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新文推送——5.9 GHz 室外场景下基于改进粒子群优化的射线追踪仿真校准

北交大智能交通电波传播研究团队

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北京交通大学

高移动性通信/智能交通电波传播研究组

文章概况

以李卓音（Zhuoyin Li）为第一作者，何睿斯（Ruisi He）为通讯作者的文章近日于IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters（Early Access）上发表。

文章题目为：“Ray-Tracing Calibration Based on Improved Particle Swarm Optimization in 5.9 GHz Outdoor Scenario（5.9 GHz 室外场景下基于改进粒子群优化的射线追踪仿真校准）”。

所有作者为：李卓音（Zhuoyin Li）、何睿斯（Ruisi He）、杨汨（Mi Yang）、戚子羿（Ziyi Qi）、张众（Zhong Zhang）、艾渤（Bo Ai）、张皓翔（Haoxiang Zhang）、韩佳慧（Jiahui Han）、范建华（Jianhua Fan）。

DOI：10.1109/LAWP.2025.3569713

内容介绍

（图1 基于改进粒子群算法的电磁参数校准框架。）

射线追踪（RT）仿真已被广泛用于模拟和分析电磁波在复杂环境中的传播。材料的电磁参数在RT仿真的准确性中起着至关重要的作用，通常需要对材料进行校准。然而，传统的电磁参数校准方法，如遗传算法和模拟退火算法，收敛速度慢，并行性有限，不太适合具有不同材料类别的复杂场景。本文提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法的自动参数优化新方法。该方法利用了粒子群算法的快速收敛优势。它采用线性变化策略逐渐降低惯性权重，增强算法的局部搜索能力。此外，随机扰动因子被用来重新分配超过边界的粒子，防止它们陷入局部最优。5.9 GHz室外信道的测量和校准证明了该方法的准确性。

（图2 环境物理模型。)

除了EM参数外，RT仿真的输入还包括3D环境信息和天线配置。模拟环境是手动构建的，物体尺寸和位置从点云数据中导出。点云原始数据首先使用同步定位和映射算法进行更新，然后使用统计异常值去除滤波器进行去噪，以生成最终的点云。最终的环境模型由大约144万个面片组成。RT模拟中考虑的传播机制包括直接传播、反射、散射和衍射。反射和衍射的最大数量分别设置为3和1，包括多个反弹路径，光线分辨率为0.25°。

（图3 不同算法校准电磁仿真准确性对比。)

（表1 测量与模拟信道参数的均方根误差。)

我们对ITU、SPSO和改进的PSO算法进行了比较。结果表明，在NLOS点，使用改进的PSO算法可以显著提高模拟信道参数的精度。相比之下，LOS点校准前后的差异相对较小，特别是在更接近Tx的Rx8-10处。在Rx8-10，收发器之间几乎没有建筑障碍物，距离很短，直接路径功率很高，这意味着其他多径分量对参数贡献较小。然而，在NLOS场景中，Rx无法接收直接路径，信道特性完全取决于材料的多径反射。因此，校准EM参数对仿真精度有显著影响。

文章链接

（文章引用）

@ARTICLE{11005479,  author={Li, Zhuoyin and He, Ruisi and Yang, Mi and Qi, Ziyi and Zhang, Zhong and Ai, Bo and Zhang, Haoxiang and Han, Jiahui and Fan, Jianhua},  journal={IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters},   title={Ray-Tracing Calibration Based on Improved Particle Swarm Optimization in 5.9 GHz Outdoor Scenario},   year={2025},  volume={},  number={},  pages={1-5},  keywords={Calibration;Optimization;ITU;Antenna arrays;Loss measurement;Antenna measurements;Accuracy;Training;Perturbation methods;Particle swarm optimization;Channel simulation;electromagnetic parameter calibration;particle swarm optimization;ray-tracing simulation},  doi={10.1109/LAWP.2025.3569713}}

或

Z. Li et al., "Ray-Tracing Calibration Based on Improved Particle Swarm Optimization in 5.9 GHz Outdoor Scenario," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, doi: 10.1109/LAWP.2025.3569713.

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来源：北交大智能交通电波传播研究团队

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首次发布时间：2025-08-09

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