[发明专利]一种广域虚拟密集化频谱态势生成方法

说明书

本发明公开了广域虚拟密集化频谱态势生成方法，主要解决现有技术所需感知设备庞大，电磁态势反演的准确度较低的问题。其技术方案是：1、确定和配置复杂电磁环境参数；2、广域虚拟密集化获取感知数据；3、构建感知节点位置矩阵；4、构建路径损耗矩阵；5、根据感知节点位置矩阵、路径损耗矩阵进行辐射源识别，获得辐射源位置和辐射功率；6、根据识别的辐射源，电磁态势反演，生成电磁频谱态势。本发明可在少量传感器位置随机分布，辐射源位置和辐射功率随机分布的条件下，对传感器进行广域虚拟密集化，实现辐射源识别，进而生成电磁态势，可用于广域虚拟密集化频谱态势生成。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及频谱感知技术，辐射源识别，电磁频谱态势，更进一步涉及一种广域虚拟密集化的频谱态势生成方法，可用于广域环境中的高精度频谱态势生成。

背景技术

无线通信技术的飞速发展和广泛使用，使得电磁环境日益复杂，频谱资源日益匮乏，电磁频谱供需矛盾愈发尖锐。在未来移动通信系统频谱共享、无线电秩序管理、电磁频谱战的需求牵引下，电磁频谱态势认知与基于频谱态势的智能频谱管理已成为研究的核心课题。频谱态势的研究就是将复杂电磁环境映射到信息空间中，形成虚拟的电磁频谱空间，可以理解为电磁环境的当前状态、综合形势和发展趋势。频谱态势感知是指通过监测、探测手段，全方位对战场进行感知，获取数据，并对数据进行处理，形成能为我所用的频谱信息、态势，是及时、准确地了解频谱态势的主要手段，主要目标是获取电磁频谱作用空间、工作时间、工作频率和辐射功率等。电磁环境中的电磁辐射主要来自于各种用频设备，即辐射源，只要能正确获取辐射源的位置、状态、工作参数、信号特征等属性，就能近似计算出该辐射源对环境区域的电磁效应。因此，以辐射源识别为基础构建环境数据是频谱态势感知的有效途径。

频谱态势生成是在频谱态势感知获取频谱空间的当前状态基础上，分析预测频谱空间的综合形势和未来发展趋势。1)当前的电磁频谱检测与分析系统，只能得到检测节点所在位置的电磁参数，难以形成对整个检测区域电磁态势的全面认识。2)实际测量法对检测覆盖范围内的所有地点开展长时间实地测量，具有最高频谱态势构建精度，但需要极为密集的检测节点，工作量大，检测时间长，难于应用于大规模检测网络。3)传播模型法将检测节点作为假想的发射源,检测节点测量到的电磁参数作为发射参数，通过 Okumura模型、Hata模型等经典电磁传播模型计算周边空间任意点的电磁参数，从而构建频谱态势。传播模型法计算量小，模型简单，仅需一个检测节点的数据即可估算周边地区的频谱态势，但估计结果精确度较差。4)网格化电磁频谱宽带实时检测与分析系统大量密集地部署微型站，能够有效地提升电磁频谱检测功能的覆盖区面积，从实测数据中提取规律性特征构建电磁频谱态势。但其在固定地点布设检测节点，需要联合周围多个检测节点共同参与频谱态势构建，为保证抵近检测目标，检测节点的数量众多。5)射线追踪法通过数值模拟计算每个波束在建筑物和地表的反射、绕射等传播特性，从而对周边地点的电磁频谱参数进行计算，能够比较精确地生成电磁态势。但射线追踪法方法只适用于简单传播路径或短距离通信中，对于复杂电磁环境需要大量的信道测量，需要掌握详细地形地貌数据，并且计算量大，当电磁环境变化时，不能实时的生成电磁态势。总之，这些实现电磁态势生成的方法存在以下不足：

(1)建模时间长，工作量大，难于应用于大面积区域电磁环境的态势推演；

(2)频谱态势生成的精度不高；

(3)需要布设密集的固定检测节点，联合周围多个检测节点共同参与频谱态势构建，这就需要固定布设大量的感知设备。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提出了一种广域虚拟密集化频谱态势生成方法。广域虚拟密集化频谱态势生成方法将频谱传感器设备依附于少量车、船等移动承载平台上，利用频谱传感器设备承载平台的移动性，通过在监测持续时间内多次获取当前位置的电磁频谱数据，实现频谱感知节点密集虚拟化，增多频谱监测样本，再利用频谱态势稀疏反演理论，可获得广域高分辨率的电磁频谱态势。

本发明提出的一种广域虚拟密集化频谱态势生成方法，包括如下步骤：