一种用于无线电环境监测的监测点布置优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线电环境监控技术领域，尤其设及一种用于无线电环境监测的监测 点布置优化方法。
【背景技术】
[0002] 无线电通信技术的快速发展，一方面使得对无线频谱资源的需求急剧增加，而频 谱资源的紧缺已经成为了未来无线电技术发展的瓶颈之一。另一方面，随着大量无线电设 备的接入，无线电环境变得越来越复杂，其中存在大量非法用频现象。针对频谱资源紧张的 问题，现有技术中提出认知无线电等高效的频谱使用技术。认知无线电技术的核屯、思想是 利用无线电环境监测系统，及时发现主用户空闲用频，并将空闲频谱资源动态提供给次级 用户使用。通过该种方式，能够极大地提高无线频谱的利用率。而针对非法用频情况，目前 可W利用无线监控网络实时采集非法用频信号数据，构建频谱态势图，及时排查非法用频 设备，保障合法用户用频质量和安全，从而建立可靠的无线电环境监控网络。
[0003] 在该样的背景下，无线电监控网络节点（也称无线电环境监测点）的合理分布对 于无线电真实环境还原精度测量显得尤为重要。到目前为止，针对无线电监测网络中监测 点的布点方案主要有W下两种：
[0004] 1)随机撒点方式，即利用既定的分布模型，来随机获取采样节点位置坐标信息，再 对应到监测区域中的实际地理位置；
[0005] 2)网格化分布方式，即根据实际监测环境地形，再结合实际监测点数量，将监测区 域均匀地划分成由网格组成的区域（网格形状可W选择正方形或者=角形等），而监测点 则安置在各个网格的中屯、位置。
[0006] 上述布点方案均存在着一定缺点。对于随机撒点方式，该种方式需要大量的先验 信息来确定布点坐标的分布模型，对于不同的检测环境，均需要单独进行环境信息采集来 获取针对性的分布模型，不具备普适性。而对于网格化分布方式，虽然该种方式简单易行， 但是在实际无线电环境监测区域内，往往存在不适合布点的区域，如高楼和湖泊等等。对于 落入不可布点区域的监测点，网格化分布方式仅是简单地将该些监测点平移到最近的可布 点区域边界上。然而，该些边界区域的无线电环境往往比较特殊，不能反应全局无线电环境 情况，对监控信息的精确度造成较大影响。
【发明内容】
[0007] 如上所述，无线电环境监控网络中监测点的分布方式对于无线电环境监测精度存 在较大影响。为了提高无线电环境监测精度，本发明提出了一种用于无线电环境监测的监 测点布置优化方法，使得监测点能够在可布点区域内合理化分布，同时还能够避开不可布 点区域。
[000引一种用于无线电环境监测的监测点布置优化方法，包括W下步骤：
[0009] 甄别步骤，甄别监测目标区域中的不可布点区域和可布点区域；
[0010] 离散步骤，将目标区域的边界和目标区域内的不可布点区域的边界离散化，并为 离散点设置固定点电荷；
[0011] 布点步骤，在目标区域内的可布点区域中随机布置监测点，并为监测点设置自由 点电荷；
[0012] 判断步骤，调整监测点的位置并分析自由点电荷的受力情况，当每个监测点的自 由点电荷在固定点电荷和其它自由点电荷的作用下都处于受力平衡状态时，判定当前自由 点电荷的位置为最佳的监测点位置。
[0013] 根据本发明的实施例，在所述判断步骤中，在每次调整监测点的位置后，计算每个 监测点的自由点电荷在调整位置前与在调整位置后的受力的差值，基于所述差值的大小来 判断自由点电荷是否处于受力平衡状态。
[0014] 根据本发明的实施例，所述判断步骤通过全局迭代法查找最佳的布置位置，包括 W下步骤：
[0015] S100,调整监测点的位置并分析自由点电荷的受力情况，计算自由点电荷在调整 位置前与在调整位置后的受力的差值；
[0016] S200,判断所述差值是否大于零；
[0017] 若是，按照一定的概率接受当前自由点电荷的位置；
[001引否则，按照100 %的概率接受当前自由点电荷的位置；
[0019] S300,判断调整次数是否小于指定阔值：
[0020] 若是，返回步骤S100;
[0021] 否则，执行步骤S400 ;
[0022]S400,判断是否满足终止条件；
[0023] 若是，执行步骤S500
[0024] 否则，修改全局迭代计算的相关参数，返回步骤S100 ;
[0025]S500,输出当前自由点电荷的位置作为最佳的监测点位置。
[0026] 根据本发明的实施例，在所述步骤S200中，若所述差值大于零，则优选地按照 Metropolic准则计算的概率接受当前自由点电荷的位置。
[0027] 根据本发明的实施例，在所述步骤S400中，终止条件可W包括每个自由点电荷所 受合力均为零或者系统温度为零。
[002引根据本发明的实施例，在所述步骤S400中，全局迭代计算的相关参数可W包括系 统温度和调整次数的指定阔值。
[0029] 进一步地，在所述步骤S400中，修改迭代计算的相关参数包括降低系统温度和重 置调整次数的指定阔值。
[0030] 根据本发明的实施例，设置的固定点电荷和自由点电荷，要满足避免自由点电荷 进入不可布点区域的条件。
[0031] 根据本发明的实施例，固定点电荷与自由点电荷带有同种电荷。
[0032] 进一步地，固定点电荷的电量是自由点电荷的电量的十倍。
[0033] 与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可W具有如下优点：
[0034] 1、在本发明提供的技术方案中，通过甄别监测目标区域中的不可布点区域与可布 点区域，设置相应的固定点电荷与自由点电荷，基于自由点电荷的受力情况寻找监测点的 最佳布置位置。该种方法获得的监测点分布合理，达到全局最优化分布，对于各种无线电环 境具有很强的普适性。
[0035] 2、本发明利用固定点电荷与自由点电荷之间的相互作用，确保监测点位于监测目 标区域中的可布点区域内，同时防止监测点进入不可布点区域内。
[0036] 3、此外，本发明还考虑了迭代计算复杂度的问题，使之能够在短时间内找出全局 最优解，达到快速完成无线电监测点的部署方案的目标。
[0037] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[003引附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0039] 图1是本发明提出监测点布置优化方法的工作流程图；
[0040] 图2是本发明实施例的监测点布置优化方法的工作流程图；
[0041] 图3是本发明实施例的建筑物分布示意图；
[0042] 图4是本发明实施例的边界离散化的示意图；
[0043] 图5是本发明实施例的随机地布点的示意图；
[0044] 图6是本发明实施例的监测点的优化布置后的示意图。
【具体实施方式】
[0045] 如图1所示，本发明提出用于无线电环境监测的监测点布置优化方法，其包括W 下步骤：
[0046] S110、甄别步骤，甄别监测目标区域中的不可布点区域和可布点区域；
[0047]S120、离散步骤，将目标区域的边界和目标区域内的不可布点区域的边界离散化， 并为离散点设置固定点电荷；
[0048] S130、布点步骤，在目标区域内的可布点区域中随机布置监测点，并为监测点设置 自由点电荷；
[0049] S140、判断步骤，调整监测点的位置并分析自由点电荷的受力情况，当每个监测点 的自由点电荷在固定点电荷和其它自由点电荷的作用下都处于受力平衡状态时，判定当前 自由点电荷的位置为最佳的监测点位置。
[0050] 本发明的发明人提出将目标区域的边界及目标区域中不可布点区域的边界当作 固定的点电荷，而布置的监测点当作自由移动的点电荷。由于自由点电荷受到固定点电荷 W及其他自由点电荷的作用，自由点电荷会开始运动。当自由点电荷所受合力为零时，即自 由点电荷处于受力平衡状态时，自由点电荷达到均匀分布的状态。由此，寻找到监测点的最 佳布置，达到全局最优化分布。
[0051] 此外，把不可布点区域的边界当作固定的点电荷，其带来的好处是可W防止自由 点电荷进入到不可布点区域内，如楼宇、池塘等，从而保证实际中的用于无线电环境监测的 监测点仅分布在可进入的区域内。
[0052] 图2所示的是在本发明的一个实施例中的监测点布置优化方法的具体工作流程 图。为了说明本发明的工作原理和所能达到的技术效果，下面结合该实施例对本发明的技 术方案做进一步地详细描述。
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