LabVIEW 3D 场景中 Voronoi 图(基站覆盖模拟)功能

发布于:2025-07-06 ⋅ 阅读:(14) ⋅ 点赞:(0)

通过MathScript Node 与 3D 场景图(SceneGraph),模拟蜂窝基站部署场景,通过 Voronoi 图划分基站覆盖区域。既实现三维地形构建、交互操作(如视角调整、基站创建),又能动态生成 Voronoi 图展示基站影响范围,覆盖对象创建、纹理映射、透明度设置等三维可视化关键逻辑,为通信场景模拟、机器人路径规划等提供基础验证环境。

功能介绍

核心流程

  1. 三维地形构建

    • 用随机高度图(rand 函数生成)创建纹理映射地形,Maximum amplitude(地形高度幅度)、Size of terrain(地形尺寸)参数控制地形形态,通过 SceneGraphDisplay 输出三维场景。

    • 实现地形可视化,为基站部署提供 “地理环境” 基础。

  2. 交互事件处理

    • 监听 3D Scene 鼠标事件(如 Mouse Down ),结合快捷键(Windows:<Ctrl+Shift>;macOS:<Command+Shift> )触发新基站创建,Tower      height 定义基站高度。

    • 支持视角交互:点击拖拽旋转视图、<Shift>+ 拖拽缩放、<Ctrl>/<Command>+ 拖拽平移(依系统区分),方便观察场景。

  3. Voronoi 图计算与可视化

    • 当基站数量≥3 时,通过 MathScript Node 调用 voronoi 函数,根据基站坐标计算 Voronoi 图(划分每个基站 “最近邻” 覆盖区域)。

    • 生成的 Voronoi 图以网格、气泡形式叠加在三维地形,直观展示基站影响范围。

关键函数

  • MathScript     Node:执行 MATLAB 语法脚本(如 voronoi 计算、数组操作),实现数值计算与 Voronoi 图生成,依赖 LabVIEW MathScript RT Module

  • 3D Scene Graph:负责三维场景渲染,包含地形纹理映射、基站模型(气泡)创建、透明度 / 位置等属性设置,支持交互事件监听。

应用场景

典型场景

  1. 通信网络规划:模拟蜂窝基站部署,用 Voronoi 图分析覆盖范围,验证基站数量、位置对信号覆盖的影响,辅助规划基站布局。

  2. 机器人路径规划:Voronoi 图可作为 “安全通道” 基础(类似障碍物规避),该示例可扩展为机器人路径规划验证环境,通过三维地形模拟复杂环境,测试路径算法。

  3. 教育 / 演示场景:直观展示 Voronoi 图原理、三维可视化交互逻辑,帮助理解 “空间划分”“三维场景交互” 等概念,适合教学或技术演示。

使用范围

  • 软件依赖:需安装 LabVIEW 及 MathScript RT Module,运行环境需支持三维场景渲染(兼容 LabVIEW 场景图功能)。

  • 功能边界:聚焦 “三维场景交互 + Voronoi 图计算可视化”,可作为通信模拟、路径规划算法的基础验证框架,若需大规模网络模拟(如百万级基站),需扩展算法优化、数据存储逻辑。

注意事项

  1. 模块依赖:严格依赖 MathScript RT Module,部署时需确认环境已安装,否则 voronoi 等函数无法执行。

  2. 性能限制:三维场景复杂度(地形尺寸、基站数量)过高时,渲染、计算可能卡顿,需平衡 Size of terrain 等参数,或优化算法(如异步计算 Voronoi 图)。

  3. 交互兼容性:快捷键、鼠标事件依操作系统有差异(Windows/macOS 区分),跨系统使用需注意操作适配,或统一交互逻辑。

功能对比

对比 “纯 MATLAB Voronoi 可视化”

  • 优势:结合 LabVIEW 三维场景交互,支持可视化操作(地形拖拽、视角调整),更贴近工程场景(如通信基站部署的三维环境模拟);可复用 LabVIEW 硬件交互能力(如连接真实传感器、控制硬件)。

  • 劣势:依赖 LabVIEW 环境,部署复杂度高于纯 MATLAB 脚本;MathScript Node 功能受限于 LabVIEW 对 MATLAB 语法的支持范围。

对比 “LabVIEW 常规三维可视化”

  • 优势:引入 Voronoi 图算法,扩展三维场景 “空间分析” 能力,从单纯展示升级为 “分析 + 交互”,适配通信、机器人等专业场景需求。

  • 劣势:需额外学习 MathScript 语法、Voronoi 图原理,开发门槛略高于常规三维模型展示。

以 “三维场景 + 算法可视化” 为核心,为通信规划、机器人研究等提供轻量验证平台,工程师可基于此扩展算法(如优化基站位置)、对接硬件(如实时采集地形数据),快速验证 “空间划分 + 三维交互” 类需求。


网站公告

今日签到

点亮在社区的每一天
去签到