一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，计算短波通信链路和所有探测链路的反射点位置，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路数据；根据确定的探测链路电离层反射点位置及探测链路数据，预报得到探测链路电离层反射点的电离层参数；确定的短波通信链路和探测链路电离层反射点位置，以及预报得到的探测链路电离层反射点的电离层参数，重构得到短波通信链路电离层反射点的电离层参数；根据得到的电离层参数，利用短波传播预测方法预测短波通信链路的最高可用频率；根据得到的最高可用频率，计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的接收场强，分析短波通信链路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法
本专利技术涉及短波通信领域，尤其涉及一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法。
技术介绍
电离层作为近地空间环境的重要组成部分对短波通信有着不容忽视的重要影响(如造成信号衰落、误码等)，对电离层的状态特征的准确判定，可以有效地规避或者降低电离层变化对短波通信链路的影响，确保短波链路的可靠通信。目前电离层状态特征预测预报技术研究主要集中在时间域和空间域上进行电离层参数的预报，尚缺少结合实测数据进行短波通信链路通信质量评估的工程实用方法。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：为了合理有效地利用不同探测机制下的短波探测数据，提高探测数据的利用率，为短波通信链路的短期频率规划提供支撑，本专利技术利用非线性预测、多维空间重构等理论，提供一种基于垂直和斜向探测数据的短波通信链路特性分析方法，有效地规避或者降低电离层变化对短波通信链路的影响，确保短波通信链路稳定高效的通信。本专利技术技术解决方案：一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，包括以下步骤：步骤A：计算短波通信链路和所有探测链路的反射点位置，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路数据；步骤B：根据步骤A确定的探测链路电离层反射点位置及探测链路数据，预报得到探测链路电离层反射点的电离层参数；步骤C：根据步骤A确定的短波通信链路和探测链路电离层反射点位置，以及步骤B预报得到的探测链路电离层反射点的电离层参数，重构得到短波通信链路电离层反射点的电离层参数；步骤D：根据步骤C得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，预测短波通信链路的最高可用频率；步骤E：根据步骤D得到的最高可用频率，计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的接收场强，分析短波通信链路的可靠性。所述步骤A包括以下步骤：步骤A1，根据短波通信物理模型和传播射线理论，计算短波通信链路电离层反射点经纬度；步骤A2，获取所有探测站位置和探测类型，计算各探测链路电离层反射点经纬度，并根据步骤A1确定的短波通信链路电离层反射点经纬度，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路；步骤A3，根据步骤A2所选取探测链路，读取其最近5天的探测链路数据，并依据探测链路数据计算电离层参数。所述步骤C包括以下步骤：步骤C1，根据步骤A确定的探测链路电离层反射点位置，计算探测链路电离层反射点与短波通信链路电离层反射点的电离层距离；步骤C2，根据步骤B确定的探测链路电离层反射点的电离层参数值，分析计算其与参考电离层模型电离层参数值差值的相关量；步骤C3，根据步骤C1和C2计算结果，利用区域重构方程组求取探测链路电离层反射点与短波通信链路电离层反射点的权重系数W；步骤C4，根据步骤C3确定的权重系数W，计算短波通信链路电离层反射点电离层参数和参考电离层模型值差值的相关量，以及短波通信链路电离层反射点电离层参数值。所述步骤D包括以下步骤：步骤D1，根据步骤C分析得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，计算短波通信链路的E层最高可用频率E(d)MUF；步骤D2，根据步骤C分析得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，计算短波通信链路的F1层最高可用频率F1(d)MUF；步骤D3，根据步骤C分析得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，结合短波通信链路的传播距离情况，计算短波通信链路的F2层最高可用频率F2(d)MUF；步骤D4，根据步骤D1、D2、D3分析得到的E(d)MUF、F1(d)MUF和F2(d)MUF，计算短波通信链路最高可用频率MUF。所述步骤D3具体如下：步骤D31，判断短波通信链路的传播路径距离d是否大于单跳最大跳距dmax；步骤D32，若传播路径距离d小于等于单跳最大跳距dmax，结合步骤C分析得到的电离层参数值,按照单跳模式计算F2层基本MUF；若传播路径距离d大于单跳最大跳距dmax，按照电波传播为多跳模式计算F2层基本MUF。所述步骤E具体如下：步骤E1，判断短波通信链路的传播路径距离，若传播路径距离小于7000km，执行步骤E2；若传播路径距离大于9000km，执行步骤E3；否则同时执行步骤E2、E3和E4；步骤E2，若传播路径距离小于7000km，分析计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的各种传播模式及合成接收场强；步骤E3，若传播路径距离大于9000km，分析计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的接收场强；步骤E4，若传播路径距离介于[7000,9000]km之间时，在执行E2和E3基础上进行场强插值，得到该传播路径距离上采用最高可用频率进行通信时的接收场强；步骤E5，根据步骤E2或E3或E4计算得到的场强，分析短波通信链路的可靠性。所述步骤E5具体如下：步骤E51，根据步骤E2或E3或E4计算得到的场强，计算接收功率中值；步骤E52，根据E51计算得到的接收功率中值，计算信噪比中间值、信噪比的上十分值偏差和信噪比的下十分值偏差；步骤E53，根据E52计算得到的信噪比中间值、信噪比的上十分值偏差和信噪比的下十分值偏差，计算短波通信链路的可靠性。本专利技术与现有技术相比的优点在于：专利技术最大的优势就在于建立的短波链路可靠性预报方法，可以为短波通信系统提供短波通信链路质量评估短期预报服务，使用户能够提前获知未来时刻短波经由电离层进行通信的接收效果，为短波可靠性不高时选择其他通信方式或换频提供依据，能够有效规避无法进行短波通信引起的经济损失。同时在短波通信链路初次建立连接或者通信突然中断的情况下，能够较快的获得准确的工作频率参数，快速建立或者恢复通信，保障短波通信网络的正常、高效运作，降低电离层变化对短波信道优选频率的影响。(1)融合了垂直和斜向探测两类数据用于短波通信链路特性分析；(2)引用了非线性预测理论用于电离层参数的短期预报；(3)引用了多维重构理论用于电离层空间特性的分析。本专利技术解决了多体制探测数据融合度不好的问题，通过电离层垂测、斜测数据，提高了短波通信频率预测的准确度。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为吸收损耗因子ATnoon图；图3为吸收穿透因子图；图4为日吸收指数p图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实例，对本专利技术提出的技术方案，详细说明如后。如图1所示，本专利技术基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，包括如下具体步骤：步骤A：计算短波通信链路和所有探测链路的反射点位置，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路数据。其具体过程包括：A1，根据短波通信物理模型和传播射线理论，计算短波通信链路电离层反射点经纬度(θc,λc)。式中，d为传播路径距离，a0为地球半径，θt、λt为发射点的经、纬度，λr为接收点的纬度。公式(1)至(4)详见《无线电波传播》(电子工业出版社)634页。A2，获取所有探测站位置和探测类型，计算各探测链路电离层反射点经纬度，并根据步骤A1确定的短波通信链路电离层反射点经纬度，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路。A21，若探测链路是垂直探测，则探测站经纬度即为探测链路电离层反射点经纬度；若探测链路是斜向探测，探测链路电离层反射点经纬度计算方法同步骤A1；A22，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：计算短波通信链路和所有探测链路的反射点位置，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路数据；步骤B：根据步骤A确定的探测链路电离层反射点位置及探测链路数据，预报得到探测链路电离层反射点的电离层参数；步骤C：根据步骤A确定的短波通信链路和探测链路电离层反射点位置，以及步骤B预报得到的探测链路电离层反射点的电离层参数，重构得到短波通信链路电离层反射点的电离层参数；步骤D：根据步骤C得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，预测短波通信链路的最高可用频率；步骤E：根据步骤D得到的最高可用频率，计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的接收场强，分析短波通信链路的可靠性。

【技术特征摘要】
1.一种基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：计算短波通信链路和所有探测链路的反射点位置，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路数据；步骤B：根据步骤A确定的探测链路电离层反射点位置及探测链路数据，预报得到探测链路电离层反射点的电离层参数；步骤C：根据步骤A确定的短波通信链路和探测链路电离层反射点位置，以及步骤B预报得到的探测链路电离层反射点的电离层参数，重构得到短波通信链路电离层反射点的电离层参数；步骤D：根据步骤C得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，预测短波通信链路的最高可用频率；步骤E：根据步骤D得到的最高可用频率，计算短波通信链路采用最高可用频率进行通信时的接收场强，分析短波通信链路的可靠性。2.根据权利要求1所述的基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤A包括以下步骤：步骤A1，根据短波通信物理模型和传播射线理论，计算短波通信链路电离层反射点经纬度；步骤A2，获取所有探测站位置和探测类型，计算各探测链路电离层反射点经纬度，并根据步骤A1确定的短波通信链路电离层反射点经纬度，选取与短波通信链路电离层反射点位置相近的探测链路；步骤A3，根据步骤A2所选取探测链路，读取其最近5天的探测链路数据，并依据探测链路数据计算电离层参数。3.根据权利要求1所述的基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤C包括以下步骤：步骤C1，根据步骤A确定的探测链路电离层反射点位置，计算探测链路电离层反射点与短波通信链路电离层反射点的电离层距离；步骤C2，根据步骤B确定的探测链路电离层反射点的电离层参数值，分析计算其与参考电离层模型电离层参数值差值的相关量；步骤C3，根据步骤C1和C2计算结果，利用区域重构方程组求取探测链路电离层反射点与短波通信链路电离层反射点的权重系数W；步骤C4，根据步骤C3确定的权重系数W，计算短波通信链路电离层反射点电离层参数和参考电离层模型值差值的相关量，以及短波通信链路电离层反射点电离层参数值。4.根据权利要求1所述的基于多体制探测数据的短波通信可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤D包括以下步骤：步骤D1，根据步骤C分析得到的短波通信链路电离层反射点电离层参数值，计算短波通信链路的E层最高可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀强，苏东林，谢树果，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11