CN103796233B - 无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法及系统 - Google Patents

Abstract

无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法及系统，利用手机采用电子地图的方式对导入的室内平面图进行坐标映射，在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点；建立对加速度传感器和电子罗盘上报数据的实时监测；根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；实时采集、解析并缓存基带上报的无线网络空口参数，当在电子地图上根据本次移动坐标绘制完增量路径后，将缓存的采样点信息平铺显示于本次的增量路径上。本发明解决了传统室内步测过程中手动打点的不准确，随机性强，操作不便等问题。

Description

无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法及系统

技术领域

本发明属于室内无线网络测试领域，特别涉及一种空口参数的自动地理化展示方法及系统。

背景技术

移动无线网络路测系统是利用测试软件、测试手机、扫频仪、电子地图、GPS及测试车辆等工具对移动无线网络进行规划和优化的系统。主要满足网络的小区站址选择、网络日常优化、射频质量评估等需要。

通过智能手机进行室内网络优化测试因具备较强的便携性和灵活性，得到了越来越广泛的应用。在室内环境中因建筑对GPS信号屏蔽效应，使得路测软件无法在测试时通过获取GPS信号，进行实时、准确的进行空口参数地理化展示，例如无法直观的展示所测环境的无线信号地理覆盖效果，因此对实时的现场问题发现、分析带来了较大的不便。传统的解决方案是通过手工打点结合电子地图来辅助参数的室内地理化展示，测试人员在室内步行测试的同时，在电子地图上不停的手工标注当前位置，空口参数在两次手工打点坐标间均匀平铺，如此半自动的生成参数地理化展示效果图。手工打点进行空口参数的地理化展示受测试人员的行走速度的变化性、测试路径的随机性、手工取点的误操作等因素影响，无法保证展示效果的准确性。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对传统室内无线网络测试手工打点地理化展示的种种不便以及工程实践的需求，本发明通过利用智能手机内置的加速度传感器、电子罗盘，结合电子地图开发出一种适用于基于智能手机的无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法。

本发明的技术方案提供一种无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法，包括在手机上进行以下操作，

首先，采用电子地图的方式对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点；

然后，建立对加速度传感器和电子罗盘上报数据的实时监测；根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；实时采集、解析并缓存基带上报的无线网络空口参数，当在电子地图上根据本次移动坐标绘制完增量路径后，将缓存的采样点信息平铺显示于本次的增量路径上。

而且，对测试人员跨步次数进行计数的实现方式如下，

速度传感器实时上报x、y、z三个轴向的加速度分量X、Y、Z，步行测试时，加速度向量的模值为通过快速傅里叶变换来处理加速度模值，滤去噪声；

建立包含如下2个要素的模型M，

1.定义加速度模值的FFT极大值为波峰，极小值为波谷，波峰和波谷满足给定的阈值条件，包括波谷<给定波谷阈值且波峰>给定波峰阈值；

2.两个连续波谷的时间间隔必须在给定的时间跨度之内；

对连续三个加速度值进行滑窗检测，将三个采样点中点的值与前后两个点进行比较找出连续的一对波峰和波谷，当该对波峰和波谷满足以上两个条件时，就认为侦测到了一次跨步并计为1步。

本发明还提供一种无线网络空口参数的室内自动地理化展示系统，包括在手机上设置以下模块，

电子地图模块，用于对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点；

电子罗盘监听模块，用于建立对电子罗盘上报数据的实时监测；

加速度传感器监听模块，用于建立对加速度传感器上报数据的实时监测；

步态检测模块，用于根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；

室内坐标生成模块，用于根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；

无线参数解析模块，用于实时采集、解析基带上报的无线网络空口参数；

无线参数缓存模块，用于实时缓存解析后的无线网络空口参数。

本发明涉及一种无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法及系统，应用于无线网络路测优化产品中。它利用智能手机内置的加速度传感器、电子罗盘，将基带上报的空口参数实时的自动的在电子地图上展示，解决了传统室内步测过程中存在的手动打点的不准确，随机性强，操作不便等问题。

附图说明

图1为本发明实施例的步行过程中加速度变化波形图。

图2为本发明实施例的经FFT处理后加速度变化波形图。

图3为本发明实施例的步态检测算法建模示意图。

图4为本发明实施例的硬件应用示意图。

图5为本发明实施例的无线网络空口参数自动地理化展示流程图。

具体实施方式

参见图4，401是内置有加速度传感器、电子罗盘的智能测试手机，将该手机接入无线网络后，本发明技术方案可采用软件技术实现自动运行流程，以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

参见图5，实施例提供的无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法，包括在手机上进行以下操作，

首先，采用电子地图的方式对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点。具体实施时，可在测试开始前，在电子地图上导入待测试环境的室内平面图，在室内平面图上选取任意两点作为特征点，在另一图层上加载该区域大地坐标系的电子地图，在电子地图上选取刚刚设置的特征点，根据在两张不同坐标系下对同一地理位置选取的特征点建立室内平面图的平面像素坐标系与大地坐标系间的映射关系。

然后，建立对加速度传感器和电子罗盘上报数据的实时监测；根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；实时采集、解析并缓存基带上报的无线网络空口参数（每一类无线空口参数都是按某个固定的时间间隔周期上报，每一次上报被称为该无线参数的一个采样点），当在电子地图上根据本次移动坐标绘制完增量路径后，可将缓存的无线网络空口参数按采样点均匀的平铺显示于本次的增量路径上。具体实施时，可通过智能手机的硬件抽象接口，建立对内置的加速度传感器和电子罗盘上报数据的实时并行监测，

本发明进一步提出一种步态监测算法，实施例对测试人员跨步次数进行计数的实现方式如下，

速度传感器实时上报x、y、z三个轴向的加速度分量X、Y、Z，步行测试时，加速度向量的模值为通过快速傅里叶变换(FFT)来处理加速度模值，滤去噪声。采用20HZ采样频率，图1横轴为加速度值的采样点索引，纵轴为加速度大小。

由于采样到的数据包含噪声，特别是每次步行动作切换间加速度值的波动比较大，通过快速傅里叶变换(FFT)来处理加速度值，滤去噪声，处理后的波形如图2所示。

经过FFT处理的波形表现出一定的规则，就是在一定的时间间隔内总有一个波谷，我们称这个点为“踩点”（如图3中的302、303、304、305点），也就是加速度最小的时刻（脚往下踩，手机相对有一个往下“掉”的过程）。另外，图3上301点也是波谷，但这一点是一个波动点，需要排除。所以踩点还必须小于一定的阈值（-Threshold）。当脚抬起来的时候（“起点”），身体对手机的作用力会增大，加速度也增大，因此将周期性出现一个波峰。和波谷一样，由于受到肢体抖动等因素的影响，波峰也会出现伪起点，即并非抬脚时出现波峰，所以起点必须大于一定的阈值（一般与波谷相应阈值对称，即+Threshold），大于Threshold的波峰都称为起点，一个起点和一个踩点就标识了一个抬脚到落脚的跨步过程。通常地，走路的时候步与步之间的有一定的时间间隔，走快些间隔小，走慢些间隔大。如果是跑的话，人类的极限是1秒种跑5步，也就是1步0.2秒。从起点到踩点状态变化1次就是走了1步。所以，实施例建立包含如下2个要素的模型M：

3.定义加速度模值的FFT极大值为波峰，极小值为波谷，波峰和波谷满足给定的阈值条件，即波谷<给定波谷阈值且波峰>给定波峰阈值

4.两个连续波谷的时间间隔必须在给定的时间跨度阈值（Timespan）之内，例如200～2000毫秒。

对连续三个加速度值进行滑窗检测，将三个采样点中点的值与前后两个点进行比较找出连续的一对波峰和波谷，当该对波峰和波谷满足以上两个条件时，就认为侦测到了一次跨步，即计为1步。

本发明技术方案可采用软件技术实现自动运行流程。为便于实施参考起见，提供实施例的具体实现流程。参见图5，实施例利用手机进行的空口参数的室内自动地理化展示流程如下：

步骤501，采用电子地图的方式导入待测试场景的室内平面图，进入步骤502。

步骤502，建立室内平面图的像素坐标系与大地坐标系的映射关系，进入步骤503。

步骤503，输入步测时每一步的步长，并在电子地图上标识一个开始测试的起始位置，该起始位置可根据步骤502所得映射关系转换为经纬度；具体实施时，本领域技术人员可自行根据情况预设步长和选择起始位置；然后并行进入执行步骤504、513、517。

步骤504，建立对加速度传感器实时上报数据的监听，进入步骤505。

步骤505，更新连续三个采样点的滑动窗口：实施例对加速度传感器上报的加速度进行采样，建立每次针对三个连续采样点处理的滑窗检测机制，即每次使用一个新的采样点，代替上一组三个采样点中采样时间距离新采样点最远的点，而与上一组时间上最靠近新采样点的两个采样点，组成新一组的三个采样点，这样就形成了不断更新的滑动窗口。对于每个采样点都需要使用X、Y、Z三个方向上的加速度值来计算采样点的加速度向量的模值，并且对其使用快速傅里叶变换，进入步骤506。

步骤506，判断之前有采样点中点的模值出现波峰值了吗？为便于判断起见，实施例设置“波峰”标识，“波峰”标识初始设为“未出现”；此步骤可判断“波峰”标识被设置成“出现”了吗？如果波峰出现了，则执行步骤509；否则执行步骤507。

步骤507，判断滑窗中当前一组三个采样点的中点的加速度模值是否大于前后两个采样点，即中点模值是极大值且大于预设的相应波峰阈值，如果既是极大值又大于相应波峰阈值，则说明波峰出现，执行步骤508；否则转回步骤505继续执行。具体实施时，本领域技术人员可自行根据情况设定相应波峰阈值。

步骤508，记录波峰已出现，具体实施时，将“波峰”标识设置为“出现”，并转回步骤505继续执行。

步骤509，寻找波谷，即判断滑动窗口内当前一组三个采样点的中点的加速度模值是否小于前后两个采样点，即中点模值是极小值，并且小于预设的相应波谷阈值。如果是极小值且小于相应波谷阈值，则执行步骤510；否则转回步骤505继续执行。具体实施时，本领域技术人员可自行根据情况设定相应波谷阈值。

步骤510，对于找到的波谷记录下出现波谷的时间，同时将“波峰”标识设为“未出现”，即清除波峰出现标识，表明成功找到了一对波峰和波谷，意味着可能找到了一次完整地抬脚与落脚的跨步过程，进入步骤511。

步骤511，判断上次记录的波谷出现时间和当前波谷出现时间的间隔是否满足预设的相应时间跨度阈值（例如大于最小阈值200毫秒且小于最大阈值2000毫秒），如果是，则表明找到了一次完整的跨步，进入步骤512；否则认为不是真正的跨步而是干扰噪声，转到步骤505继续执行。具体实施时，本领域技术人员可自行根据情况设定相应时间跨度阈值。

步骤512，将计步次数累加一次，并等待步骤515的判断条件满足后参与步骤516的处理。

步骤513，该步骤建立对电子罗盘实时上报数据的监听，建立后进入步骤514。

步骤514，获取电子罗盘监听上报的方向变化数据，计算连续两次方向变化间的差值，进入步骤515。

步骤515，判断方向变化差值是否大于预设的相应阈值，若大于相应阈值则执行步骤516，否则转回步骤514继续执行。具体实施时，本领域技术人员可自行根据情况设定相应阈值。

步骤516，当步骤515判断出电子罗盘的指示的方向变化超过相应阈值时，进入本步骤获取步骤512所累加的计步次数，结合当前方向和步骤503预设的步长，根据步骤502所建立室内平面图的像素坐标系与大地坐标系的映射关系，以室内起始的经纬度为基准，计算当前的室内坐标，得到用户当前所在的经纬度坐标。具体实施时，可获取本次跨步次数并重置次数为0，通过起点位置、跨步次数、步长、以及当前有效运动方位信息计算出本次移动坐标，将新的有效运动方位信息设置为当前有效运动方位。步骤512计步累加后是不会立即执行步骤516来计算室内坐标的，这是因为电子罗盘的敏感度高于使用加速度传感器的计步，通过设定步骤515处的方向变化阈值，例如10度，可以保证当每次成功计步之后，步骤515都能满足条件而触发步骤516，而当测试者转向行走时也能触发步骤516来计算室内坐标（此时一般也能满足执行步骤512完毕）。

步骤517，启动空口参数原始码流解析，进入执行步骤518。

步骤518，缓存解析的空口无线参数，等待步骤516的执行完成后参与步骤519的处理。

步骤519，在步骤516完成后触发，获取步骤516所计算的室内坐标值和步骤518缓存的空口无线参数值，并清空缓存，接着执行步骤520。

步骤520，根据室内坐标值在电子地图上绘制新的行走轨迹，并在新的行走轨迹上平铺空口无线参数。可根据步骤516所得坐标信息，在电子地图上绘制从上次上报坐标点到本次上报坐标的步行路径，即增量路径，并从无线参数缓存中获取参数信息均匀平铺到该路径上，同时缓存的空口无线参数清除。具体实施时，可按预设步长结合跨步次数从上次方位变化点位置在室内平面图上进行矢量累加，得到实际测试路径。当继续走动时，返回并行进入执行步骤504、513、517，即步骤504到520会不断循环执行，自动地将用户的行走轨迹持续绘制于电子地图，并将无线参数平铺到轨迹上进行地理化呈现。

具体实施时，可采用软件模块化技术进行系统实现，为便于实施参考起见，提供在手机上的系统实现建议方案：

电子地图模块，用于对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点，具体实施时，可提供用户界面给用户进行地图选点操作；

电子罗盘监听模块，用于建立对电子罗盘上报数据的实时监测；

加速度传感器监听模块，用于建立对加速度传感器上报数据的实时监测；

步态检测模块，用于根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；

室内坐标生成模块，用于根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；

无线参数解析模块，用于实时采集、解析基带上报的无线网络空口参数；

无线参数缓存模块，用于实时缓存解析后的无线网络空口参数。

各模块具体实现与方法一致，本发明不予赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法，其特征在于：包括在手机上进行以下操作，

首先，采用电子地图的方式对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点；

然后，建立对加速度传感器和电子罗盘上报数据的实时监测；根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；实时采集、解析并缓存基带上报的无线网络空口参数，当在电子地图上根据本次移动坐标绘制完增量路径后，将缓存的采样点信息平铺显示于本次的增量路径上；

所述对测试人员跨步次数进行计数的实现方式如下，

速度传感器实时上报x、y、z三个轴向的加速度分量X、Y、Z，步行测试时，加速度向量的模值为通过快速傅里叶变换来处理加速度向量的模值，滤去噪声；

建立包含如下2个要素的模型M，

1)定义加速度模值的FFT极大值为波峰，极小值为波谷，波峰和波谷满足给定的阈值条件，包括波谷<给定波谷阈值且波峰>给定波峰阈值；

2)两个连续波谷的时间间隔必须在给定的时间跨度之内；

对连续三个加速度值进行滑窗检测，将三个采样点中点的值与前后两个点进行比较找出连续的一对波峰和波谷，当该对波峰和波谷满足以上两个条件时，就认为侦测到了一次跨步并计为1步。

2.一种无线网络空口参数的室内自动地理化展示系统，其特征在于：包括在手机上设置以下模块，

电子地图模块，用于对导入的室内平面图进行坐标映射，建立平面象素坐标系与大地坐标系间的映射关系；在开始测试时，在室内平面图上选取当前测试位置作为测试的起点；

电子罗盘监听模块，用于建立对电子罗盘上报数据的实时监测；

加速度传感器监听模块，用于建立对加速度传感器上报数据的实时监测；

步态检测模块，用于根据加速度传感器上报数据，对测试人员跨步次数进行计数；

所述对测试人员跨步次数进行计数的实现方式如下，

速度传感器实时上报x、y、z三个轴向的加速度分量X、Y、Z，步行测试时，加速度向量的模值为通过快速傅里叶变换来处理加速度向量的模值，滤去噪声；

建立包含如下2个要素的模型M，

3)定义加速度模值的FFT极大值为波峰，极小值为波谷，波峰和波谷满足给定的阈值条件，包括波谷<给定波谷阈值且波峰>给定波峰阈值；

4)两个连续波谷的时间间隔必须在给定的时间跨度之内；

对连续三个加速度值进行滑窗检测，将三个采样点中点的值与前后两个点进行比较找出连续的一对波峰和波谷，当该对波峰和波谷满足以上两个条件时，就认为侦测到了一次跨步并计为1步；

室内坐标生成模块，用于根据电子罗盘上报数据，当电子罗盘实时上报的方位变化值大于预设值时，根据跨步次数得到本次移动坐标；

无线参数解析模块，用于实时采集、解析基带上报的无线网络空口参数；

无线参数缓存模块，用于实时缓存解析后的无线网络空口参数。