CN107634810A - 一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法和系统，如下：(1)分析在卫星/陆地通信场景中，固定服务(FS)链路对固定卫星服务(FSS)链路造成的干扰；(2)根据频谱能量检测法，认知设备得到接收干扰信号能量的决策统计数值分布，通过决策统计数值大于事先确定的某个阈值概率，得到认知设备的干扰信息；(3)在具有GPS认知设备的某片干扰区域中，将认知设备的大地坐标系转换为预先设定的导航坐标系，得到认知设备的位置信息(x,y)；(4)认知设备通过不受干扰的控制信道，将干扰信息和位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。本发明将在空域、频域、时域上的空闲频谱资源再利用，提高目前十分紧张的无线电频谱资源的利用率。

Description

一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法和系统

技术领域

本发明涉及一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法和系统，允许卫星链路以更高效的方式开发地面链路未使用的频谱资源，应对卫星无线通信系统中频谱短缺的挑战。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线用户数量快速增长，频谱需求迅猛增长，频谱稀缺问题日益突出。同时，大量测量结果表明，已分配频段的利用率并不高，可以看到，频谱稀缺并非频谱资源本身的匮乏，因此如何更加高效的使用无线电频谱资源是亟待解决的一个重要问题。认知无线电技术被公认为是解决频谱稀少问题的一种技术，它能更方便、易行的适应环境和发现、使用更高效的方式利用无线资源，在过去几年的时间里，将认知无线电技术应用在地面系统中被进行了大量研究，同样利用卫星通信的优势，在卫星系统上使用认知无线电技术，提供更为可靠的认知级别的兴趣也在逐渐增加。

在卫星/陆地场景下，使用基于无线电环境地图进行认知无线电感知技术，主要存在的问题：

(1)卫星通信有特定的要求需要考虑，应用认知技术到卫星系统面临的一个重要挑战是卫星周围环境，也就是卫星通信内在的本性。卫星通信具有大范围的面积覆盖，而通信距离远带来的地面接收功率有限的特征，如何考虑在卫星场景特点下的认知技术的应用是一个问题？

(2)由于微波频段非常集中，固定卫星服务(FSS:Fixed Satellite Services)和固定服务(FS:Fixed Services)经常会共享链路，因此考虑的认知无线电技术需要分析FS链路对FSS链路造成的干扰，重用这些没用被FS使用的频谱资源，并要保证相互的干扰在一定阈值下，并区分哪些频率在使用，哪些频率没有被FS使用；

(3)在地面系统中，干扰地图(Interference Cartography)和无线电环境地图(REM:Radio Environment Map)技术被做为一种方法来提供干扰的空间描述，达到对于环境的更宽广的经验知识。从数据库中得到的关于已有的频谱利用的信息或者仅仅靠一个认知设备的信息是不能够解决频谱特征问题，它仅限于感知节点位置的信息，因此如何能够利协作利用多感知节点收集信息是待考虑的问题；

(4)目前的无线电环境地图缺少频率、地理和时间多种组合下的实时频谱感知功能，这样频谱分配和共享的效率不高，不能实现自动频谱管理功能，降低总的认知系统的效率。

发明内容

本发明的技术解决的问题是：克服现有技术不足，提出一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法和系统，利用卫星通信的宽幅度覆盖优势，采用基于无线电环境地图技术，开发一种无线电频谱感知方法，来解决频谱利用问题。

本发明的技术解决方案是：基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，步骤如下：

(1)在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，若有造成干扰，进行步骤(2)，否则，判定FS链路与FSS链路为独立链路；

(2)根据频谱能量检测法，在一定时间T内和链路通信带宽B，得到认知设备C接收FS链路对FSS链路的不同频段干扰信号能量分布，将不同频段干扰信号能量与预先设定的能量检测阈值相比较，得到大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，即得到认知设备C的干扰信息；

(3)安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

(4)认知设备C通过卫星A与认知设备C之间的通信链路中不受FS链路干扰的信道，将设备C的干扰信息和每个认知设备在导航坐标系下的位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，步骤如下：

建立干扰评估模型，即依据FS链路和FSS链路中通信链路终端天线的位置、天线的方向和仰角，确定FS链路与FSS链路之间的不同的干扰组合，由于FS链路中的终端B的天线和FSS链路中认知用户C的连线与水平面形成的指向角度和GEO卫星A的天线与认知用户C的连线与水平面形成的指向角度是任意的，此处选择一种特定方式，即仅考虑平行方向和正交方向。由于正交情况下，干扰基本可以忽略，选定平行方向进行分析。

步骤(2)中，频谱能量检测的积分时间为T，链路通信带宽为B，信噪比为SNR，时间带宽乘积N_obs＝TB，预先设定的能量检测阈值为ξ，认知设备C检测到FS链路对FSS链路的干扰的概率即大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，和没有检测到干扰的概率(误警率)即、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值表示为:

其中是规一化的伽马函数：

式中a＝N_obs,

安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B为大地纬度(B₀和B₁分别为不同的经度值)，L为大地经度(L₁和L₀分别为不同的纬度值)，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值。

导航坐标系的定义，原点为地球的质心，坐标轴指向相对于恒星而言是固定的，三维，X轴指向从地球质心指向春分点，XY平面为与地球的赤道面重合，Z轴与XY面垂直而指向北极的方向，Y轴的取向为形成右手坐标系。

无线电环境地图以地理信息系统为基础，在地图上显示无线电环境的时域、频域和能量域信息。

无线电环境地图，包括了干扰区域内各处的频谱分布情况。

基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，包括：判断模块、干扰信息获得模块、位置信息获得模块、传输绘制模块；

判断模块，在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，若有造成干扰，干扰信息获得模块根据频谱能量检测法，在一定时间T内和链路通信带宽B，得到认知设备C接收FS链路对FSS链路的不同频段干扰信号能量分布，将不同频段干扰信号能量与预先设定的能量检测阈值相比较，得到大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，即得到认知设备C的干扰信息；，否则，判定FS链路与FSS链路为独立链路；

位置信息获得模块，将安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

传输绘制模块，控制认知设备C通过卫星A与认知设备C之间的通信链路中不受FS链路干扰的信道，将设备C的干扰信息和每个认知设备在导航坐标系下的位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，步骤如下：建立干扰评估模型，即依据FS链路和FSS链路中通信链路终端天线的位置、天线的方向和仰角，确定FS链路与FSS链路之间的不同的干扰组合，由于FS链路中的终端B的天线和FSS链路中认知用户C的连线与水平面形成的指向角度和GEO卫星A的天线与认知用户C的连线与水平面形成的指向角度是任意的。

干扰信息获得模块中，频谱能量检测的积分时间为T，链路通信带宽为B，信噪比为SNR，时间带宽乘积N_obs＝TB，预先设定的能量检测阈值为ξ，认知设备C检测到FS链路对FSS链路的干扰的概率即大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，和没有检测到干扰的概率(误警率)即、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值表示为:

其中是规一化的伽马函数：

式中a＝N_obs,

安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B₀和B₁分别为不同的经度值，L₁和L₀分别为不同的纬度值，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值；

导航坐标系的定义，原点为地球的质心，坐标轴指向相对于恒星而言是固定的，三维，X轴指向从地球质心指向春分点，XY平面为与地球的赤道面重合，Z轴与XY面垂直而指向北极的方向，Y轴的取向为形成右手坐标系。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)使用交织无线电技术，感知节点使用能量探测器完成干扰信号的检测，提供一种更为可靠的环境知识；

(2)感知节点安装GPS全球定位导航接收机，将感知到的干扰信息携带干扰点的位置信息，可以得到干扰的空间描述；

(3)利用卫星通信的优势，与单纯地面系统感知相比，可以将大量的的干扰情况传送给地面数据中心，最大程度的保证感知信息获取的实时性、广阔性、合作性；

(4)通过分布式认知无线设备的测量可直接更新地图，绘制的频谱地图以时域、频域、空域三维图像实时显示、更新，更形象、直观地供操作人员使用；

(5)相同协作的无线认知设备可以访问地图，也可以被新加入的无线认知设备访问，将过去的信息集成到现有的测量中；

(6)具有低复杂度和低成本的没有安装特定的用于自我进行外部环境探测技术的无线认知设备可以访问地图；

(7)基于无线环境地图的频谱感知技术，引入陆地主导的干扰策略和无线环境地图技术，作为提供时空干扰信息的方法，这对于卫星通信的宽幅覆盖应用尤其重要，有效地提高认知卫星系统的效率。

附图说明

图1为卫星/陆地通信场景图；

图2为基于无线电环境地图的卫星能量探测方法流程图；

图3(a)为方位角为0时的干扰评估模型图、(b)为方位角为90时的干扰评估模型图、(c)为方位角为180时的干扰评估模型图、(d)为方位角为270时的干扰评估模型图；

图4(a)为第一种空间中点的干扰级别图，(b)为第二种空间中点的干扰级别图；

图5为能量检测法框图；

图6为分散的二进制测试示例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法如下：(1)分析在卫星/陆地通信场景中，固定服务(FS)链路对固定卫星服务(FSS)链路造成的干扰；(2)根据频谱能量检测法，认知设备得到接收干扰信号能量的决策统计数值分布，在一定范围内，通过决策统计数值大于事先确定的某个阈值概率，得到认知设备的干扰信息；(3)在具有GPS认知设备的某片干扰区域中，将认知设备的大地坐标系转换为预先设定的导航坐标系，得到每个认知设备的位置信息(x,y)；(4)认知设备通过专用的不受干扰的控制信道，将干扰信息和位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。本发明将在空域、频域、时域上的空闲频谱资源再利用，提高目前十分紧张的无线电频谱资源的利用率。

本发明一种基于无线电环境地图的卫星能量探测认知方法，步骤如下：

(1)分析在卫星/陆地场景中，FS链路对FSS链路造成的干扰

(2)根据频谱能量检测法，认知设备得到接收干扰信号能量的决策统计数值分布，在一定时间T内和带宽B，通过决策统计数值大于事先确定的某个阈值概率，即可确定干扰信号是否存在，得到认知设备的干扰信息；

(3)安装GPS的认知设备部署在某片干扰区域中，将认知设备的大地坐标系转换为预先设定的导航坐标系，得到每个认知设备的位置信息(x,y)；

(4)认知设备通过专用的不受干扰的控制信道，将干扰信息和位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

定义卫星/陆地场景如图1所示，Main lobe direction表示卫星天线的主瓣方向，Interference Path表示干扰路径，通信服务工作在17.7和19.7GHz频段。其中A为一个GEO卫星，B和C分别是同一地理覆盖区域内的两个固定点(通信设备)，A、B、C均为通信链路终端，均带有收发信息的天线，A和C之间能够通信。B和C之间存在分配好的FS链路，是授权用户。GEO卫星能够通过FSS链路与用户C进行传输数据，C是认知用户，即认知设备，C上安装有GPS，认知设备可以为一个或多个。通过认知手段重新使用那些没有被FS使用的频谱资源，并保证FS和FSS之间的相互干扰低于某一阈值。

如图2所示，本发明的具体步骤如下：

步骤1：分析在卫星/陆地场景中，FS链路对FSS链路造成的干扰。

如图3的(a)、(b)、(c)、(d)所示为干扰评估模型，依据FS和FSS天线的位置、方位、方向和仰角，有几种不同的干扰组合。由于FS发射机和FSS地面的指向角度是任意的，分析局限在一组相互方向，平行方向和正交方向。Case2和Case4基本相同容易理解，原因是它是一种正交的情况，这种干扰基本可以忽略，由于空间约束限制，只选定Case3进行分析。

图3中，L表示感知区域的边长，x*表示设备C在感知区域内的横坐标；y*表示设备C在感知区域内的纵坐标，azimuthFS是指设备B和设备C之间的方向角。

图4中，借助不同灰度的强度，表示空间中点的干扰级别。右边b图的黑色区域表示I_r>I_max的情况(信道占用)，白色区域表示I_r<I_max的情况(信道空闲)。I_max代表最大容忍的干扰级别。我们可以观察到图3，FS发射机的主要位置占据了整个干扰的形式，除了I_r>I_max的区域主要决定FS主要未知的方向和宽度。如下所示，我们考虑I_max＝‐141dB/MHz，根据ITU2012“Radio Regulations”规定。其中，设B处于原点位置，横轴X和纵轴Y分别是与FS链路平行和垂直的方向，横纵坐标值分别是C在坐标系中所处位置的坐标值。

图4的(a)、(b)所示，Interference Power表示干扰能量，Interference BinaryHard Test表示干扰的二进制灰度测试，X表示感知区域的相邻两边的一边的距离。Y表示表示感知区域的相邻两边的另一边的距离。

在参考场景中，由于没有任何对FS干扰的先验知识，因此，采取一种对所有类型的干扰信号进行黑盒检测的方式。在黑盒探测器中，选择能量检测器，原因是它具有低的设计复杂度优势，但是另一方面有低功率信号检测不到的缺点。此外，接收机的噪声也许会触发检测，即使没有干扰存在由于硬件设备对阈值的设定。

步骤2：根据频谱能量检测法，认知设备得到接收干扰信号能量的决策统计数值分布，在一定时间T内和带宽B，通过决策统计数值大于事先确定的某个阈值概率，即可确定干扰信号是否存在，得到认知设备的干扰信息。

如图5所示，RX signal表示卫星发出的信号，BPF是指带通滤波器，B表示带宽，(.)2表示求平方，表示求积分，表示跟阈值相比较，ξ表示阈值；

如图5所示，首先C点的天线输入端的信号经过带通滤波器过滤，带宽为B，在AWGN高斯白噪声信道假设下，接收的信号r(t)表示如下：

其中s(t)是FS干扰发出的信号，h为信道的幅度增益，v(t)是功率谱密度为N₀的AWGN噪声信号。噪声功率表示如下：

σ²＝E{v(t)²}＝N₀B (2)

考虑到复合的噪声，v(t)信号的实部和虚部服从卡方分布根据假设H₀(singal absense)或者H₁(singal presence)，噪声或者噪声加传输信号分别进入天线输入接收器。探测测试统计值Δ表示经过一个时间间隔T的被测量的接收信号的能量，然后统计值Δ与合适选择的阈值ξ进行比较作为二进制测试：

其中为了简单化，假设观测间隔开始时间t＝0。

能量探测器的性能可以用正确探测的概率和误警的概率来估计，分别是在主发射信号时，探测到发射信号的概率没有发射信号时，探测到发射信号的概率 代表H₁的假设估计。在考虑的场景中，低的与没有探测到主用户传输信号的概率高，也是接收到不需求的干扰一致。另一方面，高的意味着失去传输机会的概率高，也是更低的频谱重复利用率。对于能量探测器，评估和方程形式如下：

其中时间带宽乘积N_obs＝TB，进一步可表示为：

其中是规一化的伽马函数：

步骤3：安装GPS的认知设备部署在某片干扰区域中，将认知设备的大地坐标系转换为预先设定的导航坐标系，得到每个认知设备的位置信息(x,y)。

认知设备安装GPS定位芯片，可得到某认知设备A的大地坐标为(B0,L0)，另一认知设备B的大地坐标为(B1,L1)。选取A为导航坐标系的原点，根据公式(8)可得到点B在以点A为原点的导航坐标系中的坐标(x,y)。

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B为大地纬度(B₀和B₁分别为不同的经度值)，L为大地经度(L₁和L₀分别为不同的纬度值)，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值。

步骤4：认知设备通过专用的不受干扰的控制信道，将干扰信息和位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图；

本发明一种基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，包括：判断模块、干扰信息获得模块、位置信息获得模块、传输绘制模块；

判断模块，在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，若有造成干扰，干扰信息获得模块根据频谱能量检测法，在一定时间T内和链路通信带宽B，得到认知设备C接收FS链路对FSS链路的不同频段干扰信号能量分布，将不同频段干扰信号能量与预先设定的能量检测阈值相比较，得到大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，即得到认知设备C的干扰信息；，否则，判定FS链路与FSS链路为独立链路；

位置信息获得模块，将安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

传输绘制模块，控制认知设备C通过卫星A与认知设备C之间的通信链路中不受FS链路干扰的信道，将设备C的干扰信息和每个认知设备在导航坐标系下的位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，步骤如下：建立干扰评估模型，即依据FS链路和FSS链路中通信链路终端天线的位置、天线的方向和仰角，确定FS链路与FSS链路之间的不同的干扰组合，由于FS链路中的终端B的天线和FSS链路中认知用户C的连线与水平面形成的指向角度和GEO卫星A的天线与认知用户C的连线与水平面形成的指向角度是任意的。

干扰信息获得模块中，频谱能量检测的积分时间为T，链路通信带宽为B，信噪比为SNR，时间带宽乘积N_obs＝TB，预先设定的能量检测阈值为ξ，认知设备C检测到FS链路对FSS链路的干扰的概率即大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，和没有检测到干扰的概率(误警率)即、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值表示为:

其中是规一化的伽马函数：

式中a＝N_obs,

安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B₀和B₁分别为不同的经度值，L₁和L₀分别为不同的纬度值，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值；

导航坐标系的定义，原点为地球的质心，坐标轴指向相对于恒星而言是固定的，三维，X轴指向从地球质心指向春分点，XY平面为与地球的赤道面重合，Z轴与XY面垂直而指向北极的方向，Y轴的取向为形成右手坐标系。

认知无线设备通过一种不会受到干扰的专用控制信道(预留给FSS的额外频带)传输自身的关于干扰存在的二进制测量进行交互传输到指定的数据融合中心。此外，认知无线设备是安装有位置估计的设备(如GPS或其他类似的设备)，这样融合中心可以在空间上进行精确的绘制它所收集的测量值。数据融合中心在收集完无线认知设备的数据后，融合中心可以精心制作无线电环境地图(REM)，地图会给出干扰的空间描述，如图6所示，X表示感知区域的相邻两边的一边的距离。Y表示表示感知区域的相邻两边的另一边的距离。

频谱地图根据感知到的数据进行存储，结合已有的地理地形数据库信息，输出以时域、频域、空域三个维度的图标展示，并能够实时更新。先进地图的输出有2种形式，2D和3D。如图6所示，地图区域由一系列网格(最小分辨率)组成，对应测试区域的地理位置，地图的中心是测试点的位置，以不同的测试区域的灰度的代表接收位置不同的射频功率。

Claims (10)

1.基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于步骤如下：

(1)在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，若有造成干扰，进行步骤(2)，否则，判定FS链路与FSS链路为独立链路；

(2)根据频谱能量检测法，在一定时间T内和链路通信带宽B，得到认知设备C接收FS链路对FSS链路的不同频段干扰信号能量分布，将不同频段干扰信号能量与预先设定的能量检测阈值相比较，得到大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，即得到认知设备C的干扰信息；

(3)安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

(4)认知设备C通过卫星A与认知设备C之间的通信链路中不受FS链路干扰的信道，将设备C的干扰信息和每个认知设备在导航坐标系下的位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

2.根据权利要求1所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于：在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，步骤如下：建立干扰评估模型，即依据FS链路和FSS链路中通信链路终端天线的位置、天线的方向和仰角，确定FS链路与FSS链路之间的不同的干扰组合，由于FS链路中的终端B的天线和FSS链路中认知用户C的连线与水平面形成的指向角度和GEO卫星A的天线与认知用户C的连线与水平面形成的指向角度是任意的。

3.根据权利要求1所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于：步骤(2)中，频谱能量检测的积分时间为T，链路通信带宽为B，信噪比为SNR，时间带宽乘积N_obs＝TB，预先设定的能量检测阈值为ξ，认知设备C检测到FS链路对FSS链路的干扰的概率即大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，和没有检测到干扰的概率(误警率)即、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值表示为:

其中是规一化的伽马函数：

式中a＝N_obs,

。

4.根据权利要求1所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于：安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B₀和B₁分别为不同的经度值，L₁和L₀分别为不同的纬度值，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值；

导航坐标系的定义，原点为地球的质心，坐标轴指向相对于恒星而言是固定的，三维，X轴指向从地球质心指向春分点，XY平面为与地球的赤道面重合，Z轴与XY面垂直而指向北极的方向，Y轴的取向为形成右手坐标系。

5.根据权利要求1所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于：无线电环境地图以地理信息系统为基础，在地图上显示无线电环境的时域、频域和能量域信息。

6.根据权利要求1所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知方法，其特征在于：无线电环境地图，包括了干扰区域内各处的频谱分布情况。

7.基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，其特征在于包括：判断模块、干扰信息获得模块、位置信息获得模块、传输绘制模块；

判断模块，在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，若有造成干扰，干扰信息获得模块根据频谱能量检测法，在一定时间T内和链路通信带宽B，得到认知设备C接收FS链路对FSS链路的不同频段干扰信号能量分布，将不同频段干扰信号能量与预先设定的能量检测阈值相比较，得到大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，即得到认知设备C的干扰信息；，否则，判定FS链路与FSS链路为独立链路；

位置信息获得模块，将安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

传输绘制模块，控制认知设备C通过卫星A与认知设备C之间的通信链路中不受FS链路干扰的信道，将设备C的干扰信息和每个认知设备在导航坐标系下的位置信息传输到数据中心，完成精确绘制无线电环境地图。

8.根据权利要求7所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，其特征在于：在卫星/陆地场景中，判断FS链路对FSS链路是否造成的干扰，步骤如下：建立干扰评估模型，即依据FS链路和FSS链路中通信链路终端天线的位置、天线的方向和仰角，确定FS链路与FSS链路之间的不同的干扰组合，由于FS链路中的终端B的天线和FSS链路中认知用户C的连线与水平面形成的指向角度和GEO卫星A的天线与认知用户C的连线与水平面形成的指向角度是任意的。

9.根据权利要求7所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，其特征在于：干扰信息获得模块中，频谱能量检测的积分时间为T，链路通信带宽为B，信噪比为SNR，时间带宽乘积N_obs＝TB，预先设定的能量检测阈值为ξ，认知设备C检测到FS链路对FSS链路的干扰的概率即大于等于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值，和没有检测到干扰的概率(误警率)即、小于预先设定的能量检测阈值的这些频段的干扰信号个数占所有频段干扰信号个数的比值表示为:

其中是规一化的伽马函数：

式中a＝N_obs,

。

10.根据权利要求7所述的基于无线电环境地图的能量探测器的认知系统，其特征在于：安装GPS的认知设备C部署在某片干扰区域中，将GPS得到的认知设备C在大地坐标系下的坐标转换为导航坐标系下的坐标，即得到每个认知设备在导航坐标系下的位置信息(x,y)；

其中R1＝40075360m，表示赤道圈长度，R2＝39940670m，表示经线圈长度；B₀和B₁分别为不同的经度值，L₁和L₀分别为不同的纬度值，x为东西方位坐标值，y为南北方位坐标值；

导航坐标系的定义，原点为地球的质心，坐标轴指向相对于恒星而言是固定的，三维，X轴指向从地球质心指向春分点，XY平面为与地球的赤道面重合，Z轴与XY面垂直而指向北极的方向，Y轴的取向为形成右手坐标系。