【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线信息传输，特别涉及一种基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法。
技术介绍
1、高速公路隧道是连接地理障碍两侧的重要交通设施，具有保障交通顺畅、便捷，促进地区经济发展的重要作用。随着特长隧道、隧道群等特殊路段的建成通车，隧道的建设、管理及养护等方面面临着诸多新问题，而物联网、新一代移动通信、边缘计算等新兴技术的快速发展，有助于推动隧道建设、管理及养护的智慧化、无人化发展，对于进一步降本增效、提高隧道运营管理的安全性和稳定性具有重要意义。
2、隧道内数量庞大，布局复杂的数据采集传感器、控制系统等各种设备之间难以实现有效、可靠的数据共享和联动，冗杂的数据资源对于后续分析处理也具有较大的复杂性，隧道边缘计算终端兼容各种传输协议和标准，能够有效、可靠的连接隧道内各种设备并实时采集、处理和分析数据。部分隧道设备基于4g或5g等无线通信技术进行数据传输，具有更加灵活、便捷和低成本等优势，但由于隧道特殊的封闭结构，电磁波的传输特性与传统地面具有较大的不同，如何有效的布局边缘计算终端，实现隧道各种无线传输设备的可靠、稳定接入成为亟待解决的关键问题。
3、传统的边缘计算终端布局方法通常以设备超低时延传输为主要约束条件求解最优布局数量和位置，这虽然可以一定程度下实现边缘计算终端布局优化的需求，提高各种设备的运管效率。但是，由于隧道特殊的无线通信环境，这对于无线传输设备的可靠、稳定连接具有明显的影响。
技术实现思路
1、为解决上述问题，专利技术提出了一种基于信
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，包括以下步骤：
4、步骤1，构建信道冲激响应模型：用户针对隧道内电磁波的无线传输特性，构建隧道场景下信道冲激响应模型；通过信道冲激响应模型来描述直射路径和非直射路径的影响；
5、步骤2，自适应动态噪声阈值生成：用户针对隧道场景无线信道的信道冲激响应产生自适应动态噪声阈值；
6、步骤3，提取有效多径分量：基于自适应动态噪声阈值，提取隧道无线信道的信道冲激响应中的有效多径分量；
7、步骤4，计算稀疏信道数据：用户基于信道冲激响应中的有效多径分量计算隧道场景下的稀疏信道数据；
8、步骤5，信道数据映射：用户将所获取的隧道场景下的稀疏信道数据映射至信道地图模型；
9、步骤6，补全信道数据矩阵：用户对隧道场景下稀疏信道数据矩阵进行补全，构建完整的隧道场景下的信道地图；
10、步骤7，信道地图展示与布局优化：基于所构建的信道地图，直观展示隧道场景下的电磁波传输特性，包括传播路径功率、传播路径时延、接收功率、路径损耗、均方根时延扩展和信道容量；利用信道地图对隧道边缘计算终端进行布局优化。
11、进一步，步骤1中，信道冲激响应模型具体表示为隧道场景中电磁波传播的直射路径分量和经过隧道顶部、地面和侧壁等反射的非直射路径分量的叠加；
12、如下式所示：
13、
14、式中，代表从第个隧道中无线传输设备到第个隧道边缘计算终端的信道冲激响应，其依赖于时间t和延迟；其中，和分别表示第个隧道中无线传输设备和第个隧道边缘计算终端，，；表示直射路径的功率增益；表示直射路径的信道衰落系数；和为冲激函数，表示直射路径的时延，表示第条非直射路径的时延；表示隧道场景无线信道中的非直射路径数，；表示第条非直射路径的功率增益；表示第条非直射路径的信道衰落系数。
15、进一步，步骤2中，自适应动态噪声阈值产生过程，包括以下步骤：
16、步骤2.1，设置参数：用户设置滑动窗口大小为，保护单元格数量为，虚警概率为；
17、虚警概率，其计算公式如下：
18、；
19、式中，为计数变量，它从0到变化；表示阈值因子；
20、步骤2.2，计算功率估计值：计算滞后单元格的功率估计值，以及计算超前单元格的功率估计值；
21、计算公式如下：
22、；
23、式中，表示当前处理的时间或空间位置的索引，其中；代表从第个隧道中无线传输设备到第个隧道边缘计算终端的信道冲激响应，其依赖于时间和延迟；
24、步骤2.3，计算背景噪声功率：计算背景噪声功率的估计值；
25、计算公式如下：
26、；
27、式中，表示求最小值；
28、步骤2.4，计算阈值因子：基于虚警概率的表达式进一步计算阈值因子；
29、计算公式如下：
30、；
31、步骤2.5，计算自适应动态噪声阈值：计算自适应动态噪声阈值；
32、计算公式如下：
33、。
34、进一步，步骤3中，信道冲激响应中有效多径分量提取过程，包括以下步骤：
35、步骤3.1，获取信道冲激响应中的峰值数据：根据下式获取信道冲激响应中的峰值数据；
36、；
37、式中，表示对信道冲激响应求峰值运算；代表从第个隧道中无线传输设备到第个隧道边缘计算终端的信道冲激响应，其依赖于时间和延迟；表示峰值索引的变量，取值范围为：；表示信道冲激响应中的峰值数；表示信道冲激响应中第个峰值；
38、步骤3.2，判断并提取有效多径分量：根据下式，用户基于自适应动态噪声阈值对隧道场景的信道冲激响应各峰值进行判断，提取有效多径分量；
39、；
40、式中，表示隧道场景无线信道中第条有效传播路径的路径幅值；表示隧道场景无线信道中第条有效传播路径的时延；表示对信道冲激响应求峰值运算；代表从第个隧道中无线传输设备到第个隧道边缘计算终端的信道冲激响应，其依赖于时间和延迟；表示自适应动态噪声阈值；表示有效传播路径数索引的变量，取值范围为：；表示隧道场景无线信道中的有效传播路径数。
41、进一步，步骤3中，峰值必须满足下列条件：
42、；
43、式中，表示信道冲激响应中第个峰值的前一个采样点；表示信道冲激响应中第个峰值的后一个采样点。
44、进一步，步骤4中，隧道场景下的稀疏信道数据计算，包括以下步骤：
45、步骤4.1，有效传播路径的路径功率计算：根据下式，计算隧道场景下第条有效传播路径的路径功率；
46、；
47、式中，表示隧道内无线传输设备的发射功率；是第条路径在时延下的信道冲激响应；
48、步骤4.2，信号接收功率计算：根据下式，对各个时延处的有效传播路径功率进行求和，计算隧道边缘计算终端处的信号接收功率；
49、；
50、式中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤1中，信道冲激响应模型具体表示为隧道场景中电磁波传播的直射路径分量和经过隧道顶部、地面和侧壁等反射的非直射路径分量的叠加；
3.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤2中，自适应动态噪声阈值产生过程，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤3中，信道冲激响应中有效多径分量提取过程，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤3中，峰值必须满足下列条件：
6.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤4中，隧道场景下的稀疏信道数据计算，包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤4中，信道冲激响应中功率
8.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤5中，隧道场景下稀疏信道数据的映射过程，包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤6中，隧道稀疏信道数据矩阵补全过程，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤1中，信道冲激响应模型具体表示为隧道场景中电磁波传播的直射路径分量和经过隧道顶部、地面和侧壁等反射的非直射路径分量的叠加；
3.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤2中，自适应动态噪声阈值产生过程，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于信道地图构建的隧道边缘计算终端布局方法，其特征在于：步骤3中，信道冲激响应中有效多径分量提取过程，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于信道地图构建的隧道边缘...
【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，陈志涛，邱彦衡，陆艳铭，李孜，何汝江，杨路，赵倩，彭维圆，
申请(专利权)人：云南省交通规划设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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