[发明专利]一种地面信号地图恢复方法及系统

权利要求书

1.一种地面信号地图恢复方法，其特征在于，包括：

获取待恢复信号区域的空中信号矩阵；所述待恢复信号区域包括M×N个区域格子；所述空中信号矩阵为稀疏矩阵，所述空中信号矩阵中的非零元素为对应区域格子的空中信号；

获取所述待恢复信号区域的场景类型；所述场景类型包括第一场景类型和第二场景类型；所述第一场景类型中的信号波动范围小于第一阈值，所述第二场景类型中的信号波动范围大于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；

当所述待恢复信号区域的场景类型为所述第一场景类型时，基于神经网络模型，根据空中信号矩阵对地面每个区域格子的信号进行恢复，得到恢复后的地面信号地图；对地面每个区域格子的信号进行恢复之前，还包括：将样本数据输入所述神经网络模型；所述样本数据为空中信号矩阵样本；所述神经网络模型包括两个卷积层、两个池化层以及一个全连接层；获取所述神经网络模型输出的恢复后的地面信号矩阵；根据所述恢复后的地面信号矩阵和原始地面信号矩阵，更新所述神经网络模型的损失函数，继续对所述神经网络模型进行训练；

当所述待恢复信号区域的场景类型为所述第二场景类型时，获取地面信号矩阵；所述地面信号矩阵中的非零元素为对应区域格子的地面信号；

根据所述空中信号矩阵和所述地面信号矩阵，采用精准矩阵填充的恢复方法，对地面的无信号数据的区域格子的信号进行恢复，得到恢复后的地面信号地图；具体包括：

基于信道衰落模型，将所述空中信号矩阵映射至地面，得到地面信号映射矩阵；所述地面信号映射矩阵中每个非零元素为对应区域格子的地面映射信号；所述地面映射信号为映射至所述区域格子的所有空中信号的平均值；

将所述地面信号映射矩阵和所述地面信号矩阵融合，确定每个区域格子的信号，得到地面信号更新矩阵；具体过程为：对于每个区域格子，判断所述区域格子对应的地面信号是否为零；当所述区域格子对应的地面信号不为零时，将所述地面信号确定为所述区域格子对应的地面信号更新值；当所述区域格子对应的地面信号为零时，判断所述区域格子对应的地面映射信号是否为零；当所述区域格子对应的地面映射信号为零时，确定所述区域格子对应的地面信号更新值为零；当所述区域格子对应的地面映射信号不为零时，将所述地面映射信号确定为所述区域格子对应的地面信号更新值；根据所有区域格子对应的地面信号更新值，确定所述地面信号更新矩阵；

根据所述地面信号更新矩阵，采用精准矩阵填充的恢复方法，得到恢复后的地面信号地图；具体过程为：根据公式X＝UΣV^T对所述地面信号更新矩阵进行分解；其中，X为所述地面信号更新矩阵，U为M×M阶酉矩阵，Σ为奇异值矩阵，V^T为N×N阶酉矩阵；保留γ个奇异值，将奇异值矩阵中除保留的奇异值之外的奇异值置零，得到奇异值更新矩阵Σ_γ；根据奇异值更新矩阵，利用公式X_γ＝U_γΣ_γV_γ^T得到所述恢复后的地面信号地图X_γ；所述恢复后的地面信号地图X_γ为所述地面信号更新矩阵X的近似矩阵；其中，U_γ为阶酉矩阵U前k列元素组成的矩阵，V_γ^T为阶酉矩阵V^T前k列元素组成的矩阵。

2.一种地面信号地图恢复系统，其特征在于，包括：

空中信号矩阵获取模块，用于获取待恢复信号区域的空中信号矩阵；所述待恢复信号区域包括M×N个区域格子；所述空中信号矩阵为稀疏矩阵，所述空中信号矩阵中的非零元素为对应区域格子的空中信号；

场景类型获取模块，用于获取所述待恢复信号区域的场景类型；所述场景类型包括第一场景类型和第二场景类型；所述第一场景类型中的信号波动范围小于第一阈值，所述第二场景类型中的信号波动范围大于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；

第一恢复模块，用于当所述待恢复信号区域的场景类型为所述第一场景类型时，基于神经网络模型，根据空中信号矩阵对地面每个区域格子的信号进行恢复，得到恢复后的地面信号地图；

地面信号矩阵获取模块，用于当所述待恢复信号区域的场景类型为所述第二场景类型时，获取地面信号矩阵；所述地面信号矩阵中的非零元素为对应区域格子的地面信号；

第二恢复模块，用于根据所述空中信号矩阵和所述地面信号矩阵，采用精准矩阵填充的恢复方法，对地面的无信号数据的区域格子的信号进行恢复，得到恢复后的地面信号地图；所述第二恢复模块具体包括：

映射单元，用于基于信道衰落模型，将所述空中信号矩阵映射至地面，得到地面信号映射矩阵；所述地面信号映射矩阵中每个非零元素为对应区域格子的地面映射信号；所述地面映射信号为映射至所述区域格子的所有空中信号的平均值；

融合单元，用于将所述地面信号映射矩阵和所述地面信号矩阵融合，确定每个区域格子的信号，得到地面信号更新矩阵；所述融合单元具体包括：第一判断子单元，用于对于每个区域格子，判断所述区域格子对应的地面信号是否为零；第一确定子单元，用于当所述区域格子对应的地面信号不为零时，将所述地面信号确定为所述区域格子对应的地面信号更新值；第二判断子单元，用于当所述区域格子对应的地面信号为零时，判断所述区域格子对应的地面映射信号是否为零；第二确定子单元，用于当所述区域格子对应的地面映射信号为零时，确定所述区域格子对应的地面信号更新值为零；第三确定子单元，用于当所述区域格子对应的地面映射信号不为零时，将所述地面映射信号确定为所述区域格子对应的地面信号更新值；地面信号更新矩阵确定子单元，用于根据所有区域格子对应的地面信号更新值，确定所述地面信号更新矩阵；

填充恢复单元，用于根据所述地面信号更新矩阵，采用精准矩阵填充的恢复方法，得到恢复后的地面信号地图；所述填充恢复单元具体包括：分解子单元，用于根据公式X＝UΣV^T对所述地面信号更新矩阵进行分解；其中，X为所述地面信号更新矩阵，U为M×M阶酉矩阵，Σ为奇异值矩阵，V^T为N×N阶酉矩阵；奇异值矩阵更新子单元，用于保留γ个奇异值，将奇异值矩阵中除保留的奇异值之外的奇异值置零，得到奇异值更新矩阵Σ_γ；恢复子单元，用于根据奇异值更新矩阵，利用公式X_γ＝U_γΣ_γV_γ^T得到所述恢复后的地面信号地图X_γ；所述恢复后的地面信号地图X_γ为所述地面信号更新矩阵X的近似矩阵；其中，U_γ为阶酉矩阵U前k列元素组成的矩阵，V_γ^T为阶酉矩阵V^T前k列元素组成的矩阵；

所述的地面信号地图恢复系统还包括：

输入模块，用于当所述待恢复信号区域的场景类型为所述第一场景类型时，基于神经网络模型，根据空中信号矩阵对地面每个区域格子的信号进行恢复，得到恢复后的地面信号地图之前，将样本数据输入所述神经网络模型；所述样本数据为空中信号矩阵样本；所述神经网络模型包括两个卷积层、两个池化层以及一个全连接层；

输出获取模块，用于获取所述神经网络模型输出的恢复后的地面信号矩阵；

损失函数更新模块，用于根据所述恢复后的地面信号矩阵和原始地面信号矩阵，更新所述神经网络模型的损失函数，继续对所述神经网络模型进行训练。