[发明专利]基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法、装置和设备

说明书

本申请涉及电磁频谱监测技术领域的一种基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法、装置和设备。所述方法包括：根据电波传播理论将电磁频谱地图构建分解为路径衰减和阴影衰落分量的估计，首先基于路径衰减模型参数的先验分布，以及监测数据构成的似然，通过贝叶斯定理构建贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布，根据模型参数的后验分布采用吉布斯采样的方法获得模型参数的估计值，从而实现路径衰减的估计；然后将监测数据与对应位置的路径衰减分量估计值作差，得到残差监测数据，再通过克里金插值进行阴影衰落分量估计。本方法将贝叶斯层级模型和残差克里金法两者结合，达到提高方法的适用性、鲁棒性的同时完成电磁频谱地图的高精度构建。

技术领域

本申请涉及电磁频谱监测技术领域，特别是涉及一种基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法、装置和设备。

背景技术

电磁频谱地图（Spectrum Map）也被称之为无线电环境地图（Radio EnvironmentMap）或无线电地图（Radio Map），可从时间、空间、频率和能量等多个维度对电磁环境进行定量描述，并结合地理信息系统进行可视化展示。电磁频谱地图为电磁空间认知与控制利用等诸多军民应用提供基础信息，其用途主要有四个方面，一是获取电磁频谱资源分布状况，支撑频谱资源精细化动态分配，实现电磁频谱资源高效利用；二是获取电磁辐射分布状况，为电磁污染监测与防治提供量化依据。三是获取电磁干扰行为规律，支撑黑广播、伪基站等违法行为查处，维护用频秩序；四是军事应用领域，电磁频谱地图可为电磁态势生成、装备部署运用、作战用频规划和用频冲突消解等应用提供辅助决策信息。因此，准确、快速构建电磁频谱地图具有十分重要的意义。

根据是否需要辐射源与传播模型等先验信息，电磁频谱地图构建方法通常分为直接构建法、间接构建法和混合构建法三类。直接构建法主要包括最近邻法、自然邻点法、反距离加权法、样条法、改进Shepard法和梯度距离平方反比法等确定性插值法和克里金法等地统计学变分插值法。间接构建法需利用辐射源和传播模型等先验信息，主要包括基于完备先验信息的正演法、基于发射机位置估计法、接收信号强度差分法和信噪比辅助法等。混合构建法将直接构建法和间接构建法相结合，包括基于图像处理的混合构建法、利用克里金法对传播模型构建结果进行修正的混合构建法和基于多中心幂函数拟合的混合构建法等。实际应用中，由于先验信息无法全部获得，对先验信息依赖性较强的间接构建法的适用范围受限。而直接构建法因为无法利用已获得的部分先验信息，导致构建精度不高。如何提出一个混合构建方法可以利用部分先验信息，在提高算法适用性与鲁棒性的同时提高构建精度成为了当前电磁频谱地图构建中的关键问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法、装置和设备。

一种基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法，所述方法包括：

获取电磁环境监测数据以及待估计点位置，所述电磁环境监测数据包括位置信息和对应位置的接收功率。

根据模型参数的先验分布和根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布。

根据所述模型参数的后验分布，采用吉布斯采样方式，得到模型参数估计值。

根据所述模型参数估计值和路径衰减模型，得到待估计点位置的路径衰减分量估计值。

将所述接收功率与对应位置的所述路径衰减分量估计值作差，得到残差监测数据。

根据所述残差监测数据，采用指数模型的残差克里金插值方法，得到待估计点位置的阴影衰落分量估计值。

将所述路径衰减分量估计值和所述阴影衰落分量估计值求和，得到待估计点位置的接收功率估计值。

一种基于残差克里金的电磁频谱地图构建装置，所述装置包括：