光线跟踪

显示或计算射频传播射线

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语法

光线跟踪(tx, rx)

光线跟踪(tx, rx propmodel)

光线跟踪(___、名称、值)

射线=射线追踪(___）

描述

的光线跟踪函数绘制或计算传播路径，方法定义的曲面几何图形使用射线跟踪“地图”财产。每个绘制的传播路径根据路径上的接收功率(dBm)或路径损耗(dB)进行颜色编码。射线追踪分析包括表面反射，但不包括衍射、折射或散射的影响。该功能的工作频率为100mhz ~ 100ghz。有关更多信息，请参见选择一个传播模型．

例子

光线跟踪(tx，处方）显示发射机站点的传播路径(tx)传送至接收地点(处方)在当前站点查看器中使用射击和反射射线(SBR)方法，最多可反射两次。

例子

光线跟踪(tx，处方，propmodel）显示发射机站点的传播路径(tx)传送至接收地点(处方)基于指定的传播模型。输入建筑和地形材料计算路径损失，创建一个射线追踪的传播模型使用propagationModel函数并设置属性以指定建筑材料。

光线跟踪(___，名称,值）除以前语法中的输入参数外，还使用一个或多个名称-值参数指定选项。

射线=光线跟踪(___）返回传播路径射线．

例子

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使用光线追踪的障碍物和反射路径

打开实时脚本

使用带有SBR方法的射线跟踪分析显示芝加哥的反射传播路径

发射场观众与建筑物在芝加哥。有关osm文件的详细信息，请参见[1]．

查看器= siteviewer(“建筑”，“chicago.osm”）;

在一个建筑物上创建一个发射机站点，在另一个建筑物附近创建一个接收机站点。

Tx = txsite(“人肉搜索”, 41.8800,.．.“经”, -87.6295,.．.“TransmitterFrequency”, 2.5 e9);显示(tx) rx = rxsite“人肉搜索”, 41.8813452,.．.“经”, -87.629771,.．.“AntennaHeight”, 30);显示(rx)

显示视线有障碍。

洛杉矶(tx, rx)

显示反射传播路径使用射线追踪最多两个反射。

光线跟踪(tx, rx)

附录

[1]下载osm文件https://www.openstreetmap.org该网站提供了获取世界各地众包地图数据的途径。这些数据是根据开放数据共享开放数据库许可证(ODbL)授权的，https://opendatacommons.org/licenses/odbl/．

利用射线跟踪传播模型的信号强度

打开实时脚本

发射场观众与建筑物在芝加哥。有关osm文件的详细信息，请参见[1]．

查看器= siteviewer(“建筑”，“chicago.osm”）;

在建筑物上创建一个发射机站点。

Tx = txsite(“人肉搜索”, 41.8800,.．.“经”, -87.6295,.．.“TransmitterFrequency”, 2.5 e9);

在另一栋建筑附近创建一个接收站点。

Rx = rxsite(“人肉搜索”, 41.881352,.．.“经”, -87.629771,.．.“AntennaHeight”, 30);

利用射线跟踪传播模型计算信号强度。光线跟踪模型默认使用SBR方法，并进行视线分析和二次反射分析。

pm =传播模型(“射线”）;sstwreflflections = sigstrength(rx,tx,pm)

sstwreflections = -54.3015

绘制带有两个反射的SBR的传播路径。

光线跟踪(tx, rx点)

计算信号强度与分析最多两个反射，其中总接收功率是所有传播路径的累积功率

点。米一个xNumReflections＝5; ssFiveReflections = sigstrength(rx,tx,pm)

ssfireflflections = -53.3889

用完美反射镜替换默认的混凝土材质，观察材质效果。

点。BuildingsMaterial =“perfect-reflector”；ssPerfect = sigstrength(rx,tx,pm)

ssPerfect = -39.6703

绘制带有5个反射的SBR的传播路径。

光线跟踪(tx, rx点)

附录

由于材料反射和大气造成的路径损耗

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计算香港物质反射和大气造成的路径损失。配置一个光线跟踪模型，使用射击和反射射线(SBR)方法，最多5个反射。

发射场查看器与香港的建筑物。有关osm文件的详细信息，请参见[1]．

查看器= siteviewer(“建筑”，“hongkong.osm”）;

定义发射机和接收机站点，以模拟密集城市环境中的小蜂窝场景。

Tx = txsite(“名称”，“小型发射机”，.．.“人肉搜索”, 22.2789,.．.“经”, 114.1625,.．.“AntennaHeight”10.．.“TransmitterPower”5,.．.“TransmitterFrequency”, 28日e9);Rx = rxsite(“名称”，“小细胞接收器”，.．.“人肉搜索”, 22.2799,.．.“经”, 114.1617,.．.“AntennaHeight”1);

创建一个射线追踪传播模型，以实现最多5个反射的完美反射。指定射线跟踪方法为射击和反弹射线(SBR)。

pm =传播模型(“射线”，.．.“方法”，“sbr”，.．.“AngularSeparation”，“低”，.．.“MaxNumReflections”5,.．.“BuildingsMaterial”，“perfect-reflector”，.．.“TerrainMaterial”，“perfect-reflector”）;

可视化传播路径并计算相应的路径损耗。

光线跟踪(tx, rx,点,“类型”，“pathloss”) raysPerfect = raytrace(tx,rx,pm，“类型”，“pathloss”）;plPerfect = [raysPerfect{1}.]PathLoss]

plPerfect =1×13104.2656 103.5720 112.0095 109.3152 111.2814 112.0011 112.4436 108.1516 111.2827 111.3898 117.7513 116.5894 117.7638

通过在传播模型中设置建筑和地形材料类型，配置材料反射损失后，重新计算和可视化传播路径。第一个值保持不变，因为它对应于视线传播路径。

点。BuildingsMaterial =“玻璃”；点。TerrainMaterial =“具体”；光线跟踪(tx, rx,点,“类型”，“pathloss”) raysMtrls = raytrace(tx,rx,pm，“类型”，“pathloss”）;plMtrls = [raysMtrls{1}.]PathLoss]

plMtrls =1×13104.2656 106.1294 119.2408 121.2477 122.4096 121.5561 126.9482 124.1615 122.8182 127.5476 139.0676 140.5833 153.3285

通过增加大气传播模型，重新计算和可视化了有大气损失的传播路径。

pm = pm +传播模型(“雨”+ propagationModel(“气”）;光线跟踪(tx, rx,点,“类型”，“pathloss”) raysatmosphere = raytrace(tx,rx,pm，“类型”，“pathloss”）;plAtmospheric = [raysAtmospheric{1}.]PathLoss]

plAtmospheric =1×13105.3245 107.1891 121.8260 123.1432 124.9966 124.1453 129.6661 126.0578 125.4086 130.2655 143.0507 144.5666 157.3145

附录

在会议室中可视化光线追踪

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这个例子展示了如何:

缩放STL文件，使模型使用米为单位。
在站点查看器中查看缩放模型。
使用射线跟踪来计算和显示从发射机到接收机的传播路径。

当笛卡儿txsite而且rxsite对象需要米为单位的位置坐标，STL文件可能使用其他单位。如果STL文件不使用度量，则必须在将模型导入Site Viewer之前缩放它。

读取STL文件作为三角测量对象。该文件模拟了一个有一张桌子和四把椅子的小会议室。

TR = stlread(“conferenceroom.stl”）;

缩放坐标并创建一个新的三角测量对象。在本例中，假设从STL单位到米的转换系数为0.9．

量表= 0.9;scaledPts = TR.Points * scale;TR_scaled =三角测量(TR.ConnectivityList,scaledPts);

查看新三角测量对象使用站点查看器。或者，您可以保存新的三角测量对象作为STL文件stlwrite函数。

查看器= siteviewer(“SceneModel”, TR_scaled);

创建并显示一个靠近墙壁的发送站点和一个桌子下面的接收站点。使用以米为单位的笛卡尔坐标指定位置。

Tx = txsite(“笛卡儿”，.．.“AntennaPosition”, (-1.25;-1.25;1.9),.．.“TransmitterFrequency”, 2.8 e9);显示(tx,“ShowAntennaHeight”rx = rxsite(“笛卡儿”，.．.“AntennaPosition”, (0.3;0.2;0.5]);显示(rx,“ShowAntennaHeight”假)

通过左键单击进行平移，通过右键单击或使用滚轮进行缩放，通过单击中间按钮并拖动或按下来旋转可视化Ctrl左键点击和拖动。

创建笛卡尔坐标下的射线跟踪传播模型。指定射线跟踪方法为射击和反弹射线(SBR)。计算到的射线2反射。设置表面材质为木头。

pm =传播模型(“射线”，.．.“CoordinateSystem”，“笛卡儿”，.．.“方法”，“sbr”，.．.“MaxNumReflections”2,.．.“SurfaceMaterial”，“木”）;

计算传播路径并将结果返回为comm.Ray对象。提取并绘制射线。

R = raytrace(tx,rx,pm);R = R {1};图(右)

单击某条射线，查看该射线的信息。

输入参数

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`tx`- - - - - -发射机的网站
`txsite`对象|的数组`txsite`对象

发射机站点，指定为txsite对象的数组txsite对象。如果将接收站点指定为数组，则将绘制从每个发送器到每个接收站点的传播路径。

`处方`- - - - - -接收机的网站
`rxsite`对象|的数组`rxsite`对象

接收站点，指定为rxsite对象的数组rxsite对象。如果将发射机站点指定为阵列，则将绘制从每个发射机到每个接收机站点的传播路径。

`propmodel`- - - - - -传播模型
特征向量|字符串|创建的射线跟踪传播模型`propagationModel`

类型创建的传播模型，指定为字符向量、字符串或光线跟踪传播模型propagationModel函数。默认为射线追踪的，一个使用SBR方法的光线跟踪传播模型，最大反射数设置为2．

若要指定计算不同反射数的光线跟踪传播模型，请创建射线追踪对象，使用propagationModel函数，并设置MaxNumReflections财产。

名称-值参数

指定可选参数对为Name1 = Value1,…,以=家,在那里的名字参数名称和价值对应的值。名称-值参数必须出现在其他参数之后，但对的顺序无关紧要。

在R2021a之前，使用逗号分隔每个名称和值，并将其括起来的名字在报价。

例子:“类型”、“力量”

`类型`- - - - - -要绘制的数量类型
`“权力”`(默认)|`“pathloss”`

要绘制的数量类型，指定为逗号分隔的对，由“类型”而且“权力”dBm或“pathloss”在dB。

当你指定“权力”，每条路径根据路径上接收到的功率进行颜色编码。当你指定“pathloss”，根据路径上的路径损耗对每条路径进行颜色编码。

采用Friis方程计算接收功率:

$P_{r x} ＝ P_{t x} + G_{t x} + G_{r x} - l - l_{t x} - l_{r x}$

地点:

P_处方是沿路径接收的功率。
P_tx为tx.TransmitterPower中定义的发射功率。
G_tx为tx在离角方向上的天线增益。
G_处方为rx在到达角(AoA)方向上的天线增益。
l是沿路径计算的路径损耗。
l_tx为tx.SystemLoss中定义的发射机系统损耗。
l_处方是rx.SystemLoss中定义的接收机的系统损耗。

数据类型:字符

`PropagationModel`- - - - - -用于射线追踪分析的传播模型类型
`射线追踪的`(默认)|创建的射线跟踪传播模型`propagationModel`

用于射线跟踪分析的传播模型类型，指定为由逗号分隔的对组成“PropagationModel”而且射线追踪的或创建的射线跟踪传播模型propagationModel函数。如果你指定射线追踪的，则光线跟踪函数通过使用最多2个反射的SBR方法计算传播路径，用于光线跟踪传播模型对象配置

方法创建的传播模型，可改为使用图像方法执行射线跟踪分析propagationModel函数。这段代码展示了如何创建使用图像方法的传播模型。

pm =传播模型(射线追踪的，“方法”，“图像”）;

有关图像和SBR方法之间差异的信息，请参见选择一个传播模型．

数据类型:字符

`ColorLimits`- - - - - -颜色地图的颜色限制
二元数字行向量

颜色映射的颜色限制，指定为由逗号分隔的对组成“ColorLimits”和一个形式为[min max]的两元素数值行向量。属性的值决定颜色限制的单位和默认值“类型”参数:

“权力”—单位为dBm，默认值为-120年[5]．
“pathloss”—单位为dB，默认值为[45 160]．

颜色限制指示映射到颜色图中第一个和最后一个颜色的值。值低于最小颜色限制的传播路径不会被绘制。

数据类型:双

`Colormap`- - - - - -用于着色传播路径的色图
`“喷气机”`(默认)|预定义的颜色映射名称|米RGB的-by-3数组

用于着色传播路径的Colormap，指定为由逗号分隔的对组成“Colormap”和一个预定义的彩色地图名称或米定义的RGB(红、蓝、绿)三元组的-by-3数组米个人色彩。

数据类型:字符|双

`ShowLegend`- - - - - -在地图上显示颜色图例
`真正的`(默认)|`假`

在地图上显示颜色图例，由逗号分隔的对组成“ShowLegend”而且真正的或假．

数据类型:逻辑

`地图`- - - - - -用于可视化或地表数据的地图
`siteviewer`对象|`三角测量`对象|字符串标量|特征向量

用于可视化或表面数据的地图，指定为siteviewer对象,三角测量对象、字符串标量或字符向量。有效值和默认值取决于坐标系统。

坐标系统	有效的映射值	默认映射值
`“地理”`	一个`siteviewer`对象^一个．如果使用输出参数调用函数，则为地形名称。有效的地形名称为`“没有”`，`“gmted2010”`，或添加的自定义地形数据的名称`addCustomTerrain`．	当前的`siteviewer`对象或新的`siteviewer`如果没有打开。 `“gmted2010”`，如果使用输出调用该函数。
`“笛卡儿”`	`“没有”`．一个`siteviewer`对象。 STL文件的名称。一个`三角测量`对象。	`“没有”`．
^一个边界和区域标签的对齐是数据供应商提供的特性的表示，并不意味着得到MathWorks的认可^®．

数据类型:字符|字符串

输出参数

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`射线`-射线配置对象
米——- - - - - -N单元阵列

Ray配置，返回为a米——- - - - - -N单元格数组米是发射点的数量和N是接收站点的数量。每个单元格元素都是的行向量comm.Ray表示在相应的发射点和接收点之间发现的所有射线的对象。在每个行向量中comm.Ray具有相同发射机到接收机交互类型的对象被分组在一起，分组按字母顺序排序，然后按反射的升序排序。在每一组中，射线按传播距离的增加排列。

版本历史

R2019b引入

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R2022b:SBR方法具有精确的几何精度

当你用SBR方法找到传播路径时，MATLAB^®使用单精度浮点计算修正结果，使每个路径的几何精度精确。在以前的版本中，路径具有近似的几何精度。

例如，这段代码通过使用默认的SBR方法查找发射器和接收器之间的传播路径，并将路径返回为comm.Ray对象。在R2022b中，光线跟踪函数找到7条传播路径。在早期版本中，该函数近似于8条传播路径，其中一条是重复路径。

(建筑=“hongkong.osm”）;tx = txsite(纬度=22.2789，经度=114.1625，天线高度=10，.．.TransmitterPower = 5, TransmitterFrequency = 28 e9);rx = rxsite(纬度=22.2799，经度=114.1617，天线高度=1);rSBR = raytrace(tx,rx)

R2022b	R2022a
rSBR = 1×1单元阵列{1×7 com . ray}	rSBR = 1×1单元阵列{1×8 com . ray}

R2022b中使用SBR方法计算的路径与使用图像方法计算的路径更接近。图像方法以精确的几何精度找到所有可能的路径。例如，这段代码使用图像方法来查找同一发射机和接收机之间的传播路径。

(建筑=“hongkong.osm”）;tx = txsite(纬度=22.2789，经度=114.1625，.．.AntennaHeight = 10, TransmitterPower = 5,.．.TransmitterFrequency = 28 e9);rx = rxsite(纬度=22.2799，经度=114.1617，.．.AntennaHeight = 1);pm =传播模型(“射线”方法=“图像”, MaxNumReflections = 2);rmage = raytrace(tx,rx,pm)

图像= 1×1单元阵列{1×7 com . ray}

在这种情况下，SBR方法与图像方法找到相同数量的传播路径。一般情况下，SBR方法查找图像方法找到的路径的子集。当图像和SBR方法都找到相同的路径时，路径上的点在单精度浮点值的机器精度公差范围内是相同的。

这段代码比较路径损耗，误差范围为0.0001，采用SBR法和图像法计算。

abs([rSBR{1}.PathLoss]-[rImage{1}.PathLoss]) < 0.0001

Ans = 1×7逻辑阵列1 1 1 1 1 1 1 1

路径损耗在规定的公差范围内是相同的。

结果，光线跟踪函数可以在R2022b中返回与以前版本不同的结果。

该函数可以返回不同数量的comm.Ray对象，因为它会丢弃无效或重复的路径。
函数可以返回不同的值comm.Ray对象，因为它计算精确路径而不是近似路径。

R2022a:`NumReflections`名称-值参数将被删除

的NumReflections名称-值参数将在未来的版本中删除。的NumReflections名称-值参数现在只适用于图像射线跟踪方法。方法创建传播模型propagationModel使用其函数MaxNumReflections名称-值参数。然后，使用光线跟踪使用传播模型作为输入的函数。这个例子显示了推荐的工作流。

pm = propagationModel('光线追踪'，…“方法”、“形象”、“MaxNumReflections ", 2);射线= raytrace(tx,rx,pm);

R2021b:`光线跟踪`函数采用SBR方法

从R2021b开始，光线跟踪函数使用射击和反射射线(SBR)方法，默认情况下最多计算两次反射。在以前的版本中，光线跟踪函数使用图像方法并计算最多一个反射。

若要使用图像方法显示或计算RF传播射线，请使用propagationModel函数。然后，使用光线跟踪使用传播模型作为输入的函数。这个例子展示了如何更新代码。

pm =传播模型(射线追踪的，“方法”，“图像”）;光线跟踪(tx, rx点)

有关SBR和图像方法的信息，请参见选择一个传播模型．

从R2021b开始，所有RF传播函数默认使用SBR方法并计算最多两次反射。有关更多信息，请参见默认的建模方法是射击和反射射线方法．

另请参阅

光线跟踪

语法

描述

例子

使用光线追踪的障碍物和反射路径

利用射线跟踪传播模型的信号强度

由于材料反射和大气造成的路径损耗

在会议室中可视化光线追踪

输入参数

tx- - - - - -发射机的网站txsite对象|的数组txsite对象

处方- - - - - -接收机的网站rxsite对象|的数组rxsite对象

propmodel- - - - - -传播模型特征向量|字符串|创建的射线跟踪传播模型propagationModel

名称-值参数

类型- - - - - -要绘制的数量类型“权力”(默认)|“pathloss”

PropagationModel- - - - - -用于射线追踪分析的传播模型类型射线追踪的(默认)|创建的射线跟踪传播模型propagationModel

ColorLimits- - - - - -颜色地图的颜色限制二元数字行向量

Colormap- - - - - -用于着色传播路径的色图“喷气机”(默认)|预定义的颜色映射名称|米RGB的-by-3数组

ShowLegend- - - - - -在地图上显示颜色图例真正的(默认)|假

地图- - - - - -用于可视化或地表数据的地图siteviewer对象|三角测量对象|字符串标量|特征向量

输出参数

射线-射线配置对象米——- - - - - -N单元阵列

版本历史

R2022b:SBR方法具有精确的几何精度

R2022a:NumReflections名称-值参数将被删除

R2021b:光线跟踪函数采用SBR方法

另请参阅

功能

对象

主题

`tx`- - - - - -发射机的网站
`txsite`对象|的数组`txsite`对象

`处方`- - - - - -接收机的网站
`rxsite`对象|的数组`rxsite`对象

`propmodel`- - - - - -传播模型
特征向量|字符串|创建的射线跟踪传播模型`propagationModel`

`类型`- - - - - -要绘制的数量类型
`“权力”`(默认)|`“pathloss”`

`PropagationModel`- - - - - -用于射线追踪分析的传播模型类型
`射线追踪的`(默认)|创建的射线跟踪传播模型`propagationModel`

`ColorLimits`- - - - - -颜色地图的颜色限制
二元数字行向量

`Colormap`- - - - - -用于着色传播路径的色图
`“喷气机”`(默认)|预定义的颜色映射名称|米RGB的-by-3数组

`ShowLegend`- - - - - -在地图上显示颜色图例
`真正的`(默认)|`假`

`地图`- - - - - -用于可视化或地表数据的地图
`siteviewer`对象|`三角测量`对象|字符串标量|特征向量

`射线`-射线配置对象
米——- - - - - -N单元阵列

R2022a:`NumReflections`名称-值参数将被删除

R2021b:`光线跟踪`函数采用SBR方法