低轨卫星频谱共享方法、装置、计算机设备及存储介质与流程

本申请涉及人工智能，尤其涉及一种低轨卫星频谱共享方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、低轨星座的大规模部署，为全球用户带来了高通量、低延时的通信服务，同时也给频谱资源的使用带来了挑战，如何合理分配和管理频谱资源，避免干扰，成为一个重要研究课题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提出一种低轨卫星频谱共享方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决如何合理分配和管理频谱资源，避免干扰的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种低轨卫星频谱共享方法，采用了如下所述的技术方案：

3、根据基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法对目标频谱进行第一分配处理，得到第一分配结果；

4、若所述第一分配结果不存在空闲频谱，则维持所述目标频谱当前分配策略；

5、若所述第一分配结果存在空闲频谱，则将所述空闲频谱放入公共频谱池；

6、根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理。

7、进一步的，所述基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法表示为：

8、

9、其中，表示高优先级星座的策略集的效用函数最大值表达式；表示高优先级星座对原有用户的单位频谱定价；表示总频谱容量；表示低优先级星座卫星拍到空闲频谱后产生的市场价值；表示成本补偿函数；表示第i个高优先级星座选择的策略；表示价值关于能接入多少频谱偏好系数的价值常数。

10、进一步的，所述基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法表示为：

11、

12、其中，表示低优先级星座卫星的效用函数；表示低优先级星座卫星需要的频谱宽度；：表示低优先级星座卫星竞标信息集合；表示低优先级星座卫星服务用户产生的收益函数；表示低优先级星座卫星对高优先级星座空闲频谱占用的时长；表示已有的空闲频谱带宽；表示低优先级星座卫星竞拍单位频谱付出的价值；表示低优先级星座卫星拍到空闲频谱后产生的市场价值；表示高优先级星座空闲频谱能够使用的时长。

13、进一步的，所述根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理的步骤，具体包括下述步骤：

14、获取所述公共频谱池在当前时刻的空闲频谱数量、竞拍需求数量以及竞标信息；

15、根据预设的限制条件对所述竞标信息以及所述空闲频谱进行第一轮过滤处理，得到第一过滤竞标信息以及第一过滤空闲频谱；

16、若所述空闲频谱数量大于或等于所述竞拍需求数量，则计算所述第一过滤竞标信息的竞标匹配度，在所述第一过滤竞标信息中保留竞标匹配度大于0的第二过滤竞标信息，计算所述第二过滤竞标信息的竞标效用值，并将竞标效用值最大的第二过滤竞标信息与频谱最大的第一过滤空闲频谱进行匹配操作；

17、若所述空闲频谱数量小于所述竞拍需求数量，计算所述第一过滤空闲频谱的频谱匹配度，在所述第一过滤空闲频谱中保留频谱匹配度大于0的第二过滤空闲频谱，计算所述第二过滤空闲频谱的频谱效用值，并将频谱效用值最大的第二过滤空闲频谱与需求最大的第一过滤竞标信息进行匹配操作。

18、进一步的，所述竞标匹配度或者所述频谱匹配度表示为：

19、

20、其中，表示低优先级星座卫星需要的频谱宽度；表示低优先级星座卫星拍到空闲频谱后产生的市场价值；表示已有的空闲频谱带宽；表示低优先级星座卫星竞拍单位频谱付出的价值。

21、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种低轨卫星频谱共享装置，采用了如下所述的技术方案：

22、第一分配模块，用于根据基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法对目标频谱进行第一分配处理，得到第一分配结果；

23、第一分配结果模块，用于若所述第一分配结果不存在空闲频谱，则维持所述目标频谱当前分配策略；

24、第二分配结果模块，用于若所述第一分配结果存在空闲频谱，则将所述空闲频谱放入公共频谱池；

25、第二分配模块，用于根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理。

26、进一步的，所述基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法表示为：

27、

28、其中，表示高优先级星座的策略集的效用函数最大值表达式；表示高优先级星座对原有用户的单位频谱定价；表示总频谱容量；表示低优先级星座卫星拍到空闲频谱后产生的市场价值；表示成本补偿函数；表示第i个高优先级星座选择的策略；表示价值关于能接入多少频谱偏好系数的价值常数。

29、进一步的，所述基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法表示为：

30、

31、其中，表示低优先级星座卫星的效用函数；表示低优先级星座卫星需要的频谱宽度；：表示低优先级星座卫星竞标信息集合；表示低优先级星座卫星服务用户产生的收益函数；表示低优先级星座卫星对高优先级星座空闲频谱占用的时长；表示已有的空闲频谱带宽；表示低优先级星座卫星竞拍单位频谱付出的价值；表示低优先级星座卫星拍到空闲频谱后产生的市场价值；表示高优先级星座空闲频谱能够使用的时长。

32、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，采用了如下所述的技术方案：

33、包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如上所述的低轨卫星频谱共享方法的步骤。

34、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，采用了如下所述的技术方案：

35、所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现如上所述的低轨卫星频谱共享方法的步骤。

36、本申请提供了一种低轨卫星频谱共享方法，包括：根据基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法对目标频谱进行第一分配处理，得到第一分配结果；若所述第一分配结果不存在空闲频谱，则维持所述目标频谱当前分配策略；若所述第一分配结果存在空闲频谱，则将所述空闲频谱放入公共频谱池；根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理。与现有技术相比，本申请通过研究低轨多星座之间非同频使用情况下的动态频谱分配策略，提出一种在认知无线电系统中基于分步式博弈的多低轨卫星空闲频谱动态匹配算法，第一层利用高优先级星座和低优先级星座之间的完全信息下的动态非合作博弈，通过求得纳什均衡，得到频谱共享策略能够增大频谱利用率的结论；第二层博弈，通过使用多个低优先级星座需求和高优先级星座空闲频谱间的非完全信息下的双边竞价拍卖博弈模型，基于贪婪算法的性质（局部最优解出全局最优），在时域和频域上均达到空闲频谱利用率的极大提升。

技术特征：

1.一种低轨卫星频谱共享方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的低轨卫星频谱共享方法，其特征在于，所述基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法表示为：

3.根据权利要求1所述的低轨卫星频谱共享方法，其特征在于，所述基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法表示为低优先级星座卫星的效用函数：

4.根据权利要求1所述的低轨卫星频谱共享方法，其特征在于，所述根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理的步骤，具体包括下述步骤：

5.根据权利要求4所述的低轨卫星频谱共享方法，其特征在于，所述竞标匹配度或者所述频谱匹配度表示为：

6.一种低轨卫星频谱共享装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的低轨卫星频谱共享装置，其特征在于，所述基于stackelberg博弈模型的频谱分配算法表示为：

8.根据权利要求6所述的低轨卫星频谱共享装置，其特征在于，所述基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法表示为低优先级星座卫星的效用函数：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如权利要求1至5中任一项所述的低轨卫星频谱共享方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的低轨卫星频谱共享方法的步骤。

技术总结本申请实施例属于人工智能的云技术/大数据/信息安全技术领域，涉及一种低轨卫星频谱共享方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括：根据基于Stackelberg博弈模型的频谱分配算法对目标频谱进行第一分配处理，得到第一分配结果；若所述第一分配结果不存在空闲频谱，则维持所述目标频谱当前分配策略；若所述第一分配结果存在空闲频谱，则将所述空闲频谱放入公共频谱池；根据基于双边竞价拍卖博弈模型的频谱分配算法对所述空闲频谱进行第二分配处理。本申请在时域和频域上均达到空闲频谱利用率的极大提升。技术研发人员：刘元媛,李伟,周平,卢伟俊,林辉,李世林受保护的技术使用者：国家无线电监测中心技术研发日：技术公布日：2024/11/4