1.一种频谱地图的构建方法,其特征在于:包括以下步骤:第一步:利用区域 内随机部署的M个频谱传感器采集获得关于功率的观测值 如下:基于常用电波传播模型表达式的基础上,采用表达式2)拟合M个频谱传感器在 处所采集获得的关于功率的观测值 表达式2)具体是:其中:观测值估计值 权重α=[α 0 ,α 1 ,…,α I ] T ;Ξ=[1 M×1 |Ξ′],Ξ′∈R M ×I ,且矩阵Ξ′的第(m,i)个元素Ξ′ mi =(||x m -c i || κ +τ) -1 ;d取值为2;中心点数量I选取1-100个;M个频谱传感器的位置记为 d为空间的维数;第二步:预先设置中心点数量I和衰减指数初始值κ 0 =2,其中:采用一种改进的K-means++算法来选取中心点位置初始值 第三步:采用最小二乘拟合方法结合迭代交替最小化方法得到权重 的估计值、中心点位置 的估计值和衰减指数κ的估计值;为了获得权重的估计值 中心点位置的估计值 和衰减指数的估计值κ,采用最小二乘拟合法转化为表达式4),表达式4)具体是:其中:测量值y=[y 1 ,y 2 ,…,y M ] T ,||·||表示向量的2范数;采用迭代交替最小化方法轮流优化权重 中心点位置 和衰减指数κ,包括以下步骤:在第j次迭代中,权重 的获得,具体是:固定中心点位置 和衰减指数κ j-1 ,采用表达式5)计算权重 表达式5)具体为:α j =(Ξ T Ξ) -1 Ξ T y 5);其中:(·) T 和(·) -1 分别表示矩阵的逆运算和转置运算, Ξ=[1 M×1 |Ξ′],Ξ′∈R M×I ,且该矩阵的第(m,i)个元素 在第j次迭代中,中心点位置 的获得,具体是:固定表达式5)获得的权重 和衰减指数κ j-1 ,使用梯度下降法,采用表达式6)计算中心点位置 表达式6)具体为:其中:δ表示步长;在第j次迭代中,衰减指数κ j 的获得,具体是:固定表达式5)获得的权重 和表达式6)获得的中心点位置 使用梯度下降法,采用表达式7)计算衰减指数κ j ,表达式7)具体为:第四步:通过表达式1)获得区域R内任意位置x处的功率估计值 从而得到区域R内关于功率的频谱地图,表达式1)具体是:其中 和κ分别为第三步中得到的权重的估计值、中心点位置的估计值和衰减指数的估计值;τ表示一个预先选取的小量,使表达式1)中的分母不为零。
2.根据权利要求1所述的频谱地图的构建方法,其特征在于:所述第二步中,改进的K-means++算法采用表达式3)计算第i个子集Π i (i=1,…,I)的中心点位置 表达式3)具体是:其中:x m 表示第m(=1,…,M)个频谱传感器的位置,y m 表示第m(=1,…,M)个频谱传感器采集获得的关于功率的观测值。
3.根据权利要求1所述的频谱地图的构建方法,其特征在于:所述迭代交替最小化方法的迭代终止条件为:迭代次数j大于预先设置的最大迭代次数J max ,或者 足够小,或者待优化变量收敛。