本發(fā)明涉及通信,具體地說,涉及一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法、裝置、介質(zhì)及產(chǎn)品。
背景技術(shù):
1、隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和飛行器數(shù)量的持續(xù)增加,機(jī)載通信系統(tǒng)在保障飛行安全與運(yùn)營效率中扮演著越來越重要的角色。
2、現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜分配大多數(shù)依賴于固定的分配算法,無法有效應(yīng)對電磁干擾、頻譜重疊以及環(huán)境變化帶來的影響,導(dǎo)致通信質(zhì)量較低,并存在通信安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提出一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法、裝置、介質(zhì)及產(chǎn)品,能夠有效降低電磁干擾、頻譜重疊以及環(huán)境變化的影響,降低通信安全隱患降低,提高通信質(zhì)量。
2、本發(fā)明實(shí)施例提供一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,所述方法包括:
3、獲取機(jī)載通信系統(tǒng)當(dāng)前環(huán)境的通信環(huán)境數(shù)據(jù),作為環(huán)境數(shù)據(jù)集;
4、將所述環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到預(yù)先訓(xùn)練的增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略;
5、根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配。
6、優(yōu)選地,根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配,包括:
7、計(jì)算所述策略動(dòng)作執(zhí)行前的通信性能參數(shù);
8、預(yù)測所述策略動(dòng)作執(zhí)行后的通信性能參數(shù);
9、當(dāng)執(zhí)行后的通信性能參數(shù)不優(yōu)于執(zhí)行前的通信性能參數(shù)時(shí),重新獲取所述機(jī)載通信系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)集,輸入到所述增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略,重新預(yù)測策略動(dòng)作執(zhí)行后的通信性能參數(shù),并進(jìn)行判斷,直到執(zhí)行后的通信性能參數(shù)優(yōu)于執(zhí)行前的通信性能參數(shù)為止;
10、當(dāng)執(zhí)行后的通信性能參數(shù)優(yōu)于執(zhí)行前的通信性能參數(shù)時(shí),在所述機(jī)載通信系統(tǒng)中執(zhí)行最新的策略動(dòng)作。
11、作為一種優(yōu)選方案,所述方法還包括:
12、監(jiān)測所述策略動(dòng)作執(zhí)行后所述機(jī)載通信系統(tǒng)的通信性能參數(shù);
13、將所述通信性能參數(shù)與預(yù)設(shè)的性能閾值參數(shù)對比;
14、當(dāng)所述通信性能參數(shù)不優(yōu)于所述性能閾值參數(shù)時(shí),重新獲取機(jī)載通信系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)集;將獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到所述增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略,根據(jù)并根據(jù)得到的頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配。
15、優(yōu)選地,所述通信環(huán)境數(shù)據(jù)包括干擾頻譜密度參數(shù)、信號使用頻率參數(shù)、信號質(zhì)量參數(shù)以及環(huán)境影響參數(shù);
16、獲取機(jī)載通信系統(tǒng)當(dāng)前環(huán)境的通信環(huán)境數(shù)據(jù),包括:
17、監(jiān)測預(yù)設(shè)的頻率范圍中不同頻率的電磁干擾的頻率密度,作為干擾頻譜密度參數(shù);
18、采集其他記載通信系統(tǒng)的通信設(shè)備在不同頻率的通信信號的信號強(qiáng)度,確定不同頻率的信號使用頻率參數(shù);
19、接收地面監(jiān)測站點(diǎn)的信號覆蓋變化數(shù)據(jù),確定信號質(zhì)量參數(shù);
20、接收關(guān)鍵氣象參數(shù),輸入到預(yù)設(shè)的氣象條件影響模型中,確定環(huán)境影響參數(shù)。
21、優(yōu)選地,將所述環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到預(yù)先訓(xùn)練的增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略,包括:
22、根據(jù)所述環(huán)境數(shù)據(jù)集配置所述增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型的狀態(tài)空間;
23、根據(jù)所述增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型匹配的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)計(jì)算在所述狀態(tài)空間下從預(yù)設(shè)的動(dòng)作空間中對不同動(dòng)作選擇不同決策參數(shù)的獎(jiǎng)勵(lì);
24、采用貝爾曼方程進(jìn)行決策,綜合各個(gè)動(dòng)作的決策參數(shù)的獎(jiǎng)勵(lì)確定各個(gè)動(dòng)作的最優(yōu)動(dòng)作,作為所述頻譜分配策略輸出。
25、優(yōu)選地,所述策略動(dòng)作包括頻譜選擇動(dòng)作、信道分配動(dòng)作以及功率控制動(dòng)作;
26、根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配,包括:
27、根據(jù)所述頻譜選擇動(dòng)作確定頻譜范圍;
28、根據(jù)所述信道分配動(dòng)作確定分配的信道數(shù)量,并從所述頻率范圍中確定各信道的頻率設(shè)置,調(diào)整所述機(jī)載通信系統(tǒng)的信道配置;
29、根據(jù)所述功率控制動(dòng)作對各個(gè)信道設(shè)定對應(yīng)的功率。
30、作為一種優(yōu)選方案,所述通信性能參數(shù)為頻譜使用效率,通信質(zhì)量,干擾水平中的至少一個(gè);
31、所述頻譜使用效率
32、所述通信質(zhì)量
33、所述干擾水平
34、其中,為在第i個(gè)信道的頻率和功率pi*下的通信效用,δf表示每個(gè)信道占用的頻率帶寬,n*為信道數(shù)量,為在第i個(gè)信道的頻率和距離d下的信道增益,n0為噪聲功率,是在時(shí)間t時(shí)頻率的其他干擾源的總干擾功率,表示在第i個(gè)信道的頻率和功率pi*產(chǎn)生的干擾水平。
35、優(yōu)選地,所述獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)為r(s,a)=w1·(δq)+w2·(δs)-w3·c(s,a);
36、所述最優(yōu)動(dòng)作
37、其中,r(s,a)為在狀態(tài)s下執(zhí)行動(dòng)作a的獎(jiǎng)勵(lì),w1、w2及w3為預(yù)設(shè)的權(quán)重系數(shù),δq為通信質(zhì)量的變化;δs表示系統(tǒng)安全性的變化,c(s,a)為在狀態(tài)s下執(zhí)行動(dòng)作a的成本,a為所述動(dòng)作空間,γt為在t時(shí)刻的折扣因子,r(st,at)為t時(shí)刻在狀態(tài)s下執(zhí)行動(dòng)作a的獎(jiǎng)勵(lì)。
38、優(yōu)選地,所述氣象條件影響模型為mwx(t,h,v,t)=a(t)×b(h)×c(v)×f(t);
39、其中,a(t)、b(h)和c(v)分別是溫度t、濕h度和風(fēng)速v對頻譜傳播的影響函數(shù),f(t)是一個(gè)時(shí)間t的相關(guān)函數(shù)。
40、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配裝置,所述裝置包括:
41、數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取機(jī)載通信系統(tǒng)當(dāng)前環(huán)境的通信環(huán)境數(shù)據(jù),作為環(huán)境數(shù)據(jù)集;
42、策略計(jì)算模塊,用戶將所述環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到預(yù)先訓(xùn)練的增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略;
43、策略執(zhí)行模塊,用于根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配。
44、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配裝置,包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法。
45、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序,其中,在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行如上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法。
46、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序/指令,該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的方法的步驟。
47、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法、裝置、介質(zhì)及產(chǎn)品,通過獲取機(jī)載通信系統(tǒng)當(dāng)前環(huán)境的通信環(huán)境數(shù)據(jù),作為環(huán)境數(shù)據(jù)集;將所述環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到預(yù)先訓(xùn)練的增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略;根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配。本申請方案通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和綜合分析,可以針對實(shí)時(shí)環(huán)境和通信狀況做出最優(yōu)的頻譜分配決策,基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的方法,確保機(jī)載通信系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境條件動(dòng)態(tài)調(diào)整頻譜分配策略,能夠有效降低電磁干擾、頻譜重疊以及環(huán)境變化的影響,降低通信安全隱患降低,提高通信質(zhì)量。
1.一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,根據(jù)所述頻譜分配策略中的策略動(dòng)作進(jìn)行頻譜分配,包括:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述方法還包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述通信環(huán)境數(shù)據(jù)包括干擾頻譜密度參數(shù)、信號使用頻率參數(shù)、信號質(zhì)量參數(shù)以及環(huán)境影響參數(shù);
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,將所述環(huán)境數(shù)據(jù)集輸入到預(yù)先訓(xùn)練的增強(qiáng)學(xué)習(xí)模型中,輸出頻譜分配策略,包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述策略動(dòng)作包括頻譜選擇動(dòng)作、信道分配動(dòng)作以及功率控制動(dòng)作;
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述通信性能參數(shù)為頻譜使用效率,通信質(zhì)量,干擾水平中的至少一個(gè);
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)為r(s,a)=w1·(△q)+w2·(△s)-w3·c(s,a);
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法,其特征在于,所述氣象條件影響模型為mwx(t,h,v,t)=a(t)×b(h)×c(v)×f(t);
10.一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配裝置,其特征在于,所述裝置包括:
11.一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配裝置,其特征在于,包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法。
12.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其特征在于,所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序,其中,在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的一種機(jī)載通信系統(tǒng)的頻譜分配方法。
13.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序/指令,其特征在于,該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1~9中任意一項(xiàng)所述方法的步驟。