義的區(qū)域。按照這樣的配置，由于可以減少不存在接收點(diǎn)的空區(qū)域，因此可以減少對接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)與射線進(jìn)行不必要的接收判斷計(jì)算，其中，像圖16那樣，在作為包括其中定義了接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域而使用了外接球的情況下可能出現(xiàn)空區(qū)域。


在閱讀以下詳細(xì)說明和附圖時(shí)，本發(fā)明的這些以及其它目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1為示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的初始化部分的方案的流程圖；圖2為示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的接收判斷部分的方案的流程圖；圖3為示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的初始化部分的操作的具體例子的流程圖；圖4為示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的接收判斷部分的操作的具體例子的流程圖；圖5為示出了第一實(shí)施例中的接收點(diǎn)分層分組的操作的具體例子的流程圖；圖6示出了第一實(shí)施例中的接收點(diǎn)組的分層結(jié)構(gòu)信息；圖7示出了在第一實(shí)施例中，在接收點(diǎn)組的分層結(jié)構(gòu)之間的信息關(guān)系；圖8示出了第一實(shí)施例中的觀測區(qū)域(正方形)；圖9用于說明在第一實(shí)施例中，對第一層接收點(diǎn)組的劃分處理；
圖10用于說明在第一實(shí)施例中，對第二層接收點(diǎn)組的劃分處理；圖11用于說明在第一實(shí)施例中，對第三層接收點(diǎn)組的劃分處理；圖12示出了第一實(shí)施例中的觀測區(qū)域(矩形)；圖13用于說明在第一實(shí)施例中，對第一層接收點(diǎn)組的劃分處理(在觀測區(qū)域?yàn)榫匦蔚那闆r下)；圖14用于說明在第一實(shí)施例中，對第一層接收點(diǎn)組的劃分處理的另一種方法(在觀測區(qū)域?yàn)榫匦蔚那闆r下)；圖15用于說明在第一實(shí)施例中，對第二層接收點(diǎn)組的劃分處理的另一種方法(在觀測區(qū)域?yàn)榫匦蔚那闆r下)；圖16用于說明在第一實(shí)施例中，利用外接球的接收點(diǎn)組排除判斷；圖17為說明第一實(shí)施例中的接收點(diǎn)組排除判斷的操作的流程圖；圖18用于說明第一實(shí)施例中的接收點(diǎn)組排除判斷的原理；圖19用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖20用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖21用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖22用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖23用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖24用于說明第一實(shí)施例中的接收判斷處理的具體操作；圖25用于說明第二實(shí)施例中的接收判斷處理的操作；圖26為示出了在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，接收判斷部分的操作的具體例子的流程圖；圖27為說明在第四實(shí)施例中，接收點(diǎn)組的排除判斷的操作的流程圖；圖28示出了第五實(shí)施例中的接收點(diǎn)組的分層劃分形式；圖29用于說明第六實(shí)施例中的接收點(diǎn)組的排除判斷；圖30用于說明第六實(shí)施例中的接收點(diǎn)組的排除判斷；圖31用于說明第六實(shí)施例中的接收點(diǎn)組的排除判斷；圖32為示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方案的示意性功能框圖；圖33用于說明發(fā)射法的處理流程的概要；
圖34為示出了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射法的接收判斷部分的流程圖；圖35用于說明發(fā)射法的路徑跟蹤處理；圖36用于說明生成從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集的現(xiàn)有技術(shù)；圖37用于說明生成從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集的現(xiàn)有技術(shù)；圖38用于說明生成從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集的現(xiàn)有技術(shù)；并且圖39用于說明生成從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線集的現(xiàn)有技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1和圖2分別為示出了按照本發(fā)明的發(fā)射法的初始化處理和接收判斷處理的實(shí)施例的流程圖。圖1的處理對應(yīng)于圖33的步驟102，圖2的處理對應(yīng)于圖33的步驟107。
在圖1的初始化處理中，首先，與常規(guī)技術(shù)相同，對在其中存儲觀測區(qū)域內(nèi)的地理、障礙物等的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域以及在其中存儲接收點(diǎn)的傳播特性信息的存儲區(qū)域進(jìn)行初始設(shè)置(步驟201)，隨后，計(jì)算從發(fā)射點(diǎn)輻射的每條射線的輻射方向矢量(步驟202)。此后，將觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為用于多個(gè)接收點(diǎn)的組。此時(shí)，進(jìn)行分層分組處理，從而形成大規(guī)模接收點(diǎn)組包含多個(gè)較小規(guī)模接收點(diǎn)組的結(jié)構(gòu)。并且將屬于不同層次的接收點(diǎn)組之間的隱含關(guān)系等結(jié)構(gòu)信息存儲在存儲區(qū)域中(步驟203)。
在圖2的接收判斷處理中，首先，按照預(yù)先定義的判斷標(biāo)準(zhǔn)，排除僅包含不需要對其應(yīng)用步驟115的判斷的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組(步驟204)。此時(shí)，定義了對接收點(diǎn)組的排除判斷，以使得對整個(gè)傳播估算盡可能多地產(chǎn)生這樣的情況，其中，進(jìn)行計(jì)算量小于下述值的計(jì)算將步驟115的判斷應(yīng)用于包括在接收點(diǎn)組中的所有接收點(diǎn)的情況下的計(jì)算量的總和。接著，將對在路徑段上的射線的接收判斷僅應(yīng)用于包括在最后篩選出的接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)(步驟205、115、116)。對于在此的判斷中被判斷為接收到射線的接收點(diǎn)，進(jìn)行接收電場強(qiáng)度和傳播延遲時(shí)間計(jì)算，并將其結(jié)果存儲在所述存儲區(qū)域中(步驟117、118)。
以下將參照

在本發(fā)明中的發(fā)射法的初始化處理和接收判斷處理的細(xì)節(jié)。圖3和圖4為分別示出了初始化處理和接收判斷處理的操作例子的流程圖。
首先將參照圖3對初始化處理進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，與常規(guī)技術(shù)相同，對在其中存儲觀測區(qū)域以內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域以及在其中存儲接收點(diǎn)的傳播特性信息的存儲區(qū)域進(jìn)行初始設(shè)置(步驟201)，并且對從發(fā)射點(diǎn)輻射的射線的方向矢量進(jìn)行計(jì)算(步驟202)。接著，在步驟701，進(jìn)行按照本發(fā)明的接收點(diǎn)分層分組處理，并且將其結(jié)構(gòu)信息D存儲在存儲區(qū)域中。此時(shí)，通過分層分組處理生成的第i層接收點(diǎn)組包含第i+1層接收點(diǎn)組(i為等于或者大于1的整數(shù))。
在步驟701之后，在步驟702將內(nèi)部變量i設(shè)置為1之后，在步驟703，提供將第一層接收點(diǎn)組作為其元素的工作集A1，并且將A1初始化為空集，獲取結(jié)構(gòu)信息D以便提取屬于第一層(恰好在觀測區(qū)域之下的層次)的所有接收點(diǎn)組并且將它們添加到集合A1(步驟704)。
以下將參照圖4詳細(xì)說明接收判斷處理。首先，在步驟705對將第i+1層接收點(diǎn)組作為其元素的工作集Ai+1進(jìn)行初始化以便將該集合清空之后，從集合Ai中選擇一個(gè)接收點(diǎn)組ri(步驟706)，并且判斷這個(gè)接收點(diǎn)組ri是否滿足預(yù)先定義的接收判斷排除條件(步驟707)。這里，如果判斷滿足接收判斷排除條件，則舍棄所選擇的接收點(diǎn)組ri，并且，為了選擇新的接收點(diǎn)組ri，在步驟710，判斷在集合Ai中是否存在沒有被選擇過的接收點(diǎn)組。在這個(gè)判斷中，如果判斷存在沒有被選擇過的接收點(diǎn)組，則處理過程返回到步驟706，并且選擇新的接收點(diǎn)組ri。
另一方面，如果在步驟707判斷接收點(diǎn)組ri不滿足接收判斷排除條件，則繼續(xù)進(jìn)行接收判斷的處理。首先，在步驟708，判斷接收點(diǎn)組ri是否滿足預(yù)先定義的劃分條件，如果判斷滿足這個(gè)劃分條件，則在步驟709，獲取結(jié)構(gòu)信息D以便提取在接收點(diǎn)組ri下面的屬于第i+1層的所有接收點(diǎn)組，并且將它們添加到集合Ai+1中。另一方面，如果判斷接收點(diǎn)組ri不滿足劃分條件，則繼續(xù)判斷在接收點(diǎn)組ri里面的每個(gè)接收點(diǎn)是否接收到在圖33的步驟112中選擇的段上的射線(步驟713、115、116)，如果接收到射線，則進(jìn)行電場強(qiáng)度和傳播延遲時(shí)間的計(jì)算(步驟117)，并且將其結(jié)果存儲在存儲區(qū)域中(步驟118)。在步驟711，在連續(xù)使接收點(diǎn)組的層次過渡的同時(shí)，重復(fù)上述處理，并且，在步驟712，當(dāng)集合Ai變?yōu)榭占瘯r(shí)，即，當(dāng)在步驟709不再為步驟705準(zhǔn)備的集合存儲元素時(shí)，接收判斷處理結(jié)束。
圖5為示出了一個(gè)用于將接收點(diǎn)劃分為分層的組以便建立結(jié)構(gòu)信息D的處理(步驟701)的實(shí)施例的例子的流程圖。首先，在步驟801將內(nèi)部變量i設(shè)置為0之后，在步驟804，確定用于存儲觀測區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域。接著，提供將觀測區(qū)域內(nèi)部的局部區(qū)域作為其元素的工作集Bi(i＝0，1，…)，在將每個(gè)集合初始化為空集之后，在B0中存儲觀測區(qū)域(步驟802)。在步驟803，從集合Bi中選擇一個(gè)未選擇過的區(qū)域di，并且按照預(yù)定的方法計(jì)算定義包括區(qū)域di的區(qū)域的參數(shù)(步驟805)，將其結(jié)果存儲在關(guān)于區(qū)域di的結(jié)構(gòu)的存儲區(qū)域中(步驟806)。
在步驟807，判斷所選擇的區(qū)域di是否滿足預(yù)先定義的劃分條件，如果滿足該條件，則按照預(yù)定的方法將區(qū)域di分為多個(gè)局部區(qū)域(步驟808)，并且將新生成的區(qū)域存儲在集合Bi+1中(步驟809)。接著，利用新生成的區(qū)域的數(shù)量對用于存儲局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域重新進(jìn)行確定(步驟810)，并且將所確定的存儲區(qū)域的地址寄存在用于存儲區(qū)域di的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域中(步驟811)。此后，在步驟812，使i的值增加1，并且處理過程返回到步驟803。
另一方面，如果判斷在步驟807選擇的區(qū)域di不滿足劃分條件，則對于包括在區(qū)域di以內(nèi)的每個(gè)接收點(diǎn)，將用于存儲所述接收點(diǎn)的信息的存儲區(qū)域的地址寄存在用于存儲區(qū)域di的結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域中(步驟813)。接著，在步驟814，判斷是否已經(jīng)選擇了集合Bi中的所有元素，如果留有未選擇過的元素，則處理過程返回到步驟803，如果已經(jīng)選擇了所有元素，則將集合Bi初始化為空集(步驟815)，并且使變量i的值減1(步驟816)，并且，如果i大于0，則處理過程返回到步驟803，而如果i小于0，則結(jié)束接收點(diǎn)的分層分組處理(步驟818)。
圖6示出了由圖5的接收點(diǎn)分層分組處理生成的局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息的一個(gè)例子。在圖6中示出的圖表904和圖表905示出了構(gòu)成關(guān)于通過劃分生成的第i層的第j個(gè)局部區(qū)域dij的結(jié)構(gòu)信息Dij的參數(shù)，圖表904示出了第i+1層不是位于末層次的接收點(diǎn)層的情況，而圖表905示出了第i+1層是接收點(diǎn)的層的情況。圖表904的結(jié)構(gòu)信息Dij由用于對包含第i層的第j個(gè)局部區(qū)域dij的區(qū)域進(jìn)行定義的參數(shù)、在區(qū)域dij之下的第i+1層的局部區(qū)域的總數(shù)mij以及用于存儲在區(qū)域dij之下的i+1層的局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息的mij個(gè)存儲區(qū)域的地址組構(gòu)成。
另一方面，圖表905的結(jié)構(gòu)參數(shù)Dij由用于對包含第i層的第j個(gè)局部區(qū)域的區(qū)域dij進(jìn)行定義的參數(shù)、在區(qū)域dij之下的第i+1層的接收點(diǎn)總數(shù)mij以及用于存儲在區(qū)域dij之下的第i+1層的接收點(diǎn)信息的mij個(gè)存儲區(qū)域的地址組構(gòu)成。通過在圖5的接收點(diǎn)分層分組處理中寄存用于存儲信息的存儲區(qū)域的地址，局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息和接收點(diǎn)信息構(gòu)成了如圖7的結(jié)構(gòu)901所示的信息分層結(jié)構(gòu)。
對于在圖5的步驟808處理的局部區(qū)域的形狀以及在圖5的步驟805處理的包括局部區(qū)域的區(qū)域的形狀，可以考慮各種候選者。但實(shí)際上，需要選擇能夠盡可能有效地進(jìn)行圖4的步驟707的接收點(diǎn)組排除判斷的形狀。為此，需要包含局部區(qū)域的區(qū)域的形狀能夠用比使用局部區(qū)域進(jìn)行排除判斷的情況的計(jì)算量少的計(jì)算量實(shí)現(xiàn)排除判斷，并且需要局部區(qū)域與包含局部區(qū)域的區(qū)域之間的差異應(yīng)該盡可能小的形狀。按照這樣的方式，在局部區(qū)域與包含局部區(qū)域的區(qū)域之間存在相互限制的關(guān)系。在本實(shí)施例中，作為包含局部區(qū)域的區(qū)域，使用了具有最小半徑的包含局部區(qū)域的球體(外接球)，并且對將立方體用作觀測區(qū)域的局部區(qū)域的情況進(jìn)行詳細(xì)說明。在這種情況下，在步驟805計(jì)算的用于定義外接球的區(qū)域的參數(shù)為外接球的中心坐標(biāo)和半徑。
首先，作為在圖5的步驟808的用于將區(qū)域分為多個(gè)局部區(qū)域的算法的例子，將對如圖8所示的在平面區(qū)域1001上按照柵格狀布置的接收點(diǎn)1002的情況進(jìn)行詳細(xì)說明，其中，平面區(qū)域1001是觀測區(qū)域的水平截面。但是，為了便于對其進(jìn)行理解，一開始就假設(shè)由在區(qū)域1001里面的最外側(cè)按照直線排列的柵格點(diǎn)構(gòu)成的形狀是正方形，并且將說明限制在由按照直線排列在該正方形的一側(cè)的接收點(diǎn)(以下稱為最外輪廓接收點(diǎn))的數(shù)量為2n(n為包括0的正整數(shù))的形式所代表的情況。在這種情況下，將原始區(qū)域分為四個(gè)面積彼此相同的正方形區(qū)域。
例如，在圖8所示的情況中，由于最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量為8(＝23)，因此通過四個(gè)最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量為4(＝22)的正方形區(qū)域(區(qū)域1003-區(qū)域1006)，將區(qū)域1001分為如圖9所示的局部區(qū)域。正好屬于觀測區(qū)域的四個(gè)接收點(diǎn)組是第一層接收點(diǎn)組，其中該觀測區(qū)域由按照這種方式生成的四個(gè)局部區(qū)域進(jìn)行分組。以下相似，將圖9的每個(gè)局部區(qū)域分為如圖10所示的第二層接收點(diǎn)組，最后，當(dāng)局部區(qū)域里面僅包含一個(gè)接收點(diǎn)時(shí)，劃分處理結(jié)束(圖11)。
下面，如圖12所示，作為更一般的情況，將對由按照直線排列在觀測區(qū)域的水平截面區(qū)域1007以內(nèi)的最外側(cè)的柵格點(diǎn)構(gòu)成的形狀是矩形的區(qū)域劃分進(jìn)行敘述。此時(shí)，對于形成矩形的兩個(gè)邊分別定義最外輪廓接收點(diǎn)，這兩個(gè)數(shù)字可以取等于或者大于1的任意整數(shù)。
在這種情況下，首先將最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量分解為2n之和(n為包括0的正整數(shù))。例如，在圖12的情況下，由于最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量為10和11，因此可以將它們分別分解為10＝23+21以及11＝23+21+20。接著，根據(jù)通過分解生成的每個(gè)2n因子(在本例的情況下，有23、21、20三種類型)，生成以這些因子作為最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量的正方形區(qū)域。此后，如果從區(qū)域的左上角開始，使生成的正方形區(qū)域按照順序擴(kuò)展以便盡可能擴(kuò)展面積較大的正方形區(qū)域，則可以像圖13那樣劃分觀測區(qū)域。在觀測區(qū)域的水平截面是矩形的情況下，按照這樣的方式由每個(gè)正方形區(qū)域進(jìn)行分組的接收點(diǎn)組為第一層接收點(diǎn)組。
由于以這種方式生成的定義第一層接收點(diǎn)組的每個(gè)區(qū)域是最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量為2n的正方形區(qū)域，可以按照上述的用于觀測區(qū)域的水平截面是正方形的情況的方法，繼續(xù)對第二到其它層進(jìn)行區(qū)域劃分。可以將上述的將最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量分解為2n之和的方法更一般地推廣為將它分解為an之和的方法(a為等于或大于1的整數(shù)，n為包括0的正整數(shù))。例如，在a＝3的情況下，可以將圖12的區(qū)域1007劃分為圖14所示的第一層接收點(diǎn)組，并且可以進(jìn)一步劃分為圖15所示的第二層接收點(diǎn)組。但是，在圖14中，由于不能對里面僅包括單個(gè)接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組再進(jìn)行劃分，因此在圖15中，只有里面包括9個(gè)接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組成為第二層接收點(diǎn)組。
圖16用于說明對是否將在步驟706選擇的接收點(diǎn)組繼續(xù)作為接收判斷對象進(jìn)行判斷(步驟707)的一個(gè)例子。在常規(guī)方法中，通過在射線附近定義的區(qū)域中是否包括一個(gè)接收點(diǎn)來進(jìn)行接收判斷。在這種處理中，例如按照非專利出版物3的方法，由于它歸結(jié)為對圓錐體和點(diǎn)的包含判斷，因此，可以基于下兩個(gè)幾何量之間的大小關(guān)系來進(jìn)行判斷在利用包含接收點(diǎn)并且射線是一根法線的平面切割該圓錐體的情況下的橫截圓的半徑；接收點(diǎn)與射線之間的垂直距離。
另一方面，在按照本發(fā)明的發(fā)射法中，在對在射線附近定義的區(qū)域與接收點(diǎn)進(jìn)行包含判斷之前，需要對在射線附近定義的區(qū)域與定義接收點(diǎn)組的區(qū)域進(jìn)行相交判斷。由于這種判斷是對三維空間中的兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行相交判斷，因此與只需對點(diǎn)和直線進(jìn)行距離判斷的常規(guī)方法相比，其處理比較困難。此外，為了實(shí)現(xiàn)提高接收判斷的速度，進(jìn)行這種相交判斷所需要的計(jì)算量必須小于在對包括在接收點(diǎn)組中的所有接收點(diǎn)進(jìn)行步驟115的判斷的情況下的計(jì)算量的總和。
在本實(shí)施例中，參照附圖，將對利用外接球來對定義在射線附近的區(qū)域與定義接收點(diǎn)組的區(qū)域進(jìn)行相交判斷的情況進(jìn)行詳細(xì)說明。圖16用于說明步驟707的其中利用了外接球的判斷。平面1101和平面1102為安裝在觀測區(qū)域以內(nèi)的障礙物，并且示出了一種情況，其中，射線1103穿過平面1101或者在平面1101被反射，并且進(jìn)入平面1102。在射線1103的附近，如圖39所示，定義了與射線垂直的截面是多邊形的區(qū)域，在圖16中，示出了與該區(qū)域外接的圓錐體的一部分(局部圓錐體)1104。在定義接收點(diǎn)組的區(qū)域1107中，提供了以點(diǎn)1105作為中心的外接球1106，通過采用這樣的方案，可以將步驟707的判斷歸結(jié)為對外接球1106與局部圓錐體1104的相交判斷。換句話說，在外接球1106與局部圓錐體1104不相交的情況下，由于在局部圓錐體1104中不包含區(qū)域1107里面的接收點(diǎn)，因此在這種情況下，在步驟707將由區(qū)域1107定義的接收點(diǎn)組排除。
參照附圖，以下將在利用外接球的情況下，對步驟707的判斷進(jìn)行詳細(xì)說明。局部圓錐體1104與外接球1106的相交判斷可以分為兩個(gè)步驟，一個(gè)步驟是對夾在包含平面1101的無限平面與包含平面1102的無限平面之間的區(qū)域與外接球1106進(jìn)行相交判斷，另一個(gè)步驟是對與局部圓錐體1104外接的圓錐體與外接球1106進(jìn)行相交判斷。關(guān)于相交判斷的順序，為了能夠通過計(jì)算量較小的判斷盡可能多地排除可以被排除的接收點(diǎn)組，先對夾在包含平面1101的無限平面與包含平面1102的無限平面之間的區(qū)域進(jìn)行相交判斷，然后對與局部圓錐體1104外接的圓錐體與外接球1106進(jìn)行相交判斷。圖17為示出了這種判斷處理的流程圖。此外，圖18說明了其判斷原理并且示出了其中局部圓錐體1104和外接球1106被經(jīng)過外接球的中心1105的平面1111切割的截面，平面1111來自在包括射線1103的平面。
在圖17的處理中，首先，為了對夾在包含平面1101的無限平面與包含平面1102的無限平面之間的區(qū)域與外接球1106進(jìn)行相交判斷，判斷對于包含平面1101的無限平面來說，外接球的中心1105與射線1103是否位于同一側(cè)(步驟1211)。如果判斷位于同一側(cè)，類似地，判斷對于包含平面1102的無限平面來說，外接球的中心1105與射線1103是否位于同一側(cè)(步驟1212)，如果也判斷位于同一側(cè)，則處理進(jìn)行到步驟1205。
如果在步驟1211判斷不位于同一側(cè)，則計(jì)算外接球的中心1105與包含平面1101的無限平面之間的垂直距離q1(步驟1201)，并且從在圖3的步驟701生成的接收點(diǎn)組的分層結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域中獲取外接球的半徑r，比較q1與r之間的大小關(guān)系(步驟1202)。在q1大于r的情況下，作為排除判斷的判斷結(jié)果送回值YES(步驟1210)，在q1等于或小于r的情況下，處理進(jìn)行到步驟1205。
如果在步驟1212判斷不位于同一側(cè)，則計(jì)算外接球的中心1105與包含平面1102的無限平面之間的垂直距離q2(步驟1203)，并且從所生成的接收點(diǎn)組的分層結(jié)構(gòu)信息的存儲區(qū)域中獲取外接球的半徑r，比較q2與r之間的大小關(guān)系(步驟1204)。在q2大于r的情況下，送回作為排除判斷的判斷結(jié)果的值YES(步驟1210)，在q2等于或小于r的情況下，處理進(jìn)行到步驟1205。
在步驟1205，計(jì)算與局部圓錐體1104外接的圓錐體的頂點(diǎn)1108與外接球的中心1105之間的距離s，并且比較距離s與半徑r之間的大小關(guān)系(步驟1206)。在s小于r的情況下，作為判斷結(jié)果送回值YES(步驟1210)，在s大于r的情況下，計(jì)算外接球的中心1105與射線1103之間的垂直距離m(步驟1207)。
這里，由于在外接球1106與局部圓錐體1104外接的情況下，可以利用如下式所示的函數(shù)L(s，θ，r)來計(jì)算m的值L(s，θ，r)＝r cosθ+(s2-r2)1/2sinθ……(7)，因此通過比較m與函數(shù)L(s，θ，r)的值的大小關(guān)系，可以對外接球與局部圓錐體進(jìn)行相交判斷(步驟1208、1209、1210)。但是，參數(shù)θ是外接圓錐體的中心軸線與母線之間的夾角，它可以從相鄰射線的輻射角的間隔得到。
由于這種排除判斷法主要由對點(diǎn)與直線的距離或者點(diǎn)與平面的距離計(jì)算等簡單計(jì)算組成，并且由于只有外接球的中心點(diǎn)是距離判斷的對象，因此它具有可以抑制判斷所需要的計(jì)算量的特性。此外，這種排除判斷法具有通過盡早完成對事件的判斷來省略不經(jīng)濟(jì)的計(jì)算的特性，其中，基于通過步驟1202、1204、1206和1208的逐步判斷，送回值YES。
參照附圖，以下將具體說明在使用上述的關(guān)于接收點(diǎn)組的分層分組法以及使用外接球?qū)ι鲜龅慕邮拯c(diǎn)組的排除判斷法的情況下，本發(fā)明的接收判斷處理的操作。圖19用于說明在接收點(diǎn)按照柵格形排列在平面區(qū)域1001中的情況下，本發(fā)明的接收判斷處理的操作。此外，該圖示出了射線1303在平面1001上傳播，并穿過障礙物1305或者在障礙物1305反射，進(jìn)入障礙物1306的情況。區(qū)域1304是利用局部圓錐體的平面1001的截面，該局部圓錐體是利用障礙物1305和障礙物1306切割以射線1303作為中心軸的圓錐體而建立的。
按照本發(fā)明的方法，首先，將平面區(qū)域1001分為用于定義第一層接收點(diǎn)組的區(qū)域1003-1006，并且將排除判斷應(yīng)用于每個(gè)對應(yīng)的接收點(diǎn)組(圖20)。由于由區(qū)域1003定義的接收點(diǎn)組滿足排除條件，因此將它們排除，并且，由于由區(qū)域1004-1006定義的接收點(diǎn)組不滿足排除條件，因此，在將它們分為第二層接收點(diǎn)組之后，再對其應(yīng)用排除判斷(圖21)。此外，在該圖中，在白背景上的輪廓圓表示被排除的接收點(diǎn)，灰色的圓表示接收判斷中的接收點(diǎn)。
在第二層接收點(diǎn)組中，在將不滿足排除條件的接收點(diǎn)組進(jìn)一步分為第三層接收點(diǎn)組之后，對其再次應(yīng)用排除判斷(圖22)。在本例的情況下，由于在第三層接收點(diǎn)組中只包括一個(gè)接收點(diǎn)，因此不將它們分為第四層接收點(diǎn)組，并且將步驟115的接收判斷應(yīng)用于不滿足對于第三層接收點(diǎn)組的排除條件的接收點(diǎn)組中的所有接收點(diǎn)(圖23)。通過上述處理，選取了包括在區(qū)域1304以內(nèi)的所有接收點(diǎn)(圖24)。從這個(gè)操作例子中可以明白，如果使用按照本發(fā)明的接收判斷處理，那么，由于可以通過簡單的判斷將不包括在區(qū)域1304中的接收點(diǎn)以接收點(diǎn)組為單位集中排除，因此與常規(guī)方法相比，可以將進(jìn)行判斷所需的計(jì)算量保持成很小。
以下將參照附圖對本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，作為在步驟708的用于接收點(diǎn)組的劃分條件的一個(gè)例子，在進(jìn)行步驟708的判斷期間，提出了接收點(diǎn)組是否包括多個(gè)接收點(diǎn)的條件。反之，在第二實(shí)施例中，在確定了是否對接收點(diǎn)組進(jìn)行劃分的情況下，考慮到整個(gè)接收判斷處理的計(jì)算效率，新引入了預(yù)先定義的代價(jià)函數(shù)g(·)。
可以從達(dá)到步驟115的接收判斷處理的接收點(diǎn)的總數(shù)(N1)、在完成接收判斷處理之前對其應(yīng)用了步驟707的排除判斷的外接球的總數(shù)(N2)以及在觀測區(qū)域以內(nèi)存在的接收點(diǎn)總數(shù)(N3)來大致理解按照本發(fā)明的接收判斷處理的效率。假設(shè)步驟707的每個(gè)排除判斷的計(jì)算時(shí)間為δ3，進(jìn)行一次步驟115的接收判斷所需要的計(jì)算時(shí)間為δ4，則可以通過下式近似得到用于按照本發(fā)明的接收判斷處理所需要的計(jì)算時(shí)間T4T4＝N1·δ4+N2·δ3另一方面，可以通過下式近似得到用于常規(guī)型接收判斷處理所需要的計(jì)算時(shí)間T5T5＝N3·δ4由于在真實(shí)環(huán)境下，在許多情況中證實(shí)T4＜T5，因此按照本發(fā)明的接收判斷處理比常規(guī)型方法更有效。但是，在按照本發(fā)明的接收判斷處理中，N2隨著圖19的區(qū)域1304對觀測區(qū)域的占有率變大而增大，并且本發(fā)明獨(dú)有的計(jì)算成本“N2·δ3”增大。由于區(qū)域1304一般隨著射線的傳播距離增加而擴(kuò)大，因此按照本發(fā)明的接收判斷處理的使計(jì)算量減少的效果表現(xiàn)出一般隨射線的傳播距離增大而減小的趨勢。
因此，為了防止按照本發(fā)明的接收判斷處理的效率低于常規(guī)型接收判斷處理的效率，引入了通過下式定義的代價(jià)函數(shù)g(·)g(N1，N2，N3)＝T4-T5＝N2·δ3-(N1-N3)δ4 ……(8)在這種情況下，它表示與常規(guī)型方法相比，代價(jià)函數(shù)的值越小，按照本發(fā)明的方法就越有效。
圖25為其中使用了代價(jià)函數(shù)的接收判斷處理的流程圖。對于步驟107，使用了按照本發(fā)明的圖4的方法。但是，對于圖4的步驟708的接收點(diǎn)組的劃分判斷條件，使用了判斷條件“當(dāng)前層次等于或小于預(yù)定的劃分層次的上限或者接收點(diǎn)組包括多個(gè)接收點(diǎn)”。圖25與圖33之間的差異在于步驟112和步驟105包圍的接收判斷部分。首先，在步驟112選擇了路徑段之后，在步驟120，判斷所述路徑段是否恰好是從發(fā)射點(diǎn)輻射之后的段。如果滿足這個(gè)判斷條件，則在步驟121，為在觀測區(qū)域中可以劃分的最大層次設(shè)置劃分層次上限值。接著，在步驟107，利用劃分層次上限值對所述段進(jìn)行接收判斷。
在步驟107，連續(xù)記錄在每個(gè)層次停止劃分的情況下的N1和N2，直到達(dá)到劃分層次的上限，并且，將這些值中的每個(gè)值以及N3代入公式(8)，在步驟122，得到在每個(gè)層次停止接收點(diǎn)組劃分情況下的代價(jià)函數(shù)值。此后，從這些代價(jià)中獲取取最小值的層次，并且將該層次設(shè)置為劃分層次上限值(步驟123)。上述過程繼續(xù)進(jìn)行，直到滿足路徑跟蹤的最終條件為止(步驟105)。但是，為了防止在更新路徑的過程中劃分層次的上限值停留在局部最小值，在劃分層次上限值連續(xù)Q次取相同值的情況下，將上限值重新設(shè)置為初始值(步驟120、121)。通過在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行若干次嘗試，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定Q的具體值。
如果像本實(shí)施例那樣，將代價(jià)函數(shù)引入圖4的步驟708的對接收點(diǎn)組的劃分判斷，那么，由于通過根據(jù)情況適當(dāng)?shù)囟x代價(jià)函數(shù)，可以在預(yù)期的任意層次停止劃分接收點(diǎn)組，并且過渡到對包含的接收點(diǎn)的接收判斷，因此能夠?qū)崿F(xiàn)靈活有效的接收判斷處理。
以下將參照附圖對本發(fā)明的第三實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例的接收判斷處理中，將步驟707的排除判斷集中應(yīng)用于屬于相同層次的接收點(diǎn)組。另一方面，在第三實(shí)施例中，在剛剛判斷所選擇的接收點(diǎn)組不滿足步驟707的排除判斷之后，立即就從屬于接收點(diǎn)組之下的下一層次的接收點(diǎn)組中選擇一個(gè)接收點(diǎn)組，并且對其應(yīng)用步驟707的排除判斷。圖26示出了按照這樣的遞歸方案的接收判斷處理。參數(shù)的初始化處理與圖3相同。
在第三實(shí)施例中，在對參數(shù)進(jìn)行了圖3的初始化之后，首先，在步驟706，從集合Ai中選擇一個(gè)未選擇過的接收點(diǎn)組ri。接著，判斷這個(gè)接收點(diǎn)組ri是否滿足預(yù)先定義的接收判斷的排除條件(步驟707)。這里，如果確定滿足排除條件，則舍棄所選擇的接收點(diǎn)組ri，并且，為了選擇新的接收點(diǎn)組ri，在步驟710，判斷在集合Ai中是否存在未選擇過的接收點(diǎn)組。如果在這個(gè)判斷中確定存在未選擇過的接收點(diǎn)組，則處理返回到步驟706，并且選擇新的接收點(diǎn)組ri。
另一方面，如果在步驟707進(jìn)行的判斷確定接收點(diǎn)組ri不滿足接收判斷的排除條件，則繼續(xù)進(jìn)行接收判斷的處理。首先，在步驟708，判斷接收點(diǎn)組ri是否滿足預(yù)先定義的劃分條件，如果確定滿足劃分條件，在步驟709獲取了結(jié)構(gòu)信息D并提取在接收點(diǎn)組ri之下的屬于第i+1層的所有接收點(diǎn)組，并且將它們添加到集合Ai+1中之后，通過在步驟717過渡到下一層次，應(yīng)用在步驟706之后的處理。
反之，如果判斷接收點(diǎn)組ri不滿足劃分條件，則繼續(xù)判斷在接收點(diǎn)組ri部分的每個(gè)接收點(diǎn)是否接收到在圖29的步驟112選擇的段上的射線(步驟713、115、116)，如果接收到，則計(jì)算電場強(qiáng)度和傳播延遲時(shí)間(步驟117)，并且將其結(jié)果存儲在存儲區(qū)域中(步驟118)。在局部地對層次進(jìn)行上下過渡的同時(shí)，從觀測區(qū)域的層次開始重復(fù)上述處理(步驟715、717)，最后，在完成了對集合A1中的所有元素的選擇的步驟處，結(jié)束接收判斷處理(步驟716、119)。在遵循上述的第三實(shí)施例的情況下，可以達(dá)到與第一實(shí)施例相同的效果。
以下將參照附圖對本發(fā)明的第四實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，在剛剛進(jìn)行了由圖17的步驟1201-步驟1204、步驟1211和步驟1212組成的判斷之后，就進(jìn)行其中使用了局部圓錐體的步驟1205-步驟1208的判斷。另一方面，在第四實(shí)施例中，如圖27所示，它具有省略了步驟1205-步驟1208的判斷的方案。在構(gòu)成射線的路徑段的障礙物之間的間隔很窄的情況下，由于夾在障礙物之間的區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)的數(shù)量較少，因此，在由步驟1201-步驟1204、步驟1211和步驟1212組成的判斷中，將觀測區(qū)域以內(nèi)的多數(shù)接收點(diǎn)排除，并且以接收點(diǎn)組為單位進(jìn)行排除。因此，即使使用了圖27的方案，也可以利用現(xiàn)有技術(shù)來提高接收判斷處理的速度。
在到目前為止的第一到第三實(shí)施例中，為了促進(jìn)對定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與局部圓錐體的相交判斷，新提供了用于定義接收點(diǎn)組的區(qū)域的外接球，并且對定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與局部圓錐體的相交判斷歸結(jié)為對外接球與局部圓錐體的相交判斷。但是，在第四實(shí)施例中，由于不需要進(jìn)行利用局部圓錐體的判斷，因此，在定義接收點(diǎn)組的區(qū)域是多面體或多邊形的情況下，即使在不提供外接球的情況下，對定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與包括障礙物的無限平面直接進(jìn)行相交判斷，也可以利用現(xiàn)有技術(shù)提高接收判斷處理的速度。在這種情況下，僅通過比較構(gòu)成多面體或多邊形的頂點(diǎn)與平面之間的空間關(guān)系，就可以很容易地實(shí)現(xiàn)相交判斷。
具體地說，在包括障礙物的平面F上取一任意點(diǎn)P，對多面體或多邊形的每個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算平面F的端點(diǎn)是點(diǎn)P的法向矢量與連接點(diǎn)P與多面體或多邊形的頂點(diǎn)的矢量的內(nèi)積。在所計(jì)算的內(nèi)積的所有符號相互一致的情況下，定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與障礙物不相交，而在所有符號不完全相互一致的情況下，定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與障礙物相交。按照這樣的方式，尤其是在構(gòu)成定義接收點(diǎn)組的區(qū)域的多面體或多邊形的頂點(diǎn)的數(shù)量小于包括在接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)的數(shù)量的情況下，其中不使用包含定義接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域的接收點(diǎn)組的排除判斷法對提高接收判斷處理的速度貢獻(xiàn)很大。
以下將參照附圖對本發(fā)明的第五實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，利用正方形區(qū)域?qū)⒃诙S平面上按照柵格形排列的接收點(diǎn)劃分為接收點(diǎn)組。另一方面，在第五實(shí)施例中，應(yīng)用了正方形以外的劃分方法。在圖28中示出了其一個(gè)例子。圖28示出了通過利用面積不同的三角形，對區(qū)域局部地應(yīng)用分層劃分的劃分例子。尤其在將利用三角形的劃分與第四實(shí)施例一起使用的情況下，由于多邊形的頂點(diǎn)的數(shù)量較少，可以實(shí)現(xiàn)有效的排除判斷。
按照這種方式，可以利用任意形狀的局部區(qū)域?qū)τ^測區(qū)域內(nèi)的接收點(diǎn)進(jìn)行分層分組，并且可以利用不同形狀的局部區(qū)域的組合進(jìn)行分層分組，如四邊形和三角形的組合。此外，在進(jìn)行劃分和層次化的過程中，可以為觀測區(qū)域的每個(gè)地方不均勻地設(shè)置最大層次數(shù)。另外，在第一實(shí)施例中，盡管提出了接收點(diǎn)在二維平面上按照柵格形排列的情況，但是，即使在接收點(diǎn)在二維平面上不均勻排列的情況下，本發(fā)明的在其中進(jìn)行接收點(diǎn)的分層分組的接收判斷處理也是有效的。此外，即使在接收點(diǎn)不均勻地排列在三維空間里的情況下，按照本發(fā)明的接收判斷處理也是有效的。
在第一實(shí)施例中，示出了在接收點(diǎn)按照柵格形布置在觀測區(qū)域以內(nèi)的情況下，用于簡便地得到定義接收點(diǎn)組的區(qū)域的方法的例子。但是，一般來說，如果遵照區(qū)域與包含所述區(qū)域的區(qū)域之間的差異最小化、包括在屬于同一層次的每個(gè)區(qū)域中的接收點(diǎn)的總數(shù)會盡可能相等、使第一層接收點(diǎn)組的總數(shù)最小，以及在相鄰層次之間的接收點(diǎn)組的總數(shù)方面不出現(xiàn)過大差異這此標(biāo)準(zhǔn)來提供定義接收點(diǎn)組的區(qū)域，任何形狀的區(qū)域都很好。
例如，在對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行傳播估算的情況下，由于有許多接收點(diǎn)沿著水平地板表面布置的情況，因此一般有許多接收點(diǎn)排列在二維平面的形狀中的情況，但是，例如在室外環(huán)境中，在隨著地勢起伏布置接收點(diǎn)的情況下，有時(shí)將接收點(diǎn)不均勻地布置在三維空間中。按照這樣的方式，即使在將接收點(diǎn)不均勻地布置在三維空間中的環(huán)境中，如果遵循上述標(biāo)準(zhǔn)確定屬于每個(gè)層次的接收點(diǎn)組，也可以有效地應(yīng)用按照本發(fā)明的接收判斷處理。
以下將參照附圖對本發(fā)明的第六實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，為了對接收點(diǎn)組進(jìn)行排除判斷，說明了其中利用外接球的方法。另一方面，在第六實(shí)施例中，應(yīng)用了將不同于外接球的區(qū)域用作包含定義接收點(diǎn)組的區(qū)域的區(qū)域的排除判斷法。在圖29和圖30中示出了該排除判斷法的一個(gè)例子。圖29示出了利用三角形區(qū)域1401將按照柵格形布置的接收點(diǎn)劃分成組的情況。在本實(shí)施例中，將與區(qū)域1401的外圍邊相切的平面1402-平面1404用于接收點(diǎn)組的排除判斷。圖29示出了從上面觀察，平面1402-平面1404與區(qū)域1401垂直相切的情況。
以下將參照圖30對排除判斷的方法進(jìn)行說明。圖30示出了一種情況，其中，射線1453在障礙物1451的點(diǎn)1455穿過障礙物1451或者被反射后，進(jìn)入障礙物1452的點(diǎn)1456，圖30還示出了借助于包含該射線的平面的截面圖。在射線的附近，提供局部圓錐體1454，并且按照本實(shí)施例的排除判斷歸結(jié)為對被平面1458分為兩半的區(qū)域1459和區(qū)域1460與局部圓錐體1454的包含判斷。此時(shí)，例如，平面1458對應(yīng)于包括圖29的平面1402-平面1404以及區(qū)域1401的平面。圖29的矢量1405-1407分別為關(guān)于平面1402-平面1404的朝向與接收點(diǎn)組的區(qū)域相反方向的法向矢量。
在按照本實(shí)施例的排除判斷中，首先，進(jìn)行包括區(qū)域1401的平面與局部圓錐體1454的相交判斷，如果它們彼此不相交，則確定將所述接收點(diǎn)組從接收判斷處理中排除。另一方面，如果判斷它們相交，則在矢量1405-1407指向被平面1402-1404分成兩半的每個(gè)區(qū)域的外部的邊上的每個(gè)區(qū)域中，判斷在平面1402-平面1404中是否存在完全包含局部圓錐體1454的平面，并且，如果只要存在一個(gè)，則確定將所述接收點(diǎn)組從接收判斷處理中排除。
此外，如圖31所示，如果在上述的排除判斷中確定不排除任何一個(gè)，則新提供經(jīng)過三角形區(qū)域1401的每個(gè)頂點(diǎn)并且與平面1402-1404不重迭的平面1410-1412以及平面1410-1412的法向矢量中朝向與區(qū)域1401相反的側(cè)面的矢量1413-1415，并且重復(fù)與局部圓錐體1454相同的包含判斷，并且，只有在任何判斷中都確定不將它們排除的情況下，才能做出不將它們排除的最后判斷。
在將其中使用了外接球的接收點(diǎn)組的排除判斷的方法應(yīng)用于由像圖29那樣的三角形定義的接收點(diǎn)組的情況下，由于定義接收點(diǎn)組的區(qū)域與外接球之間的差異很大，因此在外接球以內(nèi)包括許多其中不存在接收點(diǎn)的空區(qū)域。因此，由于在接收判斷中不排除要被正常排除的接收點(diǎn)組，因此可能出現(xiàn)對接收點(diǎn)組以內(nèi)的接收點(diǎn)和射線進(jìn)行不需要的接收判斷計(jì)算的情況。另一方面，按照第六實(shí)施例，由于不存在這樣的空區(qū)域，因而具有可以減少對射線和接收點(diǎn)組以內(nèi)的接收點(diǎn)進(jìn)行不必要的計(jì)算的作用。此外，在應(yīng)用第五實(shí)施例的情況下，也可以類似地得到這種效果。
圖32示出了用于實(shí)現(xiàn)上述的每個(gè)實(shí)施例的處理運(yùn)算的功能框圖。參照圖32，接收點(diǎn)的分層分組結(jié)構(gòu)部分1是用于實(shí)現(xiàn)在圖1中示出的步驟203的用于構(gòu)成分層的接收點(diǎn)組的處理的塊，射線的跟蹤部分2是用于實(shí)現(xiàn)在圖33中示出的對射線的路徑跟蹤處理步驟104的塊。接收點(diǎn)組的篩選部分3是用于實(shí)現(xiàn)圖2的對接收點(diǎn)組進(jìn)行篩選的處理步驟的塊，射線和接收點(diǎn)的接收判斷部分4是用于實(shí)現(xiàn)關(guān)于在所選擇的接收點(diǎn)是否接收到圖2的所選擇的段上的射線的判斷處理的步驟的塊。接收點(diǎn)的傳播特性計(jì)算部分5是用于實(shí)現(xiàn)圖2的計(jì)算接收電場強(qiáng)度和傳播延遲時(shí)間的處理步驟的塊。
控制部分6對塊1-5中每個(gè)塊進(jìn)行控制，按照存儲在記錄介質(zhì)7中的程序的操作過程運(yùn)行，從而對每個(gè)部分進(jìn)行控制，并且由CPU(計(jì)算機(jī))構(gòu)成。記錄介質(zhì)7由RAM和ROM構(gòu)成，RAM是用于CPU的工作存儲器，ROM存儲程序。顯而易見，通過將每個(gè)上述實(shí)施例中的操作處理過程作為程序預(yù)先存儲在ROM中，可以對每個(gè)上述實(shí)施例中的操作處理過程進(jìn)行控制。
如上所述，按照本發(fā)明，與常規(guī)方法相比，具有這樣的效果，即可以在不降低精度的情況下，按照發(fā)射法高速進(jìn)行接收判斷處理。其原因在于，盡管在常規(guī)方法中，將計(jì)算量相同的接收判斷連續(xù)應(yīng)用于布置在觀測區(qū)域以內(nèi)的所有接收點(diǎn)，但是在本發(fā)明中，預(yù)先對接收點(diǎn)進(jìn)行分層分組，并且通過對接收點(diǎn)組單元進(jìn)行簡單的判斷計(jì)算，將在接收判斷中明顯要被排除的接收點(diǎn)組集中排除。因此，與常規(guī)方法相比，可以減少最后需要應(yīng)用常規(guī)方法對其進(jìn)行接收判斷計(jì)算的接收點(diǎn)的總數(shù)，并且使抑制總體計(jì)算時(shí)間成為可能。
權(quán)利要求
1.一種射線接收判斷方法，其中，對在觀測區(qū)域以內(nèi)提供的射線路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用于預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述射線的接收點(diǎn)，其特征在于，將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組，并將所述接收判斷處理應(yīng)用于包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組。
2.如權(quán)利要求1所述的射線接收判斷方法，其特征在于對所述接收點(diǎn)應(yīng)用分層分組處理，從而形成大規(guī)模接收點(diǎn)組包括多個(gè)較小規(guī)模接收點(diǎn)組的結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)成由關(guān)于不同層次之間的接收點(diǎn)組與包括在接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)之間的隱含關(guān)系的信息構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的射線接收判斷方法，其特征在于對所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述接收點(diǎn)組應(yīng)用篩選處理，所述篩選處理用于僅留下里面包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組的，并且將射線和接收點(diǎn)的所述接收判斷處理僅應(yīng)用于包括在所述最后篩選出的接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于，參照所述分層結(jié)構(gòu)信息，通過從大規(guī)模接收點(diǎn)組到小規(guī)模接收點(diǎn)組的連續(xù)過渡，逐步進(jìn)行所述篩選處理。
5.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于通過對包含接收點(diǎn)組的區(qū)域與在所述射線附近定義的局部空間進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行用于所述篩選處理的篩選判斷。
6.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于，在進(jìn)行用于所述篩選處理的篩選判斷中，連續(xù)將所述篩選判斷應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對屬于所述觀測區(qū)域以內(nèi)的同層次的所有接收點(diǎn)組完成所述篩選判斷，其后，將該處理移到由較小規(guī)模的接收點(diǎn)組構(gòu)成的下一層次，并且類似地，將所述篩選處理應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對同層次內(nèi)將是所述篩選判斷的對象的接收點(diǎn)組完成所述篩選處理。
7.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于，在進(jìn)行用于所述篩選處理的篩選判斷中，將所述篩選判斷處理應(yīng)用于在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)組中的一個(gè)，然后，從所述接收點(diǎn)組所屬層次的下一個(gè)層次中選擇包含在所述接收點(diǎn)組中的一個(gè)較小規(guī)模的接收點(diǎn)組，以便對其應(yīng)用所述篩選判斷，并且，在達(dá)到最后不能劃分的接收點(diǎn)組的層次時(shí)的步驟處，將射線和接收點(diǎn)的所述接收判斷處理應(yīng)用于包括在所述接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)，其后，將所述篩選判斷應(yīng)用于在上一級層次中的未選擇過的接收點(diǎn)組，并且由此使所述篩選判斷處理遞歸進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于，作為包含所述接收點(diǎn)組的區(qū)域，利用了與這些接收點(diǎn)組外接的外接球。
9.如權(quán)利要求3所述的射線接收判斷方法，其特征在于，作為包含所述接收點(diǎn)組的區(qū)域，使用了由單個(gè)或多個(gè)平面劃分的區(qū)域的組合所定義的區(qū)域。
10.如權(quán)利要求8所述的射線接收判斷方法，其特征在于所述接收點(diǎn)按照平面柵格形布置在所述觀測區(qū)域中，并且在所述分層分組處理中，當(dāng)按照直線排列在最外側(cè)的柵格點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)矩形時(shí)，將最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量分解為an之和，并且在新生成了將通過分解生成的每個(gè)因子an用為最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量的正方形區(qū)域之后，在這些正方形區(qū)域中，盡可能地在所述觀測區(qū)域里面擴(kuò)展具有較大面積的區(qū)域，進(jìn)一步，通過連續(xù)地將每個(gè)擴(kuò)展的正方形區(qū)域分為具有相同面積的a2個(gè)正方形區(qū)域，構(gòu)成分層次的接收點(diǎn)組，其中a為等于或大于1的整數(shù)，n為包括0的正整數(shù)。
11.如權(quán)利要求5所述的射線接收判斷方法，其特征在于，在障礙物位于所述射線的兩端的情況下，通過對夾在包括障礙物的兩個(gè)平面之間的區(qū)域與所述接收點(diǎn)組進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行所述篩選判斷。
12.如權(quán)利要求5所述的射線接收判斷方法，其特征在于，當(dāng)判斷是否將所述接收點(diǎn)組劃分為規(guī)模較小的接收點(diǎn)組時(shí)，利用預(yù)先定義的代價(jià)函數(shù)的值進(jìn)行所述篩選判斷。
13.一種無線電波傳播特性估算方法，特征在于利用如權(quán)利要求1所述的射線接收判斷方法，對所述觀測區(qū)域中的無線電波的傳播進(jìn)行估算。
14.一種射線接收判斷系統(tǒng)，其中，對在觀測區(qū)域以內(nèi)提供的射線的路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用于預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域內(nèi)的所述射線的接收點(diǎn)，所述接收判斷系統(tǒng)包括分組裝置，用于將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組；以及接收判斷裝置，用于對包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組應(yīng)用所述接收判斷處理。
15.如權(quán)利要求14所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其中，所述分組裝置對所述接收點(diǎn)應(yīng)用分層分組處理，從而形成具有大規(guī)模的接收點(diǎn)組包含多個(gè)較小規(guī)模的接收點(diǎn)組的結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)成由關(guān)于不同層次之間的接收點(diǎn)組與包括在接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)的隱含關(guān)系的信息構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)信息。
16.如權(quán)利要求14所述的射線接收判斷系統(tǒng)，還包括篩選裝置，用于對所述觀測區(qū)域以內(nèi)的所述接收點(diǎn)組應(yīng)用篩選處理，所述篩選處理用于僅留下包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組的，并且所述接收判斷裝置將射線和接收點(diǎn)的所述接收判斷處理只應(yīng)用于包括在所述最后篩選出的接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的射線接收判斷系統(tǒng)，基于所述分層結(jié)構(gòu)信息，所述篩選裝置通過從大規(guī)模接收點(diǎn)組到小規(guī)模接收點(diǎn)組的連續(xù)過渡，逐步進(jìn)行所述篩選處理。
18.如權(quán)利要求16所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其中，所述篩選裝置通過對包含接收點(diǎn)組的區(qū)域與在所述射線附近定義的局部空間進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行用于所述篩選處理的篩選判斷。
19.如權(quán)利要求16所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其中，所述篩選裝置連續(xù)將用于所述篩選處理的篩選判斷應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對所述觀測區(qū)域內(nèi)屬于同一層次的接收點(diǎn)組完成篩選判斷，其后，移到由較小規(guī)模的接收點(diǎn)組組成的下一層次，類似地，將所述篩選處理應(yīng)用于每個(gè)接收點(diǎn)組，直到對在同層次里將作為所述篩選判斷的對象的接收點(diǎn)組完成所述篩選處理。
20.如權(quán)利要求16所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其中，所述篩選判斷裝置將所述篩選判斷處理應(yīng)用于所述觀測區(qū)域內(nèi)的接收點(diǎn)組中的一個(gè)，然后，從所述接收點(diǎn)組所屬的層次的下一層次中選擇一個(gè)包含在所述接收點(diǎn)組中的較小規(guī)模的接收點(diǎn)組，以便對其應(yīng)用所述篩選判斷，并且在達(dá)到最后不能劃分接收點(diǎn)組的層次時(shí)的步驟處，將射線和接收點(diǎn)的所述接收判斷處理應(yīng)用于包括在所述接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)，其后，將所述篩選判斷應(yīng)用于在上一級層次中未選擇過的接收點(diǎn)組，由此使所述篩選判斷遞歸進(jìn)行。
21.如權(quán)利要求17所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其特征在于，作為包含所述接收點(diǎn)組的區(qū)域，利用了與這些接收點(diǎn)組外接的外接球。
22.如權(quán)利要求16所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其特征在于，作為包含所述接收點(diǎn)組的區(qū)域，使用了由單個(gè)或多個(gè)平面劃分的區(qū)域組合所定義的區(qū)域。
23.如權(quán)利要求21所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述接收點(diǎn)按照平面柵格形布置在所述觀測區(qū)域中，并且在所述分層分組處理中，當(dāng)按照直線排列在最外側(cè)的接收點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)矩形時(shí)，將最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量分解為an之和，并且在新生成了將通過分解生成的每個(gè)因子an用為最外輪廓接收點(diǎn)的數(shù)量的正方形區(qū)域之后，在這些正方形區(qū)域中，盡可能地在所述觀測區(qū)域里面擴(kuò)展具有較大面積的區(qū)域，進(jìn)一步，通過連續(xù)地將每個(gè)擴(kuò)展的正方形區(qū)域分為具有相同面積的a2個(gè)正方形區(qū)域，構(gòu)成分層次的接收點(diǎn)組，其中a為等于或大于1的整數(shù)，n為包括0的正整數(shù)。
24.如權(quán)利要求18所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其特征在于，在障礙物位于所述射線的兩端的情況下，通過對夾在包括障礙物的兩個(gè)平面之間的區(qū)域與所述接收點(diǎn)組進(jìn)行相交判斷，進(jìn)行所述篩選判斷。
25.如權(quán)利要求18所述的射線接收判斷系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)判斷是否將所述接收點(diǎn)組劃分為規(guī)模較小的接收點(diǎn)組時(shí)，利用預(yù)先定義的代價(jià)函數(shù)的值進(jìn)行所述篩選判斷。
26.一種無線電波傳播特性估算系統(tǒng)，特征在于利用如權(quán)利要求14所述的射線接收判斷系統(tǒng)，對所述觀測區(qū)域中的無線電波傳播進(jìn)行估算。
27.一種程序，用于使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行射線接收判斷方法，其中，對在觀測區(qū)域內(nèi)提供的射線的路徑進(jìn)行預(yù)測，并且將接收判斷處理應(yīng)用于所述射線的預(yù)先布置在所述觀測區(qū)域內(nèi)的接收點(diǎn)，該計(jì)算機(jī)可讀程序的特征在于，將布置在所述觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為單個(gè)或多個(gè)接收點(diǎn)的組，并且將所述接收判斷處理應(yīng)用于包括需要對其應(yīng)用所述接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方法和系統(tǒng)，將布置在觀測區(qū)域以內(nèi)的接收點(diǎn)分為多個(gè)接收點(diǎn)的組，并且預(yù)先構(gòu)成一種分層結(jié)構(gòu)，其中大規(guī)模接收點(diǎn)組包含多個(gè)較小規(guī)模接收點(diǎn)組。按照預(yù)先定義的判斷標(biāo)準(zhǔn)，從大規(guī)模接收點(diǎn)組到較小規(guī)模接收點(diǎn)組，連續(xù)對包含需要進(jìn)行射線接收判斷處理的接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組進(jìn)行篩選，并且將最后的射線和接收點(diǎn)的接收判斷僅應(yīng)用于包含在篩選出的接收點(diǎn)組中的接收點(diǎn)。因此，由于以包含接收點(diǎn)的接收點(diǎn)組為單位將在利用常規(guī)技術(shù)的接收判斷中明顯要被排除的接收點(diǎn)組集中排除，可以使對其應(yīng)用接收判斷的接收點(diǎn)的總數(shù)減少。結(jié)果，可以比常規(guī)方法更多地抑制進(jìn)行傳播估算所需要的時(shí)間。
文檔編號H04B17/00GK1507175SQ200310121329
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者渡邊吉?jiǎng)t 申請人:日本電氣株式會社