基于頻譜感知的智能車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于頻譜感知的智能車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng) 及監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議 和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車與車或者車與人之間，進(jìn)行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能 夠?qū)崿F(xiàn)車輛智能監(jiān)控和智能交通管理的一體化網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的典型 應(yīng)用。
[0003] 隨著各式通信設(shè)備在不同領(lǐng)域的使用，有限的通信頻譜（或稱頻段）資源被這些 通信設(shè)備大量占用。同時(shí)，伴隨著車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種智能設(shè)備也被應(yīng)用到 車輛中，這些智能設(shè)備多數(shù)都以具有通信功能的收或發(fā)設(shè)備為主。各種占用通信頻段設(shè)備 的大量應(yīng)用，在空間上形成了一個(gè)無形的繁忙通信網(wǎng)絡(luò)，真正能夠令通信設(shè)備隨時(shí)占用的 空閑通信頻段少之又少，通信頻譜資源緊缺問題正成為嚴(yán)重制約車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)順暢通信的關(guān) 鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種既能夠?qū)囕v進(jìn) 行智能監(jiān)控，又能夠?qū)崿F(xiàn)順暢通信的智能車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是提供一種上述智能車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān) 控方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述首要技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：基于頻譜感知的智能車聯(lián)物 聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括智能車輛和云端監(jiān)控平臺，其中，
[0007] 所述智能車輛上設(shè)置有第一中央處理器以及分別連接第一中央處理器的藍(lán)牙通 信模塊、第一 LTE通信模塊、頻譜感知融合模塊、具有信噪比檢測功能的頻譜感知模塊、速 度檢測模塊、GPS定位模塊、第一 GIS模塊、面部識別模塊、指紋識別器、音頻播放器、攝像 頭、液晶顯示屏和存儲器；所述頻譜感知模塊連接頻譜感知融合模塊，且所述頻譜感知模塊 至少具有三個(gè)；所述GPS定位模塊、第一 GIS模塊分別連接液晶顯示屏；所述液晶顯示屏分 別連接藍(lán)牙通信模塊和第一 LTE通信模塊；所述藍(lán)牙通信模塊、第一 LTE通信模塊、速度檢 測模塊、GPS定位模塊、第一 GIS模塊、面部識別模塊、指紋識別器和攝像頭分別連接存儲 器；
[0008] 所述云端監(jiān)控平臺包括第二中央處理器及分別連接第二中央處理器的第二LTE 通信模塊、第二GIS模塊、顯示器、音頻輸入裝置和儲存器，所述第二LTE通信模塊分別連接 第二GIS模塊和儲存器，所述第二GIS模塊分別連接所述顯示器和儲存器。
[0009] 本發(fā)明解決上述進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：基于頻譜感知的智能車聯(lián) 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方法，其特征在于，依次包括如下步驟：
[0010] (1)智能車輛與云端監(jiān)控平臺通過第一LTE通信模塊、第二LTE通信模塊建立通信 連接；
[0011] (2)智能車輛上的面部識別模塊和指紋識別器分別采集駕駛?cè)藛T的面部信息、指 紋信息，并與存儲器中預(yù)存駕駛?cè)藛T信息存在一致時(shí)，則將識別成功結(jié)果發(fā)送至第一中央 處理器和云端監(jiān)控平臺；
[0012] (3)第一中央處理器分別命令攝像頭、GPS定位模塊和第一 GIS模塊啟動(dòng)，攝像頭 錄制的視頻數(shù)據(jù)以及GPS定位模塊獲取的定位數(shù)據(jù)保存到存儲器中，第一 GIS模塊根據(jù)存 儲器中的定位數(shù)據(jù)，得到智能車輛的軌跡路線，并由液晶顯示屏顯示給駕駛?cè)藛T；
[0013] (4)當(dāng)智能車輛與云端監(jiān)控平臺傳輸存儲器中的數(shù)據(jù)以及進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)通信時(shí)， 則由第一中央處理器命令頻譜感知模塊啟動(dòng)，由頻譜感知模塊將其檢測的頻譜檢測結(jié)果、 信噪比數(shù)據(jù)一起發(fā)送給頻譜感知融合模塊；
[0014] (5)頻譜感知融合模塊根據(jù)接收到的各頻譜感知模塊的頻譜檢測結(jié)果及對應(yīng)的信 噪比進(jìn)行協(xié)作檢測，然后根據(jù)協(xié)作檢測結(jié)果，獲取當(dāng)前處于空閑狀態(tài)的頻段值，并將該空閑 狀態(tài)的頻段值發(fā)送給第一中央處理器，其中，所述頻譜感知融合模塊對各頻譜感知模塊檢 測結(jié)果的融合過程依次包括如下步驟：
[0015] (5-1)設(shè)定頻譜感知模塊為CR1，且頻譜感知模塊的數(shù)量為N(N = 2m+l，m e Z+)， 頻譜感知融合模塊為FC，N個(gè)頻譜感知模塊CR1*別獨(dú)立地獲取自身的信噪比SNR i和頻譜 檢測結(jié)果，并分別將獲取的信噪比SNR1和頻譜檢測結(jié)果發(fā)送至頻譜感知融合模塊FC，其中， 頻譜檢測結(jié)果包括頻譜感知模塊CR 1的檢測概率P dil以及虛警概率P fi p i = 1，2,…，N且 N彡3 ;
[0016] (5-2)頻譜感知融合模塊FC接收各頻譜感知模塊CR1S送來的信噪比SNR i和頻 譜檢測結(jié)果，并判斷信噪比SNR1大于預(yù)設(shè)的信噪比篩選值SNRwalJt，選擇此時(shí)信噪比對應(yīng) 的頻譜感知模塊為參與協(xié)作檢測的初選頻譜感知模塊，并執(zhí)行步驟（5-3);否則，選擇具有 最高信噪比的頻譜感知模塊所對應(yīng)的頻譜檢測結(jié)果為頻譜感知融合模塊FC的最終檢測結(jié) 果；
[0017] (5-3)根據(jù)參與協(xié)作檢測的初選頻譜感知模塊的信噪比和檢測概率，計(jì)算各初選 頻譜感知模塊的可靠度Φ i以及所有初選頻譜感知模塊信噪比平方和的平方根值Fs并令 信噪比SNIT1= γ i，初選頻譜感知模塊的數(shù)量為Ν'，且Ν'彡N，其中，初選頻譜感知模塊的 可靠度^、信噪比平方和的平方根值P的計(jì)算公式如下：
[0019] (5-4)頻譜感知融合模塊FC分別依次計(jì)算步驟（5-3)中各初選頻譜感知模塊信噪 比3冊 1與所有初選頻譜感知模塊信噪比平方和的平方根值f之間的商值Tl i，以及所得商 值H1的歸一化值n' i，其中，
[0020] 商值H1和歸一化值η' 計(jì)算公式如下：
[0023] 其中，n_表示Ν'個(gè)商值中的最大值，η _表示Ν'個(gè)商值中的最小值；
[0024] (5-5)頻譜感知融合模塊FC計(jì)算、獲取信噪比預(yù)設(shè)閾值λ、信噪比最佳閾值 λ Ciptinal，以及初選頻譜感知模塊CR1的可靠度Φ j，計(jì)算各初選頻譜感知模塊CR' ^勺聯(lián)合篩 選參數(shù)值X1，并選定參與協(xié)作的終選頻譜感知模塊：
[0025] (a)頻譜感知融合模塊FC根據(jù)接收的Ν'個(gè)初選頻譜感知模塊CR' 應(yīng)的信噪比， 獲取初選頻譜感知模塊信噪比中的信噪比最大值，記該信噪比最大值為SNR'max ;
[0026] (b)以獲取的信噪比最大值SNR' max為參考，并將信噪比最大值SNR' max分別與 Ν'個(gè)初選頻譜感知模塊CR' 信噪比SNR' ^乍商處理，計(jì)算得到各初選頻譜感知模塊信噪 比SNR',所對應(yīng)的初始閾值λ ,_，其中， - 一 丄 I ΙΙΙΟΙΛ* 丄 I *
， ， ， '
[0028] (c)根據(jù)各初選頻譜感知模塊CIT1的可靠度Φ i和信噪比商值的歸一化值ιΓ y 計(jì)算各初選頻譜感知模塊CIT1的聯(lián)合篩選參數(shù)值X i，并根據(jù)聯(lián)合篩選參數(shù)值X1，選取參 與協(xié)作的終選頻譜感知模塊CR",，其中，終選頻譜感知模塊CR"j^數(shù)量為M，聯(lián)合篩選參數(shù)
[0029] 若聯(lián)合篩選參數(shù)值xji于預(yù)設(shè)數(shù)值區(qū)間范圍[X a，Xj內(nèi)，SP xa< X X b 時(shí)，則選取該聯(lián)合篩選參數(shù)值X i對應(yīng)的初選頻譜感知模塊為終選頻譜感知模塊，并參與協(xié) 作檢測；否則，該初選頻譜感知模塊不予選?。?br>[0030] (d)根據(jù)步驟（c)中的信噪比預(yù)設(shè)閾值λ，獲取M個(gè)終選頻譜感知模塊CR",分別 在OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn)則下的協(xié)作檢測性能曲線，其中，
[0031] OR 準(zhǔn)則：
[0035] 其中，Pdi j為第j個(gè)終選頻譜感知模塊CR" j的檢測概率，P fai j為第j個(gè)終選頻譜感 知模塊CR'的虛警概率；Q d為協(xié)作檢測后的全局檢測概率，Q fa為協(xié)作檢測后的全局虛警概 率；ω j表示信噪比SNR"、的權(quán)重系數(shù)，SNR"、是第j個(gè)終選頻譜感知模塊CR"、的信噪比， SNR"_表示M個(gè)終選頻譜感知模塊的信噪比最大值，SNR" _表示M個(gè)終選頻譜感知模塊 的信噪比最小值；
[0036] (e)根據(jù)OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn)則下的協(xié)作檢測性能曲線，分別得到在OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn) 則下的最佳檢測性能值_和Q (細(xì)，d) max，并取 Q(GR，d) max和 Q (AND，d)