基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法、装置和设备

1.一种基于残差克里金法的电磁频谱地图构建方法，其特征在于，所述方法包括：获取电磁环境监测数据以及待估计点位置，所述电磁环境监测数据包括位置信息和对应位置的接收功率；根据模型参数的先验分布和根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布；所述模型参数的后验分布包括：信号源辐射功率，路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差的后验分布；根据所述模型参数的后验分布，采用吉布斯采样方式，得到模型参数估计值；根据所述模型参数估计值和路径衰减模型，得到待估计点位置的路径衰减分量估计值；将所述接收功率与对应位置的所述路径衰减分量估计值作差，得到残差监测数据；根据所述残差监测数据，采用指数模型的残差克里金插值方法，得到待估计点位置的阴影衰落分量估计值；将所述路径衰减分量估计值和所述阴影衰落分量估计值求和，得到待估计点位置的接收功率估计值。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，模型参数包括：信号源辐射功率，路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差；根据模型参数的先验分布和根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布，包括：根据信号源辐射功率的取值范围，采用正态分布模型设计信号源辐射功率的先验分布；根据路径衰减指数的取值范围，采用正态分布模型设计路径衰减指数的先验分布；根据阴影衰落标准偏差的取值范围，采用逆伽玛分布模型设计阴影衰落标准偏差的先验分布；根据信号源辐射功率的先验分布、路径衰减指数的先验分布、阴影衰落标准偏差的先验分布以及根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据信号源辐射功率的先验分布、路径衰减指数的先验分布、阴影衰落标准偏差的先验分布以及根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布，包括：根据信号源辐射功率的先验分布、路径衰减指数的先验分布、阴影衰落标准偏差的先验分布以及根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到信号源辐射功率的后验分布、路径衰减指数的后验分布以及阴影衰落标准偏差的后验分布；其中，所述信号源辐射功率的后验分布为：其中， 为信号源辐射功率的后验分布， 、 分别为信号源辐射功率的后验分布的均值和方差，Normal( )为正态分布函数； 为信号源辐射功率, 为路径衰减指数， 为信号源位置, 为第 r 个电磁环境监测点位置, 为 与 之间的距离， 为第 r 个电磁环境监测数据， 为天线远场参考距离, 为阴影衰落标准偏差， 为路径衰减因子， 和 为信号源辐射功率的先验分布的均值和方差； R 为电磁环境监测数据的数量；所述路径衰减指数的后验分布为：其中， 为路径衰减指数的后验分布， 、 分别为路径衰减指数的后验分布的均值和方差， 和 为路径衰减指数的先验分布的均值和方差；所述阴影衰落标准偏差的后验分布为：其中， 为阴影衰落标准偏差的后验分布， 、 分别为阴影衰落标准偏差的后验分布的形状参数和比例参数， 、 分别为阴影衰落标准偏差的先验分布的形状参数和比例参数，Inverse Gamma( )为逆伽玛分布函数。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述模型参数的后验分布，采用吉布斯采样方式，得到模型参数估计值，包括：设置迭代次数为1；根据信号源辐射功率的后验分布、路径衰减指数的后验分布以及阴影衰落标准偏差的后验分布，生成信号源辐射功率的初始采样值、路径衰减指数的初始采样值以及阴影衰落标准偏差的初始采样值；迭代次数加1；根据信号源辐射功率的后验分布，采用信号源辐射功率的采样公式进行采样；所述信号源辐射功率的采样公式为：其中， 为第 n 个信号源辐射功率的采样值， 为信号源辐射功率的后验分布， 为第 n -1个路径衰减指数的采样值， 为第 n -1个阴影衰落标准偏差的采样值， 为电磁环境监测数据；根据路径衰减指数的后验分布，采用路径衰减指数采样公式进行采样，所述路径衰减指数采样公式为：其中， 为第 n 个路径衰减指数的采样值， 为路径衰减指数的后验分布；根据阴影衰落标准偏差的后验分布，采用阴影衰落标准偏差采样公式进行采样，阴影衰落标准偏差采样公式为：其中， 为第 n 个阴影衰落标准偏差的采样值， 为阴影衰落标准偏差的后验分布；继续进行下一轮迭代采样，直到迭代次数等于预设最大迭代次数；在信号源辐射功率、路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差的采样值中去除burn-in值后取均值，得到信号源辐射功率、路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差的参数估计值。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述模型参数估计值和路径衰减模型，得到待估计点位置的路径衰减分量估计值，包括：根据所述模型参数估计值和路径衰减模型，得到待估计点位置的路径衰减分量估计值为：其中， 为待估计点位置的路径衰减分量估计值， 为信号源辐射功率的估计值， 为路径衰减指数的估计值； 为信号源位置, 为第 k 个待估计点位置, 为待估计点位置集合， 为 与 之间的距离， 为天线远场参考距离, 为路径衰减因子。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述残差监测数据，采用指数模型的残差克里金插值，得到待估计点位置的阴影衰落分量估计值，包括：根据阴影衰落分量的空间相关性，采用指数模型作为克里金插值中的变差函数；克里金插值中的变差函数为：其中， 为块金值, 为基台值， 为变程；根据所述残差监测数据和监测数据关于未知点 的权重，得到阴影衰落分量的表达式为：其中， 为位置 处的残差监测数据， R 为电磁环境监测数据的数量， 为第 个监测数据关于未知点 的权重，满足于 ；根据克里金插值中的变差函数和监测数据关于未知点 的权重，构建克里金方程组，并对所述克里金方程组进行求解，得到监测数据关于未知点 的权重；根据所述残差监测数据、监测数据关于未知点 的权重以及阴影衰落分量的表达式，得到阴影衰落分量的估计值。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据阴影衰落分量的空间相关性，采用指数模型作为克里金插值中的变差函数，步骤中所述阴影衰落分量的空间相关性为：其中， 为空间相关性的函数 ，i 、 j 为大于等于1的整数， 为 与 之间的距离， 为阴影衰落标准偏差， 为解相关距离。 8.一种基于残差克里金的电磁频谱地图构建装置，其特征在于，所述装置包括：电磁环境监测数据获取模块，用于获取电磁环境监测数据以及待估计点位置，所述电磁环境监测数据包括位置信息和对应位置的接收功率；路径衰减分量估计值确定模块，用于根据模型参数的先验分布和根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布；根据所述模型参数的后验分布，采用吉布斯采样方式，得到模型参数估计值；根据所述模型参数估计值和路径衰减模型，得到待估计点位置的路径衰减分量估计值；其中，模型参数的后验分布包括：信号源辐射功率，路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差的后验分布；阴影衰落分量估计值确定模块，用于将所述接收功率与对应位置的所述路径衰减分量估计值作差，得到残差监测数据；根据所述残差监测数据，采用指数模型的残差克里金插值，得到待估计点位置的阴影衰落分量估计值；估计结果确定模块，用于将所述路径衰减分量估计值和所述阴影衰落分量估计值求和，得到待估计点位置的接收功率估计值。 9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，模型参数包括：信号源辐射功率，路径衰减指数以及阴影衰落标准偏差；路径衰减分量估计值确定模块，还用于根据信号源辐射功率的取值范围，采用正态分布模型设计信号源辐射功率的先验分布；根据路径衰减指数的取值范围，采用正态分布模型设计路径衰减指数的先验分布；根据阴影衰落标准偏差的取值范围，采用逆伽玛分布模型设计阴影衰落标准偏差的先验分布；根据信号源辐射功率的先验分布、路径衰减指数的先验分布、阴影衰落标准偏差的先验分布以及根据电磁环境监测数据构建的模型参数的似然函数，采用贝叶斯层级模型，得到模型参数的后验分布。 10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法。