CN107302376A - 一种智能建筑特征元素数据库控制*** - Google Patents
一种智能建筑特征元素数据库控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于建筑元素数据库技术领域,公开了一种智能建筑特征元素数据库控制***,所述智能建筑特征元素数据库控制***设置有:激光扫描仪内置有无线发射器;激光扫描仪通过无线发射器连接无线接收站;无线接收站通过无线发射器连接后期处理室;后期处理室包括数据处理器,导线和数据库存储器;数据处理器通过导线连接数据库存储器。本发明为智能建筑特征元素数据库控制***,使用该***,可以做到一边扫描一边将扫描的数据实时通过无线网进行传输,后期处理室可以快速的进行处理;大大提高扫描数据处理及存储的效率;而且保证数据快速的存储,缩短处理时间,提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于建筑元素数据库技术领域,尤其涉及一种智能建筑特征元素数据库控制***。
背景技术
目前,随着计算机的广泛应用,通过计算机技术与传统景观建筑保护工作的结合,对传统景观建筑实施数字化保存、重现和修复,并以传统景观建筑为研究对象,利用虚拟现实、图像处理与人工智能等技术实现濒危或消亡景观建筑的虚拟展示、传统建筑复原与演变模拟等***,将极大地提高和改善传统景观建筑保护研究的效率与效果;然而,现在的通扫描后的图像,需要带回后期处理室进行处理,处理时间长,工序繁琐,数据容易在途中丢失。
综上所述,现在的技术存在的问题是:从现场扫描的数据需要运回到后期处理室,进行处理,这样将延长处理时间,工作效率低,而且运回过程容易丢失数据。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了智能建筑特征元素数据库控制***。
本发明是这样实现的,一种智能建筑特征元素数据库控制***,所述智能建筑特征元素数据库控制***设置有:
激光扫描仪;
所述激光扫描仪内置有无线发射器;
所述无线发射器的回波自干扰自适应抑制方法具体步骤如下:
步骤一:近端通信节点的接收信号为:
tR(n)=HFE(n)tFE(n)+HNE(n)tNE(n)+w(n);
其中,为来自远端节点的有用目标接收信号;而为近端节点自身发射信号,即回波自干扰信号;分别表示近端和远端第j(j=N1,…,NT)条天线上的发送信号;与分别为远端和近端发射信号的信道转移函数;w(n)为信道加性高斯白噪声;其中,NT表示通信节点发射天线数目,NR是接收天线数目,Nf是信号每帧长度,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符号;
步骤二:在接收端通过利用归一化最小均方误差NLMS算法对混有自干扰、信道噪声的接收信号进行自干扰抑制,定义算法的代价函数为:
其中,Min表示取最小值,n表示第n时刻,E(eNE(n))2表示近端误差信号的平均功率,E[·]表示期望运算符,tNE(n)表示近端发送天线的实际发送信号,表示对近端总接收信号滤波后,获得的对近端发送信号tNE(n)的估计值;
步骤三:设置采用归一化最小均方误差NLMS算法进行自干扰抑制的相关初始值:
令初始迭代次数k=1,并设置最大迭代次数K及根据近端输入信号的自相关矩阵设置收敛步长因子μNE,自适应滤波器的初始化权值矢量αNE(0)以及滤波器的长度M,开始迭代过程,分别设置K=25、M=11、μNE=1;
步骤四:根据公式按照以下公式求出近端的估计信号具体过程如下:
其中j=N1,…,NT,NT表示发送天线总数目,M为自适应滤波器的长度,αNE(n)在表示n时刻的权值矢量,为n时刻第j条接收天线经自适应滤波后获得的近端误差信号,为第j条近端接收天线上的接收信号;
j<NT,则令j=j+1,估计下一接收天线上的估计信号
j=NT,则前进至步骤五;
步骤五:根据下式,更新n时刻的权值矢量并根据迭代结果输出近端发送信号tNE(n)的估计信号具体过程如下:
如下式更新下一时刻的权值矢量:
其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,ε表示的是权值矢量αNE(n)在迭代过程中的调整因数,仿真中设置的大小为0.001,为第j条近端接收天线上的接收信号,为n时刻第j条接收天线经NLMS自适应滤波后获得的近端误差信号,μNE表示收敛步长因子,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符;
步骤六:根据最佳权值矢量αNE(n)以及公式:
由下式得近端估计信号的最终表达式:
其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,αNE(n)表示n时刻权值矢量,表示n时刻的权值,其中i=1,…,M,M表示滤波器的长度,表示第j条接收天线上的接收信号;
步骤七:从总体接收信号tR(n)中滤除估计出的回波自干扰信号,以获得来自远端节点的有用传输信号,将该信号送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号的准确估计,具体包括:
第一步,从接收信号tR(n)中减去回波自干扰估计信号得到来自远端节点的有用传输信号tES(n),即:
第二步,将信号tES(n)送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号tFE(n)的估计;
所述激光扫描仪通过无线发射器连接无线接收站;
所述无线接收站中多网关终端快速漫游方法的ARP请求包劫持与应答机制的具体步骤如下:
步骤一,MAP节点收到ARP请求包后,提取出源mac地址,然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中,在本地转换表中,则说明是本节点连接的客户端发送的数据包,进入步骤二;否则,不进行处理;
步骤二,根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后,提取出本地转换表中的标志域flags,与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算,结果为1,则说明数据包由wifi客户端发出,进入步骤三;否则,不进行处理;
步骤三,提取ARP请求包目的IP地址,判断是否为MPP节点IP地址,是MPP节点IP,则进入步骤四;否则,不进行处理;
步骤四,查找本地DAT表中是否有响应条目,有,则直接生成一个ARP应答包进行应答;否则进入步骤五;
步骤五,获取MAP节点所选MPP节点的mac地址,并使用该mac地址作为应答构造ARP应答包发给ARP请求者;
所述无线接收站通过无线发射器连接后期处理室;
所述后期处理室根据对数距离路径损耗模型,如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离:
Pr(di)=Pr(d0)-10·γlg(di)+Xσ
其中,Pr(di′)表示距离发送端距离为di′时获取的互相关值,Pr(d0)表示距离发送端d0=1米处获取的互相关值,γ表示路径损耗因子,lg(·)表示底为10的对数运算Xσ,服从均值为0、标准差为σ的高斯分布;
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为di′,对应的锚节点的坐标分别为Ai(xi,yi),其中i=0,1,2,…,n;
所述后期处理室包括数据处理器,导线和数据库存储器;
所述数据处理器通过导线连接数据库存储器。
进一步,所述数据处理器和存储器的连接导线由塑质外壳保护;
所述数据处理器的数据压缩方法的步骤为:
步骤一、在编码时,首先根据E1n+1=E1n+dn+1式计算出E1值,再根据和式计算出拟合残差,计算这两步时,均需要对结果进行越限判断,判断E1是否越限是为了避免超过传感器数据总线上限而造成溢出;判断残差是否越限是为实现分段拟合;
步骤二、当一段输入数据的拟合残差全部计算完后,就构造出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}所示的数据包,通过S-Huffman编码方法对进行熵编码,然后发送出去,接收端解码时,先将接收到的一组数据解码,还原出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}式所示的数据包,然后根据式计算并还原出所有原始数据。
进一步,所述无线发射器位于激光扫描仪内部右下角。
本发明的优点及积极效果为:使用该***,可以做到一边扫描一边将扫描的数据实时通过无线网进行传输,后期处理室可以快速的进行处理;大大提高扫描数据处理及存储的效率;而且保证数据快速的存储,缩短处理时间,提高工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能建筑特征元素数据库控制***结构示意图;
图中:1、激光扫描仪;2、无线发射器;3、无线接收站;4、后期处理室;4-1、数据处理器;4-2、导线;4-3、数据库存储器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图所示:激光扫描仪1内置有无线发射器2;激光扫描仪1通过无线发射器2连接无线接收站3;无线接收站3通过无线发射器2连接后期处理室4;后期处理室4包括数据处理器4-1,导线4-2和数据库存储器4-3;数据处理器4-1通过导线4-2连接数据库存储器4-3。
所述无线发射器的回波自干扰自适应抑制方法具体步骤如下:
步骤一:近端通信节点的接收信号为:
tR(n)=HFE(n)tFE(n)+HNE(n)tNE(n)+w(n);
其中,为来自远端节点的有用目标接收信号;而为近端节点自身发射信号,即回波自干扰信号;分别表示近端和远端第j(j=N1,…,NT)条天线上的发送信号;与分别为远端和近端发射信号的信道转移函数;w(n)为信道加性高斯白噪声;其中,NT表示通信节点发射天线数目,NR是接收天线数目,Nf是信号每帧长度,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符号;
步骤二:在接收端通过利用归一化最小均方误差NLMS算法对混有自干扰、信道噪声的接收信号进行自干扰抑制,定义算法的代价函数为:
其中,Min表示取最小值,n表示第n时刻,E(eNE(n))2表示近端误差信号的平均功率,E[·]表示期望运算符,tNE(n)表示近端发送天线的实际发送信号,表示对近端总接收信号滤波后,获得的对近端发送信号tNE(n)的估计值;
步骤三:设置采用归一化最小均方误差NLMS算法进行自干扰抑制的相关初始值:
令初始迭代次数k=1,并设置最大迭代次数K及根据近端输入信号的自相关矩阵设置收敛步长因子μNE,自适应滤波器的初始化权值矢量αNE(0)以及滤波器的长度M,开始迭代过程,分别设置K=25、M=11、μNE=1;
步骤四:根据公式按照以下公式求出近端的估计信号具体过程如下:
其中j=N1,…,NT,NT表示发送天线总数目,M为自适应滤波器的长度,αNE(n)在表示n时刻的权值矢量,为n时刻第j条接收天线经自适应滤波后获得的近端误差信号,为第j条近端接收天线上的接收信号;
j<NT,则令j=j+1,估计下一接收天线上的估计信号
j=NT,则前进至步骤五;
步骤五:根据下式,更新n时刻的权值矢量并根据迭代结果输出近端发送信号tNE(n)的估计信号具体过程如下:
如下式更新下一时刻的权值矢量:
其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,ε表示的是权值矢量αNE(n)在迭代过程中的调整因数,仿真中设置的大小为0.001,为第j条近端接收天线上的接收信号,为n时刻第j条接收天线经NLMS自适应滤波后获得的近端误差信号,μNE表示收敛步长因子,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符;
步骤六:根据最佳权值矢量αNE(n)以及公式:
由下式得近端估计信号的最终表达式:
其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,αNE(n)表示n时刻权值矢量,表示n时刻的权值,其中i=1,…,M,M表示滤波器的长度,表示第j条接收天线上的接收信号;
步骤七:从总体接收信号tR(n)中滤除估计出的回波自干扰信号,以获得来自远端节点的有用传输信号,将该信号送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号的准确估计,具体包括:
第一步,从接收信号tR(n)中减去回波自干扰估计信号得到来自远端节点的有用传输信号tES(n),即:
第二步,将信号tES(n)送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号tFE(n)的估计;
所述激光扫描仪通过无线发射器连接无线接收站;
所述无线接收站中多网关终端快速漫游方法的ARP请求包劫持与应答机制的具体步骤如下:
步骤一,MAP节点收到ARP请求包后,提取出源mac地址,然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中,在本地转换表中,则说明是本节点连接的客户端发送的数据包,进入步骤二;否则,不进行处理;
步骤二,根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后,提取出本地转换表中的标志域flags,与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算,结果为1,则说明数据包由wifi客户端发出,进入步骤三;否则,不进行处理;
步骤三,提取ARP请求包目的IP地址,判断是否为MPP节点IP地址,是MPP节点IP,则进入步骤四;否则,不进行处理;
步骤四,查找本地DAT表中是否有响应条目,有,则直接生成一个ARP应答包进行应答;否则进入步骤五;
步骤五,获取MAP节点所选MPP节点的mac地址,并使用该mac地址作为应答构造ARP应答包发给ARP请求者;
所述无线接收站通过无线发射器连接后期处理室;
所述后期处理室根据对数距离路径损耗模型,如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离:
Pr(di)=Pr(d0)-10·γlg(di)+Xσ
其中,Pr(di′)表示距离发送端距离为di′时获取的互相关值,Pr(d0)表示距离发送端d0=1米处获取的互相关值,γ表示路径损耗因子,lg(·)表示底为10的对数运算Xσ,服从均值为0、标准差为σ的高斯分布;
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为di′,对应的锚节点的坐标分别为Ai(xi,yi),其中i=0,1,2,…,n;
所述数据处理器的数据压缩方法的步骤为:
步骤一、在编码时,首先根据E1n+1=E1n+dn+1式计算出E1值,再根据和式计算出拟合残差,计算这两步时,均需要对结果进行越限判断,判断E1是否越限是为了避免超过传感器数据总线上限而造成溢出;判断残差是否越限是为实现分段拟合;
步骤二、当一段输入数据的拟合残差全部计算完后,就构造出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}所示的数据包,通过S-Huffman编码方法对进行熵编码,然后发送出去,接收端解码时,先将接收到的一组数据解码,还原出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}式所示的数据包,然后根据式计算并还原出所有原始数据。
本发明的工作原理:
激光扫描仪对建筑扫描之后,将数据通过无线发送器发送出去,此时,无线接收站将获取的信息发射到更远的地方,后期处理室通过无线接收到扫描数据,数据处理器对获取的数据进行处理并发送到存储到数据库存储器。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种智能建筑特征元素数据库控制***,其特征在于,所述智能建筑特征元素数据库控制***设置有:
激光扫描仪;
所述激光扫描仪内置有无线发射器;
所述无线发射器的回波自干扰自适应抑制方法具体步骤如下:
步骤一:近端通信节点的接收信号为:
tR(n)=HFE(n)tFE(n)+HNE(n)tNE(n)+w(n);
其中,为来自远端节点的有用目标接收信号;而为近端节点自身发射信号,即回波自干扰信号;分别表示近端和远端第j(j=N1,…,NT)条天线上的发送信号;与分别为远端和近端发射信号的信道转移函数;w(n)为信道加性高斯白噪声;其中,NT表示通信节点发射天线数目,NR是接收天线数目,Nf是信号每帧长度,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符号;
步骤二:在接收端通过利用归一化最小均方误差NLMS算法对混有自干扰、信道噪声的接收信号进行自干扰抑制,定义算法的代价函数为:
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其中,Min表示取最小值,n表示第n时刻,E(eNE(n))2表示近端误差信号的平均功率,E[·]表示期望运算符,tNE(n)表示近端发送天线的实际发送信号,表示对近端总接收信号滤波后,获得的对近端发送信号tNE(n)的估计值;
步骤三:设置采用归一化最小均方误差NLMS算法进行自干扰抑制的相关初始值:
令初始迭代次数k=1,并设置最大迭代次数K及根据近端输入信号的自相关矩阵设置收敛步长因子μNE,自适应滤波器的初始化权值矢量αNE(0)以及滤波器的长度M,开始迭代过程,分别设置K=25、M=11、μNE=1;
步骤四:根据公式按照以下公式求出近端的估计信号具体过程如下:
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其中j=N1,…,NT,NT表示发送天线总数目,M为自适应滤波器的长度,αNE(n)在表示n时刻的权值矢量,为n时刻第j条接收天线经自适应滤波后获得的近端误差信号,为第j条近端接收天线上的接收信号;
j<NT,则令j=j+1,估计下一接收天线上的估计信号
j=NT,则前进至步骤五;
步骤五:根据下式,更新n时刻的权值矢量并根据迭代结果输出近端发送信号tNE(n)的估计信号具体过程如下:
如下式更新下一时刻的权值矢量:
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其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,ε表示的是权值矢量αNE(n)在迭代过程中的调整因数,仿真中设置的大小为0.001,为第j条近端接收天线上的接收信号,为n时刻第j条接收天线经NLMS自适应滤波后获得的近端误差信号,μNE表示收敛步长因子,(·)T表示对矩阵或矢量的转置运算符;
步骤六:根据最佳权值矢量αNE(n)以及公式:
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其中,j=1,…,NT,NT表示发送天线总数目,αNE(n)表示n时刻权值矢量,表示n时刻的权值,其中i=1,…,M,M表示滤波器的长度,表示第j条接收天线上的接收信号;
步骤七:从总体接收信号tR(n)中滤除估计出的回波自干扰信号,以获得来自远端节点的有用传输信号,将该信号送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号的准确估计,具体包括:
第一步,从接收信号tR(n)中减去回波自干扰估计信号得到来自远端节点的有用传输信号tES(n),即:
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第二步,将信号tES(n)送入后续的MIMO译码检测单元,以获得对远端发送信号tFE(n)的估计;
所述激光扫描仪通过无线发射器连接无线接收站;
所述无线接收站中多网关终端快速漫游方法的ARP请求包劫持与应答机制的具体步骤如下:
步骤一,MAP节点收到ARP请求包后,提取出源mac地址,然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中,在本地转换表中,则说明是本节点连接的客户端发送的数据包,进入步骤二;否则,不进行处理;
步骤二,根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后,提取出本地转换表中的标志域flags,与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算,结果为1,则说明数据包由wifi客户端发出,进入步骤三;否则,不进行处理;
步骤三,提取ARP请求包目的IP地址,判断是否为MPP节点IP地址,是MPP节点IP,则进入步骤四;否则,不进行处理;
步骤四,查找本地DAT表中是否有响应条目,有,则直接生成一个ARP应答包进行应答;否则进入步骤五;
步骤五,获取MAP节点所选MPP节点的mac地址,并使用该mac地址作为应答构造ARP应答包发给ARP请求者;
所述无线接收站通过无线发射器连接后期处理室;
所述后期处理室根据对数距离路径损耗模型,如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离:
Pr(di)=Pr(d0)-10·γlg(di)+Xσ
其中,Pr(di′)表示距离发送端距离为di′时获取的互相关值,Pr(d0)表示距离发送端d0=1米处获取的互相关值,γ表示路径损耗因子,lg(·)表示底为10的对数运算Xσ,服从均值为0、标准差为σ的高斯分布;
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为di′,对应的锚节点的坐标分别为Ai(xi,yi),其中i=0,1,2,…,n;
所述后期处理室包括数据处理器,导线和数据库存储器;
所述数据处理器通过导线连接数据库存储器。
2.如权利要求1所述的智能建筑特征元素数据库控制***,其特征在于,所述数据处理器和存储器的连接导线由塑质外壳保护;
所述数据处理器的数据压缩方法的步骤为:
步骤一、在编码时,首先根据E1n+1=E1n+dn+1式计算出E1值,再根据和式计算出拟合残差,计算这两步时,均需要对结果进行越限判断,判断E1是否越限是为了避免超过传感器数据总线上限而造成溢出;判断残差是否越限是为实现分段拟合;
步骤二、当一段输入数据的拟合残差全部计算完后,就构造出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}所示的数据包,通过S-Huffman编码方法对进行熵编码,然后发送出去,接收端解码时,先将接收到的一组数据解码,还原出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}式所示的数据包,然后根据式计算并还原出所有原始数据。
3.如权利要求1所述的智能建筑特征元素数据库控制***,其特征在于,所述无线发射器位于激光扫描仪内部右下角。
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