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监测检测MonitoringTesting

基于射线追踪的干扰覆盖范围仿真分析

1（通讯作者）

文丨张朋1吕铮1代阳坪²郑红木

1.国家无线电监测中心2.国家无线电监测中心检测中心

摘要：为提升无线电干扰排查与定位能力，本文聚焦基于射线追踪算法的干扰覆盖范围仿真技术，构建

基于射线弹跳算法的无线电传播模型，选取典型频段分析高密度城市环境中的通信链路质量及电磁覆盖范

围，为无线电干扰查找与无线电监测技术演练科目的设置提供技术支持。

关键词：干扰排查射线弹跳算法电磁覆盖仿真

路径，由此到达目标接收点的射线为有效的反射射线路

0引言径；以绕射形式传播时，若遇到物体尖锐边缘或角点会

产生绕射，算法将依据绕射理论触发绕射射线产生，使

随着无线通信技术的快速发展，无线电干扰愈演愈其绕过障碍继续传播，由此到达目标接收点的射线为有

烈。尤其在民航、铁路及水上等关键行业，无线电干扰的效的绕射射线路径。

出现极易对经济平稳运行和公共安全产生威胁，如何有效当目标接收点接收到有效射线时，射线追踪算法会计

进行干扰排查与定位已然成为无线电管理领域的研究热算分析每条射线携带的路径参数，包括反射次数、绕射次

点。因此，在无线电监测工作中，加强对有害干扰信号覆数、传播损耗及接收场强等参量。此外，在仿真求解过程

盖范围的仿真与评估，助力无线电干扰定位技术快速发中，需综合考虑环境复杂性，包括仿真环境中建筑物或其

展，已逐渐成为维护无线电波秩序、保障电磁空间安全的他物体的数量、物体几何特征（如体积、形状）等因素，

重要环节。射线追踪算法作为一种高效的电磁场场强预测以保障电磁仿真计算结果的精准性。

算法，在模拟电磁波传播及精确评估电磁水平方面能力出在射线追踪算法中，射线弹跳算法（Shootingand

众，可有效完成干扰信号覆盖范围的仿真分析。BouncingRays，SBR）能较好地完成大尺寸复杂目标的

本文旨在探索有效的干扰覆盖范围仿真技术，通过选电磁散射计算求解，可实现从辐射源到目标接收点间所有

取典型无线电应用场景，采用射线追踪相关算法完成干扰射线路径及相关电磁参数的计算，被广泛应用于雷达散射

信号的覆盖仿真计算，为无线电干扰信号的覆盖仿真分析特征计算、天线辐射特性分析等复杂场景。图1说明了

及定位提供理论与技术参考，进而推动全国无线电监测技SBR方法的整个计算与追踪过程。

术演练科目设置的快速发展，并为未来无线电通信安全保

障提供技术支撑。Rx

X

1射线追踪算法模型原理

R

射线追踪算法是一种常见的高频近似方法，其核心是R

将均匀介质中传播的电磁波以射线形式呈现，并基于几

何光学（GeometricalOptics，GO）和一致性绕射理论图1SBR算法的计算示意图

（UniformTheoryofDiffraction，UTD）实现电磁环境由图1看出，SBR算法的具体过程为：首先从辐射

中电磁场场强的近似估算。射线的主要传播形式包括直源向环境周围均匀或随机发射大量射线，射线会自动判断

射、反射和绕射三种类型是否与仿真求解场景中的建筑物或其他物体相交。当检测

射线以直射形式传播时，会沿直线路径到达目标接到射线与物体表面发生交互时（即反射交