本發(fā)明涉及計算機輔助通信，具體為一種基于無線跳頻模型的無線鼠標(biāo)強干擾源規(guī)避方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子設(shè)備的普及與無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無線鼠標(biāo)已成為計算機用戶常用的輸入設(shè)備；在各類工作與生活場景中，人們對無線鼠標(biāo)的使用體驗和穩(wěn)定性要求日益提高；然而，當(dāng)前無線鼠標(biāo)在實際使用過程中面臨著嚴(yán)峻的電磁干擾挑戰(zhàn)，具體包括：

2、電磁環(huán)境日益復(fù)雜：現(xiàn)代辦公空間通常充斥著大量的無線設(shè)備，如無線路由器、藍(lán)牙音箱、無線鍵盤等，它們共同工作在有限的電磁頻譜范圍內(nèi)；同時，工業(yè)環(huán)境中存在著更為強大且復(fù)雜的電磁干擾源，如電機、電焊機、高頻感應(yīng)設(shè)備等；這些干擾源產(chǎn)生的電磁信號會在空間中相互交織，導(dǎo)致無線鼠標(biāo)所處的電磁環(huán)境變得極為復(fù)雜，干擾信號的頻率、強度和調(diào)制方式各不相同，嚴(yán)重影響無線鼠標(biāo)的信號傳輸質(zhì)量；

3、傳統(tǒng)跳頻技術(shù)存在局限：為應(yīng)對干擾，傳統(tǒng)無線鼠標(biāo)多采用跳頻技術(shù)，即在多個信道之間切換以尋找相對干凈的通信信道；但傳統(tǒng)跳頻技術(shù)往往基于固定的跳頻序列或簡單的信道檢測機制；一方面，固定的跳頻序列缺乏對實時干擾環(huán)境的適應(yīng)性，容易在干擾嚴(yán)重的頻段反復(fù)切換，無法有效避開強干擾源；另一方面，簡單的信道檢測機制難以準(zhǔn)確識別復(fù)雜干擾源的類型和強度分布，可能導(dǎo)致在選擇備用信道時仍然選擇到受干擾的信道，從而無法保障穩(wěn)定的通信連接；

4、干擾對無線鼠標(biāo)性能影響顯著：當(dāng)無線鼠標(biāo)受到強干擾時，會出現(xiàn)指針漂移、點擊響應(yīng)不及時甚至完全失去連接等問題；這不僅嚴(yán)重影響用戶的工作效率，如在設(shè)計繪圖、數(shù)據(jù)分析等對鼠標(biāo)操作精度和實時性要求較高的工作中，干擾導(dǎo)致的鼠標(biāo)異常會使工作成果出現(xiàn)偏差或需要反復(fù)操作；在娛樂場景中，如游戲過程中，干擾引發(fā)的鼠標(biāo)延遲和誤操作會極大地降低用戶的游戲體驗。

5、因此，針對上述問題提出一種基于無線跳頻模型的無線鼠標(biāo)強干擾源規(guī)避方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線跳頻模型的無線鼠標(biāo)強干擾源規(guī)避方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于無線跳頻模型的無線鼠標(biāo)強干擾源規(guī)避方法，包括以下步驟：

4、s1、實時監(jiān)測無線鼠標(biāo)所處環(huán)境的電磁頻譜數(shù)據(jù)，獲取多頻段信號特征；

5、s2、基于改進(jìn)的機器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建干擾源分析模型，對信號特征進(jìn)行解析，識別干擾源類型及強度分布；

6、s3、根據(jù)干擾源分析結(jié)果動態(tài)生成跳頻策略，確定主信道及備用信道的優(yōu)先級序列；

7、s4、當(dāng)主信道受干擾超出預(yù)設(shè)閾值時，基于實時信道質(zhì)量評估結(jié)果切換至最優(yōu)備用信道；

8、s5、通過閉環(huán)反饋機制優(yōu)化跳頻策略參數(shù)，實現(xiàn)干擾規(guī)避的動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整。

9、作為一種優(yōu)選方案，步驟s2中的干擾源分析模型采用改進(jìn)型加權(quán)模糊聚類算法iw-fcm，具體包括：

10、根據(jù)信號強度、頻譜占用率、調(diào)制特征構(gòu)建多維特征向量集；

11、通過以下目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化聚類中心與隸屬度矩陣：

12、，其中，為加權(quán)模糊聚類目標(biāo)函數(shù)；為第類干擾源的動態(tài)權(quán)重因子，與歷史干擾頻率正相關(guān)；為樣本對第類的隸屬度；為第類干擾源的聚類中心；為模糊指數(shù)，取值范圍是；為干擾源類別總數(shù)；為樣本總數(shù)；為第個樣本；表示歐幾里得距離的平方；

13、輸出干擾源分類結(jié)果及置信度評分。

14、作為一種優(yōu)選方案，動態(tài)權(quán)重因子的計算方法為：

15、，其中，為調(diào)節(jié)系數(shù)，取值范圍是；為第類干擾源在歷史數(shù)據(jù)中的出現(xiàn)頻率；為歷史數(shù)據(jù)中干擾源出現(xiàn)頻率的最大值，用于歸一化；為該類干擾源對應(yīng)信道的平均信噪比；為歷史數(shù)據(jù)中信道平均信噪比的最大值，用于歸一化。

16、作為一種優(yōu)選方案，步驟s3中的動態(tài)跳頻策略生成包括：

17、構(gòu)建基于強化學(xué)習(xí)的信道狀態(tài)預(yù)測模型，

18、定義狀態(tài)空間；

19、通過以下貝爾曼方程迭代優(yōu)化信道選擇策略：

20、，其中，為在狀態(tài)下選擇動作的長期收益值，用于評估在某個狀態(tài)下采取某個動作的優(yōu)劣，為學(xué)習(xí)率；為即時獎勵；為折扣因子；為采取動作后信道轉(zhuǎn)移到的下一個狀態(tài)；為在下一個狀態(tài)下可能采取的動作；為在下一個狀態(tài)下采取所有可能動作中能獲得的最大長期收益值；

21、輸出跳頻序列，確保備用信道與當(dāng)前干擾源頻段間隔≥15mhz。

22、作為一種優(yōu)選方案，步驟s4中的信道質(zhì)量評估通過以下公式實現(xiàn)：

23、，其中，為加權(quán)系數(shù)，滿足且，用于調(diào)節(jié)各指標(biāo)在復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)中的相對重要性；為信道的信噪比；為信道的誤碼率；為誤碼率閾值；為信號波動方差；為信號波動方差閾值。

24、作為一種優(yōu)選方案，步驟s5中的閉環(huán)反饋機制包括：

25、定義策略優(yōu)化函數(shù)

26、，其中，為策略優(yōu)化函數(shù)；為跳頻策略參數(shù)向量；為時間步數(shù)，代表整個優(yōu)化過程的總時間長度；為當(dāng)前時間步，取值范圍是1到；為衰減因子；為預(yù)期信道質(zhì)量；為實際信道質(zhì)量；

27、采用隨機梯度下降法更新參數(shù)：，其中，更新后的跳頻策略參數(shù)向量；為更新前的跳頻策略參數(shù)向量；為學(xué)習(xí)率；為損失函數(shù)對參數(shù)的梯度，指示參數(shù)更新的方向。

28、作為一種優(yōu)選方案，還包括干擾源空間定位步驟：

29、通過雙天線陣列獲取信號到達(dá)角aoa信息；

30、結(jié)合信號強度指紋庫，利用以下最大似然估計公式計算干擾源坐標(biāo)：

31、，其中，為干擾源坐標(biāo)的估計值；表示求使后面表達(dá)式取得最大值時的參數(shù)值；為采樣點的數(shù)量；為采樣點的編號，取值范圍是1到；為第個采樣點的接收信號強度；為預(yù)設(shè)的電磁傳播模型預(yù)測值；

32、為測量誤差標(biāo)準(zhǔn)差。

33、由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的一種基于無線跳頻模型的無線鼠標(biāo)強干擾源規(guī)避方法，有益效果是：

34、高效干擾識別與應(yīng)對：

35、精準(zhǔn)干擾源分析：通過改進(jìn)的機器學(xué)習(xí)算法，如改進(jìn)型加權(quán)模糊聚類算法（iw-fcm），綜合信號強度、頻譜占用率、調(diào)制特征等構(gòu)建多維特征向量集，并利用動態(tài)權(quán)重因子，充分考慮歷史干擾頻率和信噪比等因素，能精準(zhǔn)識別干擾源類型及強度分布；這相較于傳統(tǒng)方法，對復(fù)雜電磁環(huán)境中的干擾源識別更為準(zhǔn)確，大大提升了干擾源分析的可靠性；

36、快速響應(yīng)干擾：實時監(jiān)測電磁頻譜數(shù)據(jù)，一旦主信道受干擾超出預(yù)設(shè)閾值，能夠迅速基于實時信道質(zhì)量評估結(jié)果切換至最優(yōu)備用信道；整個過程快速且精準(zhǔn)，有效減少了干擾對無線鼠標(biāo)正常工作的影響時長，保障了操作的連貫性和流暢性；

37、優(yōu)化跳頻策略：

38、動態(tài)跳頻生成：構(gòu)建基于強化學(xué)習(xí)的信道狀態(tài)預(yù)測模型，通過貝爾曼方程迭代優(yōu)化信道選擇策略，輸出的跳頻序列確保備用信道與當(dāng)前干擾源頻段間隔≥15mhz；這種動態(tài)生成跳頻策略的方式，能夠根據(jù)實時干擾情況靈活調(diào)整，顯著提高了信道選擇的科學(xué)性和有效性，降低了干擾發(fā)生的概率；

39、持續(xù)策略優(yōu)化：利用閉環(huán)反饋機制，根據(jù)實際信道質(zhì)量與預(yù)期信道質(zhì)量的差異，采用隨機梯度下降法不斷優(yōu)化跳頻策略參數(shù)；這使得跳頻策略能夠隨著環(huán)境變化持續(xù)改進(jìn)，始終保持在最優(yōu)或接近最優(yōu)的狀態(tài)，極大地增強了無線鼠標(biāo)在不同干擾環(huán)境下的適應(yīng)性；

40、提升通信質(zhì)量：

41、復(fù)合質(zhì)量評估：通過復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)q綜合考量信噪比、誤碼率和信號波動方差等因素來評估信道質(zhì)量，確保在選擇信道時能全面、準(zhǔn)確地判斷信道的優(yōu)劣；以此為依據(jù)切換信道，能夠最大程度保證無線鼠標(biāo)通信的穩(wěn)定性和可靠性，減少數(shù)據(jù)傳輸錯誤和中斷，提升用戶體驗；

42、干擾空間定位輔助：具備干擾源空間定位功能，通過雙天線陣列獲取信號到達(dá)角（aoa）信息，并結(jié)合信號強度指紋庫和最大似然估計公式計算干擾源坐標(biāo)；這一功能有助于更深入了解干擾源的分布情況，為進(jìn)一步優(yōu)化跳頻策略和干擾規(guī)避措施提供有力支持，從根本上提升通信質(zhì)量；

43、廣泛適用性：

44、多場景應(yīng)用：該方法適用于各種復(fù)雜電磁環(huán)境，無論是辦公場所中眾多電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾，還是工業(yè)環(huán)境中的強電磁干擾，無線鼠標(biāo)都能憑借此智能規(guī)避方法穩(wěn)定工作，具有廣泛的應(yīng)用前景；

45、設(shè)備兼容性：本發(fā)明專注于無線鼠標(biāo)的干擾規(guī)避方法，對無線鼠標(biāo)本身的硬件改動較小，易于與現(xiàn)有各類無線鼠標(biāo)產(chǎn)品兼容，便于推廣應(yīng)用，能夠在不增加過多成本的情況下顯著提升無線鼠標(biāo)的性能。