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专利号: 2015108284129
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.车联认知无线电自适应频谱感知方法,用于频谱感知融合中心和N个具有频谱感知功能的认知车辆进行频谱检测,其特征在于,依次包括如下步骤:(1)建立由频谱感知融合中心、N个认知车辆以及授权用户组成的认知车联网;其中,频谱感知融合中心记为FC,认知车辆标记为CRi(i=1,2,…,N),授权用户记为PU;

(2)N个认知车辆CRi分别进行基于能量的频谱感知、独立地获取自身信噪比SNRi,并分别将获取的信噪比SNRi和频谱感知结果发送至频谱感知融合中心FC;其中,频谱感知结果包括认知车辆CRi的检测概率Pd,i以及虚警概率Pf,i,i=1,2,…,N;

(3)频谱感知融合中心FC接收各认知车辆CRi发送的信噪比SNRi和频谱感知结果,并判断信噪比SNRi大于预设的信噪比筛选值SNRchose时,则选择此信噪比对应的认知车辆为参与协作感知的初选认知组成员,并执行步骤(4);否则,选择具有最高信噪比的认知车辆所对应的频谱感知结果为频谱感知融合中心FC的最终检测结果;

(4)根据参与协作感知的初选认知组中各认知车辆的信噪比和检测概率,计算初选认知组中各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi以及初选认知组的信噪比均方根值 并令信噪比SNR'i=γi,初选认知组中认知车辆的数量为N',且N'≤N;其中,初选认知组中各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi、初选认知组的信噪比均方根值 的计算公式如下:(5)频谱感知融合中心FC分别依次计算初选认知组中各初选认知车辆信噪比SNR'i与初选认知组信噪比均方根值 之间的归一化商值 其中,(6)频谱感知融合中心FC计算、获取信噪比预设阈值λ和信噪比最佳阈值λoptimal,计算初选认知组中各初选认知车辆CR'i的联合筛选参数值ξi,并选定参与协作的复选认知车辆;其中,该步骤包括步骤(6-1)至步骤(6-3):(6-1)频谱感知融合中心FC根据接收的N'个初选认知车辆CR'i对应的信噪比集合{SNR'i},获取初选认知车辆信噪比集合{SNR'i}中的信噪比最大值;其中,记该信噪比最大值为SNR'max;

(6-2)以获取的信噪比最大值SNR'max为参考,将信噪比最大值SNR'max分别与N'个初选认知车辆CR'i的信噪比SNR'i作商处理,计算得到各初选认知车辆信噪比SNR'i所对应的初始阈值λi;其中,λi=|SNR'max/SNR'i|,i=1,2,…,N';

(6-3)根据各初选认知车辆CR'i的可靠度ψi和归一化商值 计算各初选认知车辆CR'i的联合筛选参数值ξi,并根据联合筛选参数值ξi,选取参与协作的复选认知车辆CR”j;其中,复选认知车辆CR”j的数量为n, i=1,2,…,N',j=1,2,…,n,n≤N':若联合筛选参数值ξi位于预设数值区间范围[ξa,ξb]内,即ξa≤ξi≤ξb时,则选取该联合筛选参数值ξi对应的初选认知车辆为复选认知车辆,并参与协作感知;否则,该初选认知车辆不予选取;

(7)频谱感知融合中心FC根据选定的参与协作的复选认知车辆的频谱感知结果进行自适应感知融合;其中,自适应感知融合过程包括如下步骤(7-1)至步骤(7-3):(7-1)频谱感知融合中心FC根据n个复选认知车辆发送的频谱感知结果,统计n个复选认知车辆中感知到授权用户PU频谱为占用状态的复选认知车辆数目为m(1≤m≤n),感知到授权用户PU频谱为空闲状态的复选认知车辆数目为n-m;其中,授权用户PU频谱为占用状态记为H1,授权用户PU1频谱为空闲状态记为H0;

(7-2)频谱感知融合中心FC根据m个复选认知车辆发送的信噪比,计算m个感知到授权用户PU频谱为占用状态H1的复选认知车辆诚信系数κ1,u,根据m个复选认知车辆发送的信噪比计算n-m个感知到授权用户PU频谱为空闲状态H0的复选认知车辆诚信系数κ2,v;其中,诚信系数κ1,u以及κ2,v的计算公式如下:(7-3)频谱感知融合中心FC根据m个复选认知车辆的各自感知结果以及诚信系数κ1,u,分别计算授权用户PU频谱为占用状态H1的平均检测概率Pdet,H1、全局检测概率Ddet,H1和此占用状态H1对应的全局漏检概率Dundet,H1,以及授权用户PU的频谱为空闲状态H0的平均检测概率Pdet,H0、全局检测概率Ddet,H0、此空闲状态H0对应的全局漏检概率Dundet,H0和全局虚警概率DFail,H0;其中,该过程包括如下步骤(a)至步骤(f):(a)建立m个复选认知车辆协作感知的全局错误检测概率Pe,获取关于决策门限的能量检测优化函数γ*以及能量检测的最优门限值γopt,并计算授权用户PU频谱为占用状态H1的平均检测概率Pdet,H1;其中,m个复选认知车辆协作感知的全局错误检测概率Pe计算公式如下:

Pe=PH0Pf+PH1Pm,PH1=1-PH0;

PH0为授权用户PU频谱处于空闲状态H0的概率,PH1为授权用户PU频谱处于占用状态H1的概率;Pf为全局虚警概率,Pd为全局检测概率,Pm为全局漏检概率; 为对应处于授权用户PU频谱处于占用状态H1的m个复选认知车辆的平均信噪比, snri为复选认知车辆CR”j自身的信噪比;

关于决策门限的能量检测优化函数γ*定义为:

能量检测的最优门限值γopt为:

授权用户PU频谱为占用状态H1的平均检测概率Pdet,H1计算公式如下:

(b)根据所得权用户PU频谱为占用状态H1的平均检测概率Pdet,H1以及m个复选认知车辆的诚信系数κ1,u,计算授权用户PU频谱为占用状态H1的全局检测概率Ddet,H1和此占用状态H1对应的全局漏检概率Dundet,H1;其中,全局检测概率Ddet,H1和全局漏检概率Dundet,H1计算公式如下:(c)根据所得授权用户PU频谱为空闲状态H0的平均检测概率Pdet,H0以及n-m个复选认知车辆的诚信系数κ2,v,计算授权用户PU频谱为空闲状态H0的全局检测概率Ddet,H0和此空闲状态H0对应的全局漏检概率Dundet,H0、全局虚警概率DFail,H0;其中,平均检测概率Pdet,H0、全局检测概率Ddet,H0、全局漏检概率Dundet,H0和全局虚警概率DFail,H0的计算公式分别如下:DFail,H0=1-Ddet,H0;

(d)频谱感知融合中心FC根据授权用户PU频谱为占用状态H1对应的全局漏检概率Dundet,H1以及授权用户PU频谱为空闲状态H0对应的全局虚警概率DFail,H0,建立基于复选认知车辆数目m的频谱感知误差函数Fun(m);其中,频谱感知误差函数Fun(m)计算公式如下:其中,Ppu表示授权用户PU信号在其授权频谱出现的概率;

(e)计算频谱感知误差函数Fun(m)的频谱感知误差最小值Fun(m0),并以该频谱感知误差函数最小值Fun(m0)对应的数值m0(m0≤m)作为参与协作感知的最佳协作终选认知车辆数目,并对m个复选认知车辆按照其对应的信噪比值snrj进行降序排列,得到m个复选认知车辆的降序排列组;

(f)选取复选认知车辆降序排列组中的前m0个复选认知车辆作为参与协作感知的最佳协作终选认知车辆;其中,分别标记选取的最佳协作终选认知车辆为CR”'r,其中,r=1,

2,…,m0;

(8)频谱感知融合中心FC根据步骤(7)中m0个最佳协作终选认知车辆CR”'r的频谱感知结果进行基于OR准则的协作感知,并以协作感知的检测结果作为认知车联网的最终检测结果。

2.根据权利要求1所述的车联认知无线电自适应频谱感知方法,其特征在于,所述步骤(8)中采用的OR准则如下:其中,Pd,r为终选认知车辆CR”'r的检测概率,Pfa,r为终选认知车辆CR”'r的虚警概率;Qd为协作感知后的全局检测概率,Qfa为协作感知后的全局虚警概率;ωr表示信噪比SNR”r的权重系数,SNR”r是终选认知车辆CR”'r的信噪比,SNR”max表示m0个最佳协作终选认知车辆的信噪比最大值,SNR”min表示m0个最佳协作终选认知车辆的信噪比最小值。