一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法、系统及终端与流程

本发明涉及电磁分布预测与空间区域复杂度自适应建模，尤其是一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法、系统及终端。

背景技术：

1、当前电磁分布预测技术广泛应用于无线通信、雷达系统、天线布局及室内外覆盖分析等复杂空间场景，主流方法以射线追踪、全波数值模拟和经验建模为基础，通过对目标空间进行三维离散并调用先验介质参数模型，实现电磁波传播、散射和衰减特性的量化预测。随着环境结构与介质类型日趋复杂，该领域技术正趋向于通过三维建模、参数自适应调整及多源数据融合等手段，在大规模多场景下兼顾预测精度与计算效率。

2、现有预测方法在空间离散化与区域划分中，难以准确识别各区域的实际传播复杂度，大多依据材料类型和简单几何属性进行粗略分区，导致高精度需求区域精度不足、低需求区域计算资源浪费。同时，射线追踪与全波算法通常采用全局统一的计算维度，缺乏针对不同环境区域的自适应调整能力，在多介质复杂边界和异构网格连接处，因缺少连续性优化，易造成场强预测结果的离散跳变和伪影问题。此外，依赖人工设定的阈值和静态模型参数，难以根据环境变化自动更新分区标准和算法配置，导致模型通用性与智能化程度受限。

3、针对上述技术缺陷，本领域亟须一种基于环境多类型介质和空间几何特征的电磁分布预测方法，能够实现区域复杂度量化评分、动态分区以及自适应计算维度分配，根据不同区域的实际需求采用异构计算模型分级预测，并通过边界优化保证全域场分布的连续性与物理一致性，从而提升环境适应性、计算效率与预测精度。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法、系统及终端，旨在解决上述背景技术中提到的现有技术存在的问题或问题之一。

2、第一方面，本技术提供的一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法，具体包括：

3、获取目标空间内多类型介质的几何结构数据及频率相关的电磁参数，所述电磁参数包括介电常数、损耗角正切和电导率之中的至少三种，生成原始介质数据集；

4、基于所述原始介质数据集执行精确的介质电磁参数赋值操作，将赋值后的参数映射至目标空间的三维几何网格中，构建介质环境三维模型；

5、利用所述介质环境三维模型提取各子区域的几何复杂度特征与电磁波传播复杂度特征，并将上述特征输入预设的加权求和逻辑中，计算生成总复杂度评分值；

6、根据所述总复杂度评分值与预设阈值进行比对判断，若评分值高于所述预设阈值则标记为高计算需求区域，若评分值低于或等于所述预设阈值则标记为低计算需求区域，生成区域划分结果；

7、基于带有计算维度需求标签的区域划分结果执行空间适应的电磁计算降维策略，对低计算需求区域分配简化计算维度并采用经验统计模型，对高计算需求区域分配精细计算维度并采用全波算法，生成差异化计算配置方案；

8、依据所述差异化计算配置方案并行执行电磁分布预测计算，并在相邻区域边界处应用线性插值平滑过渡处理，以消除计算维度突变导致的场强不连续现象，生成全域连续的电磁场分布预测数据。

9、作为一种可能的实现方式，所述利用所述介质环境三维模型提取各子区域的几何复杂度特征与电磁波传播复杂度特征，并将上述特征输入预设的加权求和逻辑中，计算生成总复杂度评分值，具体包括：

10、基于所述介质环境三维模型，对目标空间内各子区域的散射体表面曲率变化率及几何结构离散度进行网格化扫描处理，以生成表征空间形态复杂程度的几何复杂度特征向量集；

11、利用所述几何复杂度特征向量集作为空间约束条件，结合介质环境三维模型中的频率相关介电常数与电导率分布数据，执行多路径射线追踪衰减模拟运算，以生成反映波束穿透损耗与散射强度的电磁波传播复杂度特征矩阵；

12、根据所述电磁波传播复杂度特征矩阵与几何复杂度特征向量集的统计分布特性，采用熵权法动态计算各特征维度的权重系数，以生成适配当前环境介质动态变化的自适应权重配置参数组；

13、基于所述自适应权重配置参数组，对几何复杂度特征向量集与电磁波传播复杂度特征矩阵执行加权融合计算操作，以生成量化表征各子区域综合计算难度的初始复杂度评价值序列；

14、对所述初始复杂度评价值序列应用非线性归一化映射函数进行量纲统一处理，以消除不同特征量级差异影响并最终生成标准化的总复杂度评分值列表。

15、作为一种可能的实现方式，所述基于带有计算维度需求标签的区域划分结果执行空间适应的电磁计算降维策略，对低计算需求区域分配简化计算维度并采用经验统计模型，对高计算需求区域分配精细计算维度并采用全波算法，生成差异化计算配置方案，具体包括：

16、对带有计算维度需求标签的区域划分结果进行解析处理，以提取高计算需求区域集合与低计算需求区域集合，并基于高计算需求区域集合构建全波算法映射索引，同时基于低计算需求区域集合构建经验统计模型映射索引，从而生成包含区域类别与候选算法对应关系的初始算法匹配列表；

17、基于初始算法匹配列表中的高计算需求区域集合执行精细计算维度分配操作，利用三维网格细化算法对高计算需求区域集合内的子区域网格进行加密处理，以生成具备高分辨率几何特征的精细计算网格数据集，并将精细计算网格数据集与全波算法映射索引进行绑定，从而生成针对高计算需求区域的高精度计算配置单元；

18、基于初始算法匹配列表中的低计算需求区域集合执行简化计算维度分配操作，利用射线追踪降阶算法对低计算需求区域集合内的子区域网格进行稀疏化处理，以生成具备低分辨率几何特征的简化计算网格数据集，并将简化计算网格数据集与经验统计模型映射索引进行绑定，从而生成针对低计算需求区域的快速近似计算配置单元；

19、对高精度计算配置单元与快速近似计算配置单元执行边界耦合参数计算处理，采用线性插值算法提取高精度计算配置单元与快速近似计算配置单元在相邻边界的场强梯度特征，以生成用于消除维度突变效应的平滑过渡权重矩阵，并将平滑过渡权重矩阵分别注入高精度计算配置单元与快速近似计算配置单元，从而生成包含边界平滑机制的优化后区域计算配置包；

20、基于包含边界平滑机制的优化后区域计算配置包执行最终配置方案整合操作，利用并行任务调度逻辑将优化后区域计算配置包中的高精度计算配置单元与快速近似计算配置单元封装为独立计算线程，以生成适配全域空间特性的差异化计算配置方案。

21、作为一种可能的实现方式，所述频率相关的电磁参数，通过线性插值算法填补离散频率点之间的参数空缺而获得。

22、作为一种可能的实现方式，所述三维几何网格，利用自适应网格剖分算法生成，且所述三维几何网格为非均匀网格。

23、作为一种可能的实现方式，所述介质环境三维模型中，相邻不同介质类型网格边界处的电磁参数经加权平均插值算法进行梯度修正。

24、作为一种可能的实现方式，所述预设阈值，根据所述总复杂度评分值的极值特征和分布密度特征，通过自适应阈值计算算法动态生成。

25、作为一种可能的实现方式，所述区域划分结果中，具有相同计算维度需求标签且空间相邻的网格单元被合并为独立的空间子域。

26、作为一种可能的实现方式，所述区域划分结果中，相邻不同计算维度需求标签区域的交界面拓扑结构经形态学滤波操作优化。

27、作为一种可能的实现方式，所述电磁场分布预测数据，通过线性插值算法对高计算需求区域与低计算需求区域交界处的场强进行加权修正后融合生成。

28、第二方面，本技术提供一种基于环境介质模型的电磁分布预测系统，包括：数据获取模块、介质环境三维模型构建模块、复杂度计算模块、区域划分模块、空间自适应电磁计算模块、电磁分布预测模块；

29、数据获取模块，用于获取目标空间内多类型介质的几何结构数据及频率相关的电磁参数，生成原始介质数据集；

30、介质环境三维模型构建模块，基于原始介质数据集执行精确的介质电磁参数赋值操作，将赋值后的参数映射至目标空间的三维几何网格中，构建介质环境三维模型；

31、复杂度计算模块，用于利用介质环境三维模型提取各子区域的几何复杂度特征与电磁波传播复杂度特征，并将上述特征输入预设的加权求和逻辑中，计算生成总复杂度评分值；

32、区域划分模块，用于根据总复杂度评分值与预设阈值进行比对判断，若评分值高于预设阈值则标记为高计算需求区域，若评分值低于或等于预设阈值则标记为低计算需求区域；

33、空间自适应电磁计算模块，基于区域划分模块的划分结果，执行空间适应的电磁计算降维策略，对低计算需求区域分配简化计算维度并采用经验统计模型，对高计算需求区域分配精细计算维度并采用全波算法；

34、电磁分布预测模块，基于电磁计算降维策略，执行电磁分布预测计算，并在相邻区域边界处应用线性插值平滑过渡处理，以消除计算维度突变导致的场强不连续现象，生成全域连续的电磁场分布预测数据。

35、第三方面，本技术提供一种终端，包括：

36、至少一个处理器；

37、用于存储至少一个处理器可执行指令的存储器；

38、其中，至少一个处理器被配置为执行指令，以实现本技术提出的基于环境介质模型的电磁分布预测方法。

39、与现有技术相比，本技术所产生的有益效果在于：

40、1.本技术提出一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法，该方法将目标空间网格离散为若干子区域，根据各子区域几何结构复杂度与电磁传播环境复杂度特征计算各区域总复杂度评价值，并按预设阈值动态划分高、低计算需求区域；低复杂度区域采用经验模型或低阶射线追踪快速近似求解；高复杂度区域使用全波数值算法或高阶射线追踪保证局部计算精度；通过动态区分计算资源投入强度，解决了统一建模中过度计算与精度不足并存的问题，在确保整体精度的前提下降低系统计算负担。

41、2. 本技术提出一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法，通过差异化计算维度分配与边界平滑机制保障了场分布的空间连续性与物理一致性，释放了简化模型在低复杂度区域的加速潜力，尤其适用于城市街区、室内多隔间、植被覆盖等空间非均质性显著的电磁传播环境。

42、3. 本技术提出一种基于环境介质模型的电磁分布预测方法，通过并行化执行架构进一步缩短预测周期，支持应急通信部署、频谱管理调度、无人系统导航避障等对响应速度敏感的应用需求，为面向复杂环境的电磁感知提供了一种高效、自适应的计算实现框架。