[发明专利]一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法

说明书

本发明公开了一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法，包括如下步骤：步骤1、在全国范围内优选5条优质斜测链路作为背景链路；步骤2、利用国内14个电波观测站的垂测数据fof2、foE和M（3000）F2因子；步骤3、分别获取历史电离层暴期间5条背景链路中点的3个垂测数据和斜测链路最高可用频率MUF数据；步骤4、将上述步骤3中插值得到的电离层暴期间链路中点垂测数据作为ITU‑R P533建议短波最高可用频率计算公式中的输入。本发明所公开的适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法，利用此方法实现了电离层暴期间短波链路最高可用频率的获取，基于ITU‑R P.533建议短波链路最高可用频率计算公式，结合电离层暴期间的电离层状态信息，建立一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法。

技术领域

本发明涉及短波通信和雷达技术领域，尤其涉及一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法。

背景技术

从地面向上发射的高频无线电信号能被电离层反射，这是短波天波信号的主要传播方式。高频无线电信号在经由电离层反射时，存在一个与反射电子密度相关的最高可用频率(MUF)，如果其频率高于此值，无线电波将穿透电离层不再返回地面。通过对垂测电离图的判读，获取fof2、M(3000)F2因子等参数，即可获得3000km路径上观测站上方反射的MUF。同时，电离层斜向探测亦是通过电离层的反射实现两点之间的短波探测。可见，短波链路的MUF与电离层电子密度分布密切相关。

近年来，电离层平静时MUF的统计特性及其预测技术已趋于成熟。其中，以国际电信联盟无线电通信组推荐的ITU-R P.533建议最具权威性。该建议以ITU-R P.1239建议给出的参考电离层为背景，通过射线路径分析和曲线拟合等方法，建立了短波链路参数预测方法。该建议适用于电离层平静期短波频率场强、可靠性和兼容性的预测，即可以预测F2层临界频率、3000km传播因子等参数的月中值。由此可见，ITU-R P.533建议仅适用于电离层平静期的短波链路参数预测。而电离层受化学、动力学和电动力学等多种机制的影响，表现出复杂的变化特性，当发生电离层暴时，由于电离层参数显著偏离其背景值，会导致短波链路MUF的相应变化，电离层暴期间短波链路MUF计算误差分布和累计误差分布如图1所示。

可见，现有技术中对电离层暴期间电离层参数的变化特性和可预报性，以及其造成的短波链路参数变化，还缺乏规律性的认识。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1、在全国范围内优选5条优质斜测链路作为背景链路；

步骤2、利用国内14个电波观测站的垂测数据fof2、foE和M(3000)F2因子，通过克令格插值算法获取5条背景链路中点位置的垂测数据fof2、foE和M(3000)F2因子，上述fof2指电离层F₂层临界频率、foE指电离层E层临界频率；

步骤3、分别获取历史电离层暴期间5条背景链路中点的3个垂测数据和斜测链路最高可用频率MUF数据，并对背景链路数据进行预处理，作为下述步骤4中的训练样本；

步骤4、将上述步骤3中插值得到的电离层暴期间链路中点垂测数据作为ITU-RP533建议短波最高可用频率计算公式中的输入，将斜测数据作为输出，利用粒子群算法优化公式中的20个常数参数，设定其优化次数或优化误差，以获得最优常数参数；

步骤5、将获得的20个最优常数参数替换原公式中的常数参数，以国内14个电波观测站的垂测数据插值获得指定链路中点的垂测数据作为输入，建立一种适用于电离层暴期间短波链路的最高可用频率计算方法。