[发明专利]光伏电池组件监测认知无线定位方法

摘要

本发明涉及光伏电池组件监测认知无线定位方法，用于由数据融合中心以及N个光伏电池组件形成的认知无线定位网络中，该方法不需额外布设大量的认知用户数目，只需要利用现有已布设的光伏电池组件即可与数据融合中心形成认知无线定位网络，节约了针对授权频段检测的传统认知检测的经济成本，并且还可以准确地实现对占用授权频段的用户定位，从而实现了利用一个网络实现两种用途。

主权项

1.光伏电池组件监测认知无线定位方法，用于由数据融合中心以及N个光伏电池组件形成的认知无线定位网络中，数据融合中心与N个光伏电池组件分别建立无线通信连接，各光伏电池组件内存储有自身位置数据，并且光伏电池组件均具有监测频段占用情况的认知检测功能，N≥3，其特征在于，依次包括如下步骤：步骤1，N个光伏电池组件在统一的预设周期内实时采集自身的实时输出电压和实时输出电流后，各光伏电池组件分别发送自身位置数据、实时输出电压和实时输出电流值给数据融合中心；其中：第i个光伏电池组件标记为PV_i，i＝1,2,…,N，光伏电池组件PV_i的位置数据标记为(X_PVi,Y_PVi,Z_PVi)，光伏电池组件PV_i的实时输出电压标记为U_t(PV_i)，光伏电池组件PV_i的实时输出电流标记为I_t(PV_i)，数据融合中心标记为DF，数据融合中心DF的位置数据标记为(X_DF,Y_DF,Z_DF)；N个光伏电池组件统一的预设周期标记为T；步骤2，数据融合中心根据在预设周期T内所接收的各光伏电池组件的实时输出电压和实时输出电流，分别计算N个光伏电池组件在预设周期内的工作状态参考值；光伏电池组件PV_i的工作状态参考值标记为工作状态参考值的计算公式如下：其中，T表示N个光伏电池组件统一的预设周期，U_t(PV_i)表示光伏电池组件PV_i的实时输出电压，I_t(PV_i)表示光伏电池组件PV_i的实时输出电流；步骤3，数据融合中心设置筛选光伏电池组件的满载状态阈值δ₀并根据满载状态阈值δ₀以及各光伏电池组件对应的工作状态参考值，筛选出参与协作定位的主协作定位集合以及辅助协作定位集合：当光伏电池组件所对应工作状态参考值大于或者等于满载状态阈值δ₀时，则选择该光伏电池组件参与协作定位，并置入主协作定位集合S₁中；否则，将该光伏电池组件作为参与协作定位的辅助协作光伏电池组件，并置入辅助协作定位集合S₂中；在主协作定位集合S₁中，设定作为参与协作定位的主协作光伏电池组件的总数目为N₁；在辅助协作定位集合S₂中，设定作为参与辅助协作定位的辅助协作光伏电池组件的总数目为N₂，且N₁+N₂＝N；步骤4，在主协作定位集合S₁中，预设M个按照升序排列的分簇阈值λ_j，数据融合中心根据主协作定位集合S₁中各主协作光伏电池组件发送来的工作状态参考值分别与各分簇阈值作判断比较，得到M₁个独立的含有主协作光伏电池组件的分簇；j＝1,2,…,M且λ₁<λ₂<…<λ_M；分簇标记为C_l，l＝1,2,…,M₁，1≤M₁≤M+1；数据融合中心对主协作定位集合S₁中各主协作光伏电池组件的分簇过程包括步骤4‑1至步骤4‑2：步骤4‑1，根据M个分簇阈值，设定M+1个分簇区间段分别为(‑∞,λ₁]、(λ₁,λ₂]、…、(λ_M‑1,λ_M]和(λ_M,∞)；其中，位于第一分簇内的主协作光伏电池组件对应的工作状态参考值处于(‑∞,λ₁]区间段内，位于第二分簇内的主协作光伏电池组件对应的工作状态参考值处于(λ₁,λ₂]区间段内，依次类推，位于第M分簇内的主协作光伏电池组件对应的工作状态参考值处于(λ_M‑1,λ_M]区间段内，位于第M+1分簇内的主协作光伏电池组件对应的工作状态参考值处于(λ_M,∞)区间段内；步骤4‑2，数据融合中心分别将主协作定位集合S₁中各主协作光伏电池组件对应的工作状态参考值与M+1个分簇区间段比较，以判决各主协作光伏电池组件所处的分簇区间段：当主协作光伏电池组件的工作状态参考值处于分簇区间段(‑∞,λ₁]或者(λ_M,∞)时，则不准该主协作光伏电池组件参与到主协作定位集合S₁的协作定位，并将该主协作光伏电池组件置入步骤3所述的辅助协作定位集合S₂中；步骤5，在含有主协作光伏电池组件的M₁个分簇内，选择各分簇内具有最小工作状态参考值的主协作光伏电池组件作为该分簇的簇内数据融合中心，从而得到M₁个簇内数据融合中心；其中，M₁≤M+1；步骤6，针对M₁个分簇，依次得到各簇内针对授权频段f的簇内协作检测概率和簇内协作虚警概率，并由各分簇分别发送对应的簇内协作检测概率和簇内协作虚警概率给数据融合中心；其中，各簇内的频谱感知融合检测过程为：根据所得簇C_l内各主协作光伏电池组件的检测结果，由该簇C_l内的簇内数据融合中心对簇内主协作光伏电池组件的检测结果融合，以得到该簇内所有主协作光伏电池组件的簇内协作检测概率和簇内协作检测的虚警概率；其中，簇内协作检测概率簇内协作虚警概率其中，M_l表示分簇C_l内所有协作光伏电池组件的数目，p_k表示分簇C_l内第k个协作光伏电池组件的检测概率；l＝1,2,…,M₁，1≤M₁≤M+1；步骤7，根据辅助协作定位集合S₂中的各辅助协作光伏电池组件所对应的信噪比和检测概率，得到该辅助协作定位集合S₂中针对授权频段f的辅助协作检测概率和辅助协作虚警概率，并发送辅助协作检测概率和辅助协作虚警概率给数据融合中心；其中：辅助协作检测概率辅助协作虚警概率步骤8，数据融合中心根据M₁个分簇对应的簇内主协作光伏电池组件的信噪比以及辅助协作定位集合S₂内所有辅助协作光伏电池组件的信噪比，分别得到M₁个分簇各自对应的主协作贡献系数δ_l以及辅助协作定位集合S₂的辅助协作贡献系数δ_S2；其中：m_l表示第l分簇内所有主协作光伏电池组件的总数目，N₂表示辅助协作定位集合S₂内所有辅助协作光伏电池组件的总数目；步骤9，数据融合中心根据各分簇的协作贡献系数δ_l以及辅助协作定位集合所对应的辅助协作贡献系数δ_S2，得到N个光伏电池组件针对授权频段f的最终协作检测概率；N个光伏电池组件针对授权频段f的最终协作检测概率标记为Q_D：步骤10，在N个光伏电池组件检测到授权频段f处于占用状态后，主协作定位集合S₁中的N₁个主协作光伏电池组件分别将接收到占用授权频段f的信号强度发送给数据融合中心，辅助协作定位集合S₂中的N₂个辅助协作光伏电池组件也分别将其接收到占用授权频段f的信号强度发送给数据融合中心，由数据融合中心再根据各分簇的主协作贡献系数以及辅助协作贡献系数获取、得到占用该授权频段f的用户真实位置；其中，占用该授权频段f的用户真实位置的获取过程包括如下步骤10‑1至步骤10‑3：步骤10‑1，在主协作定位集合S₁中，依次计算每一个主协作光伏电池组件所接收信号强度S'_m与剩余N₁‑1个中每个主协作光伏电池组件所接收信号的强度S'_n的比值R_mn，即：步骤10‑2，根据得到的信号强度比值R_mn，计算主协作定位集合S₁中各主协作光伏电池组件的权值；其中，步骤10‑3，根据N₁个主协作光伏电池组件的坐标以及各主协作光伏电池组件对应的权值，计算、得到主协作定位集合S₁针对占用授权频段f的用户位置定位坐标(x_0(S1),y_0(S1),z_0(S1))；其中：其中，(x_0(S1),y_0(S1),z_0(S1))为主协作定位集合S₁针对占用当前授权频段f的用户位置定位坐标，W_t表示各主协作光伏电池组件的权值，t＝1,2,…,N₁；步骤10‑4，按照步骤10‑1至步骤10‑3相同的方法，得到辅助协作定位集合S₂针对占用授权频段f的用户位置定位坐标(x_0(S2),y_0(S2),z_0(S2))；其中：其中，S”_m表示辅助协作定位集合S₂中每一个辅助协作光伏电池组件所接收信号强度，S”_n表示辅助协作定位集合S₂中剩余的N₂‑1辅助协作光伏电池组件各自接收信号的强度；R'_mn表示辅助协作定位集合S₂中的信号强度比值，W'_m表示辅助协作定位集合S₂中各辅助协作光伏电池组件的权值，表示辅助协作定位集合S₂中辅助协作光伏电池组件的坐标值；步骤10‑5，数据融合中心根据主协作定位集合S₁所得用户定位坐标、各分簇对应的主协作贡献系数、辅助协作定位集合S₂所得用户定位坐标以及辅助协作贡献系数，得到占用授权频段f的用户的最终定位坐标(x₀,y₀,z₀)：其中：