HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的設計與實現(xiàn)

寧曉衛(wèi)

摘 要：本文介紹了HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的研發(fā)背景、結(jié)構(gòu)設計，重點闡述了軟件各個模塊的實現(xiàn)。最后說明了軟件的應用情況及優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：HFCC；GIS；沖突分析；電路計算；運行圖；頻率總表；節(jié)目時間表；選頻

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A

1 背景

HFCC（高頻協(xié)調(diào)組織），成立于1991年，主要從事全球短波頻率協(xié)調(diào)業(yè)務，每年春、秋季舉行兩次面對面短波頻率協(xié)調(diào)，促進全球短波需求數(shù)據(jù)共享。中華人民共和國廣播電視機構(gòu)（RTPRC）1999年正式成為ABU-HFC和HFCC短波頻率協(xié)調(diào)會會員，通過與參會各廣播組織協(xié)調(diào)解決短波廣播頻率干擾問題。

為了保護我國廣播頻率資源的利益，提高協(xié)調(diào)效率，與國際上類似軟件相比較，HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件更側(cè)重協(xié)調(diào)、管理等綜合業(yè)務的處理，也更貼近我國頻率管理的業(yè)務需求。因此它不僅是一款單一的協(xié)調(diào)軟件，而是一款集電路預測、頻率協(xié)調(diào)、日常管理于一體的綜合性軟件。

2 需求分析與總體設計

2.1 需求分析

每次協(xié)調(diào)會議之前，各成員組織向HFCC組織提交自己的需求數(shù)據(jù)，HFCC組織將各個組織數(shù)據(jù)進行匯總，并發(fā)布在HFCC網(wǎng)站。各協(xié)調(diào)組織再根據(jù)網(wǎng)站發(fā)布的各組織之間頻率沖突信息表和需求總表，自主協(xié)調(diào)解決頻率沖突。協(xié)調(diào)后，各廣播組織將新的需求數(shù)據(jù)提交到HFCC組織。HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的核心功能是為我國參會的協(xié)調(diào)人員提供決策支持，即快速、準確的為協(xié)調(diào)人員提供有價值的參考信息，包括雙方協(xié)調(diào)歷史、頻率的占用歷史、與我方需求相關(guān)的運行資料、監(jiān)測效果、沖突雙方廣播覆蓋效果等。此外，軟件還需要存儲協(xié)調(diào)記錄、更改需求信息，并生成新的需求數(shù)據(jù)表。如需我方調(diào)整頻率，則要根據(jù)最新的需求總表快速選出可替代的頻率。

2.2 總體設計

根據(jù)以上分析，HFCC高頻協(xié)調(diào)軟件分為需求編輯器、沖突分析、電路計算、運行資料、監(jiān)測效果和頻率管理六個功能模塊和數(shù)據(jù)維護、系統(tǒng)維護兩個系統(tǒng)工具模塊，如圖1所示。需求編輯器是軟件與智能調(diào)度系統(tǒng)、HFCC和ITU等國際頻率管理組織之間的需求數(shù)據(jù)交換接口，也是該軟件需求數(shù)據(jù)的來源。沖突分析是核心模塊，頻率協(xié)調(diào)的整個業(yè)務流程都在此模塊中完成。電路計算、運行資料管理、頻率管理和監(jiān)測效果是相對獨立的四個功能模塊，它們不僅為頻率協(xié)調(diào)提供重要的參考依據(jù)，也是日常頻率管理工作中必不可少的工具。數(shù)據(jù)維護和系統(tǒng)維護保證軟件的穩(wěn)定性和可靠性。

3 功能模塊實現(xiàn)

3.1 需求編輯器

需求數(shù)據(jù)是頻率協(xié)調(diào)和管理的基礎。需求編輯器是該軟件與智能調(diào)度系統(tǒng)及HFCC網(wǎng)站、ITU網(wǎng)站進行需求數(shù)據(jù)交換的接口。協(xié)調(diào)之前，通過需求編輯器可將不同來源的需求數(shù)據(jù)快速、準確地導入該軟件；協(xié)調(diào)后，又通過需求編輯器生成不同格式的新需求文件以提交給HFCC、ITU廣播組織或?qū)胫悄苷{(diào)度系統(tǒng)。需求編輯器中表格顯示需求數(shù)據(jù)供用戶查看，用戶還可對需求數(shù)據(jù)進行增加、刪除、修改、檢索、校驗等編輯。需求編輯器中調(diào)用了電路計算、運行資料管理、頻率管理等功能模塊，從不同方面展示需求信息以便用戶全面可了解。

3.2 沖突分析

沖突分析模塊是HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的核心，制定協(xié)調(diào)計劃、頻率協(xié)調(diào)及協(xié)調(diào)工作記錄、輸出等所有與頻率協(xié)調(diào)相關(guān)的工作都在該模塊中完成。

（1）沖突數(shù)據(jù)下載及管理

2007年該軟件一期開始研發(fā)時，HFCC組織采用55/65dB場強計算沖突表，而自2009年春季協(xié)調(diào)會開始HFCC組織采用新的S/I信干比計算沖突表。二期研發(fā)后使軟件兼容了新的S/I沖突表并基于S/I沖突數(shù)據(jù)實現(xiàn)了電路計算、歷史數(shù)據(jù)查詢等一系列頻率協(xié)調(diào)業(yè)務。沖突分析模塊可直接鏈接到HFCC網(wǎng)站，將沖突表下載到軟件中進行查看、檢索并基于沖突數(shù)據(jù)展開頻率協(xié)調(diào)工作。通過該模塊還可臨時添加沖突數(shù)據(jù)，以保證協(xié)調(diào)工作的完全性。

（2）沖突分析

沖突分析是頻率協(xié)調(diào)的核心業(yè)務。在該模塊中調(diào)用了電路計算、運行資料管理、監(jiān)測效果、頻率管理四個工具模塊，分別從不同的角度為協(xié)調(diào)人員提供決策支持。根據(jù)協(xié)調(diào)中需要的參照信息及協(xié)調(diào)流程，軟件將所有協(xié)調(diào)工作集成到一個界面來完成，協(xié)調(diào)人員需要的所有信息都可在沖突分模塊中快速獲得。協(xié)調(diào)過程中，根據(jù)沖突分析的結(jié)果可直接修改我方需求或添加新的需求，大大提高了協(xié)調(diào)工作的質(zhì)量和效率。

3.3 電路計算

電路計算是有效預測電波覆蓋范圍和覆蓋效果的重要方法。在頻率協(xié)調(diào)和日常管理工作中，覆蓋效果和范圍都是重要的參考依據(jù)。頻率協(xié)調(diào)和管理人員需要快速、直觀的了解電路的基本覆蓋范圍和效果。便于用戶迅速掌握需要的信息。

（1）將GIS平臺與電路計算相結(jié)合

地理信息系統(tǒng) （Geographic Information System，簡稱 GIS）是一種以采集、貯存、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)的圖形化、可視化和與地理因素相關(guān)的可視化空間分析。HFCC高頻協(xié)調(diào)軟件將GIS平臺與電路計算相結(jié)合，以最直觀的方式展示廣播覆蓋效果。在二期研發(fā)中還將GIS平臺的空間查詢和空間分析功能應用到頻率協(xié)調(diào)和管理業(yè)務中，增強了用戶與GIS平臺的交互功能，使該軟件功能更加強大、內(nèi)容更加豐富。

（2）采用Rec533計算模塊進行電路計算

Rec533計算模塊是國際電聯(lián)提供的目前使用最廣的電路計算模塊，德國之聲、美國VOV等均采用該模塊。HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件中的電路計算也采用Rec533計算模塊。在二期研發(fā)中，為提高計算速度，對REC 533模塊進行了重新封裝，采用多線程計算方式并發(fā)調(diào)用計算模塊。平均計算一條電路占用時間不到10s，以達到快速、準確的反應效果。

電路計算分為季節(jié)曲線計算、場型等值線計算和服務區(qū)點計算三種。季節(jié)曲線是場強值和可靠度值隨月份、時間變化的曲線，其結(jié)果以曲線圖或柱狀圖的形式呈現(xiàn)；場型等值線是場強和可靠度的等值線覆蓋范圍，計算結(jié)果以圖形化的方式在GIS平臺上顯示；服務區(qū)點計算是計算需求的目標服務區(qū)（Ciraf區(qū)）內(nèi)每點處的場強值、可靠度值，計算結(jié)果也在GIS平臺上顯示。電路計算模塊還支持對任意一點場強和可靠度的計算查詢，用戶可在地圖上拾取任意一點計算該點的場強和可靠度值。

3.4 運行資料管理

運行資料模塊是將軟件中保存的需求數(shù)據(jù)經(jīng)過組織或統(tǒng)計以運行圖、頻率總表、節(jié)目時間表等圖表形式表現(xiàn)，是頻率協(xié)調(diào)和管理中的重要參考依據(jù)。

（1）運行圖

運行圖即根據(jù)需求表數(shù)據(jù)，以圖表的方式顯示各個臺站或發(fā)射機房的發(fā)射機各時間段的運行狀態(tài)和所播出的節(jié)目等信息。在該模塊中，用戶可選擇查看某一臺站或某一機房內(nèi)所有發(fā)射機的運行圖。

（2）頻率總表

頻率總表根據(jù)需求數(shù)據(jù)以圖表的方式顯示各廣播組織、各發(fā)射點在某個頻段范圍內(nèi)的頻率使用情況。該模塊即支持查看單一需求表的頻率總表，也支持多個需求表的對比查看。

（3）節(jié)目時間表

節(jié)目時間表根據(jù)需求表數(shù)據(jù)，以表格形式顯示指定語言、指定時間段等條件下語言節(jié)目搭配信息。

（4）天線交換圖

天線交換圖以圖片的形式在軟件中存儲，當更改需求或增加新需求時，需要根據(jù)天線交換圖來判斷實際中設備是否能滿足播出的需要。

3.5 監(jiān)測效果

監(jiān)測效果是判定廣播覆蓋效果的重要參考依據(jù)。該軟件通過監(jiān)測效果模塊建立起監(jiān)測效果數(shù)據(jù)庫，為頻率協(xié)調(diào)和管理人員提供監(jiān)測效果統(tǒng)計查詢功能。

3.6 頻率管理

頻率管理包括頻譜掃描、頻率統(tǒng)計和選頻三部分，分別以不同的角度對需求數(shù)據(jù)進行查詢統(tǒng)計，以獲得協(xié)調(diào)和管理所需要的參考信息。

（1）頻譜掃描

頻譜掃描根據(jù)用戶選擇的需求總表，以圖形和數(shù)據(jù)列表相結(jié)合的方式顯示指定頻段內(nèi)頻率的使用情況。

（2）頻率統(tǒng)計

頻率統(tǒng)計通過對需求數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計幫助用戶實時了解當前任意區(qū)域或點的覆蓋情況以及各個臺站設備的工作情況。充分利用GIS平臺的空間查詢和空間分析功能，將頻率統(tǒng)計與GIS平臺結(jié)合。

（3）選頻

在頻率協(xié)調(diào)和管理工作中，當頻率覆蓋效果不理想或需求發(fā)生沖突時，需要找出能夠替代原來頻率且覆蓋效果理想的新頻率來替代它。選頻時，軟件首先根據(jù)指定的頻段、播音時間段和服務區(qū)等條件自動篩選出清靜頻率；篩選完成后，基于GIS平臺通過計算和兼容性分析再進行人工篩選，排除過路干擾的情況，最終篩選出可用頻率。選頻是頻率協(xié)調(diào)和管理中經(jīng)常用到的重要工具。

結(jié)語

自2007年B級頻率協(xié)調(diào)會議使用以來，HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件經(jīng)歷了多次頻率協(xié)調(diào)會的驗證。在協(xié)調(diào)過程為協(xié)調(diào)人員提供了快速、準確、科學的決策依據(jù)，大大提高了協(xié)調(diào)效率；在日常管理中的應用也促進了頻率管理工作的科學化、規(guī)范化和標準化，也為改進設備的合理配置和頻率資源的有效利用起到了良好的促進作用。

HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件雖已滿足目前頻率協(xié)調(diào)和管理的需求，但廣播頻率管理工作無窮盡。隨著廣播事業(yè)的不斷發(fā)展，頻率協(xié)調(diào)與管理工作的需求必將不斷發(fā)展、變化，HFCC頻率協(xié)調(diào)軟件還有待更進一步的研究和擴展。

參考文獻

[1]何大中.廣播與電視技術(shù)手冊（第1分冊）.系統(tǒng)與覆蓋網(wǎng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1990.

[2]王凌.智能優(yōu)化算法及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.