[發明專利]一種建筑模塊

在審

• 申請號: 201711098624.1
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107893549A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 曹睿康
• 申請（專利權）人: 曹睿康
• 主分類號: E04H1/02
• 分類號: E04H1/02;G08C17/02;G06F21/32;G06F21/84
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種建筑模塊，其特征在于，所述建筑模塊包括：建筑基板；

所述建筑基板上方左邊通過連接固定板固定臥室模塊；所述建筑基板上方中央通過連接固定板固定衛生間模塊；所述建筑基板上方右邊通過連接固定板固定廚房模塊；所述建筑基板中央通過連接固定板固定有客廳模塊；

所述客廳模塊安裝有智能家居，智能家居采用物聯網與計算機時限控制器連接；計算機時限控制器包括：顯示屏、指紋鎖、數據線、主機、時限控制模塊、游戲控制模塊、網購控制模塊、信號處理裝置、無線信號接收器、無線信號發射器；

顯示屏下端安裝有指紋鎖，顯示屏通過數據線與主機相連接，主機內部安裝有時限控制模塊、游戲控制模塊、網購控制模塊、信號處理裝置和無線信號接收器，時限控制模塊分別與游戲控制模塊、網購控制模塊相連接，信號處理裝置與時限控制模塊相連接，無線信號接收器與信號處理裝置相連接，無線信號發射器與無線信號接收器無線連接；

所述時限控制模塊包括：電源模塊、時間計時器、繼電器；電源模塊通過時間計時器與繼電器相連接；

所述信號處理裝置包括：測量放大器、控制芯片、校正器；測量放大器與控制芯片相連接，控制芯片與校正器相連接；

所述顯示屏采用LED顯示屏，包括電路基板及連接于該電路基板上的若干發光單元，所述LED顯示屏還包括混光裝置，該混光裝置可拆卸地裝設于所述電路基板，所述發光單元位于該電路基板和混光裝置之間，該混光裝置折射所述發光單元發出的光線；

所述混光裝置包括下表面、上表面及開設于該下表面的若干容置腔，該下表面與所述上表面為相互平行的光滑平面，所述容置腔在下表面的排列位置對應于所述發光單元的排列位置，所述發光單元容置于對應的容置腔內；

所述容置腔的表面為球形面，所述發光單元容置于對應的容置腔內，所述發光單元發出的光線經過所述容置腔的球形面和上表面折射之后，在該上表面射出；

所述電路基板上開設兩個相互平行的卡槽，所述混光裝置還包括兩個卡扣，該卡扣卡扣相互平行地設置于所述下表面，并與所述卡槽的位置對應，該卡扣容置于對應的卡槽內，以將所述混光裝置裝設于所述電路基板上；

所述混光裝置包括下表面及上表面，該下表面與所述上表面之間相互平行，所述下表面為經過磨砂處理而形成的磨砂面；

所述混光裝置的下表面開設若干容置腔，所述容置腔在下表面的排列位置對應于所述發光單元的排列位置，所述發光單元容置于對應的容置腔內，該發光單元發出的光線經過所述容置腔的磨砂面和上表面折射之后，在該上表面射出；

所述混光裝置由透明塑料制成；

所述混光裝置由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成；

所述發光單元為單色LED模塊，包括單色LED，每個單色LED作為一個像素點，所述單色LED排列形成單色LED陣列，該單色LED陣列設置于所述電路基板上，并與該電路基板電性連接，所述混光裝置罩設于該單色LED陣列上；

所述LED顯示屏為全彩LED顯示屏，包括設置于所述電路基板上并與該電路基板電性連接的三色LED陣列，所述混光裝置罩設于該全彩LED陣列上，所述三色LED陣列包括若干發光組，每個發光組作為一個像素點，并發出不同顏色的光線，所述發光組包括紅色發光單元、綠色發光單元及藍色發光單元，該紅色發光單元、綠色發光單元及藍色發光單元固定于所述電路基板上，并與該電路基板電性連接；

所述無線信號接收器包括：

接收器主體；

波導管，該波導管包括開口端以及連接端，該連接端連接該接收器主體；

傳輸單元，該傳輸單元設于該波導管之中，并靠近該連接端；以及

介質片，該介質片設于該波導管之中，其中，該介質片包括第一段部以及第二段部，該第一段部靠近該傳輸單元，該第二段部靠近該開口端，該第一段部具有第一介電常數，該第二段部具有第二介電常數，該第一介電常數低于該第二介電常數；

該傳輸單元包括傳輸針，該介質片與該傳輸針之間形成有夾角，該夾角為45度；

該第一段部包括聚丙烯，該第二段部包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

該第二段部包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以及聚丙烯；

該第一段部與該第二段部的長度比介于1∶0.8～1∶1之間；

該介質片包括第一端以及第二端，該第一端朝向該傳輸單元，該第二端朝向該波導管的該開口端，該第一端與該傳輸單元間形成有第一間距，該第二端與該波導管的該開口端之間形成有第二間距；

該第一間距為6.5～6.9mm，該第二間距為9.5～9.8mm；

該第一端上形成有第一缺口，該第二端上形成有第二缺口；

該波導管包括導槽，該介質片沿該導槽滑動而插入于該波導管之中；

所述無線信號發射器包括：

數字基帶模塊，被設置為產生多個單模式調制信號，其中該多個單模式調制信號包含WiFi信號和藍牙信號；以及射頻發射器，被設置為依據多模式調制信號來產生多標準射頻信號，其中該多模式調制信號由信號組合器依據該多個單模式調制信號來產生；

該信號組合器為數字信號組合器；

該數字基帶模塊包含：

多個基帶信號發生器，被設置為分別產生多個單模式調制信號；

多個數字合成器，被設置為應用不同的頻率偏移至該多個單模式調制信號，以產生多個頻移調制信號；以及該信號組合器，被設置為將該多個頻移調制信號組合以產生該多模式調制信號；

該不同的頻率偏移包含正頻率偏移和負頻率偏移；

該多個頻移調制信號具有非重疊的頻帶；

該射頻發射器包含：

頻率合成器，被設置為產生具有射頻載波頻率的振蕩信號；以及數字功率放大器，被設置為依據該多模式調制信號和該振蕩信號來產生多標準射頻信號；

該信號組合器為模擬信號組合器；

該數字基帶模塊包含：

多個基帶信號發生器，被設置為分別產生多個單模式調制信號；以及多個數字合成器，被設置為應用不同的頻率偏移至該多個單模式調制信號，以產生多個頻移調制信號；

該不同的頻率偏移包含正頻率偏移和負頻率偏移；

該多個頻移調制信號具有非重疊的頻帶；

該射頻發射器包含：

多個數模轉換器，被設置為將該多個頻移調制信號轉換為多個模擬基帶信號；

該信號組合器，被設置為將該多個模擬基帶信號組合以產生該多模式調制信號；

頻率合成器，被設置為產生具有射頻載波頻率的振蕩信號；以及上變頻電路，被設置為依據該多模式調制信號和該振蕩信號來產生該多標準射頻信號；

所述建筑基板下方右邊通過連接固定板固定書房模塊；所述建筑基板下方中央通過連接固定板固定健身室模塊；所述建筑基板下方左邊通過連接固定板固定娛樂室模塊；

所述無線信號接收器的數據融合中心對收集到的感知信息進行數據融合，并依據惡意節點的惡意攻擊模式計算全局的虛警概率；

第一步，根據各個節點的信噪比γ_i為每一個參與合作感知的次級用戶CR_i,i＝1…k設計一個權重然后對收集得到的信號能量統計量U_i進行線性加權得到最終的信號能量的統計量

第二步，分析虛警惡意攻擊模式對頻譜感知造成的影響，得到全局虛警概率P_f和攻擊概率p_a、攻擊閾值η、攻擊強度Δ之間的函數表達式如下：

Pf=Q(Σi=1kωi2(1+2γi)Q(Pd)+τsfs(Σi=1kωiγi+C1-C0σu2))]]>

其中：

基于用戶的位置信息以及當前時間段內統計到的視頻請求信息，所述主機

對用戶進行聚類處理包括用戶的位置信息用當前的位置坐標來描述：

l_i＝(x_i,y_i)；

其中x_i，y_i分別表示用戶i的橫縱坐標值，對于用戶i，構建一個內容請求頻率向量：

n_i＝(n_i,1,n_i,2,...,n_i,c)；

其中n_i,c表示用戶i請求內容c的次數，每個用戶對應一個內容請求向量，該向量反映了用戶的內容請求偏好；

基于用戶的位置信息和內容請求偏好信息對用戶進行聚類，具有相似內容請求偏好且位置相近的用戶分到一個多播組，使用余弦相似度準則來計算兩個用戶間的相似度，用如下公式計算：

s(i,j)=βli·lj||li||·||lj||+(1-β)ni·nj||ni||·||nj||;]]>

其中β是一個0-1之間的權重系數；

使用K-Means聚類方法，對小區內所有的用戶D進行聚類，u_i＝{l_i,n_i}表示用戶i的聚類信息，聚類的目的是將原始用戶分成C類D＝{D₁,…,D_C}，數學模型上是對下式求最小值：

Σk=1CΣui∈Dk||ui-γk||;]]>

其中γ_k為用戶群的中心；

所述基于用戶的位置信息以及當前時間段內統計到的視頻請求信息，對用戶進行聚類處理具體步驟如下：

步驟一，從D中隨機取C個用戶，作為C個用戶群的中心；

步驟二，根據相似度的計算公式，計算剩下的用戶到C個用戶群中心的相似度，將用戶劃分到相似度最高的用戶群；

步驟三，根據聚類結果，更新C個用戶群的中心γ_k＝{l_k,n_k}，用如下公式：

lk=(Σi∈DkmixiΣi∈Dkmi,Σi∈DkmiyiΣi∈Dkmi);]]>

nk=(Σi∈Dkmini,1Σi∈Dkmi,...,Σi∈Dkmini,cΣi∈Dkmi);]]>

其中m_i是一個0-1之間的權重系數，重復步驟二和步驟三，直到聚類中心不再發生變化；

所述根據用戶聚類結果，根據每個用戶群的位置信息，計算出每個用戶群中心位置的水平方位角和垂直仰角具體包括：

采用有源天線波束賦形模型，基站對每個用戶群有一個特定波束，即對每個用戶群設置一個特定的電子下傾角和垂直半功率帶寬的波束，基站坐標為原點O(0,0,H_BS)，用戶群k的質心為γ_k，位置坐標為(x_k,y_k,z_k)，垂直仰角和水平方位角為

基于聚類后的用戶群位置信息，用戶群質心的水平方向角和垂直仰角通過下面的公式求出：

θk=actan(HBS-zk(xk2+yk2))+π/2;]]>

顯然，垂直仰角和水平方位角的取值范圍為θ₁∈(0,π),

所述基站天線波束實現對用戶群的精確對準具體包括：

步驟一，將調整波束的電子下傾角、電子水平角和半功率帶寬，使波束的輻射方向對準用戶群的中心位置，使半功率帶寬范圍覆蓋用戶群中的所有用戶，基站到用戶的下傾角和水平角將調整為：

其中，和θ_k為基站基于用戶聚類結果，利用用戶群的中心位置計算出來的用戶群中心的水平方位角和垂直仰角；

步驟二，確定波束寬度，用戶群的覆蓋區域為一個圓點在用戶群中心的圓形，則該圓形區域的半徑為該用戶群中離中心位置最遠的用戶與中心的距離，即：

rk=maxi∈Dk(xi-xk)2+(yi-yk)2;]]>

其中(x_k,y_k)為用戶群k的中心γ_k的坐標，則第k個波束的垂直半功率帶寬為：

θ3dBk=arctan(xk2+yk2)+rkHBS-arctan(xk2+yk2)-rkHBS;]]>

所述采用有源天線陣列的天線模型，并確定基站到用戶的信道增益模型具體包括：

步驟一，根據每個用戶的位置信息以及所屬的用戶群波束，計算出每個用戶位置的實際水平方位角和垂直仰角，計算出用戶i相對于基站的水平方位角和垂直仰角θ_i'，若用戶i屬于多播組k，則用戶i的實際水平方位角和垂直仰角等于：

步驟二，有源天線陣列的天線模型：

3D天線增益模型采用3GPP標準中提出的有源天線陣列輻射模型，天線增益模型表示如下：

其中，為下傾角為0時的有源天線單陣元的天線增益模型，和θ為用戶實際位置上的方位角和垂直仰角，ρ為陣列天線的相關系數，w_m,n和v_m,n分別為權值因子和用戶偏移相位，分別表示如下：

其中，θ_etilt表示天線波束的下傾角，表示天線的水平轉向角，針對不同的用戶群，天線的θ_etilt和的配置不同；

步驟三，基站到用戶的信道增益模型，采用多播信道增益模型，在一個多播組中的用戶以相同的速率接受數據，基站的傳輸速率超過了該群中的某個用戶的最大承受速率，則這個用戶將不能正常解碼該數據，基站以用戶群中最小的速率傳輸數據，因此用戶群k中基站到用戶的等效信道增益等于該用戶群中用戶的最差信道增益，即：

其中表示用戶i(i∈D_k)在載波n上的信道增益，由3部分組成：快衰落、基站到用戶的路徑損耗和用戶的3D天線增益，如下表達式：

其中，F和PL分別表示快衰落和路徑損耗，表示第k個波束到用戶i的3D天線增益；

所述提出用戶群分簇算法，根據用戶群的位置信息，對用戶群進行分簇處理具體包括：

基于圖論的知識對用戶群進行分簇，定義波束間的干擾圖G＝(V,E)，其中V表示波束的集合，作為干擾圖的頂點，E表示波束間的干擾系數，作為干擾圖的邊，定義指示函數e(v_k,v_m)(k≠m)指示波束k和波束m間的干擾：

e(vk,vm)=1,|Ok-Om|<rk+rm+rth0,|Ok-Om|≥rk+rm+rth;]]>

其中O_k和O_m分別表示用戶群k和用戶群m的半徑，r_th表示兩個波束間干擾忽悠不計的門限距離，另外，定義e(v_k,v_k)＝0，表示波束自身不存在干擾，根據指示函數，構建一個二值干擾矩陣：

定義波束的干擾度：

dG(vk)=Σm=1,m≠kCe(vk,vm);]]>

當d_G(v_k)＝0時，稱v_k為零度節點；

分簇的具體步驟如下：

步驟一，用頂點集合V構建干擾矩陣A_G，初始化迭代因子h＝1，孤立節點集合分簇集合節點集合

步驟二，找到所有的零度節點v_k，更新S＝S∪v_k；剩余節點集合記為Φ₁＝V-S；

步驟三，分簇：a)找節點k＝argmax(d_G(v_k))，令干擾矩陣的第k行、第k列為0，更新節點集合B_h＝B_h∩v_k；b)循環執行a)直到A_G＝0；c)更新Φ_h＝Φ_h-B_h，則Φ_h為第h個簇；

步驟四，用節點集合B_h重新構建A_G≠0，更新節點集合Φ_h+1＝B_h，更新迭代因子h＝h+1，執行步驟(3)；如果A_G＝0或者|B_h|＝1，如果|B_h|＝1，則Φ_h+1＝B_h；

步驟五，將孤立節點集合S分配到最少節點的一簇中；

經過用戶群的分簇處理后，用戶群D＝{D₁,…,D_k,…,D_C}經過分簇算法被劃分為Φ＝{Φ₁,…,Φ_h,…}，Φ_h表示第h個用戶群簇，每個簇中的總的用戶傳輸速率為：

RnΦh=ΣDk∈ΦhRnk;]]>

系統總的吞吐量為所有用戶群簇的傳輸速率之和：

U=ΣΦh∈ΦΣn∈Fαn,ΦhRnΦh;]]>

其中為用戶群簇Φ_h使用載波n的指示因子，相應的，滿足的條件為：

αn,Φh={0,1},Φh∈Φ,n∈F---(1)]]>

ΣΦh∈Φαn,Φh=1,n∈F---(2)]]>

條件(2)表示一個載波只能分配給一個用戶群簇，同一簇中的用戶群共享一個載波資源，不同簇中的用戶群不可以復用；

所述基于最大化吞吐量的載波分配算法具體步驟如下：

步驟一，根據公式：

RnΦh=ΣDk∈ΦhRnk,n∈F,Φh∈Φ;]]>

計算每個簇中的用戶在載波n上的總傳輸速率；

步驟二，為了最大化系統的吞吐量，找到獲得最大速率的載波和用戶群簇，首先分配該載波給該用戶群簇，根據公式：

(n,Φh)=argmaxn∈F,Φh∈ΦRnΦh;]]>

將載波n分配給用戶群簇Φ_h獲得最大的傳輸速率，載波n分配給簇Φ_h的頻譜利用率最高，所以將載波n分配給用戶群簇Φ_h；

步驟三，將載波n從載波集合F中移除，同時，將用戶群簇Φ_h從集合Φ中移除；

步驟四，重復執行步驟二和步驟三，直到載波集合或者用戶群簇集合成為空集。