基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统及方法技术方案

本发明专利技术请求保护一种基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统及方法，属于无线移动通信领域。该系统包含数据采集层、数据收集层、数据处理层、数据展示层四个层次。其中数据采集层利用移动群智感知的数据采集方式进行无线电环境信息的数据采集，其主要包括任务接收、感知数据、数据存储、数据上传、错误处理等功能模块。数据收集层包括区域划分、激励机制、节点选择、任务分发、数据存储几大功能模块。数据处理层包含数据融合、数据预处理、数据存储三个功能模块。数据展示层利用Web页面将无线电环境信息数据进行实时展示。本发明专利技术解决了构建无线电环境地图所涉及的所需数据维度高、覆盖区域广泛的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统及方法
本专利技术涉及无线移动通信领域，特别设计基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统及方法。
技术介绍
随着无线电频谱资源在国民经济中发挥的作用越来越重要，对无线电资源的应用越来越多，各地为了实现对频谱资源的有效监控和管理，都在不断增建无线电台站和设施。然而随着无线电台数量的增加、密度的增大，电磁环境变得日益复杂，导致无线频谱环境无法直观、有效的管理，从而制约了无线电的发展。无线电环境地图就是针对该问题提出的有效解决方案。无线电环境地图用于表征无线电环境信息，认知无线电系统通过访问和查询无线电环境地图，能迅速获得所需的环境信息。它将电磁环境信息与城市电子地图结合在一起，融合地理位置信息、时间信息、频率信息，构成一个多维度的无线频谱图，其目的是为无线电管理部门提供一种全新的无线电监管手段。然而，要构建一个完整的无线电环境地图所需要的收集的数据包括感知区域的信号场强、数据采集时间、数据采集的地理位置、信号频率大功率辐射源、测量信道时长、信道占用时长等主要数据，由此可以看到其中涉及的数据类型繁杂。并且无线电波是无处不在，由此在构建无线电环境地图的过程中还面临着覆盖范围广的问题。建立无线电环境地图的首要工作即进行无线环境数据的收集，而构建无线环境数据收集系统更是数据收集的关键基础。传统的无线电环境地图数据收集方式主要采用固定节点或系统配备移动节点的方式进行无线电环境信息的采集，而构建无线电环境地图所涉及的数据繁杂、覆盖范围广。若采用传统的无线电环境地图数据收集方式进行数据采集并不能满足构建无线电环境地图的数据量需求，并且所耗费的成本高。而本专利技术所提出和设计的基于移动群智感知的数据收集方式能够很好的解决构建无线电环境地图所面临的覆盖范围广及所需数据量大的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种解决了构建无线电环境地图所涉及的所需数据维度高、覆盖区域广泛的问题的基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统及方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其包括数据采集层、数据收集层、数据处理层及数据展示层，其中：数据采集层，主要负责感知任务的接收、感知无线电环境信息数据、存储无线电环境信息数据及上传感知到的数据；数据收集层，主要负责与数据采集层建立通信链接并接收感知数据；还用于激励其他节点加入到电环境信息感知中，还用于无线感知节点的选择以及对接收的感知数据进行存储；数据处理层主要负责将数据收集层收集的数据进行融合、数据预处理以去除感知数据的错误数据及冗余数据以及对融合后的数据进行存储；数据展示层主要负责于无线电环境信息的感知数据进行实时展示以及感知任务的下发。进一步的，所述数据采集层包含任务接收模块、感知数据模块、数据存储模块及数据上传模块，其中任务接收模块用于接收数据收集平台下发的感知任务；感知数据模块根据感知任务进行无线电环境信息的数据采集；数据存储模块用于展示存放无线电环境信息数据；数据上传模块用于将感知数据上传至数据收集平台。进一步的，所述数据收集层包含区域划分模块、激励机制模块、节点选择模块、任务分发模块、数据接收存储模块，其中区域划分模块分为区域划分子模块和业务划分子模块，区域划分子模块用于依据感知节点的地理位置信息对不同位置的感知节点分配以不同的感知任务，业务划分子模块用于依据不同的业务信息对感知节点分配以不同的感知任务，激励机制模块用于吸引更多的用户参与到无线电环境信息数据采集过程中，其主要包括游戏激励、价格拍卖两种方式；节点选择模块用于在众多感知任务参与者中选取最适合的感知节点来完成感知任务；任务分发模块用于将感知任务下发至感知节点；数据接收存储模块用于接收数据感知平台所感知的无线环境信息的数据并将感知数据存储与指定的文件夹中。进一步的，所述数据处理层包括数据融合模块、数据预处理模块及数据存储模块，其中数据融合模块利用Hadoop中的Avro技术将多种类型的无线电环境信息的小文件进行压缩成一个适用于Hadoop集群中MapReduce处理的大文件，并将压缩后的文件存储于Hadoop集群中的HDFS中；所述数据预处理模块利用mapreduce程序进行数据字段的提取，并将处理后的数据存放于Hadoop集群的HDFS中；数据存储模块利用Sqoop将无线电环境信息数据自动化的上传至数据收集层的MySQL中存储。进一步的，所述数据展示层用于无线电环境信息的实时化展示，利用jsp技术所开发的Web页面依据感知平台所收集的感知数据进行实时动态的数据展示。一种基于所述系统的无线电环境地图数据收集方法，其包括以下步骤：1)感知节点在接收到具体感知任务后，打开手机所安装的APP进行无线电环境信息的数据收集，并将感知数据上传至数据收集平台中；2)数据收集平台中的Web服务器中所安装的Flume对指定的感知数据存放文件夹进行监控，当文件夹中有新的文件增加时Flume自动的将新增文件发送至Hadoop集群的HDFS中；3)Hadoop集群的HDFS在接收到文件后运行所编写好的MapReduce对感知数据进行字段提取；4)将MapReduce处理好的数据通过Sqoop自动的导入到Web服务器的MySQL数据库中进行存储；5)当Web服务器中的MySQL数据库中有数据更新是，将触发由Ajax所编写的数据导入函数；6)由jsp所编写的Web页面实时动态更新展示数据。进一步的，所述步骤1)通过数据感知平台感知无线电环境信息并将感知数据实时上传至数据收集平台，其过程如下：数据收集平台通过公告的方式将感知任务下发至数据感知平台中的感知节点；数据感知层中的感知节点在接收到数据展示平台所下发的感知任务，选择感知节点感兴趣的感知任务并是自己所能完成的任务，同时感知节点返回给数据收集平台一个回馈表示自己愿意参与到感知任务中；数据收集平台在接收到感知节点的回馈后，依据感知任务的具体数据需求选取合适的感知节点参与到感知任务中，并将具体的感知任务下发至一选取的感知节点中；感知节点在接收到具体感知任务后，打开手机所安装的安卓APP进行无线电环境信息的数据收集，并将感知数据上传至数据收集平台中。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统的重要意义在于该系统针对于构建无线电环境地图数据收集过程中面临的数据类型繁杂、感知区域广的问题，研究无线电环境信息收集系统的设计与实现。由于移动群智感知所具有的覆盖范围广、采集数据类型广泛的特性。因此，本系统所采用的方法能很好的解决在构建无线电环境地图所面临的所需数据维度高、数据类型繁杂等问题，并能很好解决传统的无线电环境信息数据收集所面临的数据不完整、成本高的问题。为无线电环境地图数据收集系统的研究与设计提供了一种新思路，为提高频谱资源利用率提供新方向。附图说明图1是本专利技术提供优选实施例功能模块图；图2是本专利技术的网络架构图；图3是本专利技术的整体流程图；图4是本专利技术的数据上传实现流程图；图5是本专利技术的数据处理及展示实现流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。本专利技术解决上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其特征在于，包括数据采集层、数据收集层、数据处理层及数据展示层，其中：数据采集层，主要负责感知任务的接收、感知无线电环境信息数据、存储无线电环境信息数据及上传感知到的数据；数据收集层，主要负责与数据采集层建立通信链接并接收感知数据；还用于激励其他节点加入到电环境信息感知中，还用于无线感知节点的选择以及对接收的感知数据进行存储；数据处理层主要负责将数据收集层收集的数据进行融合、数据预处理以去除感知数据的错误数据及冗余数据以及对融合后的数据进行存储；数据展示层主要负责于无线电环境信息的感知数据进行实时展示以及感知任务的下发。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其特征在于，包括数据采集层、数据收集层、数据处理层及数据展示层，其中：数据采集层，主要负责感知任务的接收、感知无线电环境信息数据、存储无线电环境信息数据及上传感知到的数据；数据收集层，主要负责与数据采集层建立通信链接并接收感知数据；还用于激励其他节点加入到电环境信息感知中，还用于无线感知节点的选择以及对接收的感知数据进行存储；数据处理层主要负责将数据收集层收集的数据进行融合、数据预处理以去除感知数据的错误数据及冗余数据以及对融合后的数据进行存储；数据展示层主要负责于无线电环境信息的感知数据进行实时展示以及感知任务的下发。2.根据权利要求1所述的基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其特征在于，所述数据采集层包含任务接收模块、感知数据模块、数据存储模块及数据上传模块，其中任务接收模块用于接收数据收集平台下发的感知任务；感知数据模块根据感知任务进行无线电环境信息的数据采集；数据存储模块用于展示存放无线电环境信息数据；数据上传模块用于将感知数据上传至数据收集平台。3.根据权利要求1或2所述的基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其特征在于，所述数据收集层包含区域划分模块、激励机制模块、节点选择模块、任务分发模块、数据接收存储模块，其中区域划分模块分为区域划分子模块和业务划分子模块，区域划分子模块用于依据感知节点的地理位置信息对不同位置的感知节点分配以不同的感知任务，业务划分子模块用于依据不同的业务信息对感知节点分配以不同的感知任务，激励机制模块用于吸引更多的用户参与到无线电环境信息数据采集过程中，其主要包括游戏激励、价格拍卖两种方式；节点选择模块用于在众多感知任务参与者中选取最适合的感知节点来完成感知任务；任务分发模块用于将感知任务下发至感知节点；数据接收存储模块用于接收数据感知平台所感知的无线环境信息的数据并将感知数据存储与指定的文件夹中。4.根据权利要求3所述的基于移动群智感知的无线电环境地图数据收集系统，其特征在于，所述数据处理层包括数据融合模块、数据预处理模块及数据存储模块，其中数据融合模块利用Hadoop中的Avro技术将多种类型的无线电环境信息的小文件进行压缩成一个适用于Hadoop集群中Map...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛妮，梁法万，刘思林，赵国锋，唐红，段洁，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50