一種用于無線電環境監測的監測點布置優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及無線電環境監控技術領域，尤其設及一種用于無線電環境監測的監測 點布置優化方法。
【背景技術】
[0002] 無線電通信技術的快速發展，一方面使得對無線頻譜資源的需求急劇增加，而頻 譜資源的緊缺已經成為了未來無線電技術發展的瓶頸之一。另一方面，隨著大量無線電設 備的接入，無線電環境變得越來越復雜，其中存在大量非法用頻現象。針對頻譜資源緊張的 問題，現有技術中提出認知無線電等高效的頻譜使用技術。認知無線電技術的核屯、思想是 利用無線電環境監測系統，及時發現主用戶空閑用頻，并將空閑頻譜資源動態提供給次級 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。而針對非法用頻情況，目前 可W利用無線監控網絡實時采集非法用頻信號數據，構建頻譜態勢圖，及時排查非法用頻 設備，保障合法用戶用頻質量和安全，從而建立可靠的無線電環境監控網絡。
[0003] 在該樣的背景下，無線電監控網絡節點（也稱無線電環境監測點）的合理分布對 于無線電真實環境還原精度測量顯得尤為重要。到目前為止，針對無線電監測網絡中監測 點的布點方案主要有W下兩種：
[0004] 1)隨機撒點方式，即利用既定的分布模型，來隨機獲取采樣節點位置坐標信息，再 對應到監測區域中的實際地理位置；
[0005] 2)網格化分布方式，即根據實際監測環境地形，再結合實際監測點數量，將監測區 域均勻地劃分成由網格組成的區域（網格形狀可W選擇正方形或者=角形等），而監測點 則安置在各個網格的中屯、位置。
[0006] 上述布點方案均存在著一定缺點。對于隨機撒點方式，該種方式需要大量的先驗 信息來確定布點坐標的分布模型，對于不同的檢測環境，均需要單獨進行環境信息采集來 獲取針對性的分布模型，不具備普適性。而對于網格化分布方式，雖然該種方式簡單易行， 但是在實際無線電環境監測區域內，往往存在不適合布點的區域，如高樓和湖泊等等。對于 落入不可布點區域的監測點，網格化分布方式僅是簡單地將該些監測點平移到最近的可布 點區域邊界上。然而，該些邊界區域的無線電環境往往比較特殊，不能反應全局無線電環境 情況，對監控信息的精確度造成較大影響。
【發明內容】
[0007] 如上所述，無線電環境監控網絡中監測點的分布方式對于無線電環境監測精度存 在較大影響。為了提高無線電環境監測精度，本發明提出了一種用于無線電環境監測的監 測點布置優化方法，使得監測點能夠在可布點區域內合理化分布，同時還能夠避開不可布 點區域。
[000引一種用于無線電環境監測的監測點布置優化方法，包括W下步驟：
[0009] 甄別步驟，甄別監測目標區域中的不可布點區域和可布點區域；
[0010] 離散步驟，將目標區域的邊界和目標區域內的不可布點區域的邊界離散化，并為 離散點設置固定點電荷；
[0011] 布點步驟，在目標區域內的可布點區域中隨機布置監測點，并為監測點設置自由 點電荷；
[0012] 判斷步驟，調整監測點的位置并分析自由點電荷的受力情況，當每個監測點的自 由點電荷在固定點電荷和其它自由點電荷的作用下都處于受力平衡狀態時，判定當前自由 點電荷的位置為最佳的監測點位置。
[0013] 根據本發明的實施例，在所述判斷步驟中，在每次調整監測點的位置后，計算每個 監測點的自由點電荷在調整位置前與在調整位置后的受力的差值，基于所述差值的大小來 判斷自由點電荷是否處于受力平衡狀態。
[0014] 根據本發明的實施例，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,調整監測點的位置并分析自由點電荷的受力情況，計算自由點電荷在調整 位置前與在調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前自由點電荷的位置；
[001引否則，按照100 %的概率接受當前自由點電荷的位置；
[0019] S300,判斷調整次數是否小于指定闊值：
[0020] 若是，返回步驟S100;
[0021] 否則，執行步驟S400 ;
[0022]S400,判斷是否滿足終止條件；
[0023] 若是，執行步驟S500
[0024] 否則，修改全局迭代計算的相關參數，返回步驟S100 ;
[0025]S500,輸出當前自由點電荷的位置作為最佳的監測點位置。
[0026] 根據本發明的實施例，在所述步驟S200中，若所述差值大于零，則優選地按照 Metropolic準則計算的概率接受當前自由點電荷的位置。
[0027] 根據本發明的實施例，在所述步驟S400中，終止條件可W包括每個自由點電荷所 受合力均為零或者系統溫度為零。
[002引根據本發明的實施例，在所述步驟S400中，全局迭代計算的相關參數可W包括系 統溫度和調整次數的指定闊值。
[0029] 進一步地，在所述步驟S400中，修改迭代計算的相關參數包括降低系統溫度和重 置調整次數的指定闊值。
[0030] 根據本發明的實施例，設置的固定點電荷和自由點電荷，要滿足避免自由點電荷 進入不可布點區域的條件。
[0031] 根據本發明的實施例，固定點電荷與自由點電荷帶有同種電荷。
[0032] 進一步地，固定點電荷的電量是自由點電荷的電量的十倍。
[0033] 與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可W具有如下優點：
[0034] 1、在本發明提供的技術方案中，通過甄別監測目標區域中的不可布點區域與可布 點區域，設置相應的固定點電荷與自由點電荷，基于自由點電荷的受力情況尋找監測點的 最佳布置位置。該種方法獲得的監測點分布合理，達到全局最優化分布，對于各種無線電環 境具有很強的普適性。
[0035] 2、本發明利用固定點電荷與自由點電荷之間的相互作用，確保監測點位于監測目 標區域中的可布點區域內，同時防止監測點進入不可布點區域內。
[0036] 3、此外，本發明還考慮了迭代計算復雜度的問題，使之能夠在短時間內找出全局 最優解，達到快速完成無線電監測點的部署方案的目標。
[0037] 本發明的其它特征和優點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，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利 要求書W及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[003引附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0039] 圖1是本發明提出監測點布置優化方法的工作流程圖；
[0040] 圖2是本發明實施例的監測點布置優化方法的工作流程圖；
[0041] 圖3是本發明實施例的建筑物分布示意圖；
[0042] 圖4是本發明實施例的邊界離散化的示意圖；
[0043] 圖5是本發明實施例的隨機地布點的示意圖；
[0044] 圖6是本發明實施例的監測點的優化布置后的示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 如圖1所示，本發明提出用于無線電環境監測的監測點布置優化方法，其包括W 下步驟：
[0046] S110、甄別步驟，甄別監測目標區域中的不可布點區域和可布點區域；
[0047]S120、離散步驟，將目標區域的邊界和目標區域內的不可布點區域的邊界離散化， 并為離散點設置固定點電荷；
[0048] S130、布點步驟，在目標區域內的可布點區域中隨機布置監測點，并為監測點設置 自由點電荷；
[0049] S140、判斷步驟，調整監測點的位置并分析自由點電荷的受力情況，當每個監測點 的自由點電荷在固定點電荷和其它自由點電荷的作用下都處于受力平衡狀態時，判定當前 自由點電荷的位置為最佳的監測點位置。
[0050] 本發明的發明人提出將目標區域的邊界及目標區域中不可布點區域的邊界當作 固定的點電荷，而布置的監測點當作自由移動的點電荷。由于自由點電荷受到固定點電荷 W及其他自由點電荷的作用，自由點電荷會開始運動。當自由點電荷所受合力為零時，即自 由點電荷處于受力平衡狀態時，自由點電荷達到均勻分布的狀態。由此，尋找到監測點的最 佳布置，達到全局最優化分布。
[0051] 此外，把不可布點區域的邊界當作固定的點電荷，其帶來的好處是可W防止自由 點電荷進入到不可布點區域內，如樓宇、池塘等，從而保證實際中的用于無線電環境監測的 監測點僅分布在可進入的區域內。
[0052] 圖2所示的是在本發明的一個實施例中的監測點布置優化方法的具體工作流程 圖。為了說明本發明的工作原理和所能達到的技術效果，下面結合該實施例對本發明的技 術方案做進一步地詳細描述。
[0