本發(fā)明涉及船舶通信，尤其涉及一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展和航運(yùn)業(yè)務(wù)信息化程度的提高，海上無(wú)線通信領(lǐng)域迫切需要增加數(shù)據(jù)傳輸帶寬。但是，目前國(guó)際海事組織批準(zhǔn)的數(shù)字通信頻段僅有自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)使用的兩個(gè)信道，每個(gè)信道的帶寬僅為25khz，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求。頻譜已成為船舶通信領(lǐng)域不可或缺的寶貴資源。

2、現(xiàn)有技術(shù)會(huì)對(duì)頻譜資源進(jìn)行分配，在船舶提出頻譜使用請(qǐng)求時(shí)，才會(huì)分配頻譜資源，提高頻譜的利用率。但是，航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，固定的分配方式不能滿足船舶的通信需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中船舶通信的頻譜分配方式不能滿足現(xiàn)有需求的問題。

2、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開的實(shí)踐而習(xí)得。

3、本發(fā)明公開一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，所述方法包括：

4、建立決策中心，所述決策中心與區(qū)域內(nèi)的各個(gè)船舶的通信器進(jìn)行信令信道通信或/和衛(wèi)星鏈路通信，并為每個(gè)船舶的所述通信器分配通信頻譜；

5、基于博弈論建立船舶的頻譜匹配模型，所述頻譜匹配模型限定了參與的船舶、每個(gè)船舶的頻譜分配策略、每個(gè)船舶在不同的所述頻譜分配策略下的利潤(rùn)函數(shù)，所述頻譜分配策略用于限定船舶能選擇的頻譜，所述利潤(rùn)函數(shù)通過計(jì)算船舶采用限定頻譜的所獲得的收益、所付出的成本、每個(gè)船舶之間的影響程度而得到船舶使用限定頻譜而獲得的利潤(rùn)，其中，分配于每個(gè)船舶的頻譜總量是存在上限的；

6、在有船舶向所述決策中心提出頻譜使用請(qǐng)求時(shí)，基于納什平衡對(duì)所述利潤(rùn)函數(shù)將進(jìn)行計(jì)算，得到所提出請(qǐng)求的船舶在所述頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)，以確定所匹配的頻譜，使得船舶按照對(duì)應(yīng)的頻譜進(jìn)行通信。

7、進(jìn)一步的，船舶采用限定頻譜的所獲得的收益由單位傳輸速率、傳輸效率、所匹配的頻譜得到。

8、進(jìn)一步的，所述傳輸效率由船舶的信號(hào)與噪聲的總功率比和接收器誤碼率閾值計(jì)算得到。

9、進(jìn)一步的，所述單位傳輸速率、所述傳輸效率、所匹配頻譜的乘積與船舶采用限定頻譜所獲得的收益構(gòu)成對(duì)數(shù)變換的非線性關(guān)系。

10、進(jìn)一步的，船舶采用限定頻譜所獲得的收益還與其自身的頻譜帶寬需求因子相關(guān)，所述頻譜帶寬需求因子來自于船舶的應(yīng)用特性、通信需求、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)中的一種或多種。

11、進(jìn)一步的，所述成本由所述決策中心匹配的頻譜的帶寬和對(duì)應(yīng)的船舶的信號(hào)檢測(cè)能力得到，在所述信號(hào)檢測(cè)能力最高閾值時(shí)，所述成本被設(shè)置為最低值，最低值等于服務(wù)器匹配的頻譜的帶寬，在所述信號(hào)檢測(cè)能力降低時(shí)，所述成本被調(diào)整上升且與所述信號(hào)檢測(cè)能力相關(guān)，在所述信號(hào)檢測(cè)能力低于最低閾值時(shí)，所述成本被設(shè)置為最高值。

12、進(jìn)一步的，所述基于納什平衡對(duì)所述利潤(rùn)函數(shù)將進(jìn)行計(jì)算，得到每個(gè)船舶在所述頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)，包括：

13、基于靜態(tài)博弈，求解所述利潤(rùn)函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，得到頻譜匹配曲線的交點(diǎn)，所述交點(diǎn)為納什平衡，基于所述交點(diǎn)確定每個(gè)船舶在所述頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)；

14、基于動(dòng)態(tài)博弈，將船舶檢測(cè)頻譜帶寬和使用頻譜帶寬變化的觀察和適應(yīng)能力作為學(xué)習(xí)因子，對(duì)每個(gè)船舶的匹配頻譜進(jìn)行改變，持續(xù)迭代，使得博弈達(dá)到納什平衡。

15、進(jìn)一步的，所述頻譜匹配曲線為船舶匹配不同的所述頻譜分配策略時(shí)其利潤(rùn)的變化情況。

16、基于本發(fā)明的另一方面，提供一種船舶遠(yuǎn)洋通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

17、通信器，所述通信器設(shè)置于船舶上；

18、決策中心，所述決策中心用于與指定范圍內(nèi)的各個(gè)船舶的所述通信器進(jìn)行信令信道通信或/和衛(wèi)星鏈路通信，并為每個(gè)船舶的所述通信器分配通信頻譜，所述決策中心具體包括：

19、數(shù)據(jù)分析模塊，用于基于博弈論建立船舶的頻譜匹配模型，所述頻譜匹配模型限定了參與的船舶、每個(gè)船舶的頻譜分配策略、每個(gè)船舶在不同的所述頻譜分配策略下的利潤(rùn)函數(shù)，所述頻譜分配策略用于限定船舶能選擇的頻譜，所述利潤(rùn)函數(shù)通過計(jì)算船舶采用限定頻譜的所獲得的收益、所付出的成本、每個(gè)船舶之間的影響程度而得到船舶使用限定頻譜而獲得的利潤(rùn)，其中，分配于每個(gè)船舶的頻譜總量是存在上限的；

20、頻譜匹配模塊，用于在有船舶向所述決策中心提出頻譜使用請(qǐng)求時(shí)，基于納什平衡對(duì)所述利潤(rùn)函數(shù)將進(jìn)行計(jì)算，得到所提出請(qǐng)求的船舶在所述頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)，以確定所匹配的頻譜，使得船舶按照對(duì)應(yīng)的頻譜進(jìn)行通信。

21、本公開的技術(shù)方案具有以下有益效果：

22、基于建立的決策中心，可以基于博弈論建立頻譜匹配模型，動(dòng)態(tài)分析每個(gè)船舶所匹配的頻譜背后占用的帶寬和得到的流量，進(jìn)而基于納什平衡求解出每個(gè)船舶所能匹配最佳頻譜，保證了大部分有通信需求的船舶的基礎(chǔ)通信質(zhì)量，減少頻譜資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有限的頻譜資源的高效利用。

技術(shù)特征：

1.一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，船舶采用限定頻譜的所獲得的收益由單位傳輸速率、傳輸效率、所匹配的頻譜得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述傳輸效率由船舶的信號(hào)與噪聲的總功率比和接收器誤碼率閾值計(jì)算得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述單位傳輸速率、所述傳輸效率、所匹配頻譜的乘積與船舶采用限定頻譜所獲得的收益構(gòu)成對(duì)數(shù)變換的非線性關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，船舶采用限定頻譜所獲得的收益還與其自身的頻譜帶寬需求因子相關(guān)，所述頻譜帶寬需求因子來自于船舶的應(yīng)用特性、通信需求、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述成本由所述決策中心匹配的頻譜的帶寬和對(duì)應(yīng)的船舶的信號(hào)檢測(cè)能力得到，在所述信號(hào)檢測(cè)能力最高閾值時(shí)，所述成本被設(shè)置為最低值，最低值等于服務(wù)器匹配的頻譜的帶寬，在所述信號(hào)檢測(cè)能力降低時(shí)，所述成本被調(diào)整上升且與所述信號(hào)檢測(cè)能力相關(guān)，在所述信號(hào)檢測(cè)能力低于最低閾值時(shí)，所述成本被設(shè)置為最高值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述基于納什平衡對(duì)所述利潤(rùn)函數(shù)將進(jìn)行計(jì)算，得到每個(gè)船舶在所述頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法，其特征在于，所述頻譜匹配曲線為船舶匹配不同的所述頻譜分配策略時(shí)其利潤(rùn)的變化情況。

9.一種船舶遠(yuǎn)洋通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于船舶通信技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種船舶遠(yuǎn)洋通信方法及系統(tǒng)。方法包括：建立決策中心，決策中心與區(qū)域內(nèi)的各個(gè)船舶的通信設(shè)備進(jìn)行信令信道通信或/和衛(wèi)星鏈路通信，并為每個(gè)船舶的通信設(shè)備分配通信頻譜；基于博弈論建立船舶的頻譜匹配模型，頻譜匹配模型限定了參與的船舶、每個(gè)船舶的頻譜分配策略、每個(gè)船舶在不同的頻譜分配策略下的利潤(rùn)函數(shù)；在有船舶向決策中心提出頻譜使用請(qǐng)求時(shí)，基于納什平衡對(duì)利潤(rùn)函數(shù)將進(jìn)行計(jì)算，得到所提出請(qǐng)求的船舶在頻譜分配策略范圍內(nèi)能獲得的最大利潤(rùn)，以確定所匹配的頻譜，使得船舶按照對(duì)應(yīng)的頻譜進(jìn)行通信；因此本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)中船舶通信頻譜分配方式不能滿足現(xiàn)有需求的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘升貴,華勛欽,方太猛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳云創(chuàng)友翼科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6