【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智慧路灯，尤其涉及一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法和系统。
技术介绍
1、智慧路灯同步覆盖控制是指利用网络化技术实现智慧路灯之间的同步覆盖控制，以提高照明效果、节能和管理效率。智慧路灯网络化同步覆盖控制涉及到通信技术、时间同步技术、网络拓扑结构设计、智能控制算法应用以及系统集成与管理多个方面。
2、网络化控制的智慧路灯系统的核心是通过通信技术模块与智慧路灯驱动电源相结合进行远程控制。现有技术中智慧路灯系统中驱动电源是分布式的设备，只被动的接受网络指令完成驱动led的任务，同时，现有的智慧路灯系统组网规模庞大，网络结构多样、网络拓扑复杂，为星型、树型、或星型和树型的复合型拓扑，每个主节点一般管理几个到几百个从节点，从节点一般以灯杆或灯具为单位，一个灯杆上有一个或者数个从节点，由于灯杆距离较远，分布情况复杂，无论采用传统的微功率无线或者电力线载波方案，由于作为通信设备的从节点发射功率有限通信距离较近，很多情况下主节点无法直接控制到该网络最远端的从节点，往往需要中间的从节点对通信信息进行转发。
3、现有技术以wi-fi、蓝牙、lora、zigbee作为智慧路灯系统的通信技术模块难以从功耗、接入数、带宽、时延、传输速率、安全性、传输距离多个维度同时满足网络化的智慧路灯控制的要求。尤其是在要据环境光照、交通流量等因素来动态调整智慧路灯的亮度和工作模式，实现智慧路灯的自适应调光、自动调节和节能管理时，难以实现智慧路灯之间的数据交换和命令传递的同步。
4、星闪技术作为一种新的无线通信系统
5、在对现有路面照明系统进行升级改造或重建时，为了解决现有智慧路灯之间的数据交换和命令传递的同步问题，需要提供一种基于无线通信技术的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法和系统，在保证控制信息可靠和安全的同时，能够以较小的成本实现异地同步授时、数据交换和命令传递，同时满足带宽、时延和接入的可扩展性的要求。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供了一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法和系统，面向智慧路灯网络化同步覆盖控制的需要，在选择能够满足提供带宽、时延的无线网络传输基础上，以部分智慧路灯的无线通信模块作同步更新、数据交换和命令传递接收的主节点，其余智慧路灯的无线通信模块作为从节点，对所有智慧路灯驱动电源的开灯、关灯、调光、采集驱动电源工作状态，采集驱动电源输入输出的电参数实现异地同步覆盖控制。
2、为实现上述目的，本专利技术的第一个方面，提供了一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，包括：步骤s1，确定基本参数，每一灯杆或灯具对应连接一无线通信模块，每一无线通信模块连接智慧路灯驱动电源的数量为：，所有无线通信模块的数量为, 无线通讯模块的集合为：，第无线通信模块的坐标为：，第无线通信模块连接的智慧路灯驱动电源数量为：,从无线通信模块中选做主节点的数量为，无线通讯模块的主节点的集合为：，第个无线通信模块的坐标为：，每个主节点能够接入的智慧路灯驱动电源的最大数量为：,无线控制的覆盖半径为;
3、步骤s2，确定智慧路灯同步覆盖控制无线通信模块的主节点选择的目标函数为：
4、（1）
5、其中，式（1）以选择主节点最小化数量为目标，表示是否选择第个无线通信模块作为主节点，其中，,当表示不选择；当表示选择；
6、步骤s3，确定智慧路灯同步覆盖控制无线通信模块的选择主节点的约束条件：
7、步骤s31,确保每个无线通信模块都能被至少一个无线通信模块的主节点所覆盖：
8、（2）
9、其中，式（2）中，表示为：第个无线通信模块是否被第个无线通信模块的主节点覆盖，表示不覆盖，表示覆盖；
10、步骤s32,确保每一个无线通信模块的主节点与其覆盖的无线通信模块所有点的距离不超过无线控制的覆盖半径：
11、
12、（3）
13、其中，式（3）中，表示为：第j个主节点到第i无线通信模块之间的距离；
14、步骤s33,确保每一个无线通信模块的主节点与其覆盖的无线通信模块所有点连接的智慧路灯驱动电源数量，不超过主节点能够接入的最大智慧路灯驱动电源数量：
15、（4）
16、步骤s4，确定最大覆盖跨度，将无线通信模块集合，第个无线通信模块的坐标为，分别按照横坐标和纵坐标的大小进行升序排列，得到和，计算和，其中为横坐标升序列的最大值，为横坐标升序列的最小值，为纵坐标升序列的最大值，为纵坐标升序列的最小值，为横坐标最大跨度，为纵坐标最大跨度；
17、步骤s5，进行无线通信模块排序，如果则将无线通信模块集合按照横坐标进行排序，否则按照纵坐标进行排序，得到排序后的无线通信模块集合；
18、步骤s6，初始化通信模块主节点集合，令;
19、步骤s7，确定无线通信模块的主节点，从排好序的无线通信模块集合中的选择：
20、（5）
21、式（5）表示选择距离距离最大，且距离不超过无线控制的覆盖半径的，作为无线通信模块主节点，令=，并将其标记为已覆盖；
22、步骤s8，遍历排序后的无线通信模块集合，对于任一无线通信模块，如果该点没有被任意一个通信模块主节点覆盖，计算该点与选定无线通信模块主节点之间的距离：
23、（6）
24、如果，则该无线通信模块标记为已覆盖；
25、步骤s9，判定主节点能够接入的最大智慧路灯驱动电源数量是否超载，计算，如果，则确认已覆盖，如果，则从已覆盖序列的最后一个通信模块开始标记为未覆盖，直到；
26、步骤s10，更新覆盖情况，根据的覆盖情况更新无线通信模块集合，只保留未被覆盖的无线通信模块，生成新的集合，且集合内的点排序不变，令；
27、若，返回步骤s7，直到，转到步骤s11；
28、步骤s11，输出通信模块主节点集合；
29、步骤s12,在通信模块主节点和其覆盖的通信模块之间进行系统同步，将同步信号放置在相邻的两个无线帧中，并以超帧为周期循环发送。
30、其中，优选方案为：所述步骤s1中，能够无线控制的覆盖半径与无线传输质量s成负相关，给定的无线传输质量，无线控制的覆盖半径为为：...
【技术保护点】
1.一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤3包括：
3. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤S4包括： 将无线通信模块集合，第个无线通信模块的坐标为：，分别按照横坐标和纵坐标的大小进行升序排列，得到和，计算和，其中，为横坐标升序列的最大值，为横坐标升序列的最小值，为纵坐标升序列的最大值，为纵坐标升序列的最小值，为横坐标最大跨度，为纵坐标最大跨度。
4. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤S7,无线通信模块的主节点,从排好序的无线通信模块集合中的选择：
5. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤S8，计算该点与选定无线通信模块主节点之间的距离：
6.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤S9，计算主节点能够接入的最大智慧路灯驱动电源数量是否超载，计算，如果，则确认已覆盖，如果，则从已覆盖序列的
7.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：所述步骤S1中，无线控制的覆盖半径为：
8.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：所述步骤S12中，同步信号公式为：（8）
9.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：所述步骤S12中，同步信号公式为：（9）
10. 一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的系统，其特征在于：如权利要求1-9任一项所述的基于无线通信同步覆盖智慧路的方法的系统，包括： 智慧路灯驱动电源、主节点控制单元、从节点控制单元、5G移动通信技术体制的低轨卫星物联网、卫星AMF/SMF/UPF模块、北斗通信模块、远程显示控制终端，所述的主节点控制单元包括主节点控制器、主节点星闪通信模块、主节点A/D转换模块，卫星AMF/SMF/UPF模块、北斗通信模块、主节点星闪通信模块通过主节点控制器的通信口连接至主节点控制器，主节点控制器通过主节点A/D转换模块115连接智慧路灯驱动电源；所述从节点控制单元包括从节点控制器、从节点星闪通信模块、从节点A/D转换模块，从节点星闪通信模块通过从节点控制器的通信口连接至从节点控制器，从节点控制器通过从节点A/D转换模块连接智慧路灯驱动电源；所述远程显示控制终端通过卫星AMF/SMF/UPF模块和5G移动通信技术体制的低轨卫星物联网与主节点控制单元无线连接，所述主节点控制单元、从节点控制单元通过主节点星闪通信模块、从节点星闪通信模块相连。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤3包括：
3. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤s4包括： 将无线通信模块集合，第个无线通信模块的坐标为：，分别按照横坐标和纵坐标的大小进行升序排列，得到和，计算和，其中，为横坐标升序列的最大值，为横坐标升序列的最小值，为纵坐标升序列的最大值，为纵坐标升序列的最小值，为横坐标最大跨度，为纵坐标最大跨度。
4. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤s7,无线通信模块的主节点,从排好序的无线通信模块集合中的选择：
5. 如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤s8，计算该点与选定无线通信模块主节点之间的距离：
6.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：步骤s9，计算主节点能够接入的最大智慧路灯驱动电源数量是否超载，计算，如果，则确认已覆盖，如果，则从已覆盖序列的最后一个无线通信模块开始标记为未覆盖，直到。
7.如权利要求1所述的基于无线通信同步覆盖智慧路灯的方法，其特征在于：所述步骤s1中，无线控制的覆盖半径为：
8.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄新炜，彭烈慧，麻晓亮，李勇，袁鹏，
申请(专利权)人：深圳永恒光智慧科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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