CN107396370A - 频谱规划装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种频谱规划装置，其中，装置包括：获取单元，用于根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵；生成单元，用于根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵；规划单元，用于根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。本发明可以充分利用频谱资源，还可以保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信可靠性，从而保证通信设备集群的协同通信能力。

Description

频谱规划装置

技术领域

本发明涉及无线电测控领域，尤其涉及通信设备的频谱分配技术，具体来说就是一种频谱规划装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，用频装备不断增加，战场电磁环境日益复杂，突出表现为武器装备多样化、多兵种协同作战、频率资源分布密集、电磁干扰严重等。复杂电磁环境是装备建设和军事斗争必须面对的客观现实，所谓复杂电磁环境是指信息化战场上在交战双方激烈对抗条件下所产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号，以及己方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰，从而造成在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠，严重影响武器装备效能、作战指挥和部队作战行动的无形战场环境。

目前，由于以电子信息系统为核心的信息化武器装备大量投入使用，战场电磁环境日趋复杂，通常在一个战区范围内，可能部署着数以百计的各种警戒、搜索、跟踪、制导等敌我双方雷达设备，发射功率可达几千瓦，工作频段直至毫米波段，再加上通信导航及电子对抗设备，以及人为和自然电磁干扰等，构成了异常复杂的电磁环境。围绕电磁空间的斗争已经逐渐占据了越来越重要的地位，并对对战争胜负产生着深刻的影响。为了分析战场复杂电磁环境对信息化战场的影响，准确认识和把握战场电磁环境，帮助指挥员做出正确的决策，就需要对战场电磁环境复杂程度进行评估，需要对工作频谱(频段)进行规划，既满足作战设备的频谱需求，又能避开战场上的频谱干扰。

然而，现有作战设备的可用频段是固定不变的，也就是说，作战设备之间，作战设备与作战指挥中心之间使用的通信频段是固定不变。在复杂电磁环境下，一旦出现强电磁干扰，作战设备之间，以及作战设备与作战指挥中心之间的通信中断，很难再重新恢复它们之间的通信，从而严重影响作战设备的作战性能。

为了提高作战设备在复杂电磁环境下的生存能力，提高或增强现有作战设备在复杂电磁环境下的抗干扰能力，保障作战设备与作战指挥中心之间的可靠通信是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种频谱规划装置，解决了现有通信设备通信频谱不变，无法适应复杂电磁环境的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种频谱规划装置，包括：获取单元，用于根据实际频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵；生成单元，用于根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵；规划单元，用于根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。

根据本发明的上述具体实施方式可知，通信设备的频谱规划装置至少具有以下有益效果：指挥中心平台探测频谱资源的占用情况及干扰情况，生成实际磁环境矩阵，再根据实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵，然后根据电磁环境预测矩阵和通信设备的频谱需求进行频谱规划，选择指挥中心平台与通信设备之间通信的频段，从而保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间进行可靠通信。本发明可以保证通信设备适应复杂电磁环境，即通信设备之间的通信，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信不会受到电磁干扰、频段重叠的影响，保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信可靠性，保证通信设备的作战性能，同时也保证通信设备集群的协同通信能力。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例一的流程图。

图2为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例二的流程图。

图3为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例三的流程图。

图4为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例四的流程图。

图5为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例一的示意框图。

图6为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例二的示意框图。

图7为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例三的示意框图。

图8为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例四的示意框图。

图9为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的应用示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例一的流程图，如图1所示，获取实际电磁环境矩阵，再根据实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵，最后根据电磁环境预测矩阵和需求频谱规划频谱。

该附图所示的具体实施方式中，本发明的频谱规划方法包括：

步骤101：根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵。本发明的具体实施例中，通信设备(例如无人作战飞机、战

斗机、坦克、装甲车、舰艇等)之间，以及通信设备与指挥中心平台之间能够通信的频谱有多个，例如有5个，在战斗过程中，每个频谱的占用情况及干扰情况不同，根据频谱占用情况及频谱干扰情况可以得到实际电磁环境矩阵，实际电磁环境矩阵能够反映频谱随时间变化的可用度分布状况。本发明的具体实施例中，频谱干扰情况具体包括干扰频段和干扰源位置。

步骤102：根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵。本发明的具体实施例中，电磁环境预测矩阵能够反映未来某段时间内频谱随时间变化的可用度分布状况。

步骤103：根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。本发明的具体实施例中，电磁环境预测矩阵作为频谱规划的依据，对频谱进行规划，从而实现能用频谱与需求频谱的良好匹配，在充分利用频谱资源的同时，保持通信设备与指挥中心平台之间的良好通信。本发明的实施例中，步骤103具体包括：根据所述电磁环境预测矩阵获得能用频谱；按照所述需求频谱的优先级将所述能用频谱与所述需求频谱进行配对从而完成频谱规划。其中，能用频谱的宽度大于等于需求频谱的宽度，即至少存在可用频谱用于通信设备与指挥中心平台之间的通信；优先级可以为5级；通信设备具体为无人作战飞机、战机、坦克、装甲车和舰艇中的一种或多种。

参见图1，利用反映未来频谱可用性的电磁环境预测矩阵规划频谱，从而实现频谱的动态切换，充分频谱资源的同时，不易受到频谱占用及频谱干扰的影响，可以让通信设备适应复杂的电磁环境，通信设备之间的通信，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信不会受到电磁干扰、频段重叠的影响，保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信可靠性，保证通信设备的作战性能。

图2为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例二的流程图，如图2所示，根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱之后，再根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。

该附图所示的具体实施方式中，步骤103之后，该方法还包括：

步骤104：根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。本发明的具体实施例中，所述预设周期是根据通信设备的数量确定的；在战场上，如果可用频谱过于紧张(通常情况下通信设备的数量越多，频谱资源越紧张)，预设周期变短，否则，预设周期变长。

参见图2，按照预设周期切换频谱，从而保证通信设备与指挥中心平台之间通信的顺畅性，同时又充分利用频谱资源，提高通信设备的性能，同时还提高了通信设备集群的协作能力。

图3为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例三的流程图，如图3所示，按照预设周期切换频谱之后，需要在切换后的频谱上重新建立通信信道。

该附图所示的具体实施方式中，步骤104之前，该方法还包括：

步骤105：在切换后的频谱上重新建立通信信道。本发明的具体实施例中，指挥中心平台切换频谱后，在切换后的频谱上以周期T发出通信信道建立信息，失去连接的通信设备以周期2T轮询侦听每个可用频谱，当侦听到通信信道建立信息后进行回复，从而重新建立通信信道。

参见图3，在切换后的频谱上重新建立通信信道，从而实现通信设备与指挥中心平台之间的持续通信。

图4为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划方法的实施例四的流程图，如图4所示，根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵之前，需要利用频谱侦测设备采集实际战场上的频谱占用情况和频谱干扰情况。

该附图所示的具体实施方式中，步骤101之前，该方法还包括：

步骤100：利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况。本发明的实施例中，频谱侦测设备可以为地空通信器、传感器等。

参见图4，指挥中心平台利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况，从而获得实际电磁环境矩阵，得到可用的频谱资源。

本发明的具体实施方式还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经过数据处理设备处理时，所述数据处理设备执行通信设备的频谱规划方法。该频谱规划方法可以包括以下步骤：

步骤100：利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况。

步骤101：根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵。

步骤102：根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵。

步骤103：根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。

步骤104：根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。

步骤105：在切换后的频谱上重新建立通信信道。

图5为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例一的示意框图，如图5所示的装置可以应用到图1～图4所示的方法中，获取实际电磁环境矩阵，再根据实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵，最后根据电磁环境预测矩阵和需求频谱规划频谱。

该附图所示的具体实施方式中，本发明的的频谱规划装置包括获取单元1、生成单元2和规划单元3。其中，获取单元1用于根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵；生成单元2用于根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵；规划单元3用于根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。本发明的具体实施例中，规划单元4具体包括获得模块和配对模块。其中，获得模块用于根据所述电磁环境预测矩阵获得能用频谱；配对模块用于按照所述需求频谱的优先级将所述能用频谱与所述需求频谱进行配对从而完成频谱规划。其中，能用频谱的宽度大于需求频谱的宽度；优先级可以为5级。通信设备具体为无人作战飞机、战机、坦克、装甲车和舰艇中的一种或多种。频谱干扰情况具体包括干扰频段和干扰源位置等。

参见图5，利用反映未来频谱可用性的电磁环境预测矩阵规划频谱，从而实现频谱的动态切换，充分频谱资源的同时，不易受到频谱占用及频谱干扰的影响，可以让通信设备适应复杂的电磁环境，通信设备之间的通信，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信不会受到电磁干扰、频段重叠的影响，保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信可靠性，保证通信设备的作战性能。

图6为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例二的示意框图，如图6所示，根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱之后，再根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。

该附图所示的具体实施方式中，本发明的频谱规划装置还包括切换单元4。其中，切换单元4用于根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。

参见图6，按照预设周期切换频谱，从而保证通信设备与指挥中心平台之间通信的顺畅性，同时又充分利用频谱资源，提高通信设备的性能，同时还提高了通信设备集群的协作能力。

图7为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例三的示意框图，如图7所示，按照预设周期切换频谱之后，需要在切换后的频谱上重新建立通信信道。

该附图所示的具体实施方式中，通信设备的频谱规划装置还包括通信信道建立单元5。其中，通信信道建立单元5用于在切换后的频谱上重新建立通信信道。

参见图7，在切换后的频谱上重新建立通信信道，从而实现通信设备与指挥中心平台之间的持续通信。

图8为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的实施例四的示意框图，如图8所示，根据实际战场上的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际战场电磁环境矩阵之前，需要利用战地频谱侦测设备采集实际战场上的频谱占用情况和频谱干扰情况。

该附图所示的具体实施方式中，本发明的频谱规划装置还包括采集单元6。其中，采集单元6用于利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况。

参见图8，指挥中心平台利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况，从而获得实际电磁环境矩阵，得到可用的频谱资源。

图9为本发明具体实施方式提供的一种频谱规划装置的应用示意图，如图9所示，指挥中心平台C通过卫星S与多个通信设备D1，D2，D3，…，Dn通信，如图所示，D1为无人作战飞机，D2为战机，D3为坦克战车，Dn为舰艇。在复杂电磁环境中，通信设备D1，D2，D3，…，Dn通过默认频段，即其中一个备用频段通过卫星S与指挥中心平台C通信；指挥中心平台C采集实际战场上的频谱占用情况和频谱干扰情况，并利用频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵，再根据实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵，可以利用电磁环境预测矩阵规划频谱，然后根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱，并尝试在切换后的频谱上重新建立通信信道，从而保证通信设备D1，D2，D3，…，Dn与指挥中心平台C之间的通信不会中断，而且通信设备D1，D2，D3，…，Dn与指挥中心平台C之间的通信频谱也易受到复杂电磁环境干扰，同时充分利用频谱资源，最大程度地发挥通信设备的作战性能以及通信设备集群的集体通信能力。

本发明具体实施例提供一种频谱规划方法、装置及计算机存储介质，指挥中心平台探测频谱资源的占用情况及干扰情况，生成实际战场电磁环境矩阵，再根据实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵，然后根据电磁环境预测矩阵和通信设备的频谱需求进行频谱规划，选择指挥中心平台与通信设备之间通信的频段，从而保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间进行可靠通信。本发明可以保证通信设备适应复杂电磁环境，即通信设备之间的通信，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信不会受到电磁干扰、频段重叠的影响，保障通信设备之间，以及通信设备与指挥中心平台之间的通信可靠性，保证通信设备的作战性能，同时也保证通信设备集群的协同通信能力。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种频谱规划装置，其特征在于，该装置包括：

获取单元，用于根据实际的频谱占用情况和频谱干扰情况获得实际电磁环境矩阵；

生成单元，用于根据所述实际电磁环境矩阵生成电磁环境预测矩阵；以及

规划单元，用于根据所述电磁环境预测矩阵和通信设备的需求频谱规划频谱。

2.如权利要求1所述的频谱规划装置，其特征在于，该装置还包括：

切换单元，用于根据规划后的频谱按照预设周期切换频谱。

3.如权利要求2所述的频谱规划装置，其特征在于，该装置还包括：

通信信道建立单元，用于在切换后的频谱上重新建立通信信道。

4.如权利要求2所述的频谱规划装置，其特征在于，所述预设周期是根据通信设备的数量确定的。

5.如权利要求1所述的频谱规划装置，其特征在于，该装置还包括：

采集单元，用于利用频谱侦测设备采集实际的频谱占用情况和频谱干扰情况。

6.如权利要求1所述的频谱规划装置，其特征在于，所述规划单元具体包括：

获得模块，用于根据所述电磁环境预测矩阵获得能用频谱；以及

配对模块，用于按照所述需求频谱的优先级将所述能用频谱与所述需求频谱进行配对从而完成频谱规划。

7.如权利要求6所述的频谱规划装置，其特征在于，所述能用频谱的宽度大于所述需求频谱的宽度。

8.如权利要求6所述的频谱规划装置，其特征在于，所述优先级为5级。

9.如权利要求1所述的频谱规划装置，其特征在于，所述通信设备具体为无人作战飞机、战机、坦克、装甲车和舰艇中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的频谱规划装置，其特征在于，所述频谱干扰情况具体包括干扰频段和干扰源位置。