基于需求约束的GSO频轨资源效能评估方法与流程

基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法
技术领域
1.本发明涉及空间频率轨道资源技术领域，特别是一种基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法。


背景技术：

2.当下社会卫星技术发展迅猛，各国对空间业务的重视程度和对卫星频率轨道资源的抢占力度非常激烈，导致了频轨资料的大量申报，然而盲目的追求资源不与现实使用需求做匹配将在后期产生严重的后果，所以从需求约束方面提出合理的效能评估方法是抢占频轨资源重要的一环。
3.当前申报资源专家与实际使用者不同，并且资源自申报到开始使用时限较长，可能存在使用器件与申报数据不匹配的情况，对于需求约束的效能评估方法较为薄弱。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法，有效评估空间频率轨道资源的需求一致性，对需求一致性下的各级指标进行量化计算。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法，包括以下步骤：
6.步骤1、确定评估模式，评估模式分为软评估模式和硬评估模式；
7.步骤2、计算投入使用时间的评估值a1；
8.步骤3、计算卫星平台控制一致性的评估值a2；
9.步骤4、计算工作频率一致性的评估值a3；
10.步骤5、计算业务区一致性的评估值a4；
11.步骤6、计算辐射包络一致性的评估值a5；
12.步骤7、计算业务类型一致性的评估值a6；
13.步骤8、计算解调门限保护要求一致性评估值a7；
14.步骤9、对于硬评估模式，当a1～a7均为1时，最终的效能评估值为1，否则最终的效能评估值为0；对于软评估模式，则通过步骤10～步骤14确定最终的效能评估值；
15.步骤10、将a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7作为一级指标，并给定一级指标的判决矩阵；
16.步骤11、基于一级指标的判决矩阵，分别计算权重，得到一级指标的权重向量
17.步骤12、计算每个一级指标的模糊满意度；
18.步骤13、针对步骤2到步骤8中获取的值分别计算模糊度向量，生成评价矩阵r；
19.步骤14、基于一级指标的权重向量令矩阵选取矩阵c中最大值作为最终的效能评估值。
20.本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)详细分析了使用卫星系统的实际使用需求，从满足使用的角度制定了合理的评估方法；(2)将卫星系统和资料进行耦合，能够有效评估空间频率轨道资源的需求一致性，对需求一致性下的各级指标进行量化计算，具有
较强的工程可实现性。
附图说明
21.图1是本发明基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法流程图。
22.图2是本发明中指标函数示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
24.结合图1，本发明基于需求约束的gso频轨资源效能评估方法，具体步骤如下：
25.步骤1、确定评估模式，评估模式分为软评估模式和硬评估模式；
26.步骤2、计算投入使用时间的评估值a1；
27.步骤3、计算卫星平台控制一致性的评估值a2；
28.步骤4、计算工作频率一致性的评估值a3；
29.步骤5、计算业务区一致性的评估值a4；
30.步骤6、计算辐射包络一致性的评估值a5；
31.步骤7、计算业务类型一致性的评估值a6；
32.步骤8、计算解调门限保护要求一致性评估值a7；
33.步骤9、对于硬评估模式，当a1～a7均为1时，最终的效能评估值为1，否则最终的效能评估值为0；对于软评估模式，则通过步骤10～步骤14确定最终的效能评估值；
34.步骤10、将a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7作为一级指标，并给定一级指标的判决矩阵；
35.步骤11、基于一级指标的判决矩阵，分别计算权重，得到一级指标的权重向量
36.步骤12、计算每个一级指标的模糊满意度；
37.步骤13、针对步骤2到步骤8中获取的值分别计算模糊度向量，生成评价矩阵r；
38.步骤14、基于一级指标的权重向量令矩阵选取矩阵c中最大值作为最终的效能评估值。
39.进一步地，步骤1中，本发明的各指标计算方法有软评估模式和硬评估模式两种，每次评估只能选择软评估模式和硬评估模式中的一种，硬评估表示所有子指标均完全满足阈值条件时满足度为1，否则为0，而软评估较为灵活，满足度通过计算方法得出；两种模式的具体计算方法如步骤2到步骤7所示。
40.进一步地，步骤2中计算投入使用时间的评估值a1，具体如下：
41.首先判别该资料是否为n资料，将ntc_id代入notice表中查找该ntc_id对应的ntf_rsn 值，ntc_id表示notice的唯一标识符，notice是通知的通用资料表，有如下三种情况：
42.1)为n时，说明n资料已启用；
43.2)为c时，将ntc_id代入com_el表，记录com_el的adm字段和sat_name字段并代入biu网址，查找具有相同adm和sat_name下的status值，status为c时，说明n 资料已启用；
44.3)为c时，将ntc_id代入com_el表，记录com_el的adm字段和sat_name字段并代入biu网址，查找具有相同adm和sat_name下的status值，status为n时，说明n 资料未启用；
45.当n资料启用时，令a1为1，否则，进一步确认卫星网络资料申报时间；将ntc_id 代
入grp表，查找并记录对应的d_st_cur值，记为time_1；将ntc_id代入com_el表，记录com_el的adm字段和sat_name值并代入biu网址，查找具有相同adm和sat_name 下的dateofbringingintouse字段的值，记为time_2；以天数为单位，计算time_2与time_1 的时间差t；当选择硬判决模式时，如果时间差大于1，令a1为1，否则为0；当选择软判决时，令a1＝1—(2555—t)/2555。
46.进一步地，步骤3所述计算卫星平台控制一致性的评估值a2，具体如下：
47.根据ntc_id查询geo表中对应的tol_east和tol_west值，与门限值tol_east_con和 tol_west_con作比较；当选择硬判决时，如果满足tol_east≤tol_east_con且tol_west≥ tol_west_con，则a2＝1，否则a2＝0；当选择软判决时，令a2＝(tol_east_con
‑ꢀ
tol_east)+(tol_west_con-tol_west)。
48.进一步地，步骤4所述计算工作频率一致性的评估值a3，具体如下：
49.将ntc_id代入s_beam表，查询该ntc_id下所有的freq_min和freq_max组。建立频段需求表，如表1所示，依次取频段需求表中的每行频率组，与freq_min和freq_max 比较，当选择硬判决时，如果对于每行频率组，都满足freq_min≤freq_l且freq_max≥ freq_m，令a3＝1，否则a3＝0；当选择软判决时，令a3＝重叠频段/需求频段，需求频段即频段需求表中所有频段总和。
50.表1频段需求表
51.idfreq_lfreq_m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
52.进一步地，步骤5所述计算业务区一致性的评估值a4，具体如下：
53.将ntc_id代入grp表，根据area_no字段获取覆盖业务区，记录每个业务区的经纬度序列，每个经纬度序列即为一个封闭的区域，之后用户在地图标定目标覆盖区域，计算两个区域的重叠率。当选择硬判决时，如果重叠面积与目标区域面积相等，令a4＝1，否则a4＝0；当选择软判决时，令a4＝重叠面积/目标区域面积。
54.进一步地，步骤6所述计算辐射包络一致性的评估值a5，具体如下：
55.将ntc_id代入s_beam表，记录所有的波束，即beam_name和对应的emi_rcp，之后将所有的波束依次做如下判断：
56.将ntc_id、emi_rcp和beam_name代入grp表，查到对应的所有grp_id，将每个grp_id 代入s_as_stn表，如果查到有对应记录，则该波束为星间链路，否则为星地链路，当为星地链路时，如果该波束的emi_rcp为r时，该波束为上行链路，当emi_rcp为e时，该波束为下行链路。用户输入门限值psd_con，用于辐射包络一致性的判断。
57.(1)计算星间辐射包络一致性，用a
51
表示。对于每个星间链路波束，分别做如下运算：
58.1.1)在s_beam表中，记录beam_name对应的gain；
59.1.2)将该波束下所有的grp_id代入到emiss表中，查找对应的最大pwr_ds_max；
60.1.3)令psd＝gain+pwr_ds_max，与psd_con进行比较；当选择硬判决时，如果psd ≥psd_con时，a
51
＝1，否则a
51
＝0；当选择软判决时，a
51
＝1—psd_con/psd；
61.(2)计算上行辐射包络一致性，用a
52
表示；对于每个上行链路波束，分别做如下运算：
62.2.1)将该波束下所有的grp_id代入到e_as_stn表，查找grp_id下的gain值，记录具有最大gain值的grp_id；
63.2.2)在emiss表中，查找上一步记录的grp_id对应的pwr_ds_max；
64.2.3)令psd＝gain+pwr_ds_max，与psd_con进行比较；当选择硬判决时，如果psd ≥psd_con时，a
52
＝1，否则a
52
＝0；当选择软判决时，a
52
＝1—psd_con/psd；
65.(3)计算下行辐射包络一致性，用a
53
表示；对于每个下行链路波束，分别做如下运算：
66.3.1)记录beam_name对应的gain；
67.3.2)将该波束下所有的grp_id代入到emiss表中，查找对应的最大pwr_ds_max；
68.3.3)令psd＝gain+pwr_ds_max，与psd_con进行比较；当选择硬判决时，如果 psd》＝psd_con时，a
53
＝1，否则a
53
＝0；当选择软判决时，a
53
＝1—psd_con/psd；
69.当任一类型波束不存在时，令a5为1；否则，令a5＝(a
51
+a
52
+a
53
)/3。
70.进一步地，步骤7所述计算业务类型一致性的评估值a6，具体如下：
71.(1)计算空间站业务类型一致性，用a
61
表示。建立空间站业务需求表，如表2 所示。将notice表的ntc_id值代入表grp表，记录所有的grp_id，将grp_id依次代入srv_cls 表，查看对应的stn_cls，令a表示待评估资料的空间站类型与空间站业务需求表类型重复的个数，b表示空间站业务需求表中空间站类型的个数；当选择硬判决时，如果a/b《1， a
61
＝0，否则a
61
＝1；当选择硬判决时，a
61
＝a/b。
72.表2空间站业务需求表
73.id空间站类型
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
74.(2)计算地球站业务类型一致性，用a
62
表示。建立地球站业务需求表，如表3 所示。将notice表的ntc_id值代入grp表，记录所有的grp_id，将grp_id依次代入e_srvcls 表，查看对应的stn_cls，令p表示待评估资料的地球站类型与地球站业务需求表类型重复的个数，q表示地球站业务需求表中地球站类型的个数；当选择硬判决时，如果p/q《1， a
62
＝0，否则a
62
＝1；当选择硬判决时，a
62
＝p/q。
75.表3地球站业务需求表
76.id地球站类型
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
77.令a6＝(a
61
+a
62
)/2。
78.进一步地，步骤8所述计算解调门限保护要求一致性评估值a7，具体如下：
79.如表4所示，建立解调门限表。将ntc_id代入grp表，记录所有的grp_id，将grp_id 代入mod_char表，查看对应的序列编号seq_emiss和调制类型i_mod_typ；将grp_id和 seq_
emiss代入emiss表，查看对应的门限值c_to_n，将一组i_mod_typ和c_to_n代入解调门限表，查找该调制类型的门限值，将门限值与c_to_n进行比较，统计所有grp_id 满足门限值的个数；当选择硬判决时，如果存在不满足门限值的情况，则a7＝0，否则 a7＝1；当选择软判决时，令a7＝满足门限值个数/总数。
80.表4解调门限表
81.id调制类型门限
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
82.进一步地，步骤9中对于硬评估计算，当ai(i＝1,2,..,7)均为1时，评估值为1，否则评估值为0；对于软评估计算，计算方式如步骤10～步骤14所示。
83.进一步地，步骤10中，将a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7作为一级指标，并给定一级指标的判决矩阵中给定一级指标的判决矩阵，判决矩阵的形式如下：
[0084] a1a2a3a4a5a6a7a1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[0085]
进一步地，步骤11中，基于一级指标的判决矩阵，分别计算权重，得到一级指标的权重向量
[0086]
首先将判决矩阵每一列的值b
ij
归一化为ω
ij
，i、j为矩阵的行列号，n为总行数；将ω
ij
按行求和得到ωi，之后将ωi归一化得到得到指标的权重向量
[0087]
一级指标的判决矩阵如下：
[0088][0089]
进一步地，步骤12所述计算每个一级指标的模糊满意度，具体如下：
[0090]
对于每个一级指标，给定指标的边界值，计算指标的模糊满意度并生成评价矩阵。
设置5个等级，即a、b、c、d和e，并由专家给出各等级的边界值，即图2中的 a1,b2,a2,b3,a3,b4,a4,b5。
[0091]
进一步地，步骤13所述针对步骤2到步骤8中获取的值分别计算模糊度向量，生成评价矩阵r，计算步骤如下：
[0092]
对于所有一级指标a
p
，p＝1,2,3,4,5,6,7，依次代入公式(1)、公式(2)和公式(3)，得到一个一行五列的矩阵r
p
＝[r
pi
,i＝1,2,3,4,5]，记评价矩阵为r＝[r
p
,p＝1,2,3,4,5,6,7]
t
：
[0093][0094][0095][0096]
进一步地，步骤14所述基于一级指标的权重向量令矩阵选取矩阵c 中最大值作为最终的效能评估值。
[0097]
下面结合附图及具体实施例对软判决方法作进一步详细说明。
[0098]
实施例
[0099]
以待评估频率轨道资源的网络资料id为90500037为例，其卫星网络名称为 palapa-b1，以c频段的效能评估值计算为例，如下所示。
[0100]
步骤1、选择指标计算模式，本次实施例将两种模式均做计算。
[0101]
步骤2、计算投入使用时间。经过查找，该网络为n资料，因此对于软评估和硬评估，a1均为1。
[0102]
步骤3、计算卫星平台控制一致性a2。用户输入to_east_con＝0.04,、 tol_west_con＝0.05,经过查找，该网络的tol_east和tol_west均为0.05。在硬评估模式下， a2＝0；在软评估模式下，a2＝(0.05-0.04)+(0.05-0.05)＝0.01。
[0103]
步骤4、计算工作频率一致性a3。将ntc_id代入s_beam表，查询该ntc_id下共有两组波束，频率范围分别为3700～4200mhz和5925～6425mhz。建立频段需求表，如表 1.1所示，判断待评估卫星网络与需求频段的重复率。经过计算，在硬评估模式下，a3＝1，在软评
估模式下，a3＝0.3。
[0104]
表1.1频段需求表
[0105]
idfreq_lfreq_m125003500240004600360006400
[0106]
步骤5、计算业务区一致性a4。将ntc_id代入grp表，根据area_no字段获取覆盖业务区。经过查找，该卫星网络资料共有34个转发器组，均属于一个业务区，记录该业务区的经纬度序列，用户标定目标覆盖区域为中国。经过计算，在硬评估模式下， a4＝0，在软评估模式下，a4＝0.73。
[0107]
步骤6、计算辐射包络一致性a5。将卫星网络资料的波束依次做如下判断：
[0108]
将34个转发器组的grp_id依次代入s_as_stn表，判断是够有对应记录，经过查找，该卫星网络资料没有星间链路，因此只需判断上行和下行辐射包络一致性，令星间辐射包络一致性a
51
＝1，用户输入门限值psd_con＝-10.1。
[0109]
(1)该卫星网络资料共有一个上行波束，计算上行波束评估值a
52
：
[0110]
1)将该波束下所有的grp_id代入到e_as_stn表，查找grp_id下的gain值为50.5，具有最大gain值的grp_id分别为81600004、103606522和103606523；
[0111]
2)在emiss表中，查找上一步记录的grp_id对应的pwr_ds_max，分别为-57.5、-65.5 和-65.5；
[0112]
3)令psd＝gain+pwr_ds_max，取最大值为-7.5，与psd_con进行比较。当选择硬判决时，a
52
＝1，当选择软判决时，a
52
＝1。
[0113]
(2)该卫星网络资料共有一个下行波束，计算下行波束评估值a
53
：
[0114]
1)记录beam_name对应的gain为27.5；
[0115]
2)将该波束下所有的grp_id代入到emiss表中，查找对应的最大pwr_ds_max为-29；
[0116]
3)令psd＝gain+pwr_ds_max，则psd为-1.5，与psd_con进行比较。当选择硬判决时，a
53
＝1，当选择软判决时，a
53
＝1。
[0117]
步骤7、计算业务类型一致性a6。
[0118]
(1)计算空间站业务类型一致a
61
。建立空间站业务需求表，如表1.2所示。将所有的grp_id依次代入srv_cls表，查看对应的stn_cls，经过查找，该卫星网络资料共有三种空间业务类型，分别为ec、er、ed。因此，待评估网络资料与需求表共有1个重复类型，当选择硬判决时，a
61
＝0，当选择软判决时，a
61
＝0.25。
[0119]
表1.2空间站业务需求表
[0120]
id空间站类型1ej2ec3em4et
[0121]
(2)计算地球站业务类型一致性a
62
。建立地球站业务需求表，如表1.3所示。将所有
的grp_id依次代入e_srvcls表，查找到共有三种地球站类型，分别为tc、tr和td。因此，待评估网络资料与地球站需求表共有1个重复类型，当选择硬判决时，a
62
＝0，当选择软判决时，a
62
＝0.25。
[0122]
表1.3地球站业务需求表
[0123]
id地球站类型1uo2tc3tm4ut
[0124]
步骤8、计算解调门限保护要求一致性a7。如表1.4所示，建立解调门限表。将ntc_id 代入grp表，记录所有的grp_id，将grp_id代入mod_char表，查看对应的序列编号seq_emiss和调制类型i_mod_typ。将grp_id和seq_emiss代入emiss表，可以查看对应的门限值c_to_n，将一组i_mod_typ和c_to_n代入解调门限表，查找该调制类型的门限值，将门限值与c_to_n进行比较。经过统计，总个数为62，满足门限值的个数45。当选择硬判决时，a7＝0，当选择软判决时，a7＝0.726。
[0125]
表1.4解调门限表
[0126]
id调制类型速率门限1psk0.360.82qpsk0.360.33qpsk0.431.14qpsk0.512.45qpsk0.603.66apsk0.640.97bpsk0.641.188psk0.474.798psk0.546.0108psk0.627.2118psk0.708.7128psk0.7910.21316psk0.640.5142apsk0.700.5154apsk0.400.7168apsk0.340.81716apsk2.6411.31816apsk2.9212.51916apsk3.2014.02016apsk3.5215.72132apsk0.7617.2
[0127]
步骤9、对于硬评估计算，当ai(i＝1,2,..,7)均为1时，评估值为1，否则评估值为
0；对于软评估计算，计算方式如步骤10到步骤14所示。
[0128]
步骤10、将待评估指标分级，给定一级指标和每个二级指标的判决矩阵，记录到数据库中；
[0129]
一级指标的判决矩阵：
[0130] a1a2a3a4a5a6a7a111/21/31/21/31/21a2212/312/312a333/213/213/23a4212/312/312a533/213/212/33a6212/312/312a711/21/31/21/31/21
[0131]
步骤11、对于一级指标的判决矩阵，分别计算权重。将判决矩阵按照列进行归一化，之后按行求和，将每行的和再次进行归一化，得出一级指标的权重向量如下：一级指标的判决矩阵：
[0132][0133]
步骤12、对于每个一级指标，给定指标的边界值，计算指标的模糊满意度并生成评价矩阵。设置5个等级，即a、b、c、d和e，并由专家给出各等级的边界值，即图2中的a1,b2,a2,b3,a3,b4,a4,b5。具体数值如下：a1的边界值为 [0.05,0.1,0.3,0.4,0.6,0.8,0.9,1]，a2的边界值为[0.01,0.1,0.3,0.4,0.6,0.8,0.9,1]，a3的边界值为[0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.6,0.8,1]，a4的边界值为[0,0.1,0.3,0.5,0.6,0.7,0.9,1]，a5的边界值为[0,0.2,0.4,0.5,0.7,0.8,0.9,1]，a6的边界值为[0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,0.9,1]，a7的边界值为 [0,0.2,0.3,0.4,0.6,0.7,0.8,1]。
[0134]
步骤13、针对步骤1至步骤6中获取的值分别计算模糊度向量，生成评价矩阵，计算步骤如下：
[0135]
针对a1、a2、a3、a4、a5、a6和a7，令i分别为1,2,3,4,5，依次代入公式(1)、公式(2)和公式(3)，经过计算，得出结果如下：r1＝[0,0,0,0,0]，r2＝[1,0,0,0,0]， r3＝[0,0,1,0,0]，r4＝[0,0,0,1,0]，r5＝[0,0,0,0,0]，r6＝[0,0.75,0.25,0,0]，r7＝[0,0,0,1,0]；
[0136]
令评价矩阵b＝[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7]。
[0137]
步骤14、令矩阵经过计算，矩阵c＝[0.143,0.107,0.25,0.214,0]。选取矩阵c中最大值作为效能评估值，因此矩阵的最终效能评估值为0.25。
[0138]
本发明详细分析了使用卫星系统的实际使用需求，从满足使用的角度制定了合理的评估方法；将卫星系统和资料进行耦合，能够有效评估空间频率轨道资源的需求一致性，对需求一致性下的各级指标进行量化计算，具有较强的工程可实现性。