一种全域频谱温度地图构建方法及系统技术方案

本申请实施例公开了一种全域频谱温度地图构建方法及系统，其中，该方法包括星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图，并根据卫星的分辨率将全域频谱温度图划分为多个网格区域，进而根据划分后的多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。这样基于细分后的网格区域形成各频点下的全域频谱温度地图，可以有效达到提高卫星频谱感知的空间分辨率的目的。

A method and system for constructing global spectrum temperature map

【技术实现步骤摘要】
一种全域频谱温度地图构建方法及系统
本申请实施例涉及数据处理领域，尤其涉及一种全域频谱温度地图构建方法及系统。
技术介绍
在现有的卫星移动通信系统中，通常使用无线电系统感知频谱利用情况，以使感知节点接入空闲频谱，而无线电系统的稳定运行依赖于频谱感知的正确率和可靠性。目前，地面频谱干扰温度的测量方式有三种：一是感知终端自我检测周围干扰温度，并计算自己接入后对同频带授权终端的干扰状态后进行接入，但这种方法容易出现隐藏终端及暴露终端的问题。其中，隐藏终端的问题如图1所示，假设A为授权终端发射机、B为授权终端接收机，1为感知终端发射机，2为感知终端接收机。由于感知终端发射机1处于授权终端发射机A的最大通信距离范围(如图中虚线所示)之外，不能检测出授权终端发射机A向授权终端接收机B发送消息，那么感知终端发射机1向感知终端接收机2发送消息会影响授权终端接收机B对消息的接收。基于同样的假设，暴露终端的问题如图2所示，由于感知终端发射机1处于授权终端发射机A的最大通信距离范围内，其检测到授权终端发射机A正向授权终端接收机B发送消息，从而放弃与感知终端接收机2之间的通信，但由于授权终端接收机B处于感知终端发射机1最大通信范围之外，感知终端发射机1与感知终端接收机2之间的通信，并不会影响授权终端接收机B的消息接收，从而出现空闲频谱利用率低的现象。二是放置检测机不断检测周围干扰温度并报告给感知终端，但这种方法受到检测相关性和检测机安装位置的限制，在很多场景下都无法使用。三是受到影响的授权终端本身检测周围干扰温度，并报告给各个感知终端，但这要求现有的授权终端都具有测量干扰温度的能力。为了解决上述问题，现有的技术方案采用多天线共同感知和多节点协作频谱感知的方式。但是，卫星系统和地面系统存在很多不同之处，为了保证卫星频谱感知的正确率和可靠性，需要提高卫星系统中频谱感知的空间分辨率。
技术实现思路
为了解决上述至少一个技术问题，本申请实施例提供了以下方案。第一方面，本申请实施例还提供了一种全域频谱温度地图构建方法，该方法包括：星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图；所述星载频谱仪根据卫星的分辨率将所述全域频谱温度图划分为多个网格区域；所述星载频谱仪根据所述多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。第二方面，本申请实施例还提供了一种全域频谱温度地图构建系统，该系统包括：星载频谱仪；所述星载频谱仪，用于根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图；所述星载频谱仪，用于根据卫星的分辨率将所述全域频谱温度图划分为多个网格区域；所述星载频谱仪，用于根据所述多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。本申请实施例提供一种全域频谱温度地图构建方法及系统，其中，该方法包括星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图，并根据卫星的分辨率将全域频谱温度图划分为多个网格区域，进而根据划分后的多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。这样基于细分后的网格区域形成各频点下的全域频谱温度地图，可以有效达到提高卫星频谱感知的空间分辨率的目的。附图说明图1为隐藏终端的示意图；图2为暴露终端的示意图；图3是卫星在轨收集地面干扰温度示意图；图4是本申请实施例中的一种全域频谱温度地图构建方法流程图；图5是本申请实施例中的卫星地面全域频谱感知示意图；图6是本申请实施例中的一种构建各频点对应的全域频谱温度地图的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。另外，在本申请实施例中，“可选地”或者“示例性地”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“可选地”或者“示例性地”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“可选地”或者“示例性地”等词旨在以具体方式呈现相关概念。在卫星系统中，由于卫星接收波束的覆盖范围大于地面，如高度为1000km的低轨卫星接收天线覆盖的范围直径达到2987km，在赤道地区的空间分辨率为27°×27°(纬度×经度)，然而事实上频谱利用率较高的地区通常是人口稠密的城市，3000km的感知范围无法准确表达关注地区的实际频谱使用情况。另外，由于卫星是在在轨运行状态下持续对地面进行观测，且卫星感知到的频谱功率并非来自地面某一点，而是某一区域所有的功率值，如图3所示，曲线代表卫星星下点轨迹，每个圆代表卫星星下点处于该圆圆心时星载频谱仪所收集数据的范围，从图中可以看出，t1、t2、t3、t4不同时刻收集数据的区域有所重叠。而卫星频谱感知数据有重叠这一特点也使提高卫星频谱感知空间分辨率这一任务变得困难。目前的方式是利用二维插值迭代分割法(Two-DimensionalDifferenceIterativePartition，TDDIP)解决这一问题，TDDIP的核心在于利用波束的测量结果分割成小块，并通过数学迭代的方式计算每一个小块的测量值。但这种方法对一些地区的频谱实测值有较强的依赖性，并且，该方式是基于区域面积与区域对频谱功率分布的贡献成正比关系这一假设实现的。而该假设导致这一方法无法准确描述小区域内的频谱分布。例如，若干扰源处于考察区域的外边缘，而实际上考察区域的频谱应受到该干扰源的影响，但由于迭代计算，考察区域的感知频谱里不会出现该干扰源。基于这一技术缺陷，本申请实施例提供了一种全域频谱温度地图构建方法，该方法旨在通过将全域频谱温度图细分为多个网格区域，每个网格区域对应一个频谱分布生成器，这些生成器受到覆盖该网格的所有波束收集到的频谱约束，使用这些约束条件对网格对应的生成器进行训练以得到最合适的生成器参数，即可由每个网格对应的生成器生成该网格的频谱温度图，从而达到提高卫星频谱感知的空间分辨率的目的。具体地，如图4所示，该方法可以包括如下步骤：S401、星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图。星载频谱仪可以持续收集地面在考察频段的功率，以得到全域频谱功率图。其中，该考察频段可以是人为设定的频段，进一步地，可以将获取到的全域频谱功率图中的各功率转换为等效温度值，从而生成全域频谱温度图。示例性地，上述将功率转换为等效温度值的方式可以采用现有技术中的任意实现方式。例如，采用以下方式进行转换：其中，P(fc，B)表示频点为fc、带宽为B赫兹频段内的平均干扰水平，k为Boltzmann常数，其值为1.38×10-23J/K，T(fc，B)表示频点为fc、带宽为B赫兹频段的频谱功率转换后的等效温度值。S402、星载频谱仪根据卫星的分辨率将全域频谱温度图划分为多个网格区域。假设将卫星接收天线波束视作方形，那么卫星地面全域频谱感知示意图如图5所示，卫星沿图5所示的维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全域频谱温度地图构建方法，其特征在于，包括：/n星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图；/n所述星载频谱仪根据卫星的分辨率将所述全域频谱温度图划分为多个网格区域；/n所述星载频谱仪根据所述多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。/n

【技术特征摘要】
1.一种全域频谱温度地图构建方法，其特征在于，包括：
星载频谱仪根据获取的全域频谱功率图生成全域频谱温度图；
所述星载频谱仪根据卫星的分辨率将所述全域频谱温度图划分为多个网格区域；
所述星载频谱仪根据所述多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星载频谱仪根据卫星的分辨率将所述全域频谱温度图划分为多个网格区域，包括：
根据卫星在经度变化方向上的轨道数和所述卫星的分辨率，确定经度方向上的网格区域数量；
根据所述卫星每一轨道数在纬度变化方向上的测量值个数和所述卫星的分辨率，确定纬度方向上的网格区域数量。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述星载频谱仪根据所述多个网格区域构建各频点对应的全域频谱温度地图，包括：
步骤一：训练某一频点下各波束对应的判别器；
步骤二：根据训练后的判别器，训练某一频点下各个网格区域对应的生成器；
步骤三：在所述判别器训练结果满足预设条件的情况下，根据训练后的各网格区域的生成器生成的数据构建所述某一频点下的全域频谱温度地图；
重复执行上述步骤一至步骤三，直至生成所有频点下的全域频谱温度地图。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述训练某一频点下各波束对应的判别器，包括：
根据每个波束覆盖的网格区域对应的生成器生成的数据，得到每个波束对应的生成样本；
根据所述生成样本、对每个波束采样的真实数据，以及最大化第一损失函数更新所述判别器的参数；
其中，所述第一损失函数为m表示真实数据或生成器生成的数据个数，xi表示第i个真实数据，Dj表示第j个波束对应判别器的函数，n表示波束覆盖的网格区域个数，k表示第k个网格区域，表示每个波束对应的生成样本，wk表示波束覆盖的第k个网格区域所占的权重，表示第k个网格区域对应的训练后的生成器生成的第i个数据。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，更新所述判别器的参数，包括：
根据第一更新公式更新所述判别器的参数；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旭文，吴妍君，
申请(专利权)人：北京和德宇航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11