基于反障碍距离加权的复杂场景电磁频谱地图构建方法

针对复杂场景中存在电磁波不可穿透的障碍物导致电磁频谱地图(REMs)构建性能不佳、反距离加权(IDW)算法受限于插值邻域的人工选择等问题,该文提出一种基于Voronoi图的反障碍距离加权(VIODW)的复杂场景电磁频谱地图构建算法。该算法通过创建包含障碍物的Voronoi图,为每一个待插值点自适应选定插值邻域用于电磁频谱数据构建,并利用任意角度路径寻优(ANYA)算法计算得到待插值点与插值邻域内每个监测站点之间的障碍距离,最后以障碍距离的反幂次作为权重加权获得待插值点处的电磁频谱数据,实现高精度的复杂场景电磁频谱地图构建。理论分析和仿真结果表明,该方法具有良好的构建精度,能够准确拟合出电磁波在复杂场景中的功率分布情况,为复杂场景下电磁频谱地图高精度构建提供了一种有效方法。

基于电磁频谱地图的辐射源定位算法

针对非协作条件下采集的电磁数据残缺且受噪声和干扰污染严重所导致的电磁频谱地图仅能粗略反映辐射源位置分布问题,基于分布式感知网络架构,提出一种基于电磁频谱地图的辐射源精确定位算法。算法利用目标区域中随机部署的感知节点采集的电磁数据,借助克里金插值算法构建出目标区域的电磁频谱地图;通过分析电磁信号强度以及辐射覆盖区域的变化规律,得到辐射源的潜在位置集合;再结合电磁信号传播的路径损耗模型,判断出集合中的最佳估计位置,完成辐射源定位。仿真结果表明,上述算法能够从电磁频谱地图中获取更精确的辐射源位置信息,在定位精度和稳定性上优于现有的同类型定位算法。

结合基于密度的噪声应用空间聚类和反距离加权算法的城市环境电磁频谱地图构建

针对传统电磁频谱地图构建方法感知节点分布不均匀、监测数据存在异常值等问题,将基于密度的噪声应用空间聚类(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)算法与反距离加权(Inverse Distance Weighting,IDW)算法相结合,提出一种城市环境电磁频谱地图构建方法。该算法首先通过DBSCAN减轻极端值的影响,并分离核心点、边界点和噪声点,将每个核心点的局部密度作为权重,计算簇的加权中心点。其次,运用IDW对聚类簇的加权中心点进行插值估计,以显著减少需要进行插值的数据点数量,从而构建精度更高的电磁频谱地图。仿真结果表明:与IDW算法和反障碍距离加权算法相比,所提算法重构得到的电磁频谱地图的平均绝对误差和归一化均方误差分别降低了10%和23%以上。

电磁频谱地图构建方法研究综述及展望

电磁频谱地图结合地理信息实现电磁环境综合信息的可视化定量描述,是电磁污染防治、电磁频谱管理和电磁频谱作战筹划等应用的基础.本文在简要介绍电磁频谱地图系统构成、功能及典型系统的基础上,重点阐述了电磁频谱地图构建方法研究现状,对比和讨论了现有构建方法性能,分析了电磁频谱地图构建面临的挑战及其发展趋势,最后对电磁频谱地图构建技术进行总结.

基于监测数据的电磁频谱地图构建与验证

提出基于广义回归神经网络拟合和聚类克里金的构建方法,通过趋势面拟合,将电磁频谱地图构建分解为路径衰减和阴影衰落分量的估计问题,以提升构建精度;设计监测数据聚类和自适应最优邻域选取机制,在保证构建精度的条件下减小计算数据量,以提升构建速度,从而利用数量有限的电磁环境监测数据,在不需要先验信息的条件下实现电磁频谱地图的准确、快速构建。设计并实现电磁频谱地图验证系统,搭建车载数据采集设备,利用实测电磁环境监测数据,验证所提方法的可行性及构建性能。

基于Kriging算法的电磁频谱地图构建技术研究

针对电磁频谱地图构建中感知节点分布不均匀、构建效率不高的难题,提出了一种基于Kriging算法的电磁频谱地图构建算法。该算法首先运用Kriging算法将感知数据构建成电磁频谱地图;其次利用K-means聚类算法实现感知区域多粒度划分,将整体区域划分为层次不同的多个局部区域,利用Kriging算法对局部区域进行电场强度插值估计,形成不同粒度下的多个电磁频谱地图;最后根据感知节点分布状况,基于Voronoi图计算不同粒度下局部区域的均匀度权重,对各粒度下的电磁频谱地图进行加权融合,生成电磁频谱地图。仿真结果表明:该算法将电磁频谱地图的构建误差降低了2%~5%,在噪声强度大于8 dBW时构建效率大幅高于原始算法,具有构建精度高、容错性强的特点。

面向轨道交通的电磁频谱地图构建方法

目的:轨道交通的电磁环境日益复杂,电磁频谱地图的构建能有效地提升对电磁频谱资源的掌控,为此,特进行本研究。方法:通过总结电磁频谱地图的应用领域和面临的挑战,详细阐述了3种构建方法(空间插值构建法、参数构建法和混合构建法);针对轨道交通的电磁环境特征,分析了相关挑战和发展趋势;针对轨道交通的电磁环境特征,提出面向轨道交通的电磁频谱地图的平台架构。该架构包括全局电磁频谱地图、本地电磁频谱地图、认知引擎、数据采集与储存单元、先验信息数据库和轨道沿线地理位置数据库等。结果及结论:面向轨道交通的电磁频谱地图构建是优化系统资源利用率的有效方法,不同的构建方法适用于不同的场景和需求。通过合理的平台架构设计,可以实现对电磁环境的准确感知和高效利用,以应对如位置信息的利用、异构网络的管理和可靠性要求的满足等挑战。其未来的发展趋势应该是新技术的应用开发和数据整合,以及探索电磁频谱地图的新应用。

电磁频谱地图构建中的空间插值方法综述

电磁频谱地图是电磁频谱作战精确化和电磁频谱管理精细化的基础。为梳理和综述电磁频谱地图构建领域插值方法,立足分布式感知网络架构,简要阐述了构建电磁频谱地图的必要性,介绍了电磁频谱地图构建算法中传统插值方法、智能插值方法以及混合插值法的基本思想,对比了当前插值方法的优劣,并分析了电磁频谱地图构建法可能面临的挑战以及发展趋势,以期为后续研究提供思路和参考。

电磁环境态势生成与认知技术研究现状与展望

为了拓宽电磁环境态势的研究思路,推进电磁环境态势研究和应用体系的建设,分析了电磁环境态势生成与认知技术研究现状,并展望其发展趋势。梳理了电磁环境态势的相关概念,给出了电磁环境态势的定义,阐述了国内外电磁环境态势的描述方法、评估技术、异常检测技术和认知技术,并比较其性能,指出电磁环境态势研究所面临的挑战,并提出若干发展建议。该研究可为电磁环境态势认知和应用系统的发展提供参考。

基于多站点、多时间注意力机制的电磁强度时空关联分析与可视化

从监测端挖掘多监测站点间电磁信息隐含的时空关联对掌握电磁频谱资源分布和使用状况、支撑电磁频谱资源精细化管理具有重要意义.目前的方法孤立地对各监测站点采集的海量数据进行预测分析,没有有效挖掘多个站点间的电磁信息变化规律,没有考虑人类活动规律的周期性,更难以利用站点间的时域、空域关联给出多站点的电磁强度信息联合预测,不能结合GIS系统给出直观、实时可视化的频谱态势地图.针对以上问题,将多个监测站点建模为图结构,提出一种基于多站点、多时间注意力机制的图神经网络MMGCN(Multi⁃site and Multi⁃temporal Attention⁃based Graph Convolutional Neural Network),挖掘多站点电磁强度间隐含的时空关联,提升联合预测的准确性;基于多站点联合预测数据,设计一种并行克里金插值算法,对其他未布设监测点处的电磁强度信息进行空间插值生成电磁频谱态势地图,为电磁频谱精细化管理提供直观的态势预判与决策依据.