一种基于5G通信的智能交通管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G通信的智能交通管理系统，包括无线信道模拟仿真平台、乘客影响分析模块、信号优化模块，所述无线信道模拟仿真平台用于进行无线信道模拟仿真平台的搭建，所述乘客影响分析模块用于分析车站内乘客对信号传输的影响，所述信号优化模块用于制定措施进行车站内的信号优化；所述乘客影响分析模块包括时间分布模块、空间分布模块、静态信道分析模块，所述时间分布模块用于根据客流分布分析人流量对信号的影响，所述空间分布模块用于根据人流量分布情况判断信号强弱，所述静态信道分析模块用于分析站台内具体时刻下的静态信道特性，本发明专利技术，具有考虑人体效应和基于射线追踪的特点。于射线追踪的特点。于射线追踪的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信的智能交通管理系统


[0001]本专利技术涉及智能交通
，具体为一种基于5G通信的智能交通管理系统。

技术介绍

[0002]5G的快速推广带来了行业的变革，如在智能交通领域，得益于5G通信的低时延高速率，智能交通领域出现了众多革新技术。然而，由于5G速率的提升自然导致波长变短，虽然携带信号的能力变强，但是短到以毫米为单位的毫米波受到干扰的因素更多，建筑、人体都会影响波的传播，尤其是在城市轨道交通中，复杂的人流量以及位于地下的轨道交通都会出现通信困难的情况，而人流量、建筑物都是对于通信质量难以优化的条件，对于站内天线的布局难以量化，因此，设计考虑人体效应和基于射线追踪的一种基于5G通信的智能交通管理系统是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于5G通信的智能交通管理系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于5G通信的智能交通管理系统，包括无线信道模拟仿真平台、乘客影响分析模块、信号优化模块，所述线信道模拟仿真平台的输出端与乘客影响分析模块的输出端共同连接于信号优化模块的输入端，所述无线信道模拟仿真平台用于进行无线信道模拟仿真平台的搭建，所述乘客影响分析模块用于分析车站内乘客对信号传输的影响，所述信号优化模块用于制定措施进行车站内的信号优化；所述乘客影响分析模块包括时间分布模块、空间分布模块、静态信道分析模块，所述时间分布模块与空间分布模块共同连接于静态信道分析模块，所述时间分布模块用于根据客流分布分析人流量对信号的影响，所述空间分布模块用于根据人流量分布情况判断信号强弱，所述静态信道分析模块用于分析站台内具体时刻下的静态信道特性。
[0005]根据上述技术方案，所述无线信道模拟仿真平台包括无线信道建模单元、信道特性参数计算模块、射线追踪优化单元、场景应用模块，所述无线信道建模单元的输出端与信道特性参数计算模块的输入端电连接，所述信道特性参数计算模块的输出端与射线追踪优化单元、场景应用单元的输入端电连接，所述无线信道建模单元用于建立轨道交通的电波传输3D模型，所述信道特性参数计算模块用于计算无线电波在传播过程中随机特性下对应的参数，所述射线追踪优化单元用于在场景已知的情况下对无线信道进行优化，所述场景应用模块用于分析在轨道交通背景下的适用性；所述信号优化模块包括天线位置选择模块、间距确定模块，所述天线位置选择模块与间距确定模块电连接，所述天线位置选择模块用于分析并选择信号传输效率最高的天线位置分布，所述间距确定模块用于分析并确定相邻天线之间的最佳距离。由于在轨道交通现场做实地的信道测量，实施难度大，成本高，且周期性比较长，因此采用无线信道建模来还原现实场景中的电波传输模型，同时计算信道的特性参数，实现场景优化；目前常用的信号优化手段为在建筑内增设强化天线，但是对于
轨道交通这类人流量众多、建筑结构复杂的场景，对于天线的位置选择至关重要，且对相邻天线的间距进行分析计算能在保证通信质量的同时，减少额外布局造成的冗余浪费；
[0006]根据上述技术方案，所述一种基于5G通信的智能交通管理系统的运行方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1：确定轨道交通环境与类型，建立无线信道模拟仿真平台，同时进行场景分析；
[0008]步骤S2：进行数据分析，包括候车乘客对信号产生的影响与当前情况下静态信道数据分析；
[0009]步骤S3：根据分析结果，结合无线信道模拟仿真平台的仿真结果进行信号优化，具体为天线位置的选择与相邻天线的间距确定。
[0010]根据上述技术方案，所述步骤S1中，建立无线信道模拟仿真平台与进行场景分析的具体方法包括以下步骤：
[0011]步骤S11：基于城市轨道交通环境，进行无线信道场景建模；不同的场景下，对于通信质量、通信环境的要求不同，因此在建模前需要进行场景确认，更真实地还原现实场景，对后续的参数计算准确性更高；
[0012]步骤S12：无线信道场景建模完成后，进行信道特性参数计算；无线信道的特性参数受到无线电波传输环境影响，使得无线传输过程具有很强的随机性，因此需要进行信道特性参数计算，确定信道的多参数范围；
[0013]步骤S13：信道特性参数计算完成后，根据确定的多参数范围，对传输信号进行射线跟踪优化；在场景已知的情况下，通过光学中的射线来刻画信号传输过程中可能出现的传输路径，从而获取当前信道建模的稳定性；
[0014]步骤S14：进行射线跟踪优化后，与当前场景进行模拟匹配并进行场景应用。
[0015]根据上述技术方案，所述步骤S12中，信道特性参数计算方法具体包括以下步骤：
[0016]步骤A：进行模拟仿真前，确定待测天线的发射功率P，单位为瓦特；
[0017]步骤B：设定接收端，并记录收发端的距离d；
[0018]步骤C：根据接收端天线的3D模型，确定接收天线的有效截面积S；
[0019]步骤D：计算接收端的实际功率P
d
。
[0020]根据上述技术方案，所述步骤D中，接收端的实际功率P
d
的计算公式为：
[0021][0022]式中，设定无线信号以球型波的形式辐射且各项同性，S为接收天线的有效截面积，单位为平方厘米，4πd2为球型波形成的球形表面积，单位为平方厘米；发射功率经过球型波传递后，到达有效截面积为S的接收端，在实际的调试过程中，接收端实际功率范围确定的情况下，实现对接收天线尺寸的确定，将接收天线作为约束参数，当计算结果没有落在确定的接收端实际功率范围内时，通过公式反推接收天线的有效截面积，相比于接收功率的随机性，调试更方便。
[0023]根据上述技术方案，所述步骤S2进一步包括以下步骤：
[0024]步骤S21：对通行闸机通过人数的数量进行采集统计，并根据时间建立多时段人群分布情况；根据时间建立多时段人群分布情况，确定该车站的人员聚齐高峰期下，需要增设
的天线布局；
[0025]步骤S22：根据无死角监控，生成基于场景环境的人群分布图像；车站内设有多个监控摄像头，多个摄像头采集画面经软件融合后可以实现对场景的无死角监控，既保证了安全性又能提高数据的有效性；
[0026]步骤S23：基于场景平面，以场景左下角为原点，建立每一层的平面坐标系，并在每层内进行区域分割；由于每一层需要增设多个天线来增强高峰期的通信质量，因此需进行区域划分；
[0027]步骤S24：根据生成的基于场景环境的人群分布图像，提取人群在平面坐标系中的分布坐标集合(X1，Y1)
…
(X
N
，Y
N
)，其中N为当前楼层总人数，该数值由通行闸机采集获取；
[0028]步骤S25：将平面坐标系下的场景环境分为M个同面积的区域，并在每个区域建立间隔指示轴，其中，横向间隔指示轴用y＝y
1～M
表示，纵向间隔指示轴用x＝x
1～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信的智能交通管理系统，包括无线信道模拟仿真平台、乘客影响分析模块、信号优化模块，其特征在于：所述线信道模拟仿真平台的输出端与乘客影响分析模块的输出端共同连接于信号优化模块的输入端，所述无线信道模拟仿真平台用于进行无线信道模拟仿真平台的搭建，所述乘客影响分析模块用于分析车站内乘客对信号传输的影响，所述信号优化模块用于制定措施进行车站内的信号优化；所述乘客影响分析模块包括时间分布模块、空间分布模块、静态信道分析模块，所述时间分布模块与空间分布模块共同连接于静态信道分析模块，所述时间分布模块用于根据客流分布分析人流量对信号的影响，所述空间分布模块用于根据人流量分布情况判断信号强弱，所述静态信道分析模块用于分析站台内具体时刻下的静态信道特性。2.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的智能交通管理系统，其特征在于：所述无线信道模拟仿真平台包括无线信道建模单元、信道特性参数计算模块、射线追踪优化单元、场景应用模块，所述无线信道建模单元的输出端与信道特性参数计算模块的输入端电连接，所述信道特性参数计算模块的输出端与射线追踪优化单元、场景应用单元的输入端电连接，所述无线信道建模单元用于建立轨道交通的电波传输3D模型，所述信道特性参数计算模块用于计算无线电波在传播过程中随机特性下对应的参数，所述射线追踪优化单元用于在场景已知的情况下对无线信道进行优化，所述场景应用模块用于分析在轨道交通背景下的适用性；所述信号优化模块包括天线位置选择模块、间距确定模块，所述天线位置选择模块与间距确定模块电连接，所述天线位置选择模块用于分析并选择信号传输效率最高的天线位置分布，所述间距确定模块用于分析并确定相邻天线之间的最佳距离。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的一种基于5G通信的智能交通管理系统，其特征在于：所述一种基于5G通信的智能交通管理系统的运行方法包括以下步骤：步骤S1：确定轨道交通环境与类型，建立无线信道模拟仿真平台，同时进行场景分析；步骤S2：进行数据分析，包括候车乘客对信号产生的影响与当前情况下静态信道数据分析；步骤S3：根据分析结果，结合无线信道模拟仿真平台的仿真结果进行信号优化，具体为天线位置的选择与相邻天线的间距确定。4.根据权利要求3所述的一种基于5G通信的智能交通管理系统，其特征在于：所述步骤S1中，建立无线信道模拟仿真平台与进行场景分析的具体方法包括以下步骤：步骤S11：基于城市轨道交通环境，进行无线信道场景建模；步骤S12：无线信道场景建模完成后，进行信道特性参数计算；步骤S13：信道特性参数计算完成后，根据确定的多参数范围，对传输信号进行射线跟踪优化；步骤S14：进行射线跟踪优化后，与当前场景进行模拟匹配并进行场景应用。5.根据权利要求4所述的一种基于5G通信的智能交通管理系统，其特征在于：所述步骤S12中，信道特性参数计算方法具体包括以下步骤：步骤A：进行模拟仿真前，确定待测天线的发射功率P，单位为瓦特；步骤B：设定接收端，并记录收发端的距离d；步骤C：根据接收端天线的3D模型，确定接收天线的有效截面积S；步骤D：计算接收端的实际功率P
d
。
6.根据权利要求5所述的一种基于5G通信的智能交通管理系统，其特征在于：所述步骤D中，接收端的实际功率P
d
的计算公式为：式中，设定无线信号以球型波的形式辐射且各项同性，S为接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永杰，
申请(专利权)人：金永杰，
类型：发明
国别省市：