[发明专利]基于城市环境物理模型的电磁发射点定位方法

说明书

本发明提供了基于城市环境物理模型的电磁发射点定位方法，所述方法包括：1)、建立城市的数字三维模型；2)、基于镜像法的原理并利用Matlab的工具箱中的射线追踪内核函数建立城市电磁环境的模型；3)、在建立的城市电磁环境模型中设置电磁发射点，并采集对应DC数据，利用所述DC数据作为样本训练预先构建的机器学习模型，得到训练后的模型；4)、在真实的城市环境中的设定位置测量真实DC数据，将真实DC数据输入到训练后的模型中识别出电磁发射点的位置。应用本发明实施例可以很好的满足城市电磁环境快速建模的需要。

技术领域

本发明涉及城市电磁环境仿真技术领域，具体涉及基于城市环境物理模型的电磁发射点定位方法。

背景技术

电磁频谱是继陆、海、空、天、赛博空间之后的第六独立作战域，而城市是未来陆战的主战场，因此在未来城市作战中，电磁频谱的争夺将是战争胜利的关键，而电磁环境态势是电磁频谱最重要的信息。同时，在无线通信中，城市电磁环境的研究十分重要，因为城市建筑的分布通常比较密集，在现代化的都市中充满了大量的无线通信设备，也部署了大量的移动通信基站，机上频谱复用技术的使用，相应的使得城市的电磁环境也较为复杂。

目前，现有技术中城市电磁波的传播模型建立有两种方式：统计模型与确定性模型，统计模型通常是现实数据的经验性表达，针对不同的环境进行测量，结合电波传播的衰减公示，利用统计学的方法建立起这些环境下的经验公示。然而对于城市而言，一方面城市的结构千差万别，另一方面城市发展与建日新月异，立体环境变动速率快，而若持续进行城市电磁环境的测量与归纳，无疑会消耗大量的人力物力。同时随着通信技术的发展，现代移动通信技术也在不断发展并向更高频带发展，而这也会导致城市场景间统计相关度下降，使得之前建立的城市模型可靠度下降。另一方面，确定性模型的原理为：地形与建筑等场景进行理想化处理，在几何光学与城市电磁传播的基础上，进行电波传播路径的仿真与计算，这方面有利用有限时域差分法(FDTD)，射线追踪等仿真方式进行求解的方式。但是相应的，确定性模型中获取城市的立体结构是一个非常关键的问题。目前常用的3D城市电磁环境模型可以还原城市的立体结构，从而在理论上有着非常精确的求解精度，在采取加速计算的方式之后计算也十分快捷。但是相应的，3D的城市信息获取相对复杂，通常可以从OpenStreetMap等开源地图运营商下载经测算的城市立体地图，公开的政府测算数据获得精确的城市立体信息。但是，这些方式也有着相应的缺陷；这些数据更新周期长，跟不上城市发展速度；与建设迅速，立体结构迭代频繁；而且却反较小城市的建筑数据，或者这些数据的更新周期更长。为了解决这个问题，现有的确定性模型中，通常利用激光雷达进行数据采集，利用反射测距人工建立起建筑的高精度模型，然后在使用建立的模型进行城市电磁环境仿真。

但是，现有技术中由于人工建模人力成本高且难以保证不同人建立的模型间一致的精度，而且激光雷达测距的方式不仅设备昂贵而且操作非常复杂，并不能适用城市场景快速建模的情形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何降低建模成本。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明提供了基于城市环境物理模型的电磁发射点定位方法，所述方法包括：

1)、建立城市的数字三维模型；

2)、将步骤1)中的数字三维模型作为射线追踪的环境，基于镜像法的原理并利用射线追踪内核函数建立城市电磁环境的模型；

3)、在建立的城市电磁环境模型中设置电磁发射点，并采集对应DC数据，利用所述DC数据作为样本训练预先构建的机器学习模型，得到训练后的模型；

4)、在真实的城市环境中的设定位置测量真实DC数据，将真实DC数据输入到训练后的模型中识别出电磁发射点的位置。

进一步的，步骤1)的具体实现包括如下子步骤，

(1a)利用结构光相机航空拍摄城市建筑物影像；