武汉大学赵翔团队在顾及视线效应的设施选址优化问题研究方面取得重要进展

来源：财讯网 2021-06-16 11:10:00

近日，武汉大学赵翔团队在顾及视线效应的设施选址优化问题研究方面取得了重要研究进展。现实世界中，学校、医院、急救中心、商超、消防站点、地铁线路设计等设施选址问题属于经典的设施选址优化问题。设施选址优化决策理论和方法能够帮助城乡规划决策者以最小的设施建设和运行维护成本实现地理空间上的服务最有效覆盖。因此，有关设施选址优化决策的理论和方法研究是一直是地理学相关领域中的热点和难点问题。

城市户外空间由不同类型传感器构成的传感网络是动态感知城市运行状态、保障城市公共服务的重要支撑，也是智慧城市基础设施建设的重要内容。传统的传感网络布局选址研究大多以简化的同心圆作为传感器的理论服务覆盖范围。然而部分城市中的传感器，如基于可见光的传感器（监控摄像头等）和激光雷达等，其服务范围容易受到障碍物的遮挡而导致其真实有效感知范围非常有限。这种服务需求与传感器设备之间需要视距可见才能实现感知服务覆盖的特性在设施选址问题中通常被定义为视线效应（line-of-sight，LOS）。在传感网络布局规划中，决策者往往需要根据建筑物的形态与空间分布，在建筑物密集的区域部署大量传感器以实现对重点区域的无缝服务覆盖。以最小的设备数量和运营成本，实现有效服务范围的最大化，是城市传感网络空间布局优化问题的核心目标和主要难题。

针对上述难题，赵翔提出了一种耦合计算几何方法和人工免疫智能优化算法的、顾及视线效应的设施选址优化模型，并分别以5G通信基站的选址优化和WIFI设备的选址优化为例进行了实证研究。不同于4G等传统通信技术，5G通信技术选用毫米波以满足各类新兴应用场景的信号传播需要和速度需要。然而，毫米波的波长更短，对于阻塞特别敏感，更容易受到干扰，有着更大的衰减和穿透损失。这一特性致使5G基站覆盖范围极为受限。海量且密集化的规模将成为5G基站部署的重要特征，其基站布设密度将远超4G基站的部署密度。如何在保证基站覆盖范围和服务质量的基础上降低建设成本，是加快5G通信技术推广和商业化运营亟需解决的技术难题，且直接影响到5G技术用户体验效果。实验结果表明，在城市户外复杂建筑环境中，利用赵翔提出的优化选址模型，能够在不增加基站数量的同事，有效提高30%的通信信号覆盖率，有效减少5G通信基站的建设成本，提高5G通信服务的用户体验，为我国的5G基础设施建设提供支持。