[发明专利]无线通信网智能天线覆盖场景自动分类识别方法

摘要

本发明公开了一种无线通信网智能天线覆盖场景自动分类识别方法，根据三维地理信息，提取智能天线覆盖小区的长度特征、宽度特征、密度特征、直射特征、阴影特征，使用聚类工具对场景进行挖掘分析，并选择一定的特征参数值对场景进行定义和分类，从而获得某个特定天线覆盖场景的分类，并在此分类基础上进行类型识别。本发明针对现有场景分类标准的随意性,以及分类界限模糊等问题，结合GIS系统的地理位置和建筑物信息，定义客观的指标参数对小区场景进行分类和识别，因此具有人工分类所难以达到的客观性和准确性。根据该分类确定的场景进行智能天线参数设置，能更好发挥智能天线性能，满足该区域的覆盖、干扰和吞吐的要求。

主权项

1.一种无线通信网智能天线覆盖场景自动分类识别方法，其特征在于：包括以下步骤：三维地理信息处理：通过三维地理信息的处理，得到一定区域内的建筑物投影的拓扑特征，各建筑物的经纬度、长度、宽度、高度和区域面积信息，所述一定区域包括若干个天线覆盖小区；特征提取：根据得到各个建筑物投影的拓扑特征，得到小区的长度特征、宽度特征；然后，再根据二维建筑物地图，以及天线的法线方向、架高、倾角特征获取待分类小区的地图特征，包括密度特征和辐射特性参数，所述辐射特性包括直射特征参数和阴影特征参数，直射特征参数为空旷场地在整个小区覆盖面积的占比，所述阴影特征参数为小区内遮挡面积占小区覆盖面积的比例；特征聚类：根据上述得到的小区的长度特征、宽度特征、密度特征、直射特征、阴影特征，使用k‑means聚类算法对场景进行挖掘分析，根据参数对聚类结果的影响程度进行参数筛选，并根据聚类中心点和聚类的最大半径确定用于场景划分的特征参数取值，获得某个特定天线覆盖场景的分类；所述特征提取步骤，具体包括以下步骤：步骤2.1 根据天线挂高、下倾角和波束半功率角计算小区智能天线覆盖半径，步骤2.2 通过小区覆盖半径D和天线方向角可以确定小区覆盖的具体范围，将小区划分成M*N个二维网格，M、N分别为自然数，然后，搜索出小区内建筑物；步骤2.3 以基站为坐标轴中心点O，等价之后的经纬度为横纵坐标，建立坐标轴，计算基站到某建筑物的归一化经纬度差，得到该建筑物中心点的坐标A(x，y)，得到建筑物中心点到坐标轴中心点O的相对距离在基站法线方向上，选取一点B(x₁，y₁)，使其离基站距离也为R，其中：X1＝R*sin(direction*π/180)，y1＝R*cos(direction*π/180)接下来计算A，B点的坐标计算其距离，得到LAB；在等腰三角形中，根据三边长度，计算出角度∠AOB＝θ；步骤2.4判断该建筑物是在小区中基站法线方向的哪一边，具体方法是：将B点以R为半径分别向上下旋转θ，得到点B1，B2，如果B1跟A重合就表明该建筑物在小区的上方，反之，就在下方；步骤2.5根据归一化比例因子，算出距离R对应的实际长度L，当L＜D，θ＜60°，即建筑物在小区内时，算出该建筑物遮挡的范围，具体方法是：从建筑物的信息中，得到建筑物的实际遮挡长度hl，近似算出建筑物遮挡的角度2β＝hl/L/PI*180；然后根据步骤2.4得到的建筑物方位信息，得到建筑物遮挡的上，下边沿相对角度分别为：wh＝60+θ‑β，wl＝60‑θ‑β，当wh＞120或wl＜0时，意味着边界不在小区里，分别重置为wh＝120，wl＝0；步骤2.6判断基站天线高度是否大于建筑物高度，当基站天线高度大于建筑物高度时，根据上一步确定的遮挡范围，遍历范围内步骤2.2划分的网格，用数组shadow[i][j]分别指向M*N网格中的第i行、第j列的网格区域，遮挡范围外的网格初始为0，被遮挡的网格其对应的数组shadow[i][j]置1；当基站天线高度小于建筑物高度时，建筑物后面的区域全部为遮挡，同样遍历遮挡范围，得到数组shadow[i][j]；步骤2.7由于不同高度的建筑物对信号反射和遮挡的效果不同，根据不同高度的建筑物面积占整个小区覆盖范围的比例，对不同高度的建筑物进行分类，计算小区场景的密度特性P1、P2、P3，以及直射特性P0，计算公式如下：0＝h0；0＜h1≤Min(L1，H/2)；Min(L1，H/2)＜h2≤Min(L2，H)；Min(L2，H)＜h3其中，i取值为0、1、2、3，D为小区覆盖区域半径，H为天线架高，S0为水域面积，Si是高度为hi的建筑物面积和，L1、L2为建筑物分类的经验值，L1＜L2，P1代表相对高度为0到Min(L1，H/2)的建筑物面积在整个小区覆盖面积的占比，P2代表相对高度为Min(L1，H/2)至Min(L2，H)的建筑物面积在整个小区覆盖面积的占比，P3代表相对高度为大于Min(L2，H)的建筑物面积在整个小区覆盖面积的占比，P0代表空旷场地在整个小区覆盖面积的占比；从而得到小区场景的密度特性P1、P2、P3，以及直射特性P0；步骤2.8计算小区遮挡面积占小区覆盖面积的比例，根据步骤2.6得到的表示遮挡信息的数组shadow[i][j]，按照下列公式：计算出遮挡面积占小区的覆盖面积的比例，从而得到小区场景的阴影特征P4。