CN106231604B - 航空导航台站频率指配方法及装置 - Google Patents

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    • G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data
    • G08G5/025—Navigation or guidance aids

Abstract

本发明属于民用航空导航技术领域，具体涉及一种航空导航台站频率指配方法及装置。本发明提出的航空导航台站频率指配方法，在M个已建导航台站之外，新建N个导航台站时，其中，M和N分别为大于1的正整数，为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；并按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为该新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。本发明提出的航空导航台站频率指配方法在已建大量导航台站的情况下，在满足干扰约束和频率配对约束的前提下，为多个新建导航台站同时指配工作频率，提高了已建导航台站的频谱复用率。

Description

航空导航台站频率指配方法及装置
技术领域
本发明属于民用航空导航技术领域，具体涉及一种航空导航台站频率指配方法及装置。
背景技术
随着全球民用航空业的高速发展，空中交通流量急剧增加，无线电新技术、新设备被广泛应用到民航业，它对提高民航飞行安全起着举足轻重的作用。
目前，在全世界范围内，民用航空导航普遍采用陆基导航系统。常用的民用航空地面导航设备主要有甚高频全向信标(VHF Omni-directional Range,以下简称VOR)导航台站、仪表着陆系统(Instrument Landing System，以下简称ILS)导航台站、测距仪(Distance Measuring Equipment，以下简称DME)导航台站、指点信标和无方向信标等。这些导航台站的正常运行，高度依靠无线电频谱支持。十三五期间，我国需要新建大量的ILS导航台站、VOR导航台站和DME导航台站。这将导致导航台站的无线频谱资源日益紧张。
目前导航台站频率指配时，通常根据当时的配置需要，以单台或者少量多台为一个批次进行工作频率指配。在指配时，只要找到新建台站一个可用的工作频率，就停止继续筛选可用的工作频率。这种分散频率指配方式，目标单一、指配简单、指配效率高效，但频谱利用率偏低，频率复用率偏低，甚至会出现部分新建台站分配不到工作频率的情况。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种航空导航台站频率指配方法及装置。本发明提出的航空导航台站频率指配方法在已建多个地面导航台站场景下对多个新建导航台站进行频率指配，在保证导航台站安全工作的前提下实现频率复用，以提高无线频谱的使用效率及在一定程度上避免频率资源的浪费。
第一方面，本发明提出一种导航台站工作频率指配方法，在M个已建导航台站之外，新建N个导航台站时，其中，M和N分别为大于1的正整数，包括如下步骤：
为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为该新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为该新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi，包括：
待选频率组筛选步骤：按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，该待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定步骤；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索步骤；
工作频率确定步骤：按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；在尚未完成全部该新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到该待选频率组筛选步骤；在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索步骤：在台站编号等于1时，停止指配工作频率；在台站编号不等于1时，判断该待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；并在该待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到该待选频率组筛选步骤；并在该待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到该深度优先搜索步骤。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi的步骤，具体为：
按照待选频率组Bi中待选频率在频率配对表中的编号，将编号最大或最小的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，该频率配对表是预先确定的；对应地，该按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率在频率配对表中的编号，自大到小或自小到大地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中复用权重系数最大的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，每个待选频率的复用权重系数定义为该待选频率被前(i-1)个新建导航台站和该M个已建导航台站作为工作频率的累计次数；对应地，该按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率的复用权重系数，自大到小地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中任一待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi；对应地，该按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：将待选频率组B(i-1)中任一尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi的步骤，具体为：
根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，基于已占用工作频率集合C(i-1)，筛选出满足射频干扰约束的第一待选频率组Ei，该已占用工作频率集合C(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的工作频率和该M个已建导航台站的工作频率，该经纬度信息集合D(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的经纬度信息和该M个已建导航台站的经纬度信息；根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，从该第一待选频率组Ei中筛选出满足频率配对约束的待选频率组Bi。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai的步骤，具体为：
判断第i个新建导航台站的工作频率fi是否包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中；并在第i个新建导航台站的工作频率fi包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci；及在第i个新建导航台站的工作频率fi不包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中时，将该工作频率fi加入到该已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci；将第i个新建导航台站的经纬度信息加入到该经纬度信息集合D(i-1)中，得到经纬度信息集合Di；该频率筛选基准信息Ai包括已占用工作频率集合Ci和经纬度信息集合Di；
对应地，该按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)的步骤为：
判断第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)是否包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中；并在第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中时，将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)；及在第(i-1)个新建导航台站的工作频率f(i-1)不包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中时，将该工作频率f(i-1)加入到该已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)；并用新的已占用工作频率集合C(i-1)替换该频率筛选基准信息A(i-1)中原有的已占用工作频率集合C(i-1)。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，在考虑每个待选频率的复用权重系数时，该将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还包括：并将该工作频率fi的复用权重系数的值加一；
该将该工作频率fi加入到该已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还包括：将该工作频率fi的复用权重系数的值设置为1；
该将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，还包括：并将该工作频率f(i-1)的复用权重系数的值加一；
该将该工作频率f(i-1)加入到该已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)的步骤之后，还包括：将该工作频率f(i-1)的复用权重系数的值设置为1。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N的步骤，具体为：
根据新建导航台站的指配优先级，从高到低为该新建N个导航台站分配台站编号i,其中，指配优先级最高的新建导航台站对应的台站编号为1；
或从1至N随机地为每个新建导航台站分配一个台站编号i，其中，每个新建导航台站的台站编号互不相同。
进一步地，上述导航台站工作频率指配方法，该新建导航台站及该已建导航台站为VOR导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建VOR导航台站与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束，及新建VOR导航台站与已建LOC导航台站之间的射频干扰约束；该导航台站频率配对约束为VOR导航台站工作频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束；
或该新建导航台站及该已建导航台站为ILS导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建ILS导航台站LOC频率与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束，新建ILS导航台站GS频率与已建ILS导航台站GS频率之间的射频干扰约束及新建ILS导航台站LOC频率与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束；该频率配对约束包括ILS导航台站LOC频率及DME导航台站应答频率之间的频率配对约束及ILS导航台站LOC频率与ILS导航台站GS频率之间的配对表；
或该导航台站及该已建导航台站为DME导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建DME导航台站请求频率与已建DME导航台站请求频率之间的射频干扰约束及DME台站应答频率与已建DME台站应答频率之间的射频干扰约束；该频率配对约束包括DME导航台站请求频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束，DME导航台站应答频率与VOR导航台站工作频率之间的频率配对约束及DME导航台站应答频率与ILS导航台站LOC频率之间的频率配对约束。
与现有技术相比，本发明提出的航空导航台站频率指配方法在已建大量导航台站的情况下，在满足干扰约束和频率配对约束的前提下，为多个新建导航台站同时指配工作频率，提高了已建导航台站的频谱复用率。
第二方面，本发明提出一种导航台站工作频率指配装置，用于在M个已建导航台站之外新建N个导航台站，其中，M和N分别为大于1的正整数，包括：
台站编号单元，用于为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
频率指配单元，用于按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为该新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该频率指配单元包括：待选频率组筛选模块，用于按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，该待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索模块；
工作频率确定模块，用于按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；在尚未完成全部该新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到该待选频率组筛选模块；在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索模块，用于在台站编号等于1时，停止指配工作频率；在台站编号不等于1时，判断该待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；并在该待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到该待选频率组筛选模块；并在该待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到该深度优先搜索模块。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该工作频率确定模块包括工作频率fi指配子模块；该深度优先搜索模块包括新的工作频率f(i-1)指配子模块；该工作频率fi指配子模块用于按照待选频率组Bi中待选频率在频率配对表中的编号，将编号最大或最小的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，该频率配对表是预先确定的；对应地，该深度优先搜索模块中包括新的工作频率f(i-1)指配子模块，用于按照待选频率组B(i-1)中待选频率在频率配对表中的编号，自大到小或自小到大地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或该工作频率fi指配子模块用于将待选频率组Bi中复用权重系数最大的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，每个待选频率的复用权重系数定义为该待选频率被前(i-1)个新建导航台站和该M个已建导航台站作为工作频率的累计次数；对应地，该新的工作频率f(i-1)指配子模块用于按照待选频率组B(i-1)中待选频率的复用权重系数，自大到小地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或该工作频率fi指配子模块用于将待选频率组Bi中任一待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi；对应地，该新的工作频率f(i-1)指配子模块用于将待选频率组B(i-1)中任一尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该待选频率组筛选模块包括筛选子模块，用于根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，基于已占用工作频率集合C(i-1)，筛选出满足射频干扰约束的第一待选频率组Ei，该已占用工作频率集合C(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的工作频率和该M个已建导航台站的工作频率，该经纬度信息集合D(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的经纬度信息和该M个已建导航台站的经纬度信息；及根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，从该第一待选频率组Ei中筛选出满足频率配对约束的待选频率组Bi。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该工作频率确定模块包括第一更新子模块；该深度优先搜索模块包括第二更新子模块；
该第一更新子模块用于判断第i个新建导航台站的工作频率fi是否包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中；并在第i个新建导航台站的工作频率fi包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci；及在第i个新建导航台站的工作频率fi不包括在该已占用工作频率集合C(i-1)中时，将该工作频率fi加入到该已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci；及将第i个新建导航台站的经纬度信息加入到该经纬度信息集合D(i-1)中，得到经纬度信息集合Di；该频率筛选基准信息Ai包括已占用工作频率集合Ci和经纬度信息集合Di；
对应地，该第二更新子模块用于判断第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)是否包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中；并在第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中时，将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)；及在第(i-1)个新建导航台站的工作频率f(i-1)不包括在该已占用工作频率集合C(i-2)中时，将该工作频率f(i-1)加入到该已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)；并用新的已占用工作频率集合C(i-1)替换该频率筛选基准信息A(i-1)中原有的已占用工作频率集合C(i-1)。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，在考虑每个待选频率的复用权重系数时，该第一更新子模块还用于在将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci之后，将该工作频率fi的复用权重系数的值加一；及在将该工作频率fi加入到该已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci之后，将该工作频率fi的复用权重系数的值设置为1；
该第二更新子模块还用于在将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，将该工作频率f(i-1)的复用权重系数的值加一；及在将该工作频率f(i-1)加入到该已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，将该工作频率f(i-1)的复用权重系数的值设置为1。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该台站编号单元具体用于根据新建导航台站的指配优先级，从高到低为该新建N个导航台站分配台站编号i,其中，指配优先级最高的新建导航台站对应的台站编号为1；或从1至N随机地为每个新建导航台站分配一个台站编号i，其中，每个新建导航台站的台站编号互不相同。
进一步地，上述导航台站工作频率指配装置，该新建导航台站及该已建导航台站为VOR导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建VOR导航台站与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束，及新建VOR导航台站与已建LOC导航台站之间的射频干扰约束；该导航台站频率配对约束为VOR导航台站工作频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束；
或该新建导航台站及该已建导航台站为ILS导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建ILS导航台站LOC频率与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束，新建ILS导航台站GS频率与已建ILS导航台站GS频率之间的射频干扰约束及新建ILS导航台站LOC频率与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束；该频率配对约束包括ILS导航台站LOC频率及DME导航台站应答频率之间的频率配对约束及ILS导航台站LOC频率与ILS导航台站GS频率之间的配对表；
或该导航台站及该已建导航台站为DME导航台站；对应地，该射频干扰约束为新建DME导航台站请求频率与已建DME导航台站请求频率之间的射频干扰约束及DME台站应答频率与已建DME台站应答频率之间的射频干扰约束；该频率配对约束包括DME导航台站请求频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束，DME导航台站应答频率与VOR导航台站工作频率之间的频率配对约束及DME导航台站应答频率与ILS导航台站LOC频率之间的频率配对约束。
与现有技术相比，本发明提出的航空导航台站频率指配装置在已建大量导航台站的情况下，在满足干扰约束和频率配对约束的前提下，为多个新建导航台站同时指配工作频率，提高了已建导航台站的频谱复用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例1导航台站工作频率指配方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例2导航台站工作频率指配装置的组成示意图；
图3示出了本发明实施例4导航台站工作频率指配方法的整体算法流程图；
图4示出了本发明实施例4导航台站工作频率指配方法用于新建3个导航台站时的工作示意图；
图5示出了本发明实施例4导航台站工作频率指配方法用于新建4个导航台站时频率复用的统计结果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，为在已经有M个已建导航台站时，完成为另外N个新建导航台站同时指配工作频率的任务，其中，M和N分别为大于1的正整数，本发明实施例导航台站工作频率指配方法，包括如下步骤：
步骤S11：为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
步骤S12：按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。
具体地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法通过为每个新建导航台站分配一个互不相同的台站编号对N个新建导航台站进行标识和区分，并进一步按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。
应当理解为，不同于上述按照台站编号从小到大的顺序逐一指配工作频率fi的其他适合本发明实施例导航台站工作频率指配方法使用的指配顺序，如按照台站编号从大到小的指配顺序或者按照随机选择台站编号的指配顺序逐一指配工作频率fi也应当落入本发明实施例导航台站工作频率指配方法所保护的范围之内。
与现有技术中，只要找到新建台站一个可用的工作频率，就停止继续筛选可用工作频率的方式不同，本发明实施例导航台站工作频率指配方法为每个新建台站找到同时满足射频干扰约束和频率配对约束的全部可用的工作频率之后，按照预先设定的指配规则，从全部可用的工作频率中选择一个工作频率作为当前新建台站的工作频率，并按照预先设定的指配顺序，循环上述指配步骤，继续为与下一个台站编号对应的新建台站寻找同时满足射频干扰约束和频率配对约束的全部可用的工作频率，直到完成全部新建N个导航台站的工作频率指配。
并在某个新建台站找不到同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率时，向上回溯一步，从预先设定的指配顺序中上一个新建导航台站的全部可用的工作频率中，按照深度优先搜索原则，重新指配上一个新建导航台站的工作频率，并根据上一个新建导航台站重新指配的工作频率，重新寻找该新建台站同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率。
并在向上回溯一步，仍然不能找到该新建台站同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率时，可以继续向上回溯到更早的一步，从更早指配的新建导航台站的全部可用的工作频率中，重新为更早指配的新建导航台站指配工作频率，并根据更早指配的新建导航台站重新指配的工作频率，重新寻找上一个该新建台站同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率及重新寻找该新建台站同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率。
通过以上的循坏操作和深度优先搜索操作，可以以更大的概率对每批新建N个导航台站集中指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率，效率高；既有利于提高为全部新建N个导航台站同时指配到工作频率的概率，也有利于提高工作频率的频谱复用率。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，所述为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N的步骤，具体可以为：
根据新建导航台站的指配优先级，从高到低为所述新建N个导航台站分配台站编号i,其中，指配优先级最高的新建导航台站对应的台站编号为1；
或从1至N随机地为每个新建导航台站分配一个台站编号i，其中，每个新建导航台站的台站编号互不相同。
应当理解为，其他通过为每个新建导航台站分配一个互不相同的台站编号对N个新建导航台站进行标识和区分的编号方法也应当落入本发明实施例导航台站工作频率指配方法所保护的范围之内。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法提供了对N个新建导航台站进行标识和区分的编号方法，便于随后逐一进行工作频率指配。
作为一优选实施例，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，上述导航台站工作频率指配方法，按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi，可以包括：
待选频率组筛选步骤：按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定步骤；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索步骤；
工作频率确定步骤：按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；
在尚未完成全部新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到待选频率组筛选步骤；
在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索步骤：在台站编号等于1时，停止指配工作频率；
在台站编号不等于1时，判断待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；
并在待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到待选频率组筛选步骤；
并在待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到深度优先搜索步骤。
作为一优选实施例，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi的步骤，具体为：
按照待选频率组Bi中待选频率在频率配对表中的编号，将编号最大或最小的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，该频率配对表是预先确定的；对应地，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率在频率配对表中的编号，自大到小或自小到大地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中复用权重系数最大的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，每个待选频率的复用权重系数定义为待选频率被前(i-1)个新建导航台站和M个已建导航台站作为工作频率的累计次数；对应地，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率的复用权重系数，自大到小地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中任一待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi；对应地，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：将待选频率组B(i-1)中任一尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)。
需要说明的是，该预先确定的频率配对表可以是根据FAA频谱管理规范给出的频率配对表，配对使用的ILS和DME及配对使用的VOR和DME的工作频率需要根据频率配对表进行配对。
上述给出的三种第一指配规则，均可以增大为全部新建N个导航台站同时指配到工作频率的概率。
具体地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi的步骤，具体可以为：
根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，基于已占用工作频率集合C(i-1)，筛选出满足射频干扰约束的第一待选频率组Ei，已占用工作频率集合C(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的工作频率和M个已建导航台站的工作频率，经纬度信息集合D(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的经纬度信息和M个已建导航台站的经纬度信息；
根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，从第一待选频率组Ei中筛选出满足频率配对约束的待选频率组Bi，该待选频率组Bi中的每个待选频率均同时满足射频干扰约束和频率配对约束
具体地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法按照确定后的台站编号顺序，依次为该批台站中的每个台站指配工作频率，每个在后指配的台站的工作频率均受到全部已建M个台站和已在先指配工作频率的台站的工作频率的约束，具体地，每个新建导航台站的工作频率fi均满足导航台站射频干扰约束和导航台站频率配对约束。在为每个新建导航台站指配工作频率时，均逐一排查复用已建导航台站的工作频率的可能性，因此，有助于减少为这批新建N个导航台站指配的工作频率组成的频率集合中包括的总工作频率数,提高为这批导航台站指配的工作频率组成的频率集合与已建M个导航台站的工作频率组成的集合的交集不为空的概率，也即最大可能地实现了这批新建N个导航台站自身的频率复用概率，及这批新建N个导航台站对M个已建导航台站的频率复用概率。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法提供了筛选待选频率组的步骤，与先根据频率配对约束进行筛选的方式相比，先根据射频干扰约束进行筛选后，再根据频率配对约束进行筛选的方式，可以避免配对成功的频率却不满足射频干扰约束的情况，提高了筛选效率。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai的步骤，具体可以为：
判断第i个新建导航台站的工作频率fi是否包括在已占用工作频率集合C(i-1)中；并在第i个新建导航台站的工作频率fi包括在已占用工作频率集合C(i-1)中时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci；及在第i个新建导航台站的工作频率fi不包括在已占用工作频率集合C(i-1)中时，将工作频率fi加入到已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci；将第i个新建导航台站的经纬度信息加入到经纬度信息集合D(i-1)中，得到经纬度信息集合Di；频率筛选基准信息Ai包括已占用工作频率集合Ci和经纬度信息集合Di；
对应地，按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)的步骤为：
判断第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)是否包括在已占用工作频率集合C(i-2)中；并在第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)包括在已占用工作频率集合C(i-2)中时，将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)；及在第(i-1)个新建导航台站的工作频率f(i-1)不包括在已占用工作频率集合C(i-2)中时，将工作频率f(i-1)加入到已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)；并用新的已占用工作频率集合C(i-1)替换频率筛选基准信息A(i-1)中原有的已占用工作频率集合C(i-1)。
需要说明的是，上述生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)的步骤中，利用了已占用工作频率集合C(i-2)；当然，也可以基于原来的C(i-1)来更新C(i-1)。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法提供了将在先指配的新建台站的工作频率作为在后指配的新建台站的复用频率来源的方法，并提供了深度优先搜索步骤中将在先指配的新建台站的工作频率作为在后指配的新建台站的复用频率来源的方法。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，在考虑每个待选频率的复用权重系数时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还可以包括：并将工作频率fi的复用权重系数的值加一；
将工作频率fi加入到已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还可以包括：将工作频率fi的复用权重系数的值设置为1；
将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，还可以包括：并将工作频率f(i-1)的复用权重系数的值加一；
将工作频率f(i-1)加入到已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)的步骤之后，还可以包括：将工作频率f(i-1)的复用权重系数的值设置为1。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法提供了复用权重系数的赋值及值更新方法。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，新建导航台站及已建导航台站可以为VOR导航台站；对应地，射频干扰约束为新建VOR导航台站与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束，及新建VOR导航台站与已建LOC导航台站之间的射频干扰约束；导航台站频率配对约束为VOR导航台站工作频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束；
或新建导航台站及已建导航台站可以为ILS导航台站；对应地，射频干扰约束为新建ILS导航台站LOC频率与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束，新建ILS导航台站GS频率与已建ILS导航台站GS频率之间的射频干扰约束及新建ILS导航台站LOC频率与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束；频率配对约束包括ILS导航台站LOC频率及DME导航台站应答频率之间的频率配对约束及ILS导航台站LOC频率与ILS导航台站GS频率之间的配对表；
或导航台站及已建导航台站可以为DME导航台站；对应地，射频干扰约束为新建DME导航台站请求频率与已建DME导航台站请求频率之间的射频干扰约束及DME台站应答频率与已建DME台站应答频率之间的射频干扰约束；频率配对约束包括DME导航台站请求频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束，DME导航台站应答频率与VOR导航台站工作频率之间的频率配对约束及DME导航台站应答频率与ILS导航台站LOC频率之间的频率配对约束。
需要说明的是，频率配对约束可以通过使用或参照频率配对表来实现。
具体地，本发明实施例导航台站工作频率指配方法基于FAA频率管理规范，可以根据不同K值，划分同频、第一邻频多个保护区域；此外，由于ILS设备使用方向性天线，如果简单地参照国外半径标准会造成资源浪费，本发明实施例可以明确区分LOC台站正反方向的保护半径，可以降低复用距离，提高频谱利用率。具体地，基于FAA的标准，在LOC台站参数中包括一个以正北为标准的方向角，以此可以区分两个LOC台站的方位关系，从而判断保护半径值应取哪个。
针对ILS设备的频率指配，则可以考虑方向性天线的等效全向辐射功率比K，比如对新建VOR台站，不考虑功率因素，只考虑频率，同频保护距离800KM，邻频保护距离400KM，而参考FAA或欧控标准，则还涉及两个台站的等效全向辐射功率的比值，其对应不同的保护距离。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法适用于对ILS、DME和VOR这三种类型的台站在已建多个地面导航台站场景下对多个新建导航台站集中进行频率指配，在保证导航台站安全工作的前提下实现频率复用，以提高无线频谱的使用效率及在一定程度上避免频率资源的浪费。
实施例2
如图2所示，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，用于在M个已建导航台站之外新建N个导航台站，其中，M和N分别为大于1的正整数，可以包括：
台站编号单元10，用于为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
频率指配单元20，用于按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，频率指配单元20可以包括：待选频率组筛选模块，用于按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索模块；
工作频率确定模块，用于按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；在尚未完成全部新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到待选频率组筛选模块；在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索模块，用于在台站编号等于1时，停止指配工作频率；在台站编号不等于1时，判断待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；并在待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到待选频率组筛选模块；并在待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到深度优先搜索模块。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，工作频率确定模块包括工作频率fi指配子模块；深度优先搜索模块包括新的工作频率f(i-1)指配子模块；工作频率fi指配子模块用于按照待选频率组Bi中待选频率在频率配对表中的编号，将编号最大或最小的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，频率配对表是预先确定的；对应地，深度优先搜索模块中包括新的工作频率f(i-1)指配子模块，用于按照待选频率组B(i-1)中待选频率在频率配对表中的编号，自大到小或自小到大地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或工作频率fi指配子模块用于将待选频率组Bi中复用权重系数最大的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，每个待选频率的复用权重系数定义为待选频率被前(i-1)个新建导航台站和M个已建导航台站作为工作频率的累计次数；对应地，新的工作频率f(i-1)指配子模块用于按照待选频率组B(i-1)中待选频率的复用权重系数，自大到小地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或工作频率fi指配子模块用于将待选频率组Bi中任一待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi；对应地，新的工作频率f(i-1)指配子模块用于将待选频率组B(i-1)中任一尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，待选频率组筛选模块包括筛选子模块，用于根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，基于已占用工作频率集合C(i-1)，筛选出满足射频干扰约束的第一待选频率组Ei，已占用工作频率集合C(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的工作频率和M个已建导航台站的工作频率，经纬度信息集合D(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的经纬度信息和M个已建导航台站的经纬度信息；及根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，从第一待选频率组Ei中筛选出满足频率配对约束的待选频率组Bi。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，工作频率确定模块包括第一更新子模块；深度优先搜索模块包括第二更新子模块；
第一更新子模块用于判断第i个新建导航台站的工作频率fi是否包括在已占用工作频率集合C(i-1)中；并在第i个新建导航台站的工作频率fi包括在已占用工作频率集合C(i-1)中时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci；及在第i个新建导航台站的工作频率fi不包括在已占用工作频率集合C(i-1)中时，将工作频率fi加入到已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci；及将第i个新建导航台站的经纬度信息加入到经纬度信息集合D(i-1)中，得到经纬度信息集合Di；频率筛选基准信息Ai包括已占用工作频率集合Ci和经纬度信息集合Di；
对应地，本发明实施例第二更新子模块用于判断第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)是否包括在已占用工作频率集合C(i-2)中；并在第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)包括在已占用工作频率集合C(i-2)中时，将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)；及在第(i-1)个新建导航台站的工作频率f(i-1)不包括在已占用工作频率集合C(i-2)中时，将工作频率f(i-1)加入到已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)；并用新的已占用工作频率集合C(i-1)替换频率筛选基准信息A(i-1)中原有的已占用工作频率集合C(i-1)。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，在考虑每个待选频率的复用权重系数时，第一更新子模块还用于在将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci之后，将工作频率fi的复用权重系数的值加一；及在将工作频率fi加入到已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci之后，将工作频率fi的复用权重系数的值设置为1；
第二更新子模块还用于在将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，将工作频率f(i-1)的复用权重系数的值加一；及在将工作频率f(i-1)加入到已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，将工作频率f(i-1)的复用权重系数的值设置为1。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，台站编号单元具体用于根据新建导航台站的指配优先级，从高到低为新建N个导航台站分配台站编号i,其中，指配优先级最高的新建导航台站对应的台站编号为1；或从1至N随机地为每个新建导航台站分配一个台站编号i，其中，每个新建导航台站的台站编号互不相同。
进一步地，本发明实施例导航台站工作频率指配装置，新建导航台站及已建导航台站为VOR导航台站；对应地，射频干扰约束为新建VOR导航台站与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束，及新建VOR导航台站与已建LOC导航台站之间的射频干扰约束；导航台站频率配对约束为VOR导航台站工作频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束；
或新建导航台站及已建导航台站为ILS导航台站；对应地，射频干扰约束为新建ILS导航台站LOC频率与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束，新建ILS导航台站GS频率与已建ILS导航台站GS频率之间的射频干扰约束及新建ILS导航台站LOC频率与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束；频率配对约束包括ILS导航台站LOC频率及DME导航台站应答频率之间的频率配对约束及ILS导航台站LOC频率与ILS导航台站GS频率之间的配对表；
或导航台站及已建导航台站为DME导航台站；对应地，射频干扰约束为新建DME导航台站请求频率与已建DME导航台站请求频率之间的射频干扰约束及DME台站应答频率与已建DME台站应答频率之间的射频干扰约束；频率配对约束包括DME导航台站请求频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束，DME导航台站应答频率与VOR导航台站工作频率之间的频率配对约束及DME导航台站应答频率与ILS导航台站LOC频率之间的频率配对约束。
本发明实施例导航台站工作频率指配装置可以以更大的概率对每批新建N个导航台站集中指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率，效率高；既有利于提高为全部新建N个导航台站同时指配到工作频率的概率，也有利于提高工作频率的频谱复用率。
本发明实施例导航台站工作频率指配装置的具体实施方式请参考实施例1，这里不再赘述。
实施例3
本实施例为利用深度优先搜索原则，同时为新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi的另一种实施方式。
为完成在已经有M个已建导航台站时，另外为N个新建导航台站同时指配工作频率的任务，其中，M和N分别为大于1的正整数，本发明实施例导航台站工作频率指配方法包括如下步骤：
根据每个新建导航台站的地理位置，利用导航台站射频干扰约束、导航台站频率配对表、及该M个已建导航台站的第一使用频率表，分别从导航台站可用频率表中筛选出每个新建导航台站的可选频率组，其中，第j个新建导航台站的可选频率组记为Gj，其中，1≤j≤N，该M个已建导航台站的使用频率表为该导航台站可用频率表的真子集；
为N个可选频率组进行排序，从而为每个该可选频率组指配一个组间序号，具有组间序号j的可选频率组对应于第j个新建导航台站的可选频率组Gj，1≤j≤N；
分别为每个可选频率组内的所有可选频率进行排序，从而为每个可选频率指配一个组内序号,记具有组间序号为j的可选频率组Gj中的可选频率数为nj，该可选频率组Gj中具有组内序号k的可选频率记为fjk,其中，1≤k≤nj；
按照组间序号从小到大的顺序，基于深度优先搜索原则，依次从可选频率组中为对应的新建导航台站筛选出工作频率，其中，筛选出的第j个新建导航台站的工作频率记为fj，从而得到为该新建N个导航台站指配的全部工作频率。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法从导航台站可用频率表中筛选出每个新建导航台站的可选频率组，并通过组间编号和组内编号对所有可选频率进行了二维表形式的结定位，然后按照组间序号从小到大的顺序，基于深度优先搜索原则，依次从可选频率组中为对应的新建导航台站筛选出工作频率，从而为新建的N个导航台站同时指配得工作频率。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，该按照组间序号从小到大的顺序，基于深度优先搜索原则，依次从可选频率组中为对应的新建导航台站筛选出工作频率的步骤，可以包括：记当前待筛选的可选频率组的组间序号为j，并使j＝1；
组间筛选步骤：将为第一个新建导航台站至第(j-1)个新建导航台站筛选出的(j-1)个工作频率加入到该M个已建导航台站的第一使用频率表中，得到(M+j-1)个已建导航台站的第二使用频率表；根据第j个新建导航台站的地理位置，利用导航台站射频干扰约束、导航台站频率配对表、及该(M+j-1)个已建导航台站的第二使用频率表，按照组内序号，从大到小对组间序号为j的可选频率组中的nj个可选频率依次进行筛选；
组间判断步骤：在筛选到第j个新建导航台站的第一个工作频率fj时，停止对组间序号为j的可选频率组的筛选，记该工作频率fj的组内序号为kj，并在j≠N时，使当前待筛选的可选频率组的组间序号j加一，并返回该组间筛选步骤；在没有筛选到工作频率时，在j≠1时，转到深度优先搜索步骤，在j＝1时，终止筛选；
深度优先搜索步骤：从该(M+j-1)个已建导航台站的第二使用频率表中删去第(j-1)个新建导航台站的工作频率，得到(M+j-2)个已建导航台站的第三使用频率表；根据第(j-1)个新建导航台站的地理位置，利用导航台站射频干扰约束、导航台站频率配对表、及该(M+j-2)个已建导航台站的第三使用频率表，从组内序号(k(j-1)+1)开始，从大到小对组间序号为(j-1)的可选频率组中的其余(n(j-1)-k(j-1))个可选频率依次进行筛选；
深度优先搜索判断步骤：在筛选到第(j-1)个新建导航台站的另一个工作频率F(j-1)时，将停止对组间序号为(j-1)的可选频率组的筛选，将该工作频率F(j-1)的组内序号赋值给k(j-1)，并转到该组间筛选步骤；在没有筛选到另一个工作频率时，且在j≥3时，使当前待筛选的可选频率组的组间序号减一，并转到深度优先搜索步骤，在j＝2时，终止筛选。
具体应用时，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，为N个可选频率组进行排序，从而为每个该可选频率组指配一个组间序号的步骤，可以包括：按照该可选频率组中的可选频率数，从大到小为该N个可选频率组进行排序；或按照该可选频率组中的可选频率数，从小到大为该N个可选频率组进行排序；或按照该可选频率组对应的新建导航台站的指配优先级，从高到低为该N个可选频率组进行排序。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法提供了设置搜索的起点的方法，各种方法都能够实现在进行深度优先回溯时，提高筛选效率。
具体应用时，本发明实施例导航台站工作频率指配方法中，分别为每个可选频率组内的所有可选频率进行排序，从而为每个可选频率指配一个组内序号的步骤，包括：按照每个可选频率的复用权重系数，从大到小为所有可选频率排序，该复用权重系数定义为该可选频率累积被指配给该M个已建导航台站的次数。
具体应用时，复用权重系数最大的可用频率的组内序号最小，复用权重系数最小的可用频率的组内序号最大，复用权重系数相同的多个可用频率的组内序号依次增加。
本发明实施例导航台站工作频率指配方法用权重系数实现对复用权重系数高的可选频率进行优先选择，从而提高了频率复用率。
实施例4
目前，美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration，FAA)的频谱管理规范和欧洲频率管理手册主要从导航设备D/U比要求和频率配对比给出单个设备频率指配的基本原则，没有提供民用航空多导航设备频率指配算法。频谱指配算法可分为确定性算法和优化算法。优化算法包括遗传算法、蚁群算法等，主要用于频谱使用环境动态变化的复杂军用系统，实现设备频率的动态实时改变，复杂度高。在频谱环境稳定的民用系统中，我们经过研究和数值仿真，认为采用确定性的算法，如分层递归的深度或广度优先的搜索算法，复杂度低，更具有技术优越性。
针对多导航台站场景下多个新建导航台站频率指配问题，本发明实施例航空导航台站频率指配装置采用基于分层递归的确定性算法。
1.建立系统模型
(1)分别将已建LOC所用频率、已建GS所用频率、已建VOR导航台站所用频率、已建DME导航台站询问所用频率和已建DME导航台站应答所用频率构成五组向量：
其中i为正整数，且每组向量中元素的个数取决于已建的各类导航台站数。
以下分别对新建N对ILS导航台站、DME导航台站或VOR导航台站进行说明。
当新建ILS导航台站时，定义与第i个新建ILS导航台站关联的一组可用频率向量为
Fi,ILS＝{fi,l,fi,g,fi,ILS,din,fi,ILS,drep,ωi,ILS}其中，i＝1,2,...,N，fi,l,fi,g,fi,ILS,din,fi,ILS,drep分别是按FAA频谱管理规范配对的LOC设备频率、GS设备频率、DME询问频率和DME应答频率，是该新建ILS导航台站可用频率向量集合，也可以称为可用频率组；ωi,ILS表示该组ILS导航台站频率向量的权重因子，其定义为该ILS导航台站的可用频率向量中各频率的累计复用次数。
为了提高频谱的整体利用率，定义如下频率复用因子ηt：
其中，t为导航台站类型，np,t为该类导航台站的第p个已建导航台站使用已使用频率的复用次数，q为该类导航台站已使用频率的个数，该类台站已使用频率的个数是确定的，导航台站可用频率表中的某个可用频率可能从没有被复用过。
每次新建N对ILS导航台站/DME导航台站或VOR导航台站/DME导航台站时，频率指配的目标是：最大化式频率复用因子ηt。
显然，当复用次数较多的频率被再次指配给新建导航台站时，频率复用因子的增量就会大于指配复用次数较少的频率被再次指配给新建导航台站时。
类似的，当新建导航台站为VOR导航台站时，定义与第i个新建VOR导航台站关联的一组可用频率向量为
Fi,VOR＝{fi,v,fi,VOR,din,fi,VOR,drep,ωi,VOR}其中，i＝1,2,...,N，
fi,v,fi,VOR,din,fi,VOR,drep分别是按FAA频谱管理规范配对的VOR频率、DME询问频率和DME应答频率，ωi,VOR表示该组VOR导航台站频率向量的权重因子，其定义为该VOR导航台站的可用频率向量中各频率的累计复用次数。
类似的，当新建导航台站为DME导航台站时，与第i个新建DME导航台站关联的可用频率向量组为Fi,DME＝{fi,DME,l,fi,DME,g,fi,DME,v,fi,DME,din,fi,DME,drep,ωi,DME} (1)
其中，fi,DME,l,fi,DME,g,fi,DME,v,fi,DME,din,fi,DME,drep分别是按FAA频谱管理规范配对的LOC、GS、VOR、DME询问和应答频率向量，ωi,DME表示该组DME导航台站频率向量的权重因子，其定义为该DME导航台站的可用频率向量中各频率的累计复用次数。
2.约束条件
2.1射频干扰约束
频率复用是解决频谱不足、提高频谱利用率的常用方法。在进行频率复用时，必须通过合理的频率规划，利用足够的地理间隔将同频或邻频的干扰抑制到可容忍的范围内。
根据FAA频谱管理规范，VOR导航台站在同频及邻频情况下D/U需要满足表1：
表1期望信号与干扰信号保护比D/U
以同频信号为例，当期望VOR台站与干扰VOR台站信号的等效全向辐射功率的比值为K时，保护距离需要满足表2。
表2VOR/VOR同频保护距离
其中，表3中的K是期望导航台站信号的等效全向辐射功率与干扰导航台站信号的等效全向辐射功率的比值。
2.2频率配对约束
ILS、VOR、DME的频率需要根据FAA频谱管理规范给出的频率配对表进行配对。
每一组配对频率构成如下向量
fj＝{fj,l,fj,g,fj,v,fj,din,fj,drep}
其中fj,l,fj,g,fj,v,fj,din,fj,drep分别为配对表中第j组的LOC、GS、VOR、DME询问和应答频率。
由于给定频率的DME导航台站只与ILS导航台站和VOR导航台站中的其中一个配对，因此上式中中某个频率没有取值时，定义该元素的值为0，则{fj,l,fj,g}与fj,v不同时为正值。
需要说明的是，若3个元素都为0，则对应的DME频率是未被采用的频率另外，ILS导航台站中的航向信标LOC和下滑信标GS的频率也是配对工作的。
当fi,l取值确定以后，fi,g取值也相应唯一确定，且同时满足频率复用要求。
另外，当新建ILS导航台站或VOR导航台站时，无论它们是否与DME导航台站合建，都要考虑与之配对的DME导航台站的频率保护。因此，具有4个元素的Fi,ILS、具有3个元素的Fi,VOR和具有5个元素的Fi,DME中的每一组频率，都必须同时满足频率复用要求。
鉴于目前ILS导航台站、VOR导航台站与DME导航台站通常为关联设置的，即使当时某种设备不设置，也会当时就为与其配套使用的其他两类设备指定频率从而减少随后匹配的工作量。
因此，在新建ILS导航台站或VOR导航台站时，同时规划DME导航台站；对应地，当新建DME导航台站时，同时规划ILS导航台站或VOR导航台站。
3频率指配模型
在进行频率指配时，是一个需要考虑新建导航台站面临的两个问题产生的约束条件优化问题，该优化问题描述如下：
s.t.
需要说明的是，若需要新建ILS台站的数量为M，新建VOR台站的数量为N，则要考虑为M+N个DME预先设定工作频率。
尽管ILS导航台站与VOR导航台站分别是相对独立设置的，但在为ILS指配工作频率时，需要考虑LOC设备与VOR设备的邻频干扰；在为VOR指配工作频率时，情况相似。
4频率指配算法
上述确定的优化问题的约束条件无法给出解析表达式，因此，该优化问题不能给出解析解。本发明实施例提出的求解方法是一种基于深度优先的分层递归指配算法。
4A.确定单个新建导航台站的约束条件
为了确定单个导航台站的可用频率向量，需要针对单个导航台站频率指配的两个约束条件，从新建导航台站的可用频率中剔除可能对已建导航台站造成干扰的频率，以及不满足频率配对要求的频率。
针对新建VOR导航台站，确定如下约束条件：
考虑新建VOR导航台站指配频率fi,v对已建VOR导航台站频率的同频干扰、第一邻频干扰和第二邻频干扰，以及fi,v对已建ILS导航台站频率的第一邻频干扰，并考虑{(fi,v,fi,VOR,din),(fi,VOR,din,fi,VOR,drep)}的配对约束，即下式
针对新建ILS导航台站，确定如下约束条件：
考虑新建ILS导航台站指配频率fi,l，对已建ILS导航台站频率的同频干扰和第一邻频干扰，以及fi,l对已建VOR导航台站频率的第一邻频干扰和第二邻频干扰，并考虑{(fi,l,fi,g),(fi,l,fi,ILS,din),(fi,ILS,din,fi,ILS,drep)}的配对约束，即下式：
针对新建DME导航台站，确定如下约束条件：
考虑新建DME导航台站指配频率fi,DME,din，对已建DME导航台站频率的同频干扰和第一邻频干扰，以及fi,DME,din对已建DME导航台站频率的同频干扰，并考虑{(fi,DME,l,fi,DME,g,fi,DME,din),(fi,DME,v,fi,DME,din),(fi,DME,din,fi,DME,drep)}的配对约束，即下式：
上述的射频干扰约束即射频干扰约束，频率配对约束即频率配对约束。
4B1.确定单个新建VOR导航台站的满足射频干扰约束的可用频率向量
具体地，单个新建VOR导航台站的频率筛选包括如下步骤：
(1)对每一个已建VOR导航台站进行如下处理：
定义第k个已建VOR导航台站使用的频率为
利用新建VOR和已建VOR导航台站的经纬度计算两者间的空间距离D。由于高空VOR导航台站的同频保护距离最大值为406海里；如果该第k个已建VOR导航台站在新建VOR导航台站的406海里以内，则先假设该新建VOR导航台站频率与同频。
根据FAA频谱管理规范得到VOR导航台站与VOR导航台站的最小保护距离S，若D≤S，则从fi,v中去掉该同频频率
如果没有去掉该频率，由于VOR导航台站与LOC导航台站的最大保护距离为181海里，因此，还要对距离该新建VOR导航台站181海里以内的所有已建LOC导航台站的频率进行干扰评估。
需要说明的是，鉴于VOR导航台站分为高空、低空和终端3种类型，此处考虑所有3种类型里面具有最大值的类型，即高空VOR。
根据FAA频谱管理规范得到VOR/LOC保护距离，若该VOR/LOC保护距离大于实际距离，则从该fi,v中去掉该同频频率。
(2)假设新建VOR导航台站的频率是第一或第二邻频，即或采用前述的比较方法，决定是否从fi,v中剔除该频率。
利用上述方法可得到满足射频干扰约束的VOR导航台站可用频率向量fi,v 1，即fi,v 1是fi,v的真子集。
4C1.单个新建VOR导航台站的满足频率配对约束的频率筛选
从上述得到的VOR可用频率向量集合fi,v 1中进一步筛选频率。
为与该新建VOR台站配建的新建DME导航台站确定工作频率，采用4A中的算法得到DME导航台站可用频率表fi,DME,din 1。然后对fi,v 1中的第j个频率进行检查，若频率配对向量中该频率所对应的DME的询问频率fj,din不在fi,DME,din 1中，则将其对应的VOR频率从fi,v 1中剔除。遍历所有的fi,v 1的频率，得到单个新建VOR导航台站的可用频率向量组Fi,VOR。
4B2.确定单个新建ILS导航台站的满足射频干扰约束的可用频率向量
由于ILS导航台站中的LOC与GS配对工作，而GS导航台站只需要考虑GS与GS的同频、第一邻频干扰，因此在进行单个ILS导航台站频率筛选时，优先考虑约束条件较多的LOC频率。
(1)对每一个已建LOC导航台站进行如下处理：
定义第k个已建LOC导航台站使用的频率为由于LOC的同频保护距离最大为147海里，因此，如果已建LOC导航台站在新建导航台站147海里以内，则先假设新建LOC导航台站频率与同频。
通过查表得到LOC与LOC的最小保护距离S，若D≤S，则从fi,l中去掉该同频频率
若没有去掉该频率，由于LOC与VOR的最大保护距离为74海里，则需要检查该新建LOC导航台站是否对74海里范围以内的已建VOR导航台站频率产生有害干扰。
查表得到LOC/VOR保护距离，如果该LOC/VOR保护距离大于实际空间距离，则去掉该频率
需要说明的是，LOC/VOR的保护距离与VOR/LOC的保护距离的数值并不相同。
再假设新建LOC导航台站频率处于的邻频，即根据FAA频谱管理规范，得到最小保护距离S，只有同时满足式(10)的频率才被保留：
其中，第一个式子表示新建LOC与已建LOC之间满足频率干扰保护要求；第二个式子表示与新建LOC配对的GS导航台站与已建GS导航台站的工作频率间隔至少一个波道。
最后，假设该新建LOC导航台站频率与间隔两个波道，即与第一邻频的比较方法相同，查询FAA频谱管理规范找出满足频率配对约束的可选频率。
4C2.单个新建ILS导航台站的满足频率配对约束的频率筛选
从上述得到的LOC可用频率向量集合fi,l 1中进一步筛选频率。
LOC可用频率向量fi,l 1和DME可用频率向量fi,DME,din，然后采用与VOR相同的方法进行频率剔除，得到单个LOC导航台站的可用频率向量组Fi,ILS。
4B3.确定单个新建DME导航台站的满足射频干扰约束的可用频率向量
与VOR类似，计算第k个已建DME导航台站与新建DME导航台站的距离D。由于工作频率相差63MHz的DME导航台站间的最小距离为15海里，若D≤15海里，则从fi,DME,din中剔除该已建导航台站的应答频率
由于同频DME导航台站的最大保护距离为411海里，因此，如果该已建DME导航台站在新建DME导航台站的411海里范围内，则假设新建DME导航台站频率与已建DME导航台站频率同频，查询FAA频谱管理规范得到DME与DME的最小保护距离S，若D≤S，则从fi,DME,din中去掉该同频频率。
最后假设新建导航台站频率是的第一邻频，即为采用与同频频率相同的方法进行频率筛选。
在对频率的射频干扰进行了筛选以后，还要从频率配对的角度，再进行一次筛查，以满足频率配对约束。
4C3.单个新建DME导航台站的满足频率配对约束的频率筛选
从上述得到的DME可用询问频率向量fi,DME,din 1中进一步筛选频率。
得到DME可用询问频率向量fi,DME,din和VOR、LOC可用频率向量fi,v、fi,l。
对于DME可用频率向量中第j个频率fi,DME,din,j，找到频率配对向量中与fi,DME,din,j配对的fj,l和fj,v，若fj,l、fj,v都不在在fi,l、fi,v中，说明没有与fi,DME,din,j配对的VOR或ILS导航台站，则从fi,DME,din中剔除频率fi,DME,din,j。最终得到单个DME导航台站的可用频率向量组Fi,DME。
4D.多个导航台站的深度优先频率筛选
通过前述方法确定了单个导航台站的可用频率向量组以后，接下来设计为多个导航台站指配频率的算法。
如果将每一个新建导航台站的可用频率向量看作一层，根据前述算法，每一导航台站可能有多个可选频率，先指配频率的导航台站会对后指配频率的导航台站造成影响，而本申请的目的是同时为所有的新建导航台站指配一个合适的工作频率，为这些新建导航台站指配的多个工作频率可能是相同的，并且相同的次数越多越好。
这一问题可采用深度优先搜索算法进行求解。深度优先搜索算法是把最近产生的结点优先扩展，直到达到一定的深度限制。若未找到目标或无法再扩展时，再回溯到前一个结点继续扩展。
依照深度优先搜索原则，本申请采用分层递归的方法检查所有新建导航台站的Fi,ILS、Fi,VOR或Fi,DME，直到为所有新建导航台站都指配到可用的工作频率。
本发明实施例航空导航台站频率指配方法中，每批新建N个台站是同时完成指派的。如果成功，指配的多个工作频率可能实现了频率复用，也可能指配到的N个工作频率的复用权重因子均为0，即都是在本次频率指配前还未曾被已建导航台站使用过的可用频率。
需要说明的是，采用本递归算法，指派任务有失败的可能，即也可能得不到针对所有新建导航台站都适合的工作频率，这时，表明在遍历了现有保护标准下所有的组合后，不能针对所有新建导航台站都指配到适合的工作频率。这时，可以尝试减少同时指配的新建导航台站的数目，让层级变少，可能会得到可用的解。
由于ILS、VOR、DME导航台站的算法类似，下面以VOR类型为例，对分层递归的算法进行描述：
首先，从导航台站申请列表中按顺序取第i个导航台站，通过4B1、4C1节的方法得到其可用频率向量组Fi,VOR，记可用频率个数为ni。
先为其指配权重ωi,VOR最大的频率fi，并令ωi,VOR＝0,ni＝ni-1，然后其作为已建导航台站，将其频率数据加入到中。
通过4B1、4C1节的方法搜索第i+1个新建VOR导航台站的频率向量组Fi+1,VOR。
如果Fi+1,VOR中的fi+1,v为空，则说明第i+1个导航台站没有频率可供指配，则下一步基于i层向前进行回溯，最大可以回溯到第一层，也就是第一个新建的台站。记当前已回溯的层数为k，k的取值为1至((i-1))。
找到上一个ni-k>0的层，从中删除第i-k层及以后加入的所有导航台站信息，然后对第i-k层的导航台站重新指配频率，方法同4B1和4C1。。
重复上述的步骤，直到i＝N，完成所有N个导航台站的频率指配，或已经回溯到第一个新建的台站为止。
若前i-1个导航台站的n＝0，则表明不能找到满足要求的指配方案。
图3示出了本发明实施例航空导航台站频率指配方法的整体算法流程图。
图4示出了为3个新建VOR导航台站申请工作频率时，实施分层递归算法的具体步骤。需要说明的是，在图4中，新建VOR导航台站简称为台站；台站的可用工作频率简称为可用频率。
图4中的第一层对应台站1。采用上述4B1和4C1中的方法，得到台站1按复用权重系数从大到小排列的3个可用频率：f1、f6和f9，f1、f6和f9组成待选可用频率组，f1、f6和f9对应的组内序号分别为1、2和3。
为台站1指配复用权重系数最大的频率f1作为台站1的工作频率，台站1作为新的已建台站，将其地理信息加入到已建台站地理信息数据中，将为其指配的工作频率f1加入到已用VOR导航台站使用频率数据中，并更新与已用VOR导航台站使用频率数据对应的复用权重系数数据；
图4中的第二层对应台站2。在完成为台站1指配复用权重系数最大的工作频率f1之后，继续为台站2寻找可用的工作频率。采用上述4B1和4C1中的方法，得到导航台站2按复用权重系数从大到小排列的2个可用频率f2和f3，f2和f3组成待选可用频率组D2，f2和f3对应的组内序号分别为1和2。为台站2指配复用权重系数最大的频率f2作为台站2的工作频率，台站2作为新的已建台站，将其地理信息加入到已建台站地理信息数据中，将为其指配的工作频率f2加入到已用VOR导航台站使用频率数据中，并更新与已用VOR导航台站使用频率数据对应的复用权重系数数据。
图4中的第三层对应台站3。在完成为台站1指配复用权重系数最大的工作频率f1，为台站1指配复用权重系数最大的工作频率f2之后，继续为台站3寻找可用的工作频率。采用上述4B1和4C1中的方法，不能筛选出适合台站3的可用频率。这时启动分层递归及深度优先算法。
具体地，第一轮回溯，第一轮回溯仅涉及到台站3的上一层，即台站2。从站台3回溯到台站2，放弃台站2的工作频率f2，并从已用VOR导航台站使用频率数据和复用权重系数数据中删除与由站台2对应的f2增加的信息；并从台站2的待选可用频率组D2中选择组内序号加一后对应的频率f3重新指配给台站2，并将f3作为台站2的工作频率，加入到已用VOR导航台站使用频率数据中，并更新与已用VOR导航台站使用频率数据对应的复用权重系数数据。
在更改台站2的工作频率之后，继续为台站3寻找可用的工作频率。在导航台站1采用工作频率f1、导航台站2采用工作频率f3的情况下，采用上述4B1和4C1中的方法，仍然不能筛选出适合台站3的可用频率。鉴于台站2目前的可用频率f2和f3均已经遍历，但仍未能完成站台3的可用频率指配，则再向上回溯一层，即回溯到台站1。
具体地，第二轮回溯，第二轮回溯涉及到台站2的上一层，即台站1。从台站2回溯到台站1，放弃台站1的工作频率f1，并从已用VOR导航台站使用频率数据和复用权重系数数据中删除与由站台1对应的f1增加的信息；并从台站1的待选可用频率组D1中选择组内序号加一后对应的频率f6重新指配给台站1，并将f6作为台站1的工作频率，加入到已用VOR导航台站使用频率数据中，并更新与已用VOR导航台站使用频率数据对应的复用权重系数数据。
在将台站1的工作频率改为f6之后，继续为台站2寻找可用的工作频率。采用上述4B1和4C1中的方法，得到台站2的1个可用频率f7，并将f7作为台站2的工作频率，加入到已用VOR导航台站使用频率数据中，并更新与已用VOR导航台站使用频率数据对应的复用权重系数数据。在导航台站1采用工作频率f6、导航台站2采用工作频率f7的情况下，采用上述4B1和4C1中的方法，筛选出适合台站3的可用频率f8。至此，完成了对3个新建VOR导航台站申请工作频率的工作，筛选出的工作频率依次为：f6、f7和f8。
进一步地，在将台站1的工作频率改为f6之后，采用上述4B1和4C1中的方法，若不能筛选出适合台站2的可用频率，则需要再次回溯到台站1，重新更改台站1的工作频率为f9，分别更新已用VOR导航台站使用频率数据和复用权重系数数据，并继续为台站2筛选工作频率。
以下，再以已有5台套ILS/DME和19台套VOR/DME为示例，对频率指配仿真结果及复用结果进行统计，以进一步展示本发明实施例航空导航台站频率指配方法的技术方案和技术效果。需要说明的是，所有仿真参数均为虚拟参数。
表3示出了5台套ILS/DME的参数；表4、表5和表6分别示出了19台套VOR/DME的参数。
表4已有ILS/DME台站信息表
表5已有VOR/DME台站信息表
VOR台站 VOR1 VOR2 VOR3 VOR4 VOR5 VOR6 VOR7
VOR纬度(N) 24.27 25.04 25.34 26.05 26.34 26.35 26.35
VOR经度(E) 118.06 102.42 100.13 119.18 101.43 106.42 104.5
VOR天线增益(dB) 3 3 3 3 3 3 3
VOR类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端 终端
VOR功率(W) 50 50 50 50 50 50 50
VOR频率(MHz) 108.20 108.40 109.40 109.65 109.80 113.20 109.65
DME频率(MHz) 1043 1045 1055 1057 1059 1103 1057
DME功率(W) 500 500 500 500 500 500 500
DME类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端 终端
DME天线增益(dB) 3 3 3 3 3 3 3
表6已有VOR/DME台站信息表
VOR台站 VOR8 VOR9 VOR10 VOR11 VOR12 VOR13
VOR纬度(N) 27.42 28.54 29.18 29.35 29.59 30.4
VOR经度(E) 106.55 105.24 106.16 106.33 102.59 104.04
VOR天线增益(dB) 3 3 3 3 3 3
VOR类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端
VOR功率(W) 50 50 50 50 50 50
VOR频率(MHz) 112.60 108.40 109.40 111.20 110.80 108.40
DME频率(MHz) 1097 1045 1055 1073 1069 1045
DME功率(W) 500 500 500 500 500 500
DME类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端
DME天线增益(dB) 3 6 6 6 6 6
表7已有VOR/DME台站信息表
VOR台站 VOR14 VOR15 VOR16 VOR17 VOR18 VOR19
VOR纬度(N) 31.52 34.22 36.04 36.38 36.4 39.55
VOR经度(E) 117.17 107.09 103.51 101.48 117 116.24
VOR天线增益(dB) 3 3 3 3 3 3
VOR类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端
VOR功率(W) 50 50 50 50 50 50
VOR频率(MHz) 109.80 110.85 108.60 108.40 108.40 108.20
DME频率(MHz) 1059 1069 1047 1045 1045 1043
DME功率(W) 500 500 500 500 500 500
DME类型 终端 终端 终端 终端 终端 终端
DME天线增益(dB) 6 6 6 3 3 3
表8新建VOR/DME台站信息表
新建VOR台站 New_VOR1 New_VOR2 New_VOR3 New_VOR4
VOR纬度(N) 28.12 30.35 21.37 22.48
VOR经度(E) 112.59 114.17 108.2 108.19
VOR类型 高空 低空 终端 高空
VOR功率(W) 100 50 50 100
VOR天线增益(dB) 3 3 3 3
DME纬度(N) 28.12 30.35 21.37 22.48
DME经度(E) 112.59 114.17 108.2 108.19
DME类型 高空 低空 终端 高空
DME功率(W) 500 500 500 500
DME天线增益(dB) 3 3 3 3
采用本发明实施例航空导航台站频率指配方法，对4台新建VOR设备进行频率指配。仿真得到的指配的工作频率如表7所示。
首先对已建19台的VOR台站进行频率复用统计，其中108.20MHz、109.40MHz、109.65MHz、109.80MHz复用次数为2，108.40MHz复用次数为5，其余6个频率的复用次数为1，复用因子
对4个新申请台站进行频率指配的结果如图5所示。如所示，4个台站被指配了频率108.40MHz。然后对重新指配以后的频率进行复用统计，在满足射频干扰保护和频率配对要求的情况下，为新建的4个台站所指配的频率是复用次数最多的频率，此时，频率复用因子大于原来的频率复用因子值47。
为了提高频率复用因子，各个频率对应的权重ωi,ILS、ωi,VOR或ωi,DME是递归尝试的关键。
若在给新建台站指配频率的时候，采用从可用频率向量中按频率配对表中编号由小到大的顺序进行递归尝试，则指配结果为：4个新建台站都被指配了108.20MHz。
此时的小于按权重由大到小进行递归尝试的复用因子值103。
若采用随机指配频率的模式进行递归尝试，则为4个台站分别指配了111.40MHz、115.80MHz、110.60MHz和114.75MHz。此时的小于按权重由大到小进行递归尝试的复用因子值103。
现有技术中，主要考虑满足单个台站的约束条件，对于多台站场景大多采取随机指配频率模式，不能有效地实现频率资源的复用，造成频率资源的浪费。
上述数值仿真结果表明，对存在大量已有导航台站的场景下为多个新建导航台站同时指配工作频率，本发明实施例航空导航台站频率指配方法在进行频率指配时考虑频率复用程度因素，通过设置频率复用因子，提高了频率复用率。
本发明实施例航空导航台站频率指配方法应用于多航空导航台站的频率指配，可以有效提高频率资源的利用率，在确保各类导航设备互不干扰的情况下，合理分配导航频率资源。
其关键技术是根据FAA的频率管理规范，建立ILS、VOR和DME可用频率向量组的集合，考虑频率复用干扰和频率配对约束两个条件，将每一个新建台站的可用频率向量集合看做一层，设计了单个台站的频率指配算法，然后采用分层递归的方法，对各层间的频率组合进行深度优先搜索，得到了较高的频谱利用率的频率指配方案。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种导航台站工作频率指配方法，其特征在于，在M个已建导航台站之外，新建N个导航台站时，其中，M和N分别为大于1的正整数，包括如下步骤：
为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为所述新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi；
所述按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为所述新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi的步骤，包括：
待选频率组筛选步骤：按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，所述待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定步骤；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索步骤；
工作频率确定步骤：按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；
在尚未完成全部所述新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到所述待选频率组筛选步骤；
在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索步骤：在台站编号等于1时，停止指配工作频率；
在台站编号不等于1时，判断所述待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；
并在所述待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到所述待选频率组筛选步骤；
并在所述待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到所述深度优先搜索步骤。
2.根据权利要求1所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，所述按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi的步骤，具体为：
按照待选频率组Bi中待选频率在频率配对表中的编号，将编号最大或最小的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，所述频率配对表是预先确定的；对应地，所述按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率在频率配对表中的编号，自大到小或自小到大地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中复用权重系数最大的待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi，每个待选频率的复用权重系数定义为所述待选频率被前(i-1)个新建导航台站和所述M个已建导航台站作为工作频率的累计次数；对应地，所述按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：按照待选频率组B(i-1)中待选频率的复用权重系数，自大到小地选择一个尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)；
或将待选频率组Bi中任一待选频率指配给第i个新建导航台站作为工作频率fi；对应地，所述按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)的步骤，具体为：将待选频率组B(i-1)中任一尚未被指配给过第(i-1)个新建导航台站的待选频率作为工作频率f(i-1)。
3.根据权利要求2所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，所述按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi的步骤，具体为：
根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，基于已占用工作频率集合C(i-1)，筛选出满足射频干扰约束的第一待选频率组Ei，所述已占用工作频率集合C(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的工作频率和所述M个已建导航台站的工作频率，所述经纬度信息集合D(i-1)包括前(i-1)个已指配过的新建导航台站的经纬度信息和所述M个已建导航台站的经纬度信息；
根据第i个新建导航台站的经纬度信息和经纬度信息集合D(i-1)，从所述第一待选频率组Ei中筛选出满足频率配对约束的待选频率组Bi。
4.根据权利要求3所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，所述按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai的步骤，具体为：
判断第i个新建导航台站的工作频率fi是否包括在所述已占用工作频率集合C(i-1)中；并在第i个新建导航台站的工作频率fi包括在所述已占用工作频率集合C(i-1)中时，将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci；及在第i个新建导航台站的工作频率fi不包括在所述已占用工作频率集合C(i-1)中时，将所述工作频率fi加入到所述已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci；
将第i个新建导航台站的经纬度信息加入到所述经纬度信息集合D(i-1)中，得到经纬度信息集合Di；
所述频率筛选基准信息Ai包括已占用工作频率集合Ci和经纬度信息集合Di；
对应地，所述按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)的步骤为：
判断第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)是否包括在所述已占用工作频率集合C(i-2)中；并在第(i-1)个新建导航台站的新的工作频率f(i-1)包括在所述已占用工作频率集合C(i-2)中时，将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)；及在第(i-1)个新建导航台站的工作频率f(i-1)不包括在所述已占用工作频率集合C(i-2)中时，将所述工作频率f(i-1)加入到所述已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)；
并用新的已占用工作频率集合C(i-1)替换所述频率筛选基准信息A(i-1)中原有的已占用工作频率集合C(i-1)。
5.根据权利要求4所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，在考虑每个待选频率的复用权重系数时，所述将已占用工作频率集合C(i-1)作为已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还包括：将所述工作频率fi的复用权重系数的值加一；
所述将所述工作频率fi加入到所述已占用工作频率集合C(i-1)中，得到已占用工作频率集合Ci的步骤之后，还包括：将所述工作频率fi的复用权重系数的值设置为1；
所述将已占用工作频率集合C(i-2)作为新的已占用工作频率集合C(i-1)之后，还包括：并将所述工作频率f(i-1)的复用权重系数的值加一；
所述将所述工作频率f(i-1)加入到所述已占用工作频率集合C(i-2)中，得到新的已占用工作频率集合C(i-1)的步骤之后，还包括：将所述工作频率f(i-1)的复用权重系数的值设置为1。
6.根据权利要求1所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，所述为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N的步骤，具体为：
根据新建导航台站的指配优先级，从高到低为所述新建N个导航台站分配台站编号i,其中，指配优先级最高的新建导航台站对应的台站编号为1；
或从1至N随机地为每个新建导航台站分配一个台站编号i，其中，每个新建导航台站的台站编号互不相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的导航台站工作频率指配方法，其特征在于，
所述新建导航台站及所述已建导航台站为VOR导航台站；对应地，所述射频干扰约束为新建VOR导航台站与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束，及新建VOR导航台站与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束；所述导航台站频率配对约束为VOR导航台站工作频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束；
或所述新建导航台站及所述已建导航台站为ILS导航台站；对应地，所述射频干扰约束为新建ILS导航台站LOC频率与已建ILS导航台站LOC频率之间的射频干扰约束，新建ILS导航台站GS频率与已建ILS导航台站GS频率之间的射频干扰约束及新建ILS导航台站LOC频率与已建VOR导航台站之间的射频干扰约束；所述频率配对约束包括ILS导航台站LOC频率及DME导航台站应答频率之间的频率配对约束及ILS导航台站LOC频率与ILS导航台站GS频率之间的配对表；
或所述导航台站及所述已建导航台站为DME导航台站；对应地，所述射频干扰约束为新建DME导航台站请求频率与已建DME导航台站请求频率之间的射频干扰约束及DME台站应答频率与已建DME台站应答频率之间的射频干扰约束；所述频率配对约束包括DME导航台站请求频率与DME导航台站应答频率之间的频率配对约束，DME导航台站应答频率与VOR导航台站工作频率之间的频率配对约束及DME导航台站应答频率与ILS导航台站LOC频率之间的频率配对约束。
8.一种导航台站工作频率指配装置，其特征在于，在M个已建导航台站之外，新建N个导航台站时，其中，M和N分别为大于1的正整数，包括：
台站编号单元，用于为每个新建导航台站分配一个台站编号,其中，第i个新建导航台站的台站编号为i，1≤i≤N；
频率指配单元，用于按照台站编号从小到大的顺序，利用深度优先搜索原则，为所述新建N个导航台站逐一指配同时满足射频干扰约束和频率配对约束的工作频率fi；
所述频率指配单元包括：
待选频率组筛选模块，用于按照预先设定的待选频率组筛选规则，筛选出待选频率组Bi，所述待选频率组Bi中包括有全部的第i个新建导航台站可用的待选频率；当待选频率组Bi中包括有至少一个待选频率时，转到工作频率确定模块；当待选频率组Bi中待选频率的个数为零时，转到深度优先搜索模块；
工作频率确定模块，用于按照预先设定的第一指配规则为第i个新建导航台站指配工作频率fi，并判断是否已经完成全部新建N个导航台站的频率指配；在尚未完成全部所述新建N个导航台站的频率指配时，按照预先设定的第一更新规则，生成对应于第i个新建导航台站的频率筛选基准信息Ai；及使台站编号i＝i+1，并转到所述待选频率组筛选模块；在已经完成全部新建N个导航台站的频率指配时，停止指配工作频率；
深度优先搜索模块，用于在台站编号等于1时，停止指配工作频率；在台站编号不等于1时，判断所述待选频率组B(i-1)中的待选频率是否已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率；并在所述待选频率组B(i-1)中尚有未被指配过的待选频率时，按照预先设定的第二指配规则为第(i-1)个新建导航台站指配新的工作频率f(i-1)并按照预先设定的第二更新规则，生成对应于第(i-1)个新建导航台站的频率筛选基准信息A(i-1)；并转到所述待选频率组筛选模块；并在所述待选频率组B(i-1)中的待选频率已经全部被指配给过第(i-1)个新建导航台站作为工作频率时，使台站编号i＝i-1并转到所述深度优先搜索模块。
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