CN112199804B - 一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法，包括如下步骤：步骤1，在地图上绘制多边形；步骤2，将多边形顶点从地理坐标转转为投影坐标；步骤3，判断多边形顶点的凹凸性；步骤4，设置覆盖半径，确定扩展范围；步骤5，计算仿真计算区域的顶点坐标；步骤6，将平面坐标转为地理坐标。

Description

一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法。

背景技术

仿真在无线网络规划中有着重要的作用，它有助于精细化部署无线网络、优化建网成本，并能够为客户提供优质的解决方案。其中，仿真计算效率的高低关键取决于仿真计算资源的多少，而仿真计算资源是根据仿真计算区域来筛选的。

现有的仿真计算区域主要有两种方案，一是手动绘制仿真计算区域，二是不设置仿真计算区域。

(1)手动绘制仿真计算区域

该方法很容易理解，即规划人员在绘制仿真区域的外侧，再绘制一个向外扩展且形状差不多的区域。

(2)笼统设置仿真计算区域

如图1所示，该方法是规划人员首先绘制一个仿真区域，接着取仿真区域的外切矩形的四个顶点坐标，接着将该矩形向外等距扩展，形成最终的四个顶点坐标。如图1所示，A₁A₂A₃A₄A₅为绘制的仿真区域，ABCD为其外切矩形，A'B'C'D'为扩展后的仿真计算区域，仿真覆盖半径为L。

现有的方法需要手动绘制仿真计算区域，或者笼统设置仿真计算区域。手动绘制计算区域存在着一定的人为误差，无法根据覆盖半径精细化扩展，并且手动绘制也需花费一些时间成本。若笼统设置仿真计算区域，仿真计算时会将不在覆盖范围的小区工参也会纳入仿真计算中，虽然不影响最终的仿真结果，但是会大大降低计算运行的效率。因此，传统的技术方法难以解决以下几个问题：

1、如何基于绘制区域等距离扩展计算区域；

2、地理坐标系下的区域几何关系如何建立；

3、如何提高仿真计算的效率。

发明内容

发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法，包括如下步骤：

步骤1，在地图上绘制多边形；

步骤2，将多边形顶点从地理坐标转转为投影坐标；

步骤3，判断多边形顶点的凹凸性；

步骤4，设置覆盖半径，确定扩展范围；

步骤5，计算仿真计算区域的顶点坐标；

步骤6，将平面坐标转为地理坐标。

步骤1包括：在地图上连续绘制N个不在同一直线上的点，N≥3，即点1连2，2连3，……，N连1，其构成一个多边形封闭区域，即绘制区域。由于地图采用地理坐标系，则多边形顶点为均为地理坐标，也就是常见的经纬度坐标，记第i个顶点的地理坐标为(J_i,W_i)。

步骤2包括：将多边形顶点的地理坐标转为大地坐标，转换后的第i个多边形顶点A_i的坐标为(x_i,y_i)，i取值为1～N。

步骤3包括：对于第i个多边形顶点A_i，设定(x_i+1,y_i+1)为A_i参照顺序方向的相邻顶点坐标，(x_i-1,y_i-1)为A_i参照顺序反方向的相邻顶点坐标，则：

(1)当y_i≠y_i+1且y_i≠y_i-1时，

d为向量/>及/>的斜率差；

(2)当y_i＝y_i-1时，

如果x_i>x_i-1，取即d>0；

如果x_i<x_i-1，取即d<0；

(3)当y_i＝y_i+1时，

如果x_i+1>x_i，取即d<0；

如果x_i+1<x_i，取即d>0；

因此，如果设定顶点A_i的参照顺序为逆时针，当d大于0时，该点为凸顶点；d小于0时，该点为凹顶点；

如果设定顶点A_i的参照顺序为顺时针，当d大于0时，该点为凹顶点；d小于0时，该点为凸顶点。

步骤4包括：设小区的覆盖半径为L，分别对多边形的每条边向外侧做平行线，则两线之间的垂直距离为L，平行线相交形成扩展后的多边形区域，称为仿真计算区域。

步骤5包括：

步骤5-1，以点A_i为起点，分别绘制及/>向量；

步骤5-2，∠β为向量和/>形成的夹角，则在∠β的平分线存在唯一点A_i'(x_i',y_i')分别至/>和/>的垂直距离为L，∠θ为/>和/>形成的夹角，/>为A_i点到A_i'点的距离，由几何关系得到：

∠γ为与水平坐标X的夹角，且∠γ≤90°，则：

如果x_i+1≠x_i，

如果x_i+1＝x_i，∠γ＝90°，

∠δ为和/>形成的夹角，则∠δ＝∠γ+∠θ，则点A_i'(x_i',y_i')满足以下公式：

求解得：

根据以上公式求得有四组点坐标，但其还需满足到和/>的垂直距离相等且为L，因此满足条件的目标点一定在角∠β的平分线上，有且仅有2个，一个为∠β内部的点，记为A_i'(x_i',y_i')，另一个是∠β外部的点，记为A_i″(x_i″,y_i″)；

步骤5-3，根据步骤3得出的A_i的凹凸性，得到如下结果：

如果A_i为凹点，则该点向外扩展后的点为A_i'(x_i',y_i')；

如果A_i为凸点，则该点向外扩展后的点为A_i″(x_i″,y_i″)；

步骤5-4，根据步骤5-1～步骤5-3依次计算仿真计算区域的顶点。

步骤6包括：根据步骤5计算得到的仿真计算区域的顶点坐标为平面坐标，将所述平面坐标转换为地理坐标，从而得到一个一个地理坐标系下的仿真计算区域。

本发明具有以下有益效果：

1、自动绘制仿真计算区域。

传统的设置无线网络仿真计算区域的方法之一是用户手动绘制，这种方式不够精确，使用起来也不够便捷。本文中通过基于仿真区域和覆盖半径，可对仿真区域等覆盖半径地进行扩展，可实现仿真计算区域的自动绘制。

2、等距离平行扩展多边形区域。

传统的设置无线网络仿真计算区域的方法之一是基于绘制区域的外切矩形顶点坐标做一定距离的偏移。该方法可能会增加无效的仿真工参计算。本文阐述的方法，可根据计算区域范围精确筛选有效工参，从而提高仿真的计算效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是笼统设置仿真计算区域示意图。

图2是绘制区域与仿真计算区域示意图。

图3是仿真计算区域顶点坐标计算原理图。

具体实施方式

本发明提供了一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法，该方法对传统的方法进行了优化和改进，自动绘制了仿真计算区域，缩小了仿真计算的范围，提高了仿真计算的效率。

该方法的具体步骤如下：

步骤一、在地图上绘制多边形。

在地图上连续绘制多个点，其构成一个多边形封闭区域，以下简称绘制区域，其本质为仿真结果区域。如图2所示，绘制区域为多边形A₁A₂A₃A₄A₅。

步骤二、将多边形顶点从地理坐标转转为投影坐标。

一般日常使用经纬度坐标是地理坐标。由于地理坐标为非平面坐标，不便于计算分析，需将其转换为平面坐标。常见的，将经纬度坐标转为大地坐标，因经纬度转换具有一定的保密性，且各平台的经纬度坐标也不一致，所以，这里的经纬度转大地坐标的公式在此就不说明了。如图2所示，转换后的多边形顶点的坐标分别为A₁(x₁,y₁)、A₂(x₂,y₂)、A₃(x₃,y₃)、A₄(x₄,y₄)、A₅(x₅,y₅)。

步骤三、判断绘制区域多边形顶点的凹凸性。

接下来，需要首先判断多边形每个顶点的凹凸性。判断多边形顶点的凹凸性最简单的方法是依据射线法来判断，推导过程就不细述了，以下直接展示结果。如图3所示，设(x_i,y_i)为该某一多边形顶点坐标，(x_i+1,y_i+1)为参照顺序方向的相邻顶点坐标，(x_i-1,y_i-1)为参照顺序反方向的相邻顶点坐标。

(1)当y_i≠y_i+1且y_i≠y_i-1时

d为向量/>及/>的斜率差。

(2)当y_i＝y_i-1时

若x_i>x_i-1，取即d>0；

若x_i<x_i-1，取即d<0。

(3)当y_i＝y_i+1时

若x_i+1>x_i，取即d<0；

若x_i+1<x_i，取即d>0。

(4)结论

1.若假设顶点的参照顺序为逆时针，当d大于0时，该点为凸顶点；d小于0时，该点为凹顶点。

2.若假设顶点的参照顺序为顺时针，当d大于0时，该点为凹顶点；d小于0时，该点为凸顶点。

步骤四、设置覆盖半径，确定扩展范围。

由于绘制区域是仿真结果区域，绘制区域***的部分小区也会对仿真结果区域有一定影响，因此需要将绘制区域进行等距离的扩展，形成一个扩大的多边形区域，以下称为仿真计算区域。设小区的覆盖半径为L，分别对多边形的每条边向外侧做平行线，则两线之间的垂直距离为L。如图2所示，绘制区域多边形A₁A₂A₃A₄A₅经扩展后，生产的仿真计算区域为A₁'A₂'A₃'A₄'A₅'。此外，在平面坐标系下的距离L，在地理坐标系下的距离实际是略大于L的。但是，仿真计算区域的略微扩大是不影响仿真结果的，相反还有利于结果的真实性。为了减少实际计算量，这里采取了对覆盖半径采取了近似的手段。

步骤五、计算仿真计算区域的顶点坐标。

以点A_i为起点，分别绘制及/>向量。

如图3所示，由于覆盖半径的距离L相等，即所求目标顶点到两边的直线距离相等，由几何关系易证明，∠β为向量和/>形成的夹角，则在∠β的平分线存在唯一点A_i'(x_i',y_i')分别至/>和/>的垂直距离为L，∠θ为/>和/>形成的夹角，/>为A_i点到A_i'点的距离，由几何关系得到：

∠γ为与水平坐标X的夹角，且∠γ≤90°，则：

若x_i+1≠x_i，

若x_i+1＝x_i，∠γ＝90°，

又因为∠δ＝∠γ+∠θ，则点P的坐标(x_p,y_p)满足以下公式

求解得：

根据以上公式求得有四组点坐标，该点还需满足到和/>的垂直距离相等且为L，因此满足条件的目标点一定在角∠β的平分线上，有且仅有2个，一个为∠β内部的点，记为A_i'(x_i',y_i')，另一个是∠β外部的点，记为A_i″(x_i″,y_i″)。具体筛选的方法在此就不多叙述了。

最后，再根据上述步骤得出的A_i的凹凸性，易得出以下结论：

若该点为凹点，则该点向外扩展后的点为A_i'(x_i',y_i')

若该点为凸点，则该点向外扩展后的点为A_i″(x_i″,y_i″)

按上述原理，依次计算仿真区域多边形的顶点。

步骤六、将平面坐标转为地理坐标。

经上述步骤计算出的仿真区域顶点坐标为平面坐标，因此还需将顶点坐标转为地理坐标。如此，即可绘制出一个地理坐标系下的仿真计算区域。同样形状大小的绘制区域A₁A₂A₃A₄A₅，笼统方法得出的多边形为A'B'C'D'，如图1所示，本文介绍的方法得到的仿真计算区域为多边形A₁'A₂'A₃'A₄'A₅'，如图2所示。通过对比计算，我们容易得出多边形A'B'C'D'的面积明显大于A₁'A₂'A₃'A₄'A₅'的面积。由于基站的覆盖半径一般是固定的，因此本文介绍的方法得到的仿真计算区域更加精细化，其所筛选的计算工参数量也更加精确。最后，将仿真计算区域的地理坐标组应用于仿真计算程序中，计算程序即可根据该计算区域进行筛选所需工参，从而在保证计算准确的情况下提高仿真计算的效率。

本发明提供了一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种无线网络仿真区域的计算与绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在地图上绘制多边形；

步骤2，将多边形顶点从地理坐标转为投影坐标；

步骤3，判断多边形顶点的凹凸性；

步骤4，设置覆盖半径，确定扩展范围；

步骤5，计算仿真计算区域的顶点坐标；

步骤6，将平面坐标转为地理坐标；

步骤1包括：在地图上连续绘制N个不在同一直线上的点，N≥3，即点1连2，2连3，……，N连1，其构成一个多边形封闭区域，即绘制区域，记第i个顶点的地理坐标为(J_i,W_i)；

步骤3包括：对于第i个多边形顶点A_i，设定(x_i+1,y_i+1)为A_i参照顺序方向的相邻顶点坐标，(x_i-1,y_i-1)为A_i参照顺序反方向的相邻顶点坐标，则：

(1)当y_i≠y_i+1且y_i≠y_i-1时，

d为向量/>及/>的斜率差；

(2)当y_i＝y_i-1时，

如果x_i>x_i-1，取即d>0；

如果x_i<x_i-1，取即d<0；

(3)当y_i＝y_i+1时，

如果x_i+1>x_i，取即d<0；

如果x_i+1<x_i，取即d>0；

因此，如果设定顶点A_i的参照顺序为逆时针，当d大于0时，该点为凸顶点；d小于0时，该点为凹顶点；

如果设定顶点A_i的参照顺序为顺时针，当d大于0时，该点为凹顶点；d小于0时，该点为凸顶点；

步骤4包括：设小区的覆盖半径为L，分别对多边形的每条边向外侧做平行线，则两线之间的垂直距离为L，平行线相交形成扩展后的多边形区域，称为仿真计算区域；

步骤5包括：

步骤5-1，以点A_i为起点，分别绘制及/>向量；

步骤5-2，∠β为向量和/>形成的夹角，则在∠β的平分线存在唯一点A_i'(x_i',y_i')分别至/>和/>的垂直距离为L，∠θ为/>和/>形成的夹角，/>为A_i点到A_i'点的距离，由几何关系得到：

∠γ为与水平坐标X的夹角，且∠γ≤90°，则：

如果x_i+1≠x_i，

如果x_i+1＝x_i，∠γ＝90°，

∠δ为和/>形成的夹角，则∠δ＝∠γ+∠θ，则点A_i'(x_i',y_i')满足以下公式：

求解得：

根据以上公式求得有四组点坐标，但其还需满足到和/>的垂直距离相等且为L，因此满足条件的目标点一定在角∠β的平分线上，有且仅有2个，一个为∠β内部的点，记为A_i'(x_i',y_i')，另一个是∠β外部的点，记为A_i”(x_i”,y_i”)；

步骤5-3，根据步骤3得出的A_i的凹凸性，得到如下结果：

如果A_i为凹点，则该点向外扩展后的点为A_i'(x_i',y_i')；

如果A_i为凸点，则该点向外扩展后的点为A_i”(x_i”,y_i”)；

步骤5-4，根据步骤5-1～步骤5-3依次计算仿真计算区域的顶点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括：将多边形顶点的地理坐标转为大地坐标，转换后的第i个多边形顶点A_i的坐标为(x_i,y_i)，i取值为1～N。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤6包括：根据步骤5计算得到的仿真计算区域的顶点坐标为平面坐标，将所述平面坐标转换为地理坐标，从而得到地理坐标系下的仿真计算区域。