一種用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線電環(huán)境監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè) 點(diǎn)布置優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線電通信技術(shù)的快速發(fā)展，一方面使得對(duì)無線頻譜資源的需求急劇增加，而頻 譜資源的緊缺已經(jīng)成為了未來無線電技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。另一方面，隨著大量無線電設(shè) 備的接入，無線電環(huán)境變得越來越復(fù)雜，其中存在大量非法用頻現(xiàn)象。針對(duì)頻譜資源緊張的 問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出認(rèn)知無線電等高效的頻譜使用技術(shù)。認(rèn)知無線電技術(shù)的核屯、思想是 利用無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)主用戶空閑用頻，并將空閑頻譜資源動(dòng)態(tài)提供給次級(jí) 用戶使用。通過該種方式，能夠極大地提高無線頻譜的利用率。而針對(duì)非法用頻情況，目前 可W利用無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集非法用頻信號(hào)數(shù)據(jù)，構(gòu)建頻譜態(tài)勢(shì)圖，及時(shí)排查非法用頻 設(shè)備，保障合法用戶用頻質(zhì)量和安全，從而建立可靠的無線電環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 在該樣的背景下，無線電監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（也稱無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)）的合理分布對(duì) 于無線電真實(shí)環(huán)境還原精度測(cè)量顯得尤為重要。到目前為止，針對(duì)無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè) 點(diǎn)的布點(diǎn)方案主要有W下兩種：
[0004] 1)隨機(jī)撒點(diǎn)方式，即利用既定的分布模型，來隨機(jī)獲取采樣節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)信息，再 對(duì)應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域中的實(shí)際地理位置；
[0005] 2)網(wǎng)格化分布方式，即根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)環(huán)境地形，再結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，將監(jiān)測(cè)區(qū) 域均勻地劃分成由網(wǎng)格組成的區(qū)域（網(wǎng)格形狀可W選擇正方形或者=角形等），而監(jiān)測(cè)點(diǎn) 則安置在各個(gè)網(wǎng)格的中屯、位置。
[0006] 上述布點(diǎn)方案均存在著一定缺點(diǎn)。對(duì)于隨機(jī)撒點(diǎn)方式，該種方式需要大量的先驗(yàn) 信息來確定布點(diǎn)坐標(biāo)的分布模型，對(duì)于不同的檢測(cè)環(huán)境，均需要單獨(dú)進(jìn)行環(huán)境信息采集來 獲取針對(duì)性的分布模型，不具備普適性。而對(duì)于網(wǎng)格化分布方式，雖然該種方式簡(jiǎn)單易行， 但是在實(shí)際無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，往往存在不適合布點(diǎn)的區(qū)域，如高樓和湖泊等等。對(duì)于 落入不可布點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，網(wǎng)格化分布方式僅是簡(jiǎn)單地將該些監(jiān)測(cè)點(diǎn)平移到最近的可布 點(diǎn)區(qū)域邊界上。然而，該些邊界區(qū)域的無線電環(huán)境往往比較特殊，不能反應(yīng)全局無線電環(huán)境 情況，對(duì)監(jiān)控信息的精確度造成較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 如上所述，無線電環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布方式對(duì)于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)精度存 在較大影響。為了提高無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)精度，本發(fā)明提出了一種用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān) 測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法，使得監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠在可布點(diǎn)區(qū)域內(nèi)合理化分布，同時(shí)還能夠避開不可布 點(diǎn)區(qū)域。
[000引一種用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法，包括W下步驟：
[0009] 甄別步驟，甄別監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域中的不可布點(diǎn)區(qū)域和可布點(diǎn)區(qū)域；
[0010] 離散步驟，將目標(biāo)區(qū)域的邊界和目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不可布點(diǎn)區(qū)域的邊界離散化，并為 離散點(diǎn)設(shè)置固定點(diǎn)電荷；
[0011] 布點(diǎn)步驟，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的可布點(diǎn)區(qū)域中隨機(jī)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并為監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置自由 點(diǎn)電荷；
[0012] 判斷步驟，調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置并分析自由點(diǎn)電荷的受力情況，當(dāng)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自 由點(diǎn)電荷在固定點(diǎn)電荷和其它自由點(diǎn)電荷的作用下都處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，判定當(dāng)前自由 點(diǎn)電荷的位置為最佳的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述判斷步驟中，在每次調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置后，計(jì)算每個(gè) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自由點(diǎn)電荷在調(diào)整位置前與在調(diào)整位置后的受力的差值，基于所述差值的大小來 判斷自由點(diǎn)電荷是否處于受力平衡狀態(tài)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述判斷步驟通過全局迭代法查找最佳的布置位置，包括 W下步驟：
[0015] S100,調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置并分析自由點(diǎn)電荷的受力情況，計(jì)算自由點(diǎn)電荷在調(diào)整 位置前與在調(diào)整位置后的受力的差值；
[0016] S200,判斷所述差值是否大于零；
[0017] 若是，按照一定的概率接受當(dāng)前自由點(diǎn)電荷的位置；
[001引否則，按照100 %的概率接受當(dāng)前自由點(diǎn)電荷的位置；
[0019] S300,判斷調(diào)整次數(shù)是否小于指定闊值：
[0020] 若是，返回步驟S100;
[0021] 否則，執(zhí)行步驟S400 ;
[0022]S400,判斷是否滿足終止條件；
[0023] 若是，執(zhí)行步驟S500
[0024] 否則，修改全局迭代計(jì)算的相關(guān)參數(shù)，返回步驟S100 ;
[0025]S500,輸出當(dāng)前自由點(diǎn)電荷的位置作為最佳的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述步驟S200中，若所述差值大于零，則優(yōu)選地按照 Metropolic準(zhǔn)則計(jì)算的概率接受當(dāng)前自由點(diǎn)電荷的位置。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述步驟S400中，終止條件可W包括每個(gè)自由點(diǎn)電荷所 受合力均為零或者系統(tǒng)溫度為零。
[002引根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述步驟S400中，全局迭代計(jì)算的相關(guān)參數(shù)可W包括系 統(tǒng)溫度和調(diào)整次數(shù)的指定闊值。
[0029] 進(jìn)一步地，在所述步驟S400中，修改迭代計(jì)算的相關(guān)參數(shù)包括降低系統(tǒng)溫度和重 置調(diào)整次數(shù)的指定闊值。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，設(shè)置的固定點(diǎn)電荷和自由點(diǎn)電荷，要滿足避免自由點(diǎn)電荷 進(jìn)入不可布點(diǎn)區(qū)域的條件。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，固定點(diǎn)電荷與自由點(diǎn)電荷帶有同種電荷。
[0032] 進(jìn)一步地，固定點(diǎn)電荷的電量是自由點(diǎn)電荷的電量的十倍。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可W具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 1、在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過甄別監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域中的不可布點(diǎn)區(qū)域與可布 點(diǎn)區(qū)域，設(shè)置相應(yīng)的固定點(diǎn)電荷與自由點(diǎn)電荷，基于自由點(diǎn)電荷的受力情況尋找監(jiān)測(cè)點(diǎn)的 最佳布置位置。該種方法獲得的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布合理，達(dá)到全局最優(yōu)化分布，對(duì)于各種無線電環(huán) 境具有很強(qiáng)的普適性。
[0035] 2、本發(fā)明利用固定點(diǎn)電荷與自由點(diǎn)電荷之間的相互作用，確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于監(jiān)測(cè)目 標(biāo)區(qū)域中的可布點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，同時(shí)防止監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入不可布點(diǎn)區(qū)域內(nèi)。
[0036] 3、此外，本發(fā)明還考慮了迭代計(jì)算復(fù)雜度的問題，使之能夠在短時(shí)間內(nèi)找出全局 最優(yōu)解，達(dá)到快速完成無線電監(jiān)測(cè)點(diǎn)的部署方案的目標(biāo)。
[0037] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利 要求書W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[003引附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0039] 圖1是本發(fā)明提出監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法的工作流程圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法的工作流程圖；
[0041] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的建筑物分布示意圖；
[0042] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的邊界離散化的示意圖；
[0043] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的隨機(jī)地布點(diǎn)的示意圖；
[0044] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 如圖1所示，本發(fā)明提出用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法，其包括W 下步驟：
[0046] S110、甄別步驟，甄別監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域中的不可布點(diǎn)區(qū)域和可布點(diǎn)區(qū)域；
[0047]S120、離散步驟，將目標(biāo)區(qū)域的邊界和目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不可布點(diǎn)區(qū)域的邊界離散化， 并為離散點(diǎn)設(shè)置固定點(diǎn)電荷；
[0048] S130、布點(diǎn)步驟，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的可布點(diǎn)區(qū)域中隨機(jī)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并為監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置 自由點(diǎn)電荷；
[0049] S140、判斷步驟，調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置并分析自由點(diǎn)電荷的受力情況，當(dāng)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的自由點(diǎn)電荷在固定點(diǎn)電荷和其它自由點(diǎn)電荷的作用下都處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，判定當(dāng)前 自由點(diǎn)電荷的位置為最佳的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置。
[0050] 本發(fā)明的發(fā)明人提出將目標(biāo)區(qū)域的邊界及目標(biāo)區(qū)域中不可布點(diǎn)區(qū)域的邊界當(dāng)作 固定的點(diǎn)電荷，而布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)作自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷。由于自由點(diǎn)電荷受到固定點(diǎn)電荷 W及其他自由點(diǎn)電荷的作用，自由點(diǎn)電荷會(huì)開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)自由點(diǎn)電荷所受合力為零時(shí)，即自 由點(diǎn)電荷處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，自由點(diǎn)電荷達(dá)到均勻分布的狀態(tài)。由此，尋找到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最 佳布置，達(dá)到全局最優(yōu)化分布。
[0051] 此外，把不可布點(diǎn)區(qū)域的邊界當(dāng)作固定的點(diǎn)電荷，其帶來的好處是可W防止自由 點(diǎn)電荷進(jìn)入到不可布點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，如樓宇、池塘等，從而保證實(shí)際中的用于無線電環(huán)境監(jiān)測(cè)的 監(jiān)測(cè)點(diǎn)僅分布在可進(jìn)入的區(qū)域內(nèi)。
[0052] 圖2所示的是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化方法的具體工作流程 圖。為了說明本發(fā)明的工作原理和所能達(dá)到的技術(shù)效果，下面結(jié)合該實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
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