一种计算全网络覆盖的方法、装置和通信网络的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种计算全网络覆盖的方法、装置和通信网络，方法包括：根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放基站点状分布图；对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格；将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段；计算出线段的近似曲线函数；在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。对路线进行分段形成关联线段以降低问题复杂度，提高了高速公路、铁路和城市主干道整体通信网络覆盖质量。
【专利说明】一种计算全网络覆盖的方法、装置和通信网络
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信网络技术，特别是指一种计算全网络覆盖的方法、装置和通信网络。
【背景技术】
[0002]高速公路、高速铁路和城市主干道的移动通信网络存在着部分区域覆盖效果较差导致网络接通率低，网络切换频繁，掉话率较高的问题，这些网络问题影响了语音通话的质量和数据业务的服务水平，降低了网络质量和用户的感知度，现有的问题大多跟这些区域的网络覆盖规划有关。
[0003]目前计算和调整高速公路、高速铁路和城市主干道覆盖范围的方法大多是基于传播模型或以人工路测实现的，其涉及的参数繁多，计算方法复杂，并且依赖于高精度的地形地貌的数据或者人工多次路测，导致效率非常低。这些因素的存在导致实际覆盖与理想模型存在较大偏差，造成一些区域信号较强，一些区域信号较弱，而由于缺乏对合理覆盖范围的把握，日常的调整方法只能依靠对实际覆盖区域信号强弱以及话务指标的测量。
[0004]现有技术存在如下问题:采用人工测量或路测方式核查网络覆盖耗时耗力，导致了高速公路、高速铁路和城市主干道网络中存在较多过覆盖、弱覆盖以及干扰等现象，严重影响网络通信质量。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种计算全网络覆盖的方法、装置和通信网络，解决现有技术中，采用人工测量或路测方式核查网络覆盖耗时耗力，导致了高速公路、高速铁路和城市主干道网络中存在较多过覆盖、弱覆盖以及干扰的缺陷。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种计算全网络覆盖的方法，应用于通信网络，方法包括:根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图；对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格；将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段；计算出线段的近似曲线函数；在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
[0007]所述的方法中，对全网基站点集进行三角剖分之前包括根据全网基站点集形成凸包；所述根据全网基站点集形成凸包包括:选取三个或三个以上的初始基站点形成初始基站点集，根据所述初始基站点集形成初始凸包；确定初始凸包中满足空圆特性的三角形，将所述三角形加入三角形链表；将除初始基站点以外的其他基站点依次插入到初始基站点集以形成对应的当前基站点集，每新插入一个后增基站点后形成当前基站点集的当前凸包。
[0008]所述的方法中，对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格包括:在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边；对所述目的边进行剖分操作。
[0009]所述的方法中，在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边包括:当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形的内部时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边；当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形边上时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边；当所述后增基站点在所述当前凸包边上时，在三角形链表中删除包含后增基站点的三角形，将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边；当所述后增基站点在所述当前凸包的外部时，以当前凸包上的任意一点为起始点，沿所述当前凸包逆时针找到使所述后增基站点在所述当前凸包右侧的边；当右侧的边的数量为一个时，确定该边为目的边，将所述目的边的两端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并对所述目的边进行剖分；当右侧的边的数量为两个或两个以上时，选取所述边形成的边链的端点，将所述端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并依次确定所述边为目的边。
[0010]所述的方法中，对所述目的边进行剖分操作具体包括:当所述目的边在所述当前凸包边上时，将所述目的边与所述后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中；当所述目的边在所述当前凸包内部时，从三角形链表中获取包含所述目的边的三角形；当该三角形不在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，将所述目的边与后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中，否则，当该三角形在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，取消原目的边，确定该三角形中的目的边之外的两条边为目的边，依次对所述目的边继续进行剖分，并从三角形链表中删除该三角形。
[0011]所述的方法中，计算出线段的近似曲线函数包括:在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组；使用三角分解求出所述k阶方程组的多项式曲线表达式并修正所述多项式曲线表达式。
[0012]所述的方法中，在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组具体包括:在关联线段中按X坐标等距选取η个点，以及选取关联线段的所有拐点；建立多项式表示坐标矢量在不同区间内变化的函数，得到预测数列与样本值的误差A ;令A对每个变量偏导数
T为零得到k阶方程组；将k阶方程组写成矩阵形式的k阶方程组A' X = b，所述k阶方ca
程组用于求解得到曲线多项式函数的系数。
[0013]所述的方法中，使用三角分解求出所述k阶方程组的多项式曲线表达式并修正所述多项式曲线表达式包括:利用Doolittle分解把矩阵A'写成两个矩阵相乘:A' = LU，其中，L为下三角矩阵，U为上三角矩阵，将线性方程组A' x = b写成A' X=(LU)x =L(Ux) = b,令Ux = y,则原线性方程组A' = LU化为两个简单三角方程组:Ux = y和Ly =b ;求解Ly = b得到向量y,然后求解Ux = y从而求解出线性方程组A' x = b。
[0014]所述的方法中，在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分包括:对各个基站点到所述影响三角形的关联线段的长度进行积分，得到各个基站点到影响三角形的关联线段的总距离。
[0015]所述的方法中，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站具体包括:在计算出影响三角形各基站点到关联线段的长度积分值后，将影响三角形中到关联线段长度积分值最小的基站点所代表的基站确定为所述关联线段的主覆盖基站。
[0016]所述的方法中，还包括:根据各关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，以及影响三角形和关联线段的相对位置确定主覆盖基站和辅覆盖基站的小区方向线和方位角。
[0017]所述的方法中，还包括:若两个或多个连续的关联线段的主覆盖基站相同，计算主覆盖基站点与连续线段两端端点的夹角大小:若夹角小于120度，作连续的关联线段两端端点的连线，将基站点到所述连线中点的方向确定为基站小区的方向线；当夹角大于等于120度时，利用主覆盖基站的两个小区覆盖所述关联线段，令所述夹角为α，则将主覆盖基
站点与起始端点的连线顺时针旋转f的方向确定为主覆盖基站第一小区的方向线，将主覆
盖基站点与起始端点的连线顺时针旋转$的方向确定为主覆盖基站第二小区的方向线；
当两个连续的关联线段的主覆盖基站不同时，找出所述影响三角形的外接圆圆心，将基站点与外接圆圆心的连线方向确定为小区的方向线。
[0018]所述的方法中，还包括:若一个关联线段的主覆盖基站与其前后关联线段的主覆盖基站互不相同，确定主覆盖基站小区方向线包括:找出所述影响三角形的外接圆圆心，将基站点与外接圆圆心的连线方向确定为主覆盖基站小区的方向线。
[0019]一种计算全网络覆盖的装置，包括:点状分布单元，用于根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图；三角剖分单元，用于对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格；关联线段单元，用于将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段；近似曲线单元，用于计算出线段的近似曲线函数；覆盖基站定位单元，用于在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
[0020]所述的装置中，还包括:方向方位调整单元，用于根据各关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，以及影响三角形和关联线段的相对位置确定主覆盖基站和辅覆盖基站的小区方向线和方位角。
[0021]一种通信网络，包括基站和计算全网络覆盖的装置，装置包括:点状分布单元，用于根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图；三角剖分单元，用于对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格；关联线段单元，用于将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段；近似曲线单元，用于计算出线段的近似曲线函数；覆盖基站定位单元，用于在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
[0022]本发明的上述技术方案的有益效果如下:对路线进行分段简化形成关联线段以降低问题复杂度，根据积分数值大小进行排序以准确确定关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，充分利用现有资源选择最优覆盖方案，同时可以对新增站点的选址进行指导，确定覆盖路线的最佳选址位置，能够以简单而高效率的方法确定高速公路、高速铁路和城市主干道的连续覆盖方案，提高高速公路、高速铁路和城市主干道区域整体通信网络覆盖质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1表示一种计算全网络覆盖的方法流程示意图；
[0024]图2表示将全基站点集处理成剖分三角网格的流程示意图；
[0025]图3表示建立点集凸包的流程示意图；
[0026]图4表示初始凸包示意图；
[0027]图5表示初始凸包AB⑶中包含初始剖分三角形的情形示意图；
[0028]图6表示后增基站点E在凸包AB⑶的内部示意图；
[0029]图7表示三角形A⑶不在三角形ACE的外接圆中的示意图；
[0030]图8表示三角形A⑶在三角形ACE的外接圆中的示意图；
[0031]图9表示后增基站点E在凸包中某两个相邻三角形的公共边上的示意图；
[0032]图10表示边AB、BC、⑶和DA均在凸包边的示意图；
[0033]图11表示后增基站点E在凸包AB⑶的边上的示意图；
[0034]图12表示三角形A⑶的D点不在E与AC形成的三角形AEC的外接圆中的示意图；
[0035]图13表示三角形A⑶的D在E与AC形成的三角形AEC的外接圆中的示意图；
[0036]图14表示包含AB的三角形ABC不包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圆中的不意图；
[0037]图15表示C和AB的三角形ABC包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圆中的示意图；
[0038]图16表示三角形A⑶不包含在E与CA形成的三角形AEC的外接圆中的示意图；
[0039]图17表不后增基站点E在BC、⑶的右侧的不意图；
[0040]图18表示包含⑶的三角形A⑶不包含在E和⑶形成的三角形CED的外接圆中的不意图；
[0041]图19表不二维平面基站点集的不意图；
[0042]图20表示三角形网格的示意图；
[0043]图21表示将待进行覆盖规划的线路映射到三角形网格的流程示意图；
[0044]图22表示待进行覆盖规划的线路映射到三角形网格的效果示意图；
[0045]图23表不确定基站的小区方向线的不意图。
【具体实施方式】
[0046]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0047]本发明中对各种的路线进行分段简化处理降低问题复杂度，根据积分大小进行排序准确确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。[0048]本发明实施例提供一种计算全网络覆盖的方法，如图1所示，包括:
[0049]步骤101，根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图；
[0050]步骤102，对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格；
[0051]步骤103，将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段；
[0052]步骤104，计算出线段的近似曲线函数；
[0053]步骤105，在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
[0054]应用所提供的技术，对路线进行分段简化形成关联线段以降低问题复杂度，根据积分数值大小进行排序以准确确定关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，充分利用现有资源选择最优覆盖方案，同时可以对新增站点的选址进行指导，确定覆盖路线的最佳选址位置，能够以简单而高效率的方法确定高速公路、高速铁路和城市主干道的连续覆盖方案，提高高速公路、高速铁路和城市主干道区域整体通信网络覆盖质量。
[0055]通过准确把握网络在不同路线区域的小区覆盖情况，选择最优覆盖方案提升高速公路、高速铁路、城市主干道区域整体通信网络覆盖质量，同时可以为调整和提高高速公路、高速铁路、城市主干道网络服务质量提供参考数据，从而增强网络运营竞争能力。
[0056]凸包(Convex Hull)是一个计算几何(图形学)中的概念，若给定二维平面上的点集，凸包是指将最外层的点连接起来构成的凸多边型，它包含了点集中所有的点。
[0057]如图2所示，其中的步骤201?步骤203对应着在一个优选实施例中，对全网基站点集进行三角剖分之前包括根据全网基站点集形成凸包:
[0058]所述根据全网基站点集形成凸包包括:
[0059]选取三个或三个以上的初始基站点形成初始基站点集,根据所述初始基站点集形成初始凸包；
[0060]确定初始凸包中满足空圆特性的三角形，将所述三角形加入三角形链表；
[0061]将除初始基站点以外的其他基站点依次插入到初始基站点集以形成对应的当前基站点集，每新插入一个后增基站点后形成当前基站点集的当前凸包。
[0062]凸包包括初始凸包和当前凸包。初始基站点形成的是初始凸包,每新插入一个后增基站点后形成的则是当前凸包。
[0063]满足空圆特性的三角形是指:该三角形外接圆范围内不包含除构成该三角形的顶点之外的其他点。并且形成三角形链表的过程中，首先是在初始凸包点中选择满足空圆特性的三角形形成初始三角形链表，后续根据新插入的基站点进行边的删除和新增，形成三角形。
[0064]在一个应用场景中，如图3所示，每新插入一个后增基站点后形成当前基站点集的当前凸包包括:
[0065]建立平面的二维坐标轴xy，
[0066]找到所有点中最左边的(y坐标最小的)点，如果两点y坐标相同则找出其中X坐标最小的点，以这个点为基准点，并规定基准点的平面坐标(x0, y0),[0067]根据各个点的平面坐标(x,y)求出各个点的极角T=(atan2(y_y0, x-xO)),按照极角对这些点排序，前述基准点(xO，yO)在最前面，设这些点为P[0]....P[n-1]；
[0068]建立一个栈，初始时P [O]、P [I]和P [2]进栈，对于P [3]....P[n_l]的每个点，若栈顶的两个点与它不构成“向左转”的关系，则将栈顶的点出栈，直至没有点需要出栈以后将当前点进栈，所有点处理完之后栈中保存的点形成当前凸包。
[0069]栈作为一种数据结构，是只能在某一端插入和删除的特殊线性表，按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶先弹出数据，即最后一个进栈的数据被第一个读出来。
[0070]在一个优选实施例中，判断三个基站点B、C与A构成向左转关系包括:
[0071]如果B-A与C-A的叉乘小于O则不构成向左转关系，否则构成向左转关系。叉乘是指向量的外积，如A与B的叉乘计算方法为Ax*By_Ay*Bx。其中,Ax表示A点的x平面坐标，Ay表示A点的y平面坐标。
[0072]步骤102中，对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格包括:在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边；
[0073]对所述目的边进行剖分操作。
[0074]如图2所示，其中的步骤204?步骤211对应着在一个优选实施例中，在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边包括:
[0075]当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形的内部时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边；
[0076]当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形边上时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边；
[0077]当所述后增基站点在所述当前凸包边上时，在三角形链表中删除包含后增基站点的三角形，将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边；
[0078]当所述后增基站点在所述当前凸包的外部时，以当前凸包上的任意一点为起始点，沿所述当前凸包逆时针找到使所述后增基站点在所述当前凸包右侧的边；当右侧的边的数量为一个时，确定该边为目的边，将所述目的边的两端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并对所述目的边进行剖分；当右侧的边的数量为两个或两个以上时，选取所述边形成的边链的端点，将所述端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并依次确定所述边为目的边。
[0079]在一个应用场景中，不失一般性，初始凸包如图4所示，连接所述凸包中的各个基站点形成一个或多个三角形，当三角形中包含其他基站点时，将三角形删除，否则将所述三角形确定为满足空圆特性的三角形，并将所述三角形加入三角形链表中。
[0080]如图5所示，将满足空圆特性的三角形ABC、三角形A⑶加入到三角形链表中，则初始凸包AB⑶包含初始剖分三角形ABC和三角形A⑶两个三角形。
[0081]依次将除初始基站点以外的其他基站点作为后增基站点而插入到当前基站点集，每新插入一个后增基站点，记录后增基站点的位置。
[0082](a)当所述后增基站点在所述凸包边上时，所述后增基站点必然在所述凸包中的某个三角形的边上，则从三角形链表中找到包含所述后增基站点的三角形，在三角形链表中删除所述三角形，并将被删除三角形中所述后增基站点所在的边以外的两条边确定为候选目的边。
[0083](b)当所述后增基站点在所述凸包内部时，存在两种情况:
[0084]后增基站点在某个三角形边上，这时，在三角形链表中删除所述三角形，并将被删除三角形的三条边确定为候选目的边。
[0085]后增基站点在某两个相邻三角形的公共边上，这时，在三角形链表中删除所述两个相邻三角形，并将所述三角形中的所述后增基站点所在的边以外的4条边确定为候选目的边。
[0086]如图2所示，其中的步骤212?步骤220对应着在一个优选实施例中，对所述目的边进行剖分操作具体包括:
[0087]当所述目的边在所述当前凸包边上时，将所述目的边与所述后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中；
[0088]当所述目的边在所述当前凸包内部时，从三角形链表中获取包含所述目的边的三角形；
[0089]当该三角形不在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，将所述目的边与后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中，否则，当该三角形在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，取消原目的边，确定该三角形中的目的边之外的两条边为目的边，依次对所述目的边继续进行剖分，并从三角形链表中删除该三角形。最终输出三角形网格(步骤220)。
[0090]在一个应用场景中，对边的剖分过程进行详细描述。在初始凸包ABCD和初始剖分三角形ABC、初始剖分三角形ACD的基础上插入后增基站点E，当插入后增基站点E时，根据后增基站点E的位置不同而存在多种剖分情况:
[0091]如图6所示，后增基站点E在凸包AB⑶的内部，从三角形链表中找到包含后增基站点E的三角形ABC，在三角形链表中删除三角形ABC，依次将该三角形的三条边AB、BC、CA确定为目的边，对其进行剖分操作:由于目的边AB和BC均在凸包ABCD边上，所以将E与AB形成的三角形ABE、E与BC形成的三角形BCE加入到三角形链表中，而目的边AC在凸包AB⑶内部，从三角形链表中获取包含AC的三角形ACD，如图7所示，当三角形A⑶不在E与AC形成的三角形ACE的外接圆中时，将三角形ACE加入三角形链表中。
[0092]如图8所示，包含AC的三角形A⑶在E与AC形成的三角形ACE的外接圆中时，则删除目的边AC，同时并将三角形A⑶的另外两条边⑶、DA确定为目的边，由于⑶、DA均在凸包AB⑶边上，所以将E与⑶、DA形成的三角形⑶E、EDA加入到三角形链表中。
[0093]如图9所示，后增基站点E在凸包中某两个相邻三角形的公共边上，后增基站点E在边AC上，则将三角形ABC和A⑶从三角形链表中删除，并依次确定边AB、BC、⑶和DA为目的边，如图10所示，由于边AB、BC、⑶和DA均在凸包边上，则分别作E与边AB、BC、⑶和DA的三角形，同时将三角形ABE、EBC、E⑶和AED加入到三角形链表中。
[0094]如图11所示，后增基站点E在凸包AB⑶的边上，由于BC在凸包AB⑶边上，也在三角形ABC的边上，从三角形链表中找到包含后增基站点E的三角形ABC，在三角形链表中删除三角形ABC，依次将该三角形ABC的两条边BC和CA确定为目的边，并对其实施剖分操作。由于目的边BC在凸包AB⑶边上，所以将E与BC形成的三角形BCE加入到三角形链表中。
[0095]而目的边CA在凸包AB⑶内部，从三角形链表中获取包含CA的三角形A⑶，如图12所示，当三角形A⑶的D点不在E与AC形成的三角形AEC的外接圆中时，将三角形AEC加入三角形链表中。
[0096]如图13所示，三角形A⑶的D在E与AC形成的三角形AEC的外接圆中，则删除目的边AC，将三角形A⑶的另外两条边⑶、DA确定为目的边，由于⑶、DA均在凸包AB⑶边上，所以将E与⑶、DA形成的三角形E⑶、EDA加入到三角形链表中。
[0097]后增基站点E在凸包ABCD的外部，则以逆时针方向为正方向，当使E在其右侧的边只有AB时，确定AB为目的边，则BEADC为新的当前凸包，对AB进行剖分操作。如图14所示，当包含AB的三角形ABC不包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圆中，则将三角形AEB加入三角形链表中。
[0098]如图15所示，C和AB的三角形ABC包含在E和AB形成的三角形AEB的外接圆中，则删除目的边AB，并依次将三角形ABC的另外两条边BC、CA确定为目的边，继续实施剖分操作，由于BC在当前凸包BEADC边上，所以将三角形BCE加入到三角形链表中，而CA在当前凸包BEADC内部，从三角形链表中获取包含CA的三角形ACD，如图16所示，当三角形A⑶不包含在E与CA形成的三角形AEC的外接圆中时，将三角形AEC加入到三角形链表中。
[0099]包含CA的三角形A⑶包含在E与CA形成的三角形AEC的外接圆中，则删除目的边CA，并将三角形A⑶的另外两条边⑶、DA确定为目的边，由于⑶、DA均在凸包BEADC边上，所以将E与⑶、DA形成的三角形E⑶、EDA加入到三角形链表中。
[0100]当使E在其右侧的边有多条时，如图17所示，后增基站点E在BC、CD的右侧，则选取BC、⑶形成的边链B⑶的端点B和D，分别连接E点和B点、E点和D点，以形成新的当前凸包ABED，然后依次将BC、CD确定为目的边同时实施剖分操作，目的边BC、CD都在当前凸包ABED的内部，由于包含BC的三角形ABC不包含在E和BC形成的三角形BEC的外接圆中，所以将三角形BEC加入到三角形链表中，如图18所示，由于包含⑶的三角形A⑶不包含在E和⑶形成的三角形CED的外接圆中，所有将三角形A⑶加入到三角形链表中。
[0101]经过上述三角剖分得到的多边形网格以最近临的三点形成三角形，且各线段(三角形的边)皆不相交。而且不论从网络区域何处开始构建三角形网格，最终都将得到一致的结果。任意两个相邻三角形形成的凸四边形的对角线如果可以互换，那么两个三角形六个内角中最小的角度不会变大，新增、删除或者移动某一个顶点时只会影响临近的三角形。
[0102]应用这一剖分技术对图19所示的二维平面基站点集实施三角剖分，可以得到如图20所示的三角形网格。
[0103]步骤103中，将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段。
[0104]如图21所示，其中的步骤401?步骤403包括:将待进行覆盖及邻区规划的路线映射到二维平面，与三角形网格进行结合，路线通过三角形网格中的部分三角形，将这部分三角形确定为该路线的影响三角形，根据路线与影响三角形各边的交点将路线进行分段处理，将路线在被影响三角形所截断的部分确定为所述影响三角形的关联线段。[0105]在一个应用场景中，将待进行覆盖规划的线路映射到如图20所示的三角形网格，与三角形网格进行结合，得到如图22所示的结果。
[0106]路线通过三角形网格中的部分三角形，将这部分三角形确定为该路线的影响三角形，例如，路线分别经过三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME，则将三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME确定为该路线的影响三角形。路线与影响三角形各边存在交点，被各影响三角形的各边所截断，根据路线与影响三角形各边的交点将路线进行分段处理，将路线在被影响三角形所截断的部分确定为所述影响三角形的关联线段。
[0107]如图22所示，路线分别与其影响三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME存在交点P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7，根据各实施例中所描述的方法将线段P1P2、P2P3、P3P4、P4P5、P5P6和P6P7分别确定为影响三角形AB1、AN1、NIJ、NKJ、KJE和KME的关联线段。
[0108]步骤104中，计算出线段的近似曲线函数。建立平面二维坐标系，得到各个基站点以及线路与各个影响三角形的交点的平面坐标，然后利用矢量映射和三角分解求出各个关联线段的近似曲线函数。
[0109]如图21所示，图21中的步骤404对应着在一个优选实施例中，计算出线段的近似曲线函数包括:
[0110]在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组；
[0111]使用三角分解求出所述k阶方程组的多项式曲线表达式并修正所述多项式曲线表达式。
[0112]在一个优选实施例中，在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组具体包括:
[0113]在关联线段中按X坐标等距选取η个点，以及选取关联线段的所有拐点；
[0114]建立多项式表示坐标矢量在不同区间内变化的函数，得到预测数列与样本值的误差A ；
[0115]令A对每个变量偏导数为零得到k阶方程组；
[0116]将k阶方程组写成矩阵形式的k阶方程组，所述k阶方程组用于求解得到曲线多项式函数的系数。
[0117]具体地，在各关联线段中选取若干坐标点，根据选取的坐标点构建坐标矢量并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组包括:
[0118]在关联线段中选取η个点(η为预设值)，η个点可以在关联线段中按χ坐标进行等距选取，选取关联线段(曲线)的所有拐点，拐点是指改变曲线向上或向下方向的点。
[0119]令关联线段的曲线函数为y，设已知函数y以及自变量的一系列互不相等的xO, xl,…，xn(即在i关j时，xi古xj)的值yi,即选取关联线段上互不相等的横坐标分别为xO，xl,…，xn的点，其纵坐标分别为yO，yl，…yn，则给定的样本点以矢量形式将其分解在X、y轴上的坐标表示为公式:
[0121]建立多项式表示曲线矢量的变化形式，再将η+1个样本值代入可计算出多项式的各项系数。
[0122]首先用多项式表示曲线在点Xj_n至点Xj的区间内变化的函数，多项式^表不为:S灿—a0 + axi + a2i2 —\-akik (k〈 n, j-n ≤ i ≤ j)
[0123]设Ti表示第i个样本点的xi坐标值，且Tj_n ^ Ti ^ T」，此时曲线函数的Y坐标值
[0124]
【权利要求】
1.一种计算全网络覆盖的方法，应用于通信网络，其特征在于，方法包括: 根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图； 对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格； 将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段； 计算出线段的近似曲线函数； 在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对全网基站点集进行三角剖分之前包括根据全网基站点集形成凸包； 所述根据全网基站点集形成凸包包括: 选取三个或三个以上的初始基站点形成初始基站点集，根据所述初始基站点集形成初始凸包； 确定初始凸包中满足空圆特性的三角形，将所述三角形加入三角形链表; 将除初始基站点以外的其他基站点依次插入到初始基站点集以形成对应的当如基站点集，每新插入一个后增基站点后形成当前基站点集的当前凸包。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格包括: 在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边； 对所述目的边进行剖分操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在三角形链表中删除与后增基站点相关的三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边包括: 当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形的内部时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中的三条边确定为目的边； 当所述后增基站点在所述当前凸包内部，并且在所述当前凸包包含的三角形边上时，在三角形链表中删除所述三角形，依次将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边； 当所述后增基站点在所述当前凸包边上时，在三角形链表中删除包含后增基站点的三角形，将该三角形中除后增基站点所在边以外的边确定为目的边； 当所述后增基站点在所述当前凸包的外部时，以当前凸包上的任意一点为起始点，沿所述当前凸包逆时针找到使所述后增基站点在所述当前凸包右侧的边；当右侧的边的数量为一个时，确定该边为目的边，将所述目的边的两端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并对所述目的边进行剖分；当右侧的边的数量为两个或两个以上时，选取所述边形成的边链的端点，将所述端点与所述后增基站点相连形成新的当前凸包，并依次确定所述边为目的边。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述目的边进行剖分操作具体包括: 当所述目的边在所述当前凸包边上时，将所述目的边与所述后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中； 当所述目的边在所述当前凸包内部时，从三角形链表中获取包含所述目的边的三角形； 当该三角形不在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，将所述目的边与后增基站点形成的三角形加入到三角形链表中，否则，当该三角形在所述目的边与后增基站点形成的三角形的外接圆中时，取消原目的边，确定该三角形中的目的边之外的两条边为目的边，依次对所述目的边继续进行剖分，并从三角形链表中删除该三角形。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算出线段的近似曲线函数包括: 在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组； 使用三角分解求出所述k阶方程组的多项式曲线表达式并修正所述多项式曲线表达式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在各关联线段中选取若干坐标点，构建选取的坐标点的坐标矢量，并将坐标矢量映射在二维空间，利用变量偏导得到所述坐标矢量的k阶方程组具体包括: 在关联线段中按X坐标等距选取η个点，以及选取关联线段的所有拐点； 建立多项式表示坐标矢量在不同区间内变化的函数，得到预测数列与样本值的误差Α； 令A对每个变量偏导数;为零得到k阶方程组；
将k阶方程组写成矩阵形式的k阶方程组A' X = b，所述k阶方程组用于求解得到曲线多项式函数的系数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用三角分解求出所述k阶方程组的多项式曲线表达式并修正所述多项式曲线表达式包括: 利用Doolittle分解把矩阵A'写成两个矩阵相乘:A' = LU，其中，L为下三角矩阵，U为上三角矩阵,将线性方程组A' x = b写成A' X = (LU) X = L(Ux) = b, 令Ux = y,则原线性方程组A' = LU化为两个简单三角方程组:Ux = y和Ly = b ; 求解Ly = b得到向量y,然后求解Ux = y从而求解出线性方程组A' x = b。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分包括: 对各个基站点到所述影响三角形的关联线段的长度进行积分，得到各个基站点到影响三角形的关联线段的总距离。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站具体包括: 在计算出影响三角形各基站点到关联线段的长度积分值后，将影响三角形中到关联线段长度积分值最小的基站点所代表的基站确定为所述关联线段的主覆盖基站。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 根据各关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，以及影响三角形和关联线段的相对位置确定主覆盖基站和辅覆盖基站的小区方向线和方位角。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括: 若两个或多个连续的关联线段的主覆盖基站相同，计算主覆盖基站点与连续线段两端端点的夹角大小: 若夹角小于120度，作连续的关联线段两端端点的连线，将基站点到所述连线中点的方向确定为基站小区的方向线； 当夹角大于等于120度时，利用主覆盖基站的两个小区覆盖所述关联线段，令所述夹角为α，则将主覆盖基站点与起始端点的连线顺时针旋转f的方向确定为主覆盖基站第一小区的方向线，将主覆盖基站点与起始端点的连线顺时针旋转￥的方向确定为主覆盖基站第二小区的方向线；当两个连续的关联线段的主覆盖基站不同时，找出所述影响三角形的外接圆圆心，将基站点与外接圆圆心的连线方向确定为小区的方向线。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括: 若一个关联线段的主覆盖基站与其前后关联线段的主覆盖基站互不相同，确定主覆盖基站小区方向线包括:找出所述影响三角形的外接圆圆心，将基站点与外接圆圆心的连线方向确定为主覆盖基站小区的方向线。
14.一种计算全网络覆盖的装置，其特征在于，包括: 点状分布单元，用于根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图； 三角剖分单元，用于对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格； 关联线段单元，用于将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段； 近似曲线单元，用于计算出线段的近似曲线函数； 覆盖基站定位单元，用于在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序，确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括: 方向方位调整单元，用于根据各关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站，以及影响三角形和关联线段的相对位置确定主覆盖基站和辅覆盖基站的小区方向线和方位角。
16.一种通信网络，其特征在于，包括基站和计算全网络覆盖的装置，装置包括: 点状分布单元，用于根据全网络各个基站的位置在二维平面上绘制全网络的基站点状分布图，采用全网基站点集存放所述基站点状分布图； 三角剖分单元，用于对全网基站点集进行三角剖分，形成由基站点构建而成的三角形网格； 关联线段单元，用于将路线映射到三角形网格中，得到路线影响到的各个影响三角形，根据路线与各个所述影响三角形的交点对路线进行分段，确定路线在各个影响三角形中的关联线段； 近似曲线单元，用于计算出线段的近似曲线函数；覆盖基站定位单元，用于在不同的关联线段上根据近似曲线函数进行积分，对积分数值进行排序， 确定所述关联线段的主覆盖基站和辅覆盖基站。
【文档编号】H04W16/22GK103916876SQ201310753079
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】陈锦维, 詹亚明, 王琳, 蓝斌, 林港斌, 李宇鹏 申请人:中国移动通信集团广东有限公司