广播调度三篇

2024-07-04

广播调度篇1

经过不断建设, 我国短波发射实力已位居世界前列。由于短波广播频谱十分拥挤, 干扰严重, 要使这样一个庞大的短波广播网得到高效运行, 科学、合理、有效地优化设备和频率的配置, 统筹有限资源的合理利用, 提高调度的科学性、准确性、合理性和工作效率, 改善短波广播效果, 提高应对公共突发事件和自然灾害的能力, 增强发射系统的软实力, 必须实施合理的频率调度。频率调度得好, 可以在不增加发射功率、不增加投资的情况下扩大服务范围, 改善收听效果;频率调度不善, 可能造成收听效果恶劣, 使数以千万元计的投资得不到效益。频率调度是一个十分庞大、复杂的系统工程。

1短波广播的特点

高频 (HF) 也称短波, 频率范围为3～30MHz。短波广播所使用的频段主要分布在6～26MHz, 介于中波广播和调频广播使用的频段之间, 它的传播特性也介于二者之间。在短波频段里, 地波不能形成有效的服务区, 天波则不能完全穿透电离层, 被电离层的高层 (离地面约300km, 称为F层) 所反射, 从而在离发射机几百公里至几千公里外形成服务区。由于这种特性, 短波频段最适宜用于对远距离进行广播。电离层主要是因太阳和其他宇宙体的辐射而形成, 其电子浓度与地理分布、季节、昼夜时间的变化关系很大, 也与太阳黑子活动周期有密切关系。电离层的变化影响到短波广播的频率使用和对电波的吸收。为保证广播接收质量, 必须按照不同的年份、季节和昼夜时间不断地变换发射频率。由于世界上短波广播发射台太多, 短波频谱非常拥挤, 造成干扰也特别严重。因此, 为向同一对象区播出一个广播节目, 往往需要同时从几个不同位置的发射台使用多部发射机, 以提高可靠度。

2短波广播频率调度现状

我国短波广播频率调度随着时代及技术的发展历经了手工作业、计算机辅助计算、计算机辅助作业三个阶段。在上世纪80年代以前, 短波广播频率调度完全靠人工作业方式进行电路预测, 制定播出方案。随着计算机技术的发展, 80年代中期, HFBC86g预测软件开发完成, 电路预测可以进行计算机辅助计算, 但播出方案的制定仍然靠人工进行。2002年, 国家广电总局着手研制开发了广播智能调度系统, 实现了短波广播调度自动化处理, 大大提高了工作效率。但在制定方案环节, 仍需要大量人工干预。面对庞大的播出系统, 从事调度业务的人员必须具有较丰富的调度经验、电波传播知识, 并且必须熟练地掌握分布在各地的发射机运行状况, 才能准确、快捷、有效地处理业务。为减少系统对人的依赖, 减少人为因素制约, 科学、合理、有效地优化现有短波设备和频率资源的配置, 提高调度的科学性、准确性、合理性和工作效率, 改善短波广播覆盖效果。因此, 业务人员的工作年限、经验积累和专业背景等因素将会直接影响调度的质量。

3短波广播频率调度算法

短波广播频率调度要求对于任何一个广播节目需求都能找到一个最优解——最适合的发射台、发射功率、天线程式, 同时在时间段、频率、服务区、场强以及信干比等都满足要求, 即随着时间的变化, 调度有限的资源在执行任务的同时满足特定约束。一般来说，对于一个特定的需求会有多个可用的设备选择, 但随着调度算法的持续运行, 可供选择的设备随之减少, 最坏的情况是在最后的调度中没有可用的设备。

在后面的叙述中, 为了简化起见, 我们把符合频率、时段和服务区等硬性约束条件要求的发射机天线组合称作设备, 把具有频率、时段和服务区要求的广播节目简称作节目。

3.1模拟退火算法

模拟退火算法源于将固体加温至充分高, 再让其徐徐冷却的固体退火原理。模拟退火算法是局部搜索算法的扩展, 可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。算法的基本思路和步骤如下:

1. 设置初始温度为T (充分大) , 初始解为D (迭代算法的起点) , 每个T值的迭代次数为N;

2. 对i=1, 2, …, N, 执行第 (3) 至第 (6) 步;

3.产生新解D’;

4.计算增量ΔE=E (D’) -E (D) , 其中E (D) 为目标函数;

5.若ΔE<0则接受D’为新的当前解, 否则以概率exp (-ΔE/kT) 接受D’作为新的当前解, 其中k为Boltzmann常数;

6.如果满足终止条件则输出当前解作为最优解, 结束程序 (终止条件通常取连续若干个新解都无法接受时终止算法) ;

7.T逐渐减少, 且T>0, 然后转第2步。

在短波广播频率调度中设置目标函数时, 除了发射机天线组合a、服务区z、频率f和时段t等约束条件之外, 还需要考虑场强s、信干比i和设备空闲情况p等因素。因此, 可以给出下列目标函数:

其中k1, k2, ...k7为系数, 分别表示每一个影响因子的权重。

考虑到算法的效率, 可以分为两个阶段求取最佳解决方案。第一阶段是找出一个可行解 (即满足所有硬性约束条件的节目设备分配方案) , 确保新解满足发射机、天线、服务区、频率、时段、场强和信干比等约束条件 (用F表示) , 以设备空闲情况p作为主要判断条件, 简化的目标函数为:

第二阶段是以此可行解为初始解, 求解满足响应速度、在播节目调整的限制等软性约束条件且质量较高的节目设备分配方案。

只要计算时间足够长, 模拟退火算法就可以保证以概率1.0收敛于全局最优解。在实际应用中, 由于计算速度和时间的限制, 优化效果和计算时间二者之间存在矛盾, 计算结果可能会陷入局部最优解。

3.2遗传算法

遗传算法采用“染色体”, 即二进制编码的基因数据表示问题的解。在开始执行遗传算法之前, 首先需要给出一群“染色体”, 即假设的解集合。然后把所有的假设解置于问题的“环境”中, 按照适者生存的原则, 从中选出优良的“染色体”, 通过复制、交叉、变异等运算产生更适应环境的新一代“染色体”群。经过逐代进化, 最后收敛到最适应环境的一个“染色体”, 即可求得问题的最优解。

1.个体编码方式

编码方式的本质是对求解问题的编码。这里采用二进制编码方式, 表示广播节目与发射设备的分配关系, 其中, s={d1, d2, …, dn}是一个基因编码, 表示一个设备分配解, S={s1, s2, …, sm}是包含m个基因编码的初始解群体。在实际应用时, 编码的长度、方式, 以及初始解的选择与构成方法对算法收敛性影响极大。

2. 确定适应函数

适应函数是问题求解品质的测量函数。在采用遗传算法时, 关键问题是如何确定适应函数, 即如何确定节目与设备分配各种约束条件的目标函数值。在这里, 我们假定每个基因编码的目标函数为fi, 总的目标函数F=∑fi, i=1, 2, …m。选择每个基因编码的概率为Pi=fi/F。

3. 遗传算法自身参数设定

遗传算法本身有3个参数, 即解群体的大小m、交叉概率Pc和变异概率Pm。解群体太小时难以求出最优解, 太大则延长收敛时间。交叉概率Pc太小难以向前搜索, 太大容易破坏高适应值的结构, 一般取Pc=0.25～0.75。变异概率Pm太小难以产生新的基因结构, 太大容易使遗传算法变成单纯的随机搜索, 一般取Pm=0.01～0.2。

3.3 禁忌搜索算法

禁忌搜索算法是在扩展局部域搜索基础上的一种全局逐步寻求优化解的算法。禁忌搜索算法通过引入灵活的存储结构和相应的禁忌准则, 以避免迂回搜索, 通过藐视准则赦免一些禁忌的优良状态, 进而保证多样化的有效探索, 最终实现全局优化。

在制作广播节目的分配方案时, 假定可用的设备集合为D={d1, d2, …, dm}, 其存在n个变动集合M={m1, m2, …mn}, 使之应用于可行解d∈D, 可以得到n个不同的解M (D) ={m1 (d) , m2 (d) , …, mn (d) }, 可行解的子集N (d) U M (D) 称作d的邻域。

禁忌搜索算法的求解策略如下:

1.初始解。在利用禁忌搜索算法求解组合优化问题时, 首先需要生成一个初始解作为当前解d0∈D, 然后在当前解的邻域N (d) 中搜索若干候选解, 取其中最好的解作为新的当前解。

2.解的评价方法。在计算过程中, 需要对计算出的新解进行评价, 以便在迭代过程中不断搜索质量更优的解。根据广播节目与设备分配问题的描述, 解的优劣取决于分配方案是否满足约束条件。同时还要计算分配方案的目标函数值, 在满足约束条件的前提下, 其目标函数值越优, 则解的质量越高。

3.邻域操作方法。禁忌搜索算法是一种基于邻域搜索技术的算法, 邻域结构的设计和邻域操作方法的确定也是构造算法的一个重要步骤, 它决定了当前解的邻域解的产生形式和数量, 以及各个解之间的关系。

4. 禁忌对象的确定。禁忌对象是禁忌表中被禁用的局部最优解。可将每次迭代得到的最好解作为禁忌对象放入禁忌表中。为了避免重复已搜索过的局部最优解, 禁忌搜索算法采用禁忌表记录已搜索的局部最优解, 使算法能够在一定程度上避开局部最优点, 从而开辟新的搜索区域。

5. 禁忌长度的确定。禁忌长度是指不允许选取被禁对象的迭代步数, 其大小直接影响整个算法的搜索进程和行为。在实际应用中, 可根据问题的规模确定一个常数值。

6. 候选集合的确定。从当前解的邻域中随机选择若干个邻居作为候选集合。

7. 设置藐视准则的目的是避免遗失优良状态, 激励对优良状态的局部搜索, 进而实现全局优化。禁忌对象的被禁次数也常用于指导搜索, 以取得更大的搜索空间。禁忌次数越高, 出现循环搜索的概率越大。

8. 终止准则的确定。为使算法具有良好的优化性能或时间性能, 必须设置一个合理的终止准则来结束整个搜索过程。3.4稳定婚姻算法

稳定婚姻问题可以表述为:给定若干男生与同样多的女生, 他们每个人都对所有异性有一个心理偏好次序。在此情况下, 是否存在一种男女配对方案, 使之构成一种稳定的组合关系。进一步的问题是, 在已知每个人对异性偏好顺序的情况下, 怎样求出这种稳定的组合方式 (如果存在的话) 。制定短波广播节目方案, 实际上也是根据节目挑选设备, 或根据设备挑选节目, 因而也可以归结为稳定婚姻问题。

针对每一个节目, 按照场强、电路可靠度、功率及信干比等计算结果, 可以列出一串可用的设备。反之, 针对每一个设备, 按照同样条件的计算结果, 也可以得出一串适配节目的列表。这样就可以建立两个n×n的偏爱表, 而且这些表是不变的, 即使在做出具体的分配方案之后, 也仍然保持不变。

在这里, 我们可以把所有的广播节目看作集合P (p1, p2, …, pm) , 其基数为m, 所有可用的广播设备看作集合D (d1, d2, …, dm) , 其基数为n, 其中n>m, 为了简化起见, 可令m=n。我们的目的是找出一种分配方案, 把n个节目分配到n个设备中, 建立节目pi与设备dj的一一对应关系, 使得n对节目设备分配满足稳定婚姻规则。

其中, 集合P中的每一个节目pi和集合D中的每一个设备dj都对对方具有不同的偏爱。在配好n对节目设备之后, 如果发现其中的一个节目和一个设备没有建立配对关系, 但它们彼此的适合程度更甚于其实际配对, 则这种分配称为不稳定的。如果不存在这样的情况, 则成为稳定的。

假定dprank[n, n]是一个n×n的矩阵, dprank[p]表示节目p的匹配表, dprank[p, r]是节目p匹配表中排第r位的设备。pdrank[n, n]也是一个n×n的矩阵。pdrank[d]表示设备d的匹配表, pdrank[d, r]是设备d匹配表中排第r位的节目。

解决这个问题的方法是从两个集合中一对一对地抽出每一个元素, 直至两个集合为空。其中, 关键的问题是如何确定节目设备匹配的稳定性。按照定义, 稳定性必须根据匹配的等级或优先级来确定。在之前的两个矩阵表中, 并没有明显地给出节目或设备匹配程度的等级。但是, 通过检索dprank[p]数组, 也可以计算出一个设备d在节目p中的匹配等级。

此外, 在运算过程中还可能出现其他问题:

1.可能存在一个设备pd, p对它可能比对d更匹配, 而d对p比对选定的节目pp更匹配。

2.可能存在一个节目pp, d对它可能比对p更匹配, 而p对d比对选定的设备pd更匹配。

这时需要采用回溯算法进行迭代, 从而找出更稳定的解。

4下一步的研究重点

实际上, 短波广播频率调度是一种需要满足各种软硬性约束条件的大规模组合优化问题, 且已证明是一个困难问题。在短波广播频率调度算法的研究过程中, 一方面应考虑调度算法的复杂程度, 另一方面还需要提高调度算法的响应速度。

在进一步的研究过程中, 应充分考虑以下三方面的矛盾, 求取可接受的全局最优解, 而非局部求优:

1.最优解与响应速度的矛盾, 主要表现在计算的复杂度方面。调度算法参与计算的因素多, 约束条件维数多, 计算量大, 如果不加改造, 现有算法的响应速度无法达到要求。与其他组合优化求解问题的最大不同点在于, 短波调度要求的响应速度为秒一级, 最多不能超过1分钟。因此, 下一步的研究重点是要充分借鉴和参考诸如模拟退火、遗传算法、禁忌搜索和稳定婚姻等现有算法, 在筛选的基础上, 组合运用其他技术, 必要时也许还需要另辟路径, 以确保调度算法的响应速度。

2.最优解与可行性的矛盾, 主要表现在广播节目的调整方面。在设备、频率、场强、时间和信干比等条件一定的情况下, 要确保每一个节目都能在最适合自己的设备中播出, 可能需要调整在播的节目, 如果节目调整的数量较大, 在实际调度时可能无法接受。因此, 下一步需要研究的第二个重点是如何确保新的设备分配方案不影响或极少影响当前在播的任何广播节目, 且仍然能够保证整体的设备分配方案达到全局最优。

3.覆盖效果与设备数量的平衡, 这里的主要问题是如何制定判断标准, 以及人为因素如何体现等。当出现需要重点关注的目标区域时, 如果一个发射机天线无法完全覆盖, 如何调度多个发射机天线, 以最少的代价, 实现重点区域的有效覆盖。既要控制设备使用的数量, 又要避免出现覆盖区域过多重叠的现象, 这就需采用网格技术划分目标区域, 建立网格区域与可用设备之间的映射 (多对多) 关系, 将覆盖问题转化成组合优化问题后再进行计算。对不规则的目标区域, 采用同构映射方法, 实现网格的转化。

4.短波广播频率调度算法的主要依据是电路计算软件, 而该软件的计算结果是一种长期预测值, 并不能保证当前时间点的广播或覆盖效果, 这就需要用到经验数据和效果数据。因此, 研究短波广播资源调度算法时还需要统筹兼顾, 综合考虑计算结果、经验数据和效果数据。

目前, 短波仍是国际广播的主要载体, 短波频率资源已经超饱和运用, 频谱异常拥挤, 各国对短波频率的总体需求并没有减少, 同时还要考虑到未来DRM数字广播等新业务的发展要求, 这些都将对短波频率规划提出新的挑战。

综上所述, 在短波广播频率调度算法的进一步研究过程中, 应结合我国的实际情况, 充分利用各种优化算法, 提高调度的科学性、准确性、合理性和工作效率, 科学、合理、有效地优化设备和频率的配置, 使得短波广播网得到高效运行。

参考文献

[1]何大中.广播与电视技术手册第1分册系统与覆盖网[M].北京:国防工业出版社, 1990.

[2]邹峰, 李薰春, 史虹湘, 雷兵.地面电视频率规划与优化[M].北京:中国广播电视出版社, 2008.

[3]杨敏敏, 邢国庆, 庞俊华.短波广播智能调度系统软件架构设计与实现[J].广播与电视技术, 2007 (4) :112-116.

广播调度篇2

关键字：安全播出调度指挥预警技术系统监管能力

中图分类号：TN948.12 文献标识码： A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

广播电视担负着把党和政府的心声传遍千家万户，光荣而艰巨。同时是政府与人们沟通联系的桥梁和纽扣，是党和政府的声音，是社会主义精神文明建设的主要场地。本着对国家、人民、党的忠诚、负责的态度，全心全意、一丝不苟、的完成播出任务，保证出色完成播出任务。国家广电总局张海涛副局长讲到：“安全播出是广播电视的生命，是最硬的道理，最大的政治，最根本的任务。”

随着广播电视的不断发展，从而推动数字电视的整体移动，还不断的覆盖无线网，广电总局的监管与播出的力度在广电的力度是非常大的。随着通讯技术的迅猛发展，渐渐渗透于各个行业，逐渐改变各行业的传统工作习惯。广电安全播出部门具备强劲的联络手段和应急措施能力，现实要求我们应对广播电视播出时发生的紧急事件进行协调、指挥、应急调度平台，并且还应将指挥调度体系应用到我们平时的工作当中，从而使信息不断地扩大，交通工具的现代化，互联网技术从分应用。我省现有的指挥调度、通信网络已满足不了现在的发展需要。确保不同范围、层面、广播电视体系，系统协调的联动单位之间的数据、图像、声音等的传输，实现实时监控和应急事件的协调指挥。系统应以信息技术为突发应急指挥协调的处理平台。以此保证广播电视的安全播出。

1 指挥协调能力

系统使用两级框架，为便于安装和维护要求此系统采用嵌入式开发技术和模块化系统设计，由省中心平台和十个地市分平台组成，应急指挥调度系统在现有SDH网络的基础上，充分利用现有预警信息接收系统和广播电视监测网提供的预警信息，融合了移动网、电信网、互联网等诸多网络形式，支持广播电视应急事件的快速联动、快速反应、快速预警信息的发布等功能要求。指挥调度系统采用B/S或者B/S和C/S混合结构，方便于省中心服务器和终端的相互访问。则系统包括以下三大功能。

1.1 联动配合指挥能力

本模块具备远程图像显示、预警信息发布、电话调度系统、视频会议等功能。系统可根据提前录入系统的广播电视安全播出责任单位、相关个人的电话号码（包括固定电话、移动电话），系统要便于在指挥中心大厅发号施令，迅速、方便的进行单呼、群呼、会议等调度功能。在不改变指挥中心以前用的电话线的前提下，（根据需要也可再增加若干条市内电话线路），需要打电话时一键呼出，可实现多方通话、录音、免操作通话等功能。这方面实现对广播电视监管网络内各广播电视安全播出机构的快速指挥调度，并能通过通信网，方便快捷，真实可靠的技术，来实现网络视频会议。要求系统的快速性，则是安全播出调度指挥中心的重要一项，此环节几十秒钟时间的缩短，则对广电指挥中心是至关重要的，系统需采用先进的智能安全调度技术、自动化手段和通信技术，可以通过统一的指挥调度平台。

系统应以快速便捷，安全可靠的方式，来上交有效的文件，而且要具备加密的文件设备。

系统还应采用标准通信协议，能兼容正在使用的监测平台数据，当前端采集站产生报警信息传回到监测系统后，监测系统通过与预警系统的通信接口，按照两系统之间的规定协议把报警信息传递给预警系统，然后预警系统再把相关数据提取出来发送给安全播出责任单位及相关单位预警显示屏及手机上。

1.2 决策管理与决策资源的整合

本系统在对接口处获得的检测数据后，可以以此得到系统分析的平台数据，根据此数据，可以提前录用对应的对应措施。充分发挥过程话积极打制一个覆盖广泛的广播应急事件的处理、电视行业常态控管、互助决策、调度指挥、资源共享等多种业务项目功能的大型综合管理平台，处理技能、地理信息技术以及决策对应技术。以此来大道应急处理的技术，扎实做好应急事件的处理工作。

对本系统平台，全面播出机构的现场监管信息和应急事件的史诗报道在第一时间段进行预警处理，可帮助对广播电视系统的突发事件指挥机构实现对管理对象的广播线号实施全面管理，同时。由此可实现有效指挥、多级联动的处理应及事件的能力。彰显提高应急反应和指挥处理能力。

通过使用嵌入式和模块化设计，降低维护难度和成本，采用先进的服务架构设计，便于今后第三方系统的集成。

1.3 报表数据

该系统的预报的报表数据统计，应该有完善的入出功能，而且应该是通用格式的导出文件，也可以增加和删减报表项目，以此确保报表的真实性和针对性。方便查阅和打印。报表的范文可以按时间要求而定。广电安全播出调度指挥机构和领导实施决策的重要依据。是通过在对报表进行的数据统计分析，是对全面宏观了解具体情况的窗口。

2 结语

广播调度篇3

隧道有线广播助力实施紧急调度救援

进过隧道的朋友都应该了解,到了隧道里,移动电话的信号非常弱,很多时候出现打不出去,呼不进来的情况。当隧道内发生阻塞、交通事故或火灾等紧急情况时,在隧道内设置的紧急电话和有线广播就可以发挥其重要作用了,使用者可以利用设置在隧道内的紧急电话向控制台呼叫,值班员接通呼叫后,可以根据实际情况,调度人员和车辆实施救援、排障等帮助,广播系统对隧道洞内进行广播,指挥调度、疏导交通和组织救援等。

立柱式隧道紧急电话分机主要功能：

1.隧道紧急电话用户可直接与紧急电话控制台的话务员进行通信联系，按键通话(通话操作简便)2.使用者按下分机按钮后分机能自动向监控中心控制台隧道紧急电话主机发出呼叫，并传送本机公里标号、上下行方向等基本信息。

3.每个紧急电话都有一个一的地址码用于上传控制中心，确定呼叫位置和接收呼叫、检测。

4.隧道紧急电话控制台值班员应答后能够及时建立全双工通话。5.隧道紧急电话控制台能够与任意2部紧急电话分机同时通话。

6.能够接受控制台主机发出的检测命令，及时检查分机并把检测结果发送到控制台主机。7.任何l部或多部紧急电话失效或受损，不应影响其它紧急电话与控制台的通话。8.分机在呼叫时能自动发出语音提示，报告系统工作状态。

9.能够接受控制台主机的各种呼叫，并在控制台挂机后自动释放电路。10.通话时语音清晰，声音洪亮，无回授啸叫。

11.当分机遭到破坏（例如门被非法开启）或电池欠压，线路故障等，分机能够自动向控制台主机发出报警信息。

12.能自动进入通话和待机工作状态，减少功耗。

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13.采用太阳能供电，节能环保。

14.分机采取了多种雷电防护措施，具有良好的防雷效果。

15.广播功放通信，可选通和关闭广播功放，并可向广播功放输出音频信号.16.隧道紧急电话分机在迎车和送车方向均设有高强级进口反光膜发光标志，标志图案和颜色符合国家标准。