[发明专利]基于跨域推理的频谱地图精确构建方法

权利要求书

1.基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，包括：

步骤1、采集频谱数据并对采集的频谱数据进行预处理；

步骤2、各频段分别根据预处理后的频谱数据构建对应的缺损频谱地图；

步骤3、将各频段的缺损频谱地图和目标频段的空白频谱地图在频率维度堆叠，构成跨域频谱地图样本并将其划分为训练集样本和测试集样本；

步骤4、根据跨域频谱地图样本的三维数据特征改进自编码器网络结构并根据训练集样本进行网络结构训练；

步骤4中，自编码器网络结构为U-Net网络结构，所述U-Net网络结构分为编码器网络和解码器网络两部分，编码器网络包括卷积层，解码器网络包括卷积层和转置卷积层；

对自编码器网络结构的改进过程为下述1)-3)，对自编码器网络结构的训练过程为下述的4)：

1)压缩U-Net网络结构深度，释放网络参数负荷；

2)根据三维数据特征修改卷积层和转置卷积层的参数和结构；

3)在编码器网络和解码器网络对应的网络层之间进行同分辨率特征图的复制拼接；

4)利用训练集样本训练网络；

经过1)-3)改进后的自编码器网络结构为：

其中，ε_θ表示改进后的编码器网络，δ_θ表示改进后的解码器网络，为缺损的跨域频谱地图样本；

步骤5、将测试集样本输入训练完成的网络结构，并对网络输出数据进行后处理，得到频谱地图构建结果。

2.根据权利要求1所述的基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，所述步骤1采集频谱数据，具体为：

在目标区域内随机生成固定数量的感知节点位置，采集节点处的接收信号数据；

将采集的信号数据连同接收位置和发射频率上传到中心数据库，由中心数据库计算生成目标频点的完整频谱地图，完成频谱数据采集。

3.根据权利要求1所述的基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，所述步骤1中，对频谱数据进行预处理，包括：

1)遍历频谱数据，获取最值p_min、p_max；

2)数据归一化：

其中，p(f_k)表示频点f_k对应的频谱数据，p_min表示所有频谱数据的最小值，p_max表示所有频谱数据的最大值。

4.根据权利要求1所述的基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，步骤2中，各频段分别根据预处理后的频谱数据构建对应的缺损频谱地图时，将目标区域栅格化，如果格点I＝(i,j)对应的网格中存在频谱数据，则取值为频谱数据值；否则，表示该网格的频谱信息缺失；

其中，表示频点f_k对应的缺损频谱地图，表示该频谱地图中格点(i,j)上的元素。

5.根据权利要求4所述的基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，步骤2所述缺损频谱地图构建方式如下：

格点I＝(i,j)所在栅格有频谱数据：

格点I＝(i,j)所在栅格无频谱数据：

其中，表示频点f_k对应的缺损频谱地图，表示缺损频谱地图中格点(i,j)的数值，p(f_k,x_i,j)表示实际频谱数据，当一个栅格内存在多个频谱数据时取平均值；

所述频谱地图表示为N×N的离散栅格模型，其由实际的场景均匀划分得到，且假设每个栅格内的信号强度不变，恒定为格点处的信号强度。

6.根据权利要求5所述的基于跨域推理的频谱地图精确构建方法，其特征在于，所述步骤3中，将同一无线电传播场景而不同发射频率的各频段的缺损频谱地图和目标频段的空白频谱地图，在第三个维度按照频率大小进行堆叠，构成具有三维张量结构的跨域频谱地图样本，从而将不同频率的缺损频谱地图在频域中建立关联，进一步将跨域频谱地图样本划分为训练集样本和测试集样本。