[發明專利]一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法

有效

• 申請號: 201711067584.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107911185B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 王飛飛;盛冬生;孫樹計;劉玉梅
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

本發明公開了一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法，包括如下步驟：步驟1、在全國范圍內優選5條優質斜測鏈路作為背景鏈路；步驟2、利用國內14個電波觀測站的垂測數據fof2、foE和M（3000）F2因子；步驟3、分別獲取歷史電離層暴期間5條背景鏈路中點的3個垂測數據和斜測鏈路最高可用頻率MUF數據；步驟4、將上述步驟3中插值得到的電離層暴期間鏈路中點垂測數據作為ITU?R P533建議短波最高可用頻率計算公式中的輸入。本發明所公開的適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法，利用此方法實現了電離層暴期間短波鏈路最高可用頻率的獲取，基于ITU?R P.533建議短波鏈路最高可用頻率計算公式，結合電離層暴期間的電離層狀態信息，建立一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法。

技術領域

本發明涉及短波通信和雷達技術領域，尤其涉及一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法。

背景技術

從地面向上發射的高頻無線電信號能被電離層反射，這是短波天波信號的主要傳播方式。高頻無線電信號在經由電離層反射時，存在一個與反射電子密度相關的最高可用頻率(MUF)，如果其頻率高于此值，無線電波將穿透電離層不再返回地面。通過對垂測電離圖的判讀，獲取fof2、M(3000)F2因子等參數，即可獲得3000km路徑上觀測站上方反射的MUF。同時，電離層斜向探測亦是通過電離層的反射實現兩點之間的短波探測。可見，短波鏈路的MUF與電離層電子密度分布密切相關。

近年來，電離層平靜時MUF的統計特性及其預測技術已趨于成熟。其中，以國際電信聯盟無線電通信組推薦的ITU-R P.533建議最具權威性。該建議以ITU-R P.1239建議給出的參考電離層為背景，通過射線路徑分析和曲線擬合等方法，建立了短波鏈路參數預測方法。該建議適用于電離層平靜期短波頻率場強、可靠性和兼容性的預測，即可以預測F2層臨界頻率、3000km傳播因子等參數的月中值。由此可見，ITU-R P.533建議僅適用于電離層平靜期的短波鏈路參數預測。而電離層受化學、動力學和電動力學等多種機制的影響，表現出復雜的變化特性，當發生電離層暴時，由于電離層參數顯著偏離其背景值，會導致短波鏈路MUF的相應變化，電離層暴期間短波鏈路MUF計算誤差分布和累計誤差分布如圖1所示。

可見，現有技術中對電離層暴期間電離層參數的變化特性和可預報性，以及其造成的短波鏈路參數變化，還缺乏規律性的認識。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法。

本發明采用如下技術方案：

一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法，其改進之處在于，包括如下步驟：

步驟1、在全國范圍內優選5條優質斜測鏈路作為背景鏈路；

步驟2、利用國內14個電波觀測站的垂測數據fof2、foE和M(3000)F2因子，通過克令格插值算法獲取5條背景鏈路中點位置的垂測數據fof2、foE和M(3000)F2因子，上述fof2指電離層F₂層臨界頻率、foE指電離層E層臨界頻率；

步驟3、分別獲取歷史電離層暴期間5條背景鏈路中點的3個垂測數據和斜測鏈路最高可用頻率MUF數據，并對背景鏈路數據進行預處理，作為下述步驟4中的訓練樣本；

步驟4、將上述步驟3中插值得到的電離層暴期間鏈路中點垂測數據作為ITU-RP533建議短波最高可用頻率計算公式中的輸入，將斜測數據作為輸出，利用粒子群算法優化公式中的20個常數參數，設定其優化次數或優化誤差，以獲得最優常數參數；

步驟5、將獲得的20個最優常數參數替換原公式中的常數參數，以國內14個電波觀測站的垂測數據插值獲得指定鏈路中點的垂測數據作為輸入，建立一種適用于電離層暴期間短波鏈路的最高可用頻率計算方法。