基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法、系统、设备及介质

本发明属于通信对抗，特别涉及一种基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、针对非法用频目标管控是重大活动安保重中之重，一直以来，电磁目标压制或封控技术的研究以军事化电子对抗应用为主要牵引，面向局部区域电磁封控需求，通过辐射不间断高功率全向射频信号来阻塞通信，可有效防控各类无线电爆炸装置但仍亟需研发兼容电波传播计算的电磁目标精准协同封控技术。

2、现有安保活动区域的电磁设备协同管控技术，仅考虑压制效果，采用最大设备输出功率、最大可布设备数及最宽频率范围方案，以实现最好效果，但复杂电磁环境中，会对其他需要正常工作的频段产生严重的电磁干扰，并且过大的功率对人体带来危害，对非压制区域的日常社会生产生活产生额外严重影响。

3、经过前期调研，国内相关领域尚无公开的重点封控区域压制设备位置部署算法的研究，往往采用粗放式压制设备部署，存在设备冗余情况，需要更高的活动保障成本。若以遍历方法作为对比，遍历方法能够计算得到给定数学模型下的最优解，但其计算复杂度高、仿真时间长，当压制任务变化时，无法满足任务时效性要求，在最大时效内无法给出设备部署位置方案。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法、系统、设备及介质，利用基于umi_street_canyon模型的电磁传播模型模拟实际电磁环境，减少粗略计算中的不确定因素，通过势博弈求解最优协同压制部署模型，实现全区域压制效果高，稳定鲁棒性且受保护设备误伤数量最小情况下的精准压制，提高了部署的时效性，减少因严重电磁干扰而影响社会生产生活。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法，包括：

4、步骤1：对电磁压制区域的压制任务进行解析，建立压制场景模型，并对压制场景模型参数初始化；

5、步骤2：根据步骤1得到参数初始化后的压制场景模型，协同压制部署，建立最优协同压制部署模型；

6、步骤3：基于势博弈，对根据步骤2得到的最优协同压制部署模型求解，得到最优方案，具体为：博弈初始化、博弈迭代和博弈停止；

7、步骤4：根据步骤3求得的最优方案，协同压制效果评估与反馈。

8、所述步骤1的具体过程为：

9、步骤1.1：对电磁压制区域的压制任务进行解析，从压制任务需求中获取压制边缘区域、压制频段、压制阈值功率、保护设备频段及位置即白名单设备频段及压制设备、最大可部署压制设备数量、压制设备参数、压制效果评估点即典型点的位置信息；

10、步骤1.2：根据步骤1.1获取的信息，建立压制场景模型，并对压制场景模型参数初始化，计算路径损耗，具体过程为：

11、采用适用于密集城区的umi-street canyon路径损耗模型，同时考虑视距传播(los)及非视距传播(nlos)情况，初始化典型点参数时，选择待压制频段的最高频段及最大带宽，利用频谱模板公式计算典型点处的频率抑制因子，考虑压制设备的发射功率、天线增益计算典型点处的干扰功率，结合重点区域数学模型参数，利用umi电波传播公式计算所有可部署设备点位到所有典型点的路径损耗；

12、针对白名单设备，判断白名单的工作频段，若白名单与压制频段的最高频段同频，取典型点处计算的值；若白名单与压制频段的最高频段不同频，则选取距离白名单最近的压制频段，根据压制频段、压制阈值功率、保护设备频段，利用频谱模板公式计算各白名单处的频率抑制因子，根据压制边缘区域、压制阈值功率、保护设备位置以及频率抑制因子，利用umi电波传播公式计算所有可部署设备点到所有白名单的路径损耗，最后在考虑压制设备的发射功率、天线增益参数的情况下，得到更好白名单处的干扰功率；

13、计算得到以上参数后，完成对压制场景模型参数的初始化。

14、所述步骤2中建立最优协同压制部署模型，具体过程为：设置目标函数为各典型点接收功率与平均接收功率间均方差和白名单误伤数量的加权和，优化问题的约束条件包括最大可部署压制设备数量、压制设备可选择位置、压制频段、白名单设备使用频段及位置。

15、所述步骤3中，博弈初始化的具体过程为：

16、步骤3.1.：构建压制设备到典型点、白名单设备和管制台站处的损耗矩阵，分别以压制设备为行，典型点、白名单设备和管制台站处为列，构建三个位置参数矩阵；

17、步骤3.2：利用umi电波传播公式计算压制设备到典型点、白名单设备和管制台站处的电磁传播损耗，计算各个压制设备与典型点设备、白名单设备、管制台站间的fdr损耗；

18、步骤3.3：由步骤3.1得到的三个位置参数矩阵及其对应的，步骤3.2得到的电磁传播损耗、fdr损耗计算平均接收功率均方差u1和白名单误伤数u2，设置效用函数u为u1和u2加权相加，分别赋予权重w，即u＝w*u1+(1-w)*u2，通过博弈获得最小的效用函数；设置收敛阈值ε，初始效用函数最小值u_min＝inf，设置典型点压制阈值threshold_mw，设置白名单误伤阈值threshold_mw_white；

19、所述博弈迭代的具体过程为：

20、步骤3.4：随机产生一组设备布点方案，给定可布点位信息和布设设备数量，产生布点位置方案；

21、步骤3.5：计算该布点方案下效用值大小：

22、计算该布点方案下，单个设备在所有典型点处接收功率prx，求全部设备叠加在各个典型点处的接收功率prx_sum，若所有典型点处的prx_sum大于阈值threshold_mw，则认为该布点方案能够达到压制效果，否则返回步骤3.4；计算所有典型点平均接收功率的均方差，用于衡量压制强度是否均匀分布，作为效用值u1；

23、计算该布点方案下单个设备在所有白名单设备处接收功率prx_white，求全部设备叠加在各个白名单设备处的接收功率prx_white_sum，若某一白名单处的接收功率prx_white_sum小于阈值threshold_mw_white，则认为该布点方案对该白名单设备没有产生误伤，否则记为产生误伤，计算白名单被误伤数量，衡量压制误伤程度，作为效用值u2；

24、所述博弈停止的具体过程为：

25、步骤3.6：比较当前效用函数u和效用函数最小值u_min，若两者差的绝对值小于收敛阈值ε，则认为已经收敛，迭代停止；若当前该效用函数u小于u_min，则对应设备布点位置为博弈最优方案，否则u_min方案对应设备布点位置最优方案；

26、步骤3.7：若未收敛，记录此时最小效用值及其对应布点位置，返回步骤3.4。

27、所述步骤4的具体过程为：

28、判断每个典型点处压制功率是否达到要求，若存在典型点处压制功率未达标，则从可选部署方案集中去除当前部署方案，并返回步骤3.4重新生成协同压制部署方案；

29、若所有典型点压制功率均满足要求，计算均方差，若均方差小于0.2，则认为该方案达到预期要求，输出该协同部署设备位置方案，否则从可选部署方案集中去除当前部署方案，并返回步骤3.4重新生成协同压制部署方案。

30、基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署系统，包括：

31、压制场景模块：对电磁压制区域的压制任务进行解析，建立压制场景模型，并对压制场景模型参数初始化；

32、协同部署模块：根据参数初始化后的压制场景模型，协同压制部署，建立最优协同压制部署模型；

33、模型求解模块：基于势博弈的最优协同压制部署模型求解；

34、效果评估模块：根据模型求解模块得到的最优方案，协同压制效果评估与反馈。

35、基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署设备，包括：

36、存储器：用于存储所述基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法的计算机程序；

37、处理器：用于执行所述计算机程序时实现基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法。

38、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现基于势博弈的电磁压制装备协同位置部署方法。

39、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

40、1.本发明使用了umi_street_canyon电磁传播模型，并对每条通信链路进行传播损耗仿真，结合实际地形地物的特点，对信号损耗衰减进行了计算，能够更加精准的实现压制场景建模。

41、2.本发明充分考虑了精准压制中对白名单设备的误伤问题，将白名单误伤数最小列入考虑范围，实现了压制中的重点对象保护，更好满足现实场景使用需求。

42、3.本发明考虑了不同设备之间的协同关系，提出了基于势博弈的联合接收典型点接收功率与平均接收功率间均方差与白名单误伤数的设备位置部署方案，通过设备协同压制产生更大功率增益，并且保证了压制效果和求解效率，减小了计算时间，更快得到部署方案。

43、4.本发明在满足压制任务的前提下，通过压制设备间协同工作，完成设备部署，实现精确化压制效果，避免因粗放压制导致的设备误伤、能量浪费等问题。

44、综上，本发明利用基于umi_street_canyon模型的电磁传播模型模拟实际电磁环境，减少粗略计算中的不确定因素，通过势博弈求解最优协同压制部署模型，实现全区域压制效果高稳定鲁棒性且受保护设备误伤数量最小情况下的精准压制。