[發明專利]一種基于多源數據處理的短波廣播頻率調度方法

有效

• 申請號: 202011103509.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112272067B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王健;楊敏敏;孫偉;傅海鵬;馬凱學
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04W16/20;H04H20/42
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

1.一種基于多源數據處理的短波廣播頻率調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A，多源探測數據融合：讀取預報區域內的探測數據，包括垂測和斜測數據，進行多源探測數據融合；

步驟B，頻率調度預案生成：進行廣播臺站的區域能量分析和覆蓋區分析，初步確定頻率調度預案；

步驟C，多站收測數據融合：利用實際獲得的收測數據和電磁環境監測數據，對區域能量和覆蓋區進行修正；

步驟D，頻率調度預案調整：完成頻率調度預案的調整；

步驟A具體包括以下A1至A5子步驟：

步驟A1，垂測站和斜測鏈路的選擇及數據讀取；

步驟A2，探測數據讀取：將預報區域范圍從原來的正方形區域上下左右外延500km，即為數據篩選區域范圍，根據數據篩選區域范圍、垂測站的經緯度信息和預報區域斜測鏈路控制點信息，從用于存儲電離層探測數據的數據庫中選擇垂測站和斜測鏈路，并讀取相應垂測站和斜測鏈路所探測到的電離層垂測數據和斜測數據；

其中，電離層垂測數據主要包括垂測站經緯度、探測時間和F2層臨界頻率foF2在內的電離層參數；

斜測數據主要包括斜測鏈路兩個端點的經緯度、探測時間和最高可用頻率MUF在內的信道參數；其中，所述存儲電離層探測數據的數據庫中，預先存儲了數據篩選區域范圍、垂測站的經緯度信息和預報區域斜測鏈路控制點信息，與垂測站和斜測鏈路信息之間的對應關系；

步驟A3，斜測數據處理：如果步驟A2讀取到斜測數據，利用探測到的斜測數據，計算斜測鏈路中間點的電離層特性參數foF2和M(3000)F2；

步驟A4，廣播信道參數預報：根據電離層垂測數據和斜測數據，進行短波探測數據的短期預報，以1小時為一個時間間隔，連續預報24小時；

步驟A5，廣播信道參數重構，利用空間重構方法，計算預報區域網格點的電離層參數；

步驟B包括以下子步驟：

步驟B1，讀取廣播臺站頻率集：從用于存儲廣播臺站頻率的數據庫中讀取廣播臺站頻率集，該頻率集包括時間、發射頻率信息和功率信息；其中，發射頻率信息為短波發射站的發射頻率SF，功率信息為短波發射站的發射功率SP，SF和SP是一一對應的，時間ST與發射頻率SF和發射功率SP是一對多的關系；

步驟B2，廣播臺站輻射能量分析：根據預報鏈路的發射點位置、接收點位置和控制點經緯度，以及廣播臺站的發射功率信息SP和廣播臺站的發射頻率SF，計算接收點的能量值，按照步驟B1中的頻率集，結合步驟A5計算的預報區域網格點電離層參數值，從n和m兩個維度逐次計算，獲得廣播臺站的預報區域網格點的輻射能量；

其中，預報鏈路的發射點位置為發射臺經緯度，接收點位置為預報區域網格點經緯度，控制點位置為預報鏈路控制點經緯度，發射功率為發射臺的實際發射功率，發射頻率為發射臺的實際發射頻率；

步驟B3，廣播臺站覆蓋能力分析：將步驟B2中計算獲得的廣播臺站的預報區域網格點輻射能量值與預設的能量閾值進行對比；

步驟B4，計算廣播覆蓋矩陣Q_k：對預報區域網格點上的每一個輻射能量與預設的能量閾值進行比較，如果高于預設的能量閾值，則判斷為該網格點能夠被廣播覆蓋，Q_k(i,j)＝1，反之則判斷該網格點不能夠被廣播覆蓋，Q_k(i,j)＝0，其中，i和j分別為經度和緯度網格的個數，在將所有的網格點進行判斷后，能夠被廣播覆蓋的網格點組成的區域即為廣播覆蓋區域；

步驟B5，計算廣播覆蓋區集合SQ：將廣播臺站頻率集中的每個頻點計算獲得的廣播覆蓋矩陣Q_k，按照順序重新組成為新的矩陣，具體的公式如下：

SQ[k]＝[Q₁,Q₂,……,Q_k]；

步驟B6，計算優選頻率GF：計算SQ[k]中各矩陣Q_k中各元素的和MQ(u)，具體公式如下：

MQ(u)＝sum(Q_u)，u＝1，2，3，……，k；

TF＝SF(i*m+j),i＝1，…，n；j＝1，……，m；其中，n為時間個數，m為分配個數；

TF從大到小排序對應為TF’，令GF＝TF’(1)；

步驟C包括以下子步驟：

步驟C1，修正預報區域網格點的能量值：根據預報區域范圍，從用于存儲質量收測數據的數據庫中讀取質量收測數據，包括質量收測數據所在的經緯度、頻率集-能量信息；

所述用于存儲質量收測數據的數據庫，預先存儲預報區域范圍與質量收測數據之間的對應關系；

其中，質量收測數據所在經緯度賦值為IT，質量收測數據的能量信息定義為OX(SF)，利用歐式距離公式，計算預報區域網格點經緯度與質量收測數據所在的經緯度之間的距離，并記錄最小距離所對應的預報區域網格點經緯度，并將步驟B2中計算的輻射能量中最小經緯度所對應的能量值定義為MX(SF)，利用步驟A5所涉及的方法，重新計算預報區域網格點的能量值，即修正預報區域網格點的能量值；

步驟C2，噪聲監測數據融合：從用于存儲短波電磁環境監測數據的數據庫中讀取短波電磁環境監測數據，包括電磁環境監測能量值和經緯度信息；

步驟C3，廣播臺站輻射能量修正：修正預報區域網格點的能量值，根據預報區域范圍，從用于存儲短波電磁環境監測數據的數據庫中讀取電磁環境監測數據經緯度信息以及電磁環境監測能量值信息；

其中，電磁環境監測數據經緯度信息賦值為IT，電磁環境監測能量值信息定義為OX(SF)，利用歐式距離公式，計算預報區域網格點經緯度與電磁環境監測數據經緯度之間的距離，并記錄最小距離所對應的預報區域網格點經緯度，并將步驟B2中計算的輻射能量中最小經緯度所對應的能量值定義為MX(SF)，利用步驟A5所涉及的方法重新計算預報區域網格點的能量值，即廣播臺站輻射能量修正；

步驟C4，廣播臺站覆蓋特性修正；

基于廣播臺站輻射能量修正結果，執行步驟B獲得的廣播覆蓋區集合SQ，即為廣播臺站覆蓋特性修正結果；

步驟D，頻率調度預案調整：重新計算優選頻率GF，完成頻率調度預案的調整，步驟D具體包括以下步驟：

根據步驟C4獲得SQ，以及執行步驟B6，重新計算TF’(1)，令GF＝TF’(1)，對優選頻率GF進行更正，則完成了頻率調度預案的調整。