三维射线传播模型仿真的常用模型及公式

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三维射线传播模型主要用于模拟无线电波、光波等电磁波在复杂环境中（如城市、室内、山地等）的传播行为。常用的三维射线传播模型主要包括：

• 射线跟踪模型(Ray Tracing)： 射线跟踪模型基于几何光学原理，追踪从发射机到接收机的所有可能的射线路径，包括直射、反射和折射路径。在无线电通信中，典型的应用包括：
  

• 射线树搜索(Ray Tree Search)：逐级追踪射线路径，计算射线遇到障碍物后的反射和衍射情况。
• 镜像点法(Mirror Point Method)：计算射线在光滑表面反射点的位置。
• 几何绕射(Diffraction Geometrically)：如 Knife-edge diffraction 和 Uniform Theory of Diffraction (UTD) 方法处理射线经过边缘或孔洞时的绕射现象。
  

公式方面，射线跟踪涉及基本的几何光学定律，如斯涅尔定律（Snell's Law）、反射定律和绕射积分公式。

• 射线干涉模型(Ray Interference Models)： 此类模型考虑射线到达接收点的相位差，从而计算合成场强。通常应用于毫米波和可见光传播等领域。
• 统计射线模型(Statistical Ray Tracing)： 如Radiosity方法和射线簇统计模型（Clustered Ray Tracing）。这类模型在大规模仿真时，通过统计射线路径的方式减少计算量，同时考虑射线传播的随机性。
• 射线弹跳模型(Bounce-Diffusion Model)： 用于描述射线在粗糙表面多次弹跳扩散的情况。
• 射线流体模型(Ray Fluid Model)： 介于几何光学和波动理论之间的模型，用于模拟射线在复杂环境中的流动特性。
• 物理光学模型(Physical Optics)： 适用于较大尺寸物体的电磁场分析，如波前分割法(Far Field Approximation)和物理光学积分方程法。
• 电波传播模型(Wireless Propagation Models)： 如 WINNER / ITU-R P models 等标准化模型，虽然不是严格的三维射线跟踪，但在无线通信领域广泛用于宏观尺度上的路径损耗预测。
  

在具体实现过程中，模型常常结合具体的环境数据，如地形数据、建筑物数据库、材料属性等，通过计算机程序进行仿真计算。工业级带有三维射线传播模型的网络规划设计软件产品的公司主要包括诸如Ranplan等公司也能做到基于AI算法和优化算法灵活的融合传播模型算法，在建模和网络设计及指标仿真上都能完全覆盖网络规划设计要求。