一种基于频谱效用的频率优化分配方法与流程

本发明属于电磁频谱管理，具体涉及一种基于频谱效用的频率优化分配方法。

背景技术：

1、联合电磁频谱作战条件下，电磁空间成为第六维作战空间，用频装备数量、带宽需求激增与战场电磁频谱资源紧张的矛盾问题更加凸显。如何科学合理地分配战场电磁频谱资源，提高频谱资源使用效能，是战场电磁频谱管理需要解决的重要难题。

2、针对频谱资源分配问题，现有方法多是基于博弈论、图论、拍卖理论、机器学习算法等开展研究，通常针对单一用频业务或场景，对分配性能的考量主要是吞吐量、功耗、传输速率等方面。虽然可以通过建立干扰冲突最小、需求满足最高、邻频风险最低等多目标优化模型，引入时、频、空、能等维度的考量因素，但由于缺少对装备用频优先级、用频效能、用频需求等频率分配关键因素的综合考量，以及对频谱容量优先、作战任务优先、用频效能优先等频率分配策略的有效支持，仍然难以解决联合作战条件下多业务用频装备的频率分配问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于频谱效用的频率优化分配方法，以解决现有方法未充分考量联合作战条件下装备用频需求、用频效能、任务优先级等频率分配的关键影响因素，对频谱容量优先、作战任务优先、用频效能优先等频率分配典型策略的支持性不足，难以获得贴近实战需求的频率分配结果等问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于频谱效用的频率优化分配方法，该方法包括如下步骤：

5、s1、确定用户提报的各类装备用频需求；

6、s2、根据指定频谱资源和背景电磁环境，确定各类装备的可用频谱资源；

7、s3、根据频谱资源相对裕度和可复用性，调整更新可用频谱资源；

8、s4、根据装备用频需求、用频效能及优先级，建立频谱效用表征模型；

9、s5、建立基于频谱效用最大化的频率优化分配模型；

10、s6、根据各类装备的频谱资源裕度，确定频率分配策略及参数；

11、s7、根据频率优化分配模型、策略及参数，迭代求解频率分配结果。

12、(三)有益效果

13、本发明提出一种基于频谱效用的频率优化分配方法，与现有方法相比，本发明具有以下优点：

14、1.本发明通过构建基于装备用频需求、用频效能和任务优先级的频谱效用函数，以频谱效用最大化为优化目标，实现了基于用频需求和频谱效用的多业务装备频率优化分配，能够有效提高频谱资源受限条件下的联合作战用频效能。

15、2.本发明通过引入公平分配因子并根据频谱资源裕度情况进行灵活调整，在兼顾频率分配公平性、频谱资源复用效率的基础上，能够支持频谱容量优先、作战任务优先、用频效能优先等频率分配典型策略，提高了频率分配的灵活性和作战支持性。

16、3.本发明对频率分配性能的考量要素包括频谱效用提升度、用频需求满足度、用频分配公平性、频率分配策略支持性等方面，与现有方法主要考量吞吐量、功耗、传输速率以及冲突、干扰风险等要素相比，本发明更加贴近实战应用需求，从而获得更为合理的频率分配结果。

17、4.本发明主要基于凸优化分析方法构建了频率优化分配模型和分配方法，与现有的基于博弈论、图论、拍卖理论、机器学习算法等频率分配方法相比，本发明所需数据量少、计算复杂度低，能够更好地满足战场电磁频谱动态管控对频率分配的实时性要求。

技术特征：

1.一种基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s1具体包括：

3.如权利要求2所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s1具体包括：

4.如权利要求3所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s3具体包括：

5.如权利要求4所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，根据相关装备的频谱资源裕度进行频域去冲突具体包括：

6.如权利要求3-5任一项所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s4具体包括：

7.如权利要求6所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s5具体包括：

8.如权利要求7所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s6具体包括：

9.如权利要求8所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，所述s7具体包括：根据频率优化分配模型和分配策略及参数选择方法，采用基于最大边际频谱效用的频率优化分配算法，迭代求解频率分配结果。

10.如权利要求9所述的基于频谱效用的频率优化分配方法，其特征在于，基于最大边际频谱效用的频率优化分配算法具体包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于频谱效用的频率优化分配方法，属于电磁频谱管理技术领域。本发明确定用户提报的各类装备用频需求；根据指定频谱资源和背景电磁环境，确定各类装备的可用频谱资源；根据频谱资源相对裕度和可复用性，调整更新可用频谱资源；根据装备用频需求、用频效能及优先级，建立频谱效用表征模型；建立基于频谱效用最大化的频率优化分配模型；根据各类装备的频谱资源裕度，确定频率分配策略及参数；根据频率优化分配模型、策略及参数，迭代求解频率分配结果。本发明能够有效提高频谱资源受限条件下的联合作战用频效能。

技术研发人员：李军,王兴瑜,樊倩汝,王佳超,熊飞,来晓岚,周金胜,周成,孙玉雪
受保护的技术使用者：中国人民解放军93216部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15