CN114598989B - 一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括以下步骤：步骤1，设置包含微波和毫米波的基站为已知基站，其余毫米波基站为未知基站，确定已知基站的位置，并实地测试得到已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′；步骤2，根据已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′，依次确定与已知基站级联的n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系；步骤3，根据已知基站的位置、n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系依次对n个未知基站的定位进行预测。本发明能对未架设毫米波基站位置进行较准确的预测。

Description

一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体是一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

森林草原多处偏僻地区，有线网络部署存在困难，无线通讯以其便捷、灵活、成本低等优势正广泛应用于森林草原监控通信中。微波通信由于频段带宽受限而很难满足现在网络业务海量数据的传输速率需求，传统的通信网络已无法满足森林草原监控系统对于大带宽、低时延、高可靠等网络需求。毫米波通信具有高速率、大带宽等优点，有助于实现高通量无线通信。在现有架设的微波通信基站增设和级联毫米波基站时，对毫米波基站的定位进行架设前预测，能够较大程度地减少毫米波基站测试架设的成本和工作量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法、装置、电子设备及存储介质，本发明能够通过已架设基站的微波通信的实测数据来对未架设基站毫米波通信的接收信号强度和接收距离进行预测，为毫米波基站架设的定位提供较为准确的参考，以减少毫米波基站测试架设的成本和工作量。

第一方面，本发明提供了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，设置包含微波和毫米波的基站为已知基站，其余毫米波基站为未知基站，确定已知基站的位置，并实地测试得到已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI′₀和接收距离阈值r′₀；

步骤2，根据已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI′₀和接收距离阈值r′₀，依次确定与已知基站级联的n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系；前向毫米波通信包括与已知基站直接进行的毫米波通信、通过与已知基站之间的所有前级基站来与已知基站进行的毫米波通信；

步骤3，根据已知基站的位置、n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系依次对n个未知基站的定位进行预测。

优选地，所述与已知基站级联的第1个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为其中u₀＝lgP_t0+lgG_t0+lgG_r0，

RSSI₁表示第1个未知基站的接收信号强度，r₁表示第1个未知基站的接收距离；λ₀表示已知基站微波通信的波长，P_t0表示与已知基站进行微波通信的设备的发射功率，G_t0表示与已知基站进行微波通信的设备的发射天线增益，G_r0表示已知基站进行微波通信的接收天线增益；λ₁表示第1个未知基站前向毫米波通信的波长，P_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射功率，G_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射天线增益，G_r1表示第1个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益。

优选地，所述与已知基站级联的第i个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为其中u_a-1＝lg P_t(a-1)+lg G_t(a-1)+lg G_r(a-1)，u_i-1＝lg P_t(i-1)+lg G_t(i-1)+lg G_r(i-1)，

RSSI_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收信号强度，r_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收距离；λ_i表示第i个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ri表示第i个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益；r_a′表示第i个未知基站与已知基站之间的第a个未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值，λ_a表示第a个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ra表示第a个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益。

优选地，所述第i个未知基站与已知基站之间未知基站的前向毫米波通信的接收距离阈值的确定方法为：

设定第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值；

基于未知基站前向毫米波通信的接收信号强度和接收距离之间的关系及设定的第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值，依次得到第i个未知基站与已知基站之间所有的未知基站的接收距离阈值。

第二方面，本发明提供了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测装置，所述装置包括：

参数确定模块，用于获取已知基站的位置、RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0，未知基站数量n,未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri；

关系确定模块，用于根据已知基站的RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0、未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri确定未知基站各自的前向毫米波通信接收信号强度与接受距离的关系式；

阈值确定模块，用于获取未知基站前向毫米波通信的接收信号强度阈值，并根据未知基站前向毫米波的通信接收信号强度阈值及未知基站前向毫米波通信接收信号强度与接收距离的关系式，计算未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值；

定位预测模块，用于根据已知基站的位置和未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值对未知基站的定位进行预测。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器及存储于其上的计算机程序、处理器，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。

第四方面，本发明提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。

综上所述，本发明具有以下有益效果：基于已架设的已知基站的微波通信接收信号强度阈值和接收距离阈值的实测数据，确定未架设的未知基站毫米波通信的接收信号强度和接收距离之间的关系，从而能够根据设定未知基站可接收的接收信号强度阈值，对未知基站的接收距离阈值进行预测，结合已知基站的位置为未知基站架设的定位提供较为准确的参考，以减少毫米波基站测试架设的成本和工作量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个具体实施例组网系统的示意图。

图2为本发明一个具体实施例的方法流程图。

图3为本发明一个具体实施例的未知基站定位预测示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例提供了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法，如图1所示，其中微波毫米波级联组网系统可应用于远程监控、应急指挥等场景，包括前传单元、后传单元和指挥中心，前传单元包括移动设备、监控设备和集微波和毫米波为一体的基站等，移动设备可为手机、平板、智能手表、电台、对讲机等，监控设备可为烟雾报警器、有害气体浓度监测器、温度监测器等；后传单元包括毫米波基站等，指挥中心包括毫米波基站、数据处理设备和安全防护设备等，数据处理设备可为搭载大数据计算平台的服务器，安全防护设备可为防火墙、安全网关等；移动设备可通过前传单元基站的微波模块进行交互，移动设备和监控设备的数据可通过前传单元基站的毫米波模块传输至后传单元毫米波基站，后传单元再将数据传输至指挥中心毫米波基站；同样地，指挥中心指令和数据可通过后传单元毫米波基站、前传单元基站传输至移动设备、监控设备等。

所述微波毫米波级联组网系统可在原有已架设的微波基站上增设、级联毫米波基站实现，如果能基于已架设的微波基站的实测数据对毫米波基站的定位进行架设前预测，能够较大程度地减少毫米波基站测试架设的成本和工作量。本申请提供一种基站定位预测方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，设置包含微波和毫米波的基站为已知基站，其余毫米波基站为未知基站，确定已知基站的位置，并实地测试得到已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′。

步骤2，根据已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′，依次确定与已知基站级联的n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系；前向毫米波通信包括与已知基站直接进行的毫米波通信、通过与已知基站之间的所有前级基站来与已知基站进行的毫米波通信。

在本申请的一些实施例中，与已知基站级联的第1个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为其中u₀＝lg P_t0+lg G_t0+lg G_r0，λ₀、λ₁、P_t0、G_t0、G_r0、P_t1、G_t1、G_r1均为设备自身参数的确定值，RSSI₀′、r₀′为已知值。

RSSI₁表示第1个未知基站的接收信号强度，r₁表示第1个未知基站的接收距离；λ₀表示已知基站微波通信的波长，P_t0表示与已知基站进行微波通信的测试设备的发射功率，G_t0表示与已知基站进行微波通信的测试设备的发射天线增益，G_r0表示已知基站进行微波通信的接收天线增益；λ₁表示第1个未知基站前向毫米波通信的波长，P_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射功率，G_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射天线增益，G_r1表示第1个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益。

在接收端的基站的接收信号主要为直达波，在不考虑其它反射波的情况下已知基站的接收功率阈值可近似表示为第1个未知基站的接收功率可近似表示为结合前述两式可得从而可得到即可简化表示为

在本申请的一些实施例中，与已知基站级联的第i个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为其中u_a-1＝lg P_t(a-1)+lg G_t(a-1)+lg G_r(a-1)，

u_i-1＝lg P_t(i-1)+lg G_t(i-1)+lg G_r(i-1)，

RSSI_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收信号强度，r_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收距离；λ_i表示第i个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ri表示第i个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益；r_a′表示第i个未知基站与已知基站之间的第a个未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值，λ_a表示第a个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ra表示第a个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益。

与前一实施例相似，在计算第2个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系时，已知基站的接收功率阈值可近似表示为第1个未知基站的接收功率阈值可近似表示为结合两式可得从而可得到第2个未知基站的接收功率可近似表示为结合第1个未知基站和第2个未知基站的接收功率，可得从而可得到结合第1个未知基站和第2个未知基站的接收信号强度，可得

，可简化表示为u₁＝lg P_t1+lgG _t1+lg G _r1，

同样地，在计算第i个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系时，从已知基站到第i个未知基站，结合相邻两个基站的接收功率，可依次得到

，进而依次得到

结合前述接收信号强度可得

在本申请的一些实施例中，所述第i个未知基站与已知基站之间未知基站的前向毫米波通信的接收距离阈值的确定方法为：

设定第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值；基于未知基站前向毫米波通信的接收信号强度和接收距离之间的关系及设定的第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值，依次反推得到第i个未知基站与已知基站之间所有的未知基站的接收距离阈值。

步骤3，根据已知基站的位置、n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系依次对n个未知基站的定位进行预测。如图3所示，具体为结合已知基站位置及通过设置未知基站可接受的接收信号强度阈值反推出的未知基站接收距离阈值，来预测未知基站的架设位置。

本发明基于已架设的已知基站的微波通信接收信号强度阈值和接收距离阈值的实测数据，确定未架设的未知基站毫米波通信的接收信号强度和接收距离之间的关系，从而能够根据设定未知基站可接收的接收信号强度阈值，对未知基站的接收距离阈值进行预测，结合已知基站的位置为未知基站架设的定位提供较为准确的参考，以减少毫米波基站测试架设的成本和工作量。

本申请实施例还提供了一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测装置，所述装置包括：

参数确定模块，用于获取已知基站的位置、RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0，未知基站数量n,未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri。

关系确定模块，用于根据已知基站的RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0、未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri确定未知基站各自的前向毫米波通信接收信号强度与接受距离的关系式。

阈值确定模块，用于获取未知基站前向毫米波通信的接收信号强度阈值，并根据未知基站前向毫米波的通信接收信号强度阈值及未知基站前向毫米波通信接收信号强度与接收距离的关系式，计算未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值。

定位预测模块，用于根据已知基站的位置和未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值对未知基站的定位进行预测。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器和处理器可以通过总线或其它方式连接。存储器可用于存储软件程序、计算机程序及模块，如上述方法对应的程序/模块；处理器通过执行存储器中的计算机程序及模块，实现上述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。

处理器可以为中央处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列等，存储器可以为高速随机存取存储器、非暂态存储器等。

本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘等中的一种或多种的组合。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述，其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，设置包含微波和毫米波的基站为已知基站，其余毫米波基站为未知基站，确定已知基站的位置，并实地测试得到已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′；

步骤2，根据已知基站微波通信的接收信号强度阈值RSSI₀′和接收距离阈值r₀′，依次确定与已知基站级联的n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系；前向毫米波通信包括与已知基站直接进行的毫米波通信、通过与已知基站之间的所有前级基站来与已知基站进行的毫米波通信；所述与已知基站级联的第i个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为

其中u_a-1＝lgP_t(a-1)+lgG_t(a-1)+lgG_r(a-1)，

u_i-1＝lgP_t(i-1)+lgG_t(i-1)+lgG_r(i-1)，

RSSI_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收信号强度，r_i表示已知基站级联的第i个未知基站的接收距离；λ_i表示第i个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ti表示与第i个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ri表示第i个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益；r_a′表示第i个未知基站与已知基站之间的第a个未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值，λ_a表示第a个未知基站前向毫米波通信的波长，P_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射功率，G_ta表示与第a个未知基站进行前向毫米波通信的前一级基站的发射天线增益，G_ra表示第a个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益；

步骤3，根据已知基站的位置、n个未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系依次对n个未知基站的定位进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法，其特征在于，所述与已知基站级联的第1个未知基站前向毫米波通信的接收信号强度RSSI和接收距离r之间的关系为其中u₀＝lgP_t0+lgG_t0+lgG_r0，

RSSI₁表示第1个未知基站的接收信号强度，r₁表示第1个未知基站的接收距离；λ₀表示已知基站微波通信的波长，P_t0表示与已知基站进行微波通信的设备的发射功率，G_t0表示与已知基站进行微波通信的设备的发射天线增益，G_r0表示已知基站进行微波通信的接收天线增益；λ₁表示第1个未知基站前向毫米波通信的波长，P_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射功率，G_t1表示与第1个未知基站进行前向毫米波通信的已知基站的发射天线增益，G_r1表示第1个未知基站进行前向毫米波通信的接收天线增益。

3.根据权利要求2所述的一种微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法，其特征在于，所述第i个未知基站与已知基站之间未知基站的前向毫米波通信的接收距离阈值的确定方法为：

设定第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值；

基于未知基站前向毫米波通信的接收信号强度和接收距离之间的关系及设定的第i个未知基站与已知基站之间的所有未知基站各自的前向毫米波通信的接收信号强度阈值，依次得到第i个未知基站与已知基站之间所有的未知基站的接收距离阈值。

4.一种用于实现权利要求1至3任一项所述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

参数确定模块，用于获取已知基站的位置、RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0，未知基站数量n,未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri；

关系确定模块，用于根据已知基站的RSSI₀、r₀、λ₀、G_r0、P_t0、G_t0、未知基站各自的λ_i、P_ti、G_ti、G_ri确定未知基站各自的前向毫米波通信接收信号强度与接受距离的关系式；

阈值确定模块，用于获取未知基站前向毫米波通信的接收信号强度阈值，并根据未知基站前向毫米波的通信接收信号强度阈值及未知基站前向毫米波通信接收信号强度与接收距离的关系式，计算未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值；

定位预测模块，用于根据已知基站的位置和未知基站前向毫米波通信的接收距离阈值对未知基站的定位进行预测。

5.一种电子设备，包括存储器及存储于其上的计算机程序、处理器，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1-3任一项所述的微波毫米波级联组网系统的基站定位预测方法。