[发明专利]基于多目标优化的用频规划方法、装置和计算机设备

说明书

本申请涉及一种基于多目标优化的用频规划方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：引入多目标优化理论，以干扰冲突最少、需求满足最高和邻频风险最低作为优化目标建立了多目标的用频规划模型，并提出一种求解用频规划问题的非支配排序蚁群算法。在蚁群初始化阶段使用带贪心策略的爬山算法获取次优解集合以提升蚁群前期收敛速度；并运用社团检测机制将用频设备分簇以减少电磁干扰分析的计算复杂度从而加快算法进程。同时，在算法每次迭代中对得到的用频规划方案执行调度改进操作，并自适应调整信息素挥发系数等参数，以提升算法全局优化性能。本发明考虑到用频设备时域的复用，实现了空域、频域、能域等维度的统筹调度，效果更佳。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于多目标优化的用频规划方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着现代信息化发展，通信、雷达探测、卫星导航、电子对抗等都需要获得足够的电磁频谱资源支持。在有限的频谱资源条件下，如何实时、精确地实施用频规划，已成为提高用频设备效能发挥的关键所在。

用频规划问题的研究方法主要包括确定性算法、博弈论、图论着色、拍卖理论、智能优化算法等。现有技术在有引入图论概念改进穷举搜索法以提高确定性算法解决用频规划问题的实时性；运用博弈论与Gram矩阵实现了高效智能的认知无线电频谱分配模型的建立；根据用频规划问题的特征，将用频规划问题抽象成图着色问题从而实现频率的快速分配；运用拍卖机制建立用户频谱共享模型并提出迭代的分布式出价更新算法快速求解；在模拟退火算法的基础上引入禁忌搜索的记忆功能以改善搜索效率与精度，从而提出优化性能更佳的基于混合智能优化的用频规划方法；引入以计算速度快和灵活高效著称的禁忌搜索算法，并利用工程经验对算法作提速改进，实现了战术通信网频率灵活高效的快速指配。上述方法中，智能优化算法凭借其对求解大规模组合优化问题具有较好全局优化性能与较低时间复杂度的优势，在用频规划问题的求解中应用最为广泛。

然而，目前在用频规划问题相关文献中，建模通常只设有频域一维的变量，得到的用频规划方案仅包含各用频设备频点的指配方案，无法实现对用频设备时域、空域、频域、能域等多维度的统筹调度。同时，规划模型难以精确描述决策者对用频规划方案执行预期的考量与要求，可能导致解的优劣判定的偏差，造成理想用频规划方案的丢失，存在规划效果不佳的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升用频规划效果的基于多目标优化的用频规划方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种基于多目标优化的用频规划方法，所述方法包括：

获取用频系统的变量信息；所述用频系统包括多个用频平台、多台用频设备、用频过程包括多个用频时段；同一频点可以配给不在同一用频时段的多台用频设备使用；

根据所述变量信息设置用于描述单个用频设备规划方案的元任务信息，根据所述元任务信息得到决策变量；

根据所述决策变量信息，以所述用频设备间同频干扰最少、需求满足最高、邻频干扰风险最低为优化目标，以频谱资源约束、同平台位置一致性约束、用频设备唯一性约束为约束条件，构建用频规划的多目标优化模型；

对所述用频设备构建无权无向网络，通过Markov聚类算法对所述无权无向网络进行分簇操作，得到同簇用频设备；

通过带贪心策略的爬山算法对所述多目标优化模型进行局部搜索，得到局部最优解；其中同频干扰和邻频干扰的分析在所述同簇用频设备之间进行；

将所述局部最优解作为初始解集，通过基于精英个体矩阵的蚁群算法进行迭代；所述精英个体矩阵根据每次迭代后得到的非支配解进行更新；所述精英个体矩阵对应的信息素按照预设的更新规则进行更新，所述更新规则中的信息素更新分布系数和信息素挥发系数随着迭代次数自适应调整；

当所述精英个体矩阵内非支配解数目达到预设阈值或迭代次数达到最大迭代次数后，停止迭代，输出所述用频系统用频规划的方案包。