一种VDES系统的船-星链路频率动态分配方法技术方案

本发明专利技术属于海事通信技术领域，具体涉及一种VDES系统的船

【技术实现步骤摘要】
一种VDES系统的船
‑
星链路频率动态分配方法


[0001]本专利技术属于卫星通信
，具体涉及一种VDES系统的上行频道动态分配方法。

技术介绍

[0002]甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System，VDES)是国际航标协会(International Association of Lighthouse Authorities，IALA)提出的应用于海上船舶的通信系统，在海洋搜寻和救援、船舶航行安全、海洋资源勘探等方面发挥着重要作用。
[0003]在VDES系统中，远洋船舶与陆地的通信主要依赖于卫星，通过卫星转发数据到地面接收站，其中船舶到卫星的上行链路最为关键，决定着整个通信过程的信号质量。近年来，随着海上客货交通需求的增加，海上船舶的数量也在不断的增长。这使得船舶与卫星通信的上行频道的需求不断增长，卫星的上行频道日益拥挤，以至于有些船舶密集区域出现了无法接入频道、掉话率激增的现象。这对海上船舶的航行安全造成了较大威胁。
[0004]已有的卫星上行频道使用方法都是采用静态的频道分配，例如，《IALA G1139》建议书中采用SOTDMA协议避免频道使用的冲突。
[0005]公布号为CN 113115455 A的中国专利申请，公开了“一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应频道选择方法”，该方法包括以下步骤：将AIS系统中的报文消息进行分类，并为分类后的消息设置标志位；设定时隙冲突概率阈值，根据时隙冲突概率阈值以及标志位，选择每种类型对应报文消息的传输频道；接入网络并预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输频道发送。该专利技术能够将原始AIS系统中与安全有关的消息置于最高优先级，同时能够在密集水域有效降低时隙冲突概率。
[0006]公告号为CN 110519859 B的中国专利，公开了“一种VDES系统的接入上行频道的调度方法”，该方法包括以下步骤：一、业务分类和频道设置；二、根据t时刻和之前N个时刻所到达的业务数，预测t+1时刻的频道分配阈值Q(t+1)，并做出t+1时刻的上行频道分配的调整；三、根据t+1时刻的所有业务数，做t+1时刻的上行频道分配的调整；四、重复使用t+1时刻的频道调度方法。与现有的所有业务一起竞争使用频道的方法相比，该专利技术利用紧急业务数的预测进行接入上行频道的分配调整，可以有效的保证紧急业务的接入，防止系统因业务排队问题可能造成的重大事故，还可以有效避免系统瞬时访问容量过大从而导致服务性能过度下降的问题。
[0007]上述方法都是静态的频道分配，没有考虑实际频道的使用情况，而且上述这些方法都没有考虑频道不够用时的频道复用。
[0008]公布号为CN 113891331 A的中国专利申请，公开了“一种VDES系统中基于主次匹配搜索的频道共享方法”，该方法包括以下步骤：频道共享的初始化；利用基于主次匹配搜索的频道共享算法，对卫星到船、船到船之间的信息发送请求进行频道共享的匹配搜索；根据卫星到船、船到船的信息发送请求的频道共享匹配结果，进行信息发送。与现有的随机频道共享方法相比，本专利技术的方法以卫星到船的信息发送请求为主用户、以船到船的信息发
送请求为次用户，进行主、次用户共享频道的匹配搜索，使共享频道的主、次用户均满足接收信干噪比要求。因此本专利技术方法可以降低通信的干扰，提高接收信号的质量。该方法考虑了卫星下行链路与船到船链路的频道复用方法，但是该方法不适用于卫星的上行链路，而且该方法也是静态解，没有考虑根据实际频道使用情况的动态调整。
[0009]综上所述，目前已有的卫星上行频道分配、调整方法均是基于频道提前划分好的静态频道使用方法，没有考虑实际已有的频道使用情况，也没有考虑根据实际的使用情况进行动态调整。当船舶密集、频道需求量增多时，会导致一些船舶无法接入频道、掉话率增加，影响海上航行安全。因此，如何提高频道的利用率、实现频道的按需动态调整，是目前急需解决的问题，这对于保障船舶的航行安全具有重要意义。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种VDES系统的上行频道动态分配方法，该方法考虑频道的实际使用情况，实现频道复用的按需动态调整、提高频道的利用率。
[0011]本专利技术解决上述技术问题的方案是：
[0012]一种VDES系统的上行频道动态分配方法，该方法包括以下步骤：
[0013]步骤一：频道复用的初始设置；
[0014]设t时刻有M艘船舶需要使用卫星φ的上行频道，将所述的M艘船舶按照使用频道的优先级从高到低排序，依次记为F1,F2,,F
M
；卫星φ共有N个频道，记为C1,C2,,C
N
，t时刻已有L个频道正在使用，其中L≤N；船舶F
m
到所述的卫星φ的上行频道接收信干噪比记为船舶F
m
到卫星φ的上行频道接收信干噪比的最低门限记为γ
m
，其中m∈{1,2,,M}；
[0015]步骤二：利用上行频道动态复用算法，对船舶进行上行频道的复用；上行频道动态复用算法具体如下：
[0016]1)令m＝1；
[0017]2)令n＝1；
[0018]3)判断频道C
n
是否空闲；
[0019]31)如果频道C
n
空闲，船舶F
m
使用频道C
n
，跳转至分步骤4)；
[0020]32)如果频道C
n
正在使用，跳转至分步骤5)；
[0021]4)m＝m+1,判断是否m≤M；如果m≤M，跳转至分步骤5)；如果m＞M，则M艘船舶都分配了频道，算法结束；
[0022]5)n＝n+1,判断是否n≤N；如果n≤N，返回分步骤3)；如果n＞N，则跳转至分步骤6)；
[0023]6)令n＝1；
[0024]7)判断C
n
是否为两艘船舶的共用频道；
[0025]71)如果C
n
是两艘船舶的共用频道，跳转至分步骤8)；
[0026]72)如果C
n
不是两艘船舶的共用频道，查询已使用频道C
n
的船舶序号F
j
，其中j∈{1,2,,M}，计算F
m
与F
j
共用频道C
n
时的和跳转至分步骤9)；
[0027]8)n＝n+1,判断是否n≤N；如果n≤N，返回分步骤7)；如果n＞N，等待下一时刻再为
F
m
进行动态频道复用，跳转至分步骤10)；
[0028]9)判断是否满足其中γ
j
为船舶F
j
到卫星φ的上行频道接收信干噪比的最低门限；如果满足F
m
与F
j
共用频道C
n
，跳转至分步骤10)；如果不满足返回分步骤8)；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VDES系统的船
‑
星链路频率动态分配方法，该方法包括以下步骤：步骤一：频率复用的初始设置；设t时刻有M艘船舶需要使用卫星φ的上行频道，将所述的M艘船舶按照使用频道的优先级从高到低排序，依次记为F1,F2,
…
,F
M
；卫星φ共有N个频道，记为C1,C2,
…
,C
N
，t时刻已有L个频道正在使用，其中L≤N；船舶F
m
到所述的卫星φ的上行频道接收信干噪比记为γ
Fm
，船舶F
m
到卫星φ的上行频道接收信干噪比的最低门限记为γ
m
，其中m∈{1,2,
…
,M}；步骤二：利用上行频道动态复用算法，对船舶进行上行频道的复用；上行频道动态复用算法具体如下：1)令m＝1；2)令n＝1；3)判断频道C
n
是否空闲；31)如果频道C
n
空闲，船舶F
m
使用频道C
n
，跳转至分步骤4)；32)如果频道C
n
正在使用，跳转至分步骤5)；4)m＝m+1,判断是否m≤M；如果m≤M，跳转至分步骤5)；如果m＞M，则M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪星，付长宇，刘志磊，李瑞雪，丁祥，
申请(专利权)人：葳迪易苏州信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：