基于最佳应急网点选择的应急物流监控方法

摘要

本发明涉及基于最佳应急网点选择的应急物流监控方法，通过在车辆上设置协同工作的频谱感知模块和频谱感知融合模块，获取频谱感知模块的归一化可信指数、应急指数、归一化功耗指数以及影响频谱感知模块检测性能的归一化速度影响因子，从而得到表征处于移动状态的频谱感知模块性能的优先级指数指标；通过优先级指数来筛选参与协作检测的频谱感知模块，保证所筛选出的频谱感知模块的高检测性能以及对最佳应急车辆周围通信环境中频段状态的检测准确度，实现了最佳应急车辆上的通信模块能够准确地切换至空闲频段上工作，以保证应急物流调度监控中心对最佳应急车辆上应急物资的远程实时监控。

主权项

基于最佳应急网点选择的应急物流监控方法，用于包括应急物流调度监控中心、至少一个物流公司管理中心以及属于所述物流公司管理中心管理的物流车辆所形成的应急物流监控系统，各物流车辆上均设置有通信模块、频谱感知融合模块以及能够侦测通信频段占用状态情况的频谱感知模块，其特征在于，所述应急物流监控方法依次包括如下步骤1至步骤8：步骤1，应急物流调度监控中心根据所接收的应急物资调度请求信息，获取应急物资需求地的位置数据、应急物资需求强烈程度以及应急物资需求量信息；其中，应急物资调度请求信息至少包括了应急物资需求地的位置数据、应急物资需求强烈程度以及应急物资需求量；步骤2，应急物流调度监控中心针对接收的应急物资调度请求信息，通知各物流公司管理中心上报对应其管理下的空闲物流车辆数量、各空闲物流车辆的最大承载量以及空闲物流车辆所属的物流公司分网点地址；步骤3，各物流公司管理中心指令所属各分网点上报空闲物流车辆数量，并将对应物流公司分网点地址以及该物流公司分网点处的空闲物流车辆数量一起发送至应急物流调度监控中心；步骤4，应急物流调度监控中心根据各物流公司发送来的对应分网点地址以及应急物资需求地的位置数据，计算各物流公司的分网点地址距离应急物资需求地之间的直线距离，并由各物流公司分别独立地选择距离应急物资需求地最近的分网点作为备选网点，并由各物流公司管理中心将各自选取的备选网点发送至应急物流调度监控中心；其中，设定物流公司分网点地址距离应急物资需求地之间的直线距离为应急距离；步骤5，应急物流调度监控中心根据备选网点对应的应急距离、各备选网点的空闲物流车辆数量以及空闲物流车辆最大承载量情况，分别计算各备选网点的空闲物流车辆总运载量以及各备选网点的应急承载效率，并选择应急承载效率最大的备选网点作为最佳应急网点、选择最佳应急网点处的所有空闲物流车辆作为最佳应急车辆，由应急物流调度监控中心在获取最佳应急网点所属的物流公司备案允许后，应急物流调度监控中心直接负责对该最佳应急网点的调度指挥；其中，应急承载效率为备选网点的总运载量与该备选网点对应应急物流之间的比值；步骤6，根据应急物流调度监控中心的调度指挥，其他各物流公司选择的对应备选网点专门负责派送物流车辆将应急物资直接运送至最佳应急网点，由最佳应急网点的所有最佳应急车辆专门负责将最佳应急网点处的应急物资运载至应急物资需求地，并且各最佳应急车辆在运载过程中时刻持续侦测所处周围通信环境中的空闲频段，以保证最佳应急车辆与应急物流调度监控中心之间的顺畅通信；其中，设定负责运载应急物资的最佳应急车辆数目为N，并在其中一个最佳应急车辆上设置有频谱感知融合模块，最佳应急物流车辆周围通信环境中的授权频段数量为M；最佳应急车辆侦测所处周围通信环境中空闲频段的过程包括如下步骤6‑1至步骤6‑7：步骤6‑1，N个最佳应急车辆上的频谱感知模块分别获取自身信噪比、自身功耗值和即时速度矢量值，并对应地按照各自的预设检测周期对周围通信环境中M个授权频段的占用情况依次分别进行能量检测，然后将获取的即时位置、检测概率、虚警概率、自身信噪比和自身功耗值分别对应地发送给频谱感知融合模块；其中：最佳应急车辆上的频谱感知融合模块记为FC，第i个频谱感知模块记为CR_i，频谱感知模块CR_i的自身信噪比记为SNR_i，频谱感知模块CR_i的自身功耗值记为E_i，即时速度矢量值包括即时速度值以及即时速度的偏移角，即时速度的偏移角为频谱感知模块当前前进方向偏离该频谱感知模块前一时刻速度方向的偏离角度，频谱感知模块CR_i的即时速度值记为v_i，频谱感知模块CR_i的即时速度v_i的偏移角标记为θ_i，频谱感知模块CR_i的预设检测周期记为T_CRi；频谱感知模块CR_i对授权频段j的检测概率记为P_d(CR_i,j)，频谱感知模块CR_i对授权频段j的虚警概率记为P_f(CR_i,j)，i＝1,2,…,N，N≥3；j＝1,2,…,M，M≥2；步骤6‑2，各频谱感知模块判断在各自对应的预设检测周期内，如果当前时刻获取的检测概率与其前一时刻获取的检测概率之间的差值没有处于允许误差范围内时，则该频谱感知模块发送当前时刻的检测结果给频谱感知融合模块存储，以更新其在频谱感知融合模块处的检测概率和虚警概率；否则，该频谱感知模块在当前的预设检测周期内不再对频谱感知融合模块处的检测结果进行更新；频谱感知模块发送的检测结果包括对授权频段的检测概率和虚警概率；步骤6‑3，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块计算各频谱感知模块在所有频谱感知模块中的归一化可信指数；其中，频谱感知模块CR_i的归一化可信指数记为${\omega }_i=\frac{{\mathrm{SNR}}_i}{\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\left({\mathrm{SNR}}_i\right)}^2}{N}}}·\frac{E_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{E}_i}·\frac{v_i·{\mathrm{cos\theta }}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(v_i·{\mathrm{cos\theta }}_i)};\overline{{\omega }_i}=\frac{{\omega }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\omega }_i};$SNR_i表示频谱感知模块CR_i的自身信噪比，E_i表示频谱感知模块CR_i的自身功耗值，N表示所有最佳应急车辆上的频谱感知模块的总数目，v_i表示频谱感知模块CR_i的即时速度值，θ_i表示频谱感知模块CR_i的即时速度v_i的偏移角；i＝1,2,…,N，N≥3；步骤6‑4，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块的预设检测周期、即时速度值以及即时速度方向的偏移角，获取得到各频谱感知模块的归一化速度影响因子以及参与协作检测的优先级指数；其中，各频谱感知模块的归一化速度影响因子和优先级指数的获取过程包括如下步骤6‑41至步骤6‑45：步骤6‑41，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块的预设检测周期、即时速度值以及即时速度方向的偏移角，得到对应频谱感知模块至频谱感知融合模块的实时距离之间的函数方程；其中：${\mathrm{\Delta d}}_i=\sqrt{{(D_{0_i}+v_i·T_{{\mathrm{CR}}_i}·{\mathrm{cos\theta }}_i)}^2+{(v_i·T_{{\mathrm{CR}}_i}·{\mathrm{sin\theta }}_i)}^2};$其中，Δd_i表示频谱感知模块CR_i至频谱感知融合模块FC的实时距离，T_CRi表示频谱感知模块CR_i的预设检测周期，D_0i表示频谱感知模块CR_i初始位置至频谱感知融合模块FC的直线距离；步骤6‑42，根据频谱感知模块与频谱感知融合模块之间的实时距离以及频谱感知模块的累计移动时间，得到频谱感知模块在累计移动时间内的平均速度值，并将该平均速度值发送给最佳应急车辆上的频谱感知融合模块；频谱感知模块CR_i的平均速度值计算公式如下：$\overline{v_i}=\frac{{\mathrm{\Delta d}}_i}{T_i};$其中，表示频谱感知模块CR_i在累计移动时间内的平均速度值，T_i表示频谱感知模块CR_i的累计移动时间；步骤6‑43，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块发送来的平均速度值，计算各频谱感知模块的速度对其检测结果的归一化速度影响因子；其中，频谱感知模块CR_i所对应的归一化速度影响因子的计算公式如下：${\kappa }_i=\frac{\max \left(\bar{v}\right)-\min \left(\bar{v}\right)}{\max \left(\bar{v}\right)+\min \left(\bar{v}\right)}·\frac{{\bar{v}}_i·{\theta }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(\overline{v_i}·{\theta }_i)};\overline{{\kappa }_i}=\frac{{\kappa }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\kappa }_i};$N表示所有最佳应急车辆上的频谱感知模块的总数目，表示所有频谱感知模块的平均速度值中的最大值，表示所有频谱感知模块的平均速度值中的最小值；θ_i表示频谱感知模块CR_i的即时速度的偏移角；步骤6‑44，在未通知各频谱感知模块的前提下，具有频谱感知融合模块的最佳应急车辆命令其自身的通信模块在任一通信频段上启动通信工作，以试探各最佳应急车辆上频谱感知模块的应急性能，并命令各频谱感知模块发送对应的检测结果给频谱感知融合模块，以由频谱感知融合模块得到表征各频谱感知模块应急性能的应急指数；各频谱感知模块发送的检测结果包括检测概率和虚警概率，频谱感知模块CR_i的应急指数记为τ_i；其中：${\tau }_i=\left(\frac{p_d({\mathrm{CR}}_i,X)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{p}_d({\mathrm{CR}}_i,X)}\right)/t_i;$X表示具有频谱感知融合模块的最佳应急车辆当前所使用的通信频段，p_d(CR_i,X)表示频谱感知模块CR_i对通信频段X占用情况的检测概率，t_i表示频谱感知模块CR_i从启动侦测至发送给频谱感知融合模块当前检测结果的时间；步骤6‑45，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块对应的归一化可信指数、归一化速度影响因子和应急指数，并计算各频谱感知模块的归一化功耗指数，以得到各频谱感知模块参与协作检测的优先级指数；频谱感知模块CR_i参与协作检测的优先级指数记为φ_i：其中：${\phi }_i={\tau }_i·\overline{{\omega }_i}·\overline{{\kappa }_i}·\overline{E_i},\overline{E_i}=\frac{E_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{E}_i};$τ_i表示频谱感知模块CR_i的应急指数，表示频谱感知模块CR_i的归一化可信指数，表示频谱感知模块CR_i的归一化速度影响因子，表示频谱感知模块CR_i的归一化功耗指数，E_i表示频谱感知模块CR_i的功耗值；步骤6‑5，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块预设筛选协作频谱感知模块的优先级指数筛选阈值，根据优先级指数筛选阈值以及各频谱感知模块参与协作检测的优先级指数，筛选得到最终参与协作检测的频谱感知模块，并将筛选得到的频谱感知模块置入协作频谱感知模块集合中，以作为协作频谱感知模块：当频谱感知模块对应的优先级指数大于预设优先级指数筛选阈值时，则选择该频谱感知模块参与协作检测，并将该频谱感知模块置入协作频谱感知模块集合中，以作为协作频谱感知模块；否则，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块拒绝该频谱感知模块参与协作检测；置入到协作频谱感知模块集合中的协作频谱感知模块的总数目为N₁，1≤N₁≤N；步骤6‑6，根据协作频谱感知模块集合中各协作频谱感知模块所对应的归一化可信指数、归一化速度影响因子以及各协作频谱感知模块的检测结果，由频谱感知融合模块对所有协作频谱感知模块的检测结果融合，以得到所有协作频谱感知模块针对授权频段j的最终协作检测概率以及针对授权频段j的最终协作虚警概率；其中：$Q_d(C_l,j)=1-\underset{k=1}{\overset{N_1}{\Pi }}[1-(\overline{{\omega }_k}·\overline{{\kappa }_k}·p_d({\mathrm{CR}}_k,j)];Q_f(C_l,j)=1-\underset{k=1}{\overset{N_1}{\Pi }}(1-\overline{{\omega }_k}·\overline{{\kappa }_k}·p_f({\mathrm{CR}}_k,j\left)\right);$其中，Q_d(C_l,j)表示所有协作频谱感知模块针对授权频段j的最终协作检测概率，Q_f(C_l,j)表示所有协作频谱感知模块针对授权频段j的最终协作虚警概率；p_d(CR_k,j)表示协作频谱感知模块集合中第k个协作频谱感知模块CR_k对授权频段j的检测概率，p_f(CR_k,j)表示协作频谱感知模块集合中第k个协作频谱感知模块CR_k对授权频段j的虚警概率，表示协作频谱感知模块CR_k对应的归一化可信指数，表示协作频谱感知模块CR_k对应的归一化速度影响因子，N₁为协作频谱感知模块集合中的协作频谱感知模块的总数目；步骤6‑7，最佳应急车辆上的频谱感知融合模块以及N个频谱感知模块再次按照步骤6‑1至步骤6‑6的方法对剩余M‑1个授权频段的占用情况侦测，得到针对各授权频段的最终协作检测概率和最终协作虚警概率，并分别在N个最佳应急车辆之间相互传送针对M个授权频段占用情况的最终协作检测概率和最终协作虚警概率，以实现各最佳应急车辆掌握每个授权频段的当前状态情况；步骤7，最佳应急车辆根据对M个授权频段占用状态的侦测结果以及所侦测到的处于非占用状态的空闲频段，由最佳应急车辆随机选择一个处于非占用状态的空闲频段，以在选择的空闲频段上完成该最佳应急车辆与应急物流调度监控中心的顺畅通信；步骤8，最佳应急车辆持续启动针对所承载应急物资的视频监控，并由最佳应急车辆将针对应急物资的视频监控数据在所选择的空闲频段上持续地传送至应急物流调度监控中心，以实现应急物流调度监控中心对最佳应急车辆上所承载应急物资的实时、顺畅监控。