[發(fā)明專利]一種智能短波頻率跨頻段實(shí)時預(yù)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011449836.1
• 申請日: 2020-12-12
• 公開（公告）號: CN112616160B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;王書誠;葉榮軍;陳祖剛;謝俊;劉劍;沈歡;鄭潔;黃亮;雷霓;方書雅
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢船舶通信研究所（中國船舶重工集團(tuán)公司第七二二研究所）
• 主分類號: H04W24/08
• 分類號: H04W24/08;H04W24/10
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本發(fā)明公開了一種智能短波頻率跨頻段實(shí)時預(yù)測方法及系統(tǒng)。該方法包括步驟：利用歷史采樣數(shù)據(jù)訓(xùn)練基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型，所述預(yù)測模型用于根據(jù)某一頻率的頻率特征信息預(yù)測其他頻率的通信質(zhì)量；根據(jù)不同頻率間的相關(guān)性確定短波通信中斷后下一可用頻率的范圍；獲取短波通信中斷時刻的頻率特征信息；將短波通信中斷時刻的頻率特征信息輸入到所述預(yù)測模型，獲取所述范圍內(nèi)各個頻率的通信質(zhì)量；選擇所述范圍內(nèi)通信質(zhì)量最好的頻率作為短波通信中斷后所選的下一可通頻率。本發(fā)明將通信中斷頻點(diǎn)處附近的其他建鏈可信度高的頻點(diǎn)作為預(yù)測目標(biāo)，可以減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在面對大量非線性數(shù)據(jù)時的訓(xùn)練復(fù)雜度，且預(yù)測目標(biāo)更復(fù)合實(shí)際工作的設(shè)備操作需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能短波頻率跨頻段實(shí)時預(yù)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在實(shí)際短波通信中，受短波信道本身不穩(wěn)定的影響，通信鏈路經(jīng)常會突然中斷，而下一個通訊效果好的頻率的選擇又很大程度上依賴于經(jīng)驗(yàn)，實(shí)時性和可靠性都得不到保障，面對突發(fā)短波通信中斷，處理方法有限。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的頻率預(yù)測方法能依靠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近能力對短波頻率進(jìn)行實(shí)時預(yù)測。但現(xiàn)有方法在實(shí)際使用中往往需要獲取全頻段的通信數(shù)據(jù)，不能基于已用頻段數(shù)據(jù)進(jìn)行跨頻段預(yù)測，實(shí)用性不強(qiáng)。與此同時，受短波信道多變的影響，試驗(yàn)獲取的同一頻段的通信數(shù)據(jù)在很短的時間內(nèi)也會劇烈變化，單個采樣得到的數(shù)據(jù)不具有代表性，訓(xùn)練數(shù)據(jù)可信度不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種智能短波頻率跨頻段實(shí)時預(yù)測方法及系統(tǒng)，將通信中斷頻點(diǎn)處附近的其他建鏈可信度高的頻點(diǎn)作為預(yù)測目標(biāo)，可以減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在面對大量非線性數(shù)據(jù)時的訓(xùn)練復(fù)雜度，且預(yù)測目標(biāo)更復(fù)合實(shí)際工作的設(shè)備操作需要。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種智能短波頻率跨頻段實(shí)時預(yù)測方法，包括步驟：

獲取短波通信的歷史采樣數(shù)據(jù)，利用所述歷史采樣數(shù)據(jù)訓(xùn)練基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型，所述預(yù)測模型用于根據(jù)某一頻率的頻率特征信息預(yù)測其他頻率的通信質(zhì)量；

根據(jù)不同頻率間的相關(guān)性確定短波通信中斷后下一可用頻率的范圍；

獲取短波通信中斷時刻的頻率特征信息；

將短波通信中斷時刻的頻率特征信息輸入到所述預(yù)測模型，獲取所述范圍內(nèi)各個頻率的通信質(zhì)量；

選擇所述范圍內(nèi)通信質(zhì)量最好的頻率作為短波通信中斷后所選的下一可通頻率。

優(yōu)選的，根據(jù)不同頻率間的相關(guān)性確定短波通信中斷后下一可用頻率的范圍具體是：

采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)方法計(jì)算根據(jù)不同頻率間的相關(guān)系數(shù)r，計(jì)算公式為：

其中，X_i,Y_i表示樣本數(shù)據(jù)，表示樣本平均值，n表示樣本數(shù)量，σ_x,σ_Y表示樣本標(biāo)準(zhǔn)差；

根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)r確定短波通信中斷后下一可用頻率的范圍。

優(yōu)選的，所述短波通信中斷時刻的頻率特征信息包括：短波通信中斷時刻的時間、斷鏈頻率以及中斷前不同時刻的通信信噪比。

優(yōu)選的，利用所述歷史采樣數(shù)據(jù)訓(xùn)練所述預(yù)測模型前，對所述歷史采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括步驟：

對所述歷史采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，所述數(shù)據(jù)平滑處理是采用信噪比均值填充信噪比缺失的數(shù)據(jù)；

對經(jīng)過所述數(shù)據(jù)平滑處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性單位換算，所述非線性單位換算是指單位為dB的信噪比數(shù)據(jù)換算成信號功率與噪聲功率的比值；

對經(jīng)過所述非線性單位換算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，以擴(kuò)充訓(xùn)練樣本。