无线电磁频谱管理系统中动态频率指配问题的研究

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无线电磁频谱是一种稀缺的资源,如何有效管理和使用频谱资源已经得到了广泛重视,特别是在军事上随着信息化作战观念的深入,电磁频谱管理工作已经成为制约当前作战准备和未来作战成败的一大难题。频率指配是指为用频台站合理的指配频率,使相互之间不产生干扰或者干扰最小,是电磁频谱管理的基础性内容。频率指配问题分为两大类:固定频率指配问题和动态频率指配问题。固定频率指配问题的研究已经非常成熟并在实践中得到了广泛应用,动态频率指配问题近年来逐渐被研究人员所重视,它是为了解决在频率指配过程中台站的各种参数、数量以及台站之间的约束关系实时变化的问题,能够动态的对指配方案进行调整,这在军事上有着重要的意义。一种改进的固定频率指配算法被提出,目的是在最小干扰指配问题模型上提高寻找最优解的速度,最终应用于动态频率指配问题中。经过在标准的测试实例上的实验,这种改进的禁忌搜索算法在不降低优化质量的前提下对小规模问题有明显的速度优势。把动态频率指配问题分解为三个子问题,分别为初始阶段、动态指配阶段和动态调整阶段,在每一阶段提出相应的模型和算法。对CALMA工程中解决最小干扰频率指配问题的测试实例进行修改,在此基础上对动态频率指配算法进行测试,实验结果表明算法解决了为实时变化的台站动态指配频率问题。为进一步说明动态频率指配问题在军用电磁频谱管理系统中的应用意义和算法本身的优越性,将算法应用于电磁频谱管理系统中,模拟出战场环境下台站的动态部署情况。实验过程和结果证明,动态频率指配在解决复杂电磁环境下频谱资源的前期规划和实时调整的问题上取得了非常好的效果,对电磁频率管理系统向着实时动态的管理频率资源方向发展有着重要意义。
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