本技术方案涉及一种频谱态势构建方法,采用压缩感知与薄板样条技术,旨在磁频谱地图构建领域。该方法通过构建区域模型,包括辐射源L个,利用压缩感知理论提取特征,并应用薄板样条插值技术生成频谱态势图。
背景技术
近年来,利用有限的感知节点收集频谱数据,提取广域地理空间的频谱态势信息,已成为维护空中无线电波的秩序和安全的重要手段。提高频谱的利用效率,已成为电磁环境日益复杂、频谱需求不断增长的迫切需要。频谱地图是无人机领域采集的重中之重,既展示了不同时频下的采集信号强度,又反映了是否有可用信道能够使用以及辐射源的分布和数据中心位置。基于空间插值的频谱态势生成技术,通过对网格离散后空域的分析,估算出未知位置的接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)值,并利用数据的空间依存度最终生成频谱地图,从而构建出一个插值模型。
在传统空间频谱构建的基础上,提出了以有限样本为基础的空间频谱估计法。其中加密网格插值方式和采样数量是影响制图精度的重要因素。常用的插补法有Kriging插值法、薄板样条(ThinPlate Spline,TPS)法和多项式法。
虽然在常用的插补法中可以通过不同时频和不同位置的RSS数据来生成最终频谱地图,但这样生成的频谱地图是无法全面进行评估和使用的。因此,基于空间稀疏采样的方法尤为关键,该方法利用有限的采样数据重建频谱地图,揭示辐射源的数量和位置,实现电磁频谱的可视化。在缺乏先验信息时,通常使用克里金和TPS插值法补全数据并生成地图。然而,在电磁环境信息未知、辐射源分布稀疏的情况下,基于压缩感知(CompressedSensing,CS)的频谱态势产生方法是较为方便且具有优势的,以压缩感知理论为基础,以空间中的离散网格点为辐射源候选点,并以此为基础构建压缩感知模型,将其作为稀疏表达辐射源的完整字典。但压缩感知对噪声和模型误差较为敏感,这可能导致在实际应用中的性能不稳定。特别是在存在强噪声干扰或模型失配的情况下,压缩感知的重构精度可能会受到严重影响。
实现思路