[发明专利]一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法

说明书

本发明涉及一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法。本发明首先同步采集网内发射的短波合作通信信号；然后根据每个站点接收到的信号质量，选择合适的接收站点，并分别估计出各发射站点到接收站的信号时延；接着将每个接收站获得的时延数据传输至中心站服务器；最后在中心站服务器中反演出当前局部电离层参数，并据此进行大范围电离层模型重构。本发明无需专门设计电离层探测设备，即可实现当前电离层截止频率、底高和电子浓度最大高度参数反演与上方空间大范围电离层模型重构，可节约大量的建站、维护、管理和使用费，获取的电离层模型参数对短波信号高精度定位和天波雷达目标跟踪定位具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于电离层探测与通信技术领域，具体涉及一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法。

背景技术

短波通信具备设备简单、硬件技术成熟、通信方式灵活、通信距离远和通过电离层折射传播其传播介质不易被破坏等特点，一直以来被广泛用于政府、军事、外交、商业等部门。然而，电离层是一种非线性时变介质，受太阳和地磁等因素的影响，电离层具有非常复杂的“空-时-频-极化”等特性，对其中短波段电磁波传播有及其重要的影响，主要表现为折射、色散、多模、多径、多普勒、衰落、损耗和去极化等效应。自从发现电离层起，人们就开始利用电离层的折射特性进行远距离超视距通信，乃至后来出现的天波超视距雷达。然而，无论是短波通信或天波雷达乃至地波雷达，都需要实时掌握电离层的状态，特别是在天波雷达目标定位跟踪和短波无线电测向定位中，更是需要实时探测并获取当前的电离层模型参数。

目前，关于电离层参数的探测方法包括电离层垂测、斜测和斜向返回探测等手段，这些方法都需要独立的收发系统和信息处理系统，而且只能获得某点或某链路的电离层状态参数，要获取整个国土上空的电离层参数，必须建立大量的电离层垂测、斜测和斜向返回探测等系统，这样需要花费大量的建站、维护、管理和使用经费。

本发明提出的一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法，利用现有广域分布式短波网的收发设备和网内大量自发自收的短波信号，实现大范围电离层参数反演，是一种新电离层反演方法。由于目前短波网分布在全国，有大量的短波收发设备，而且实现了互联互通，本发明提出一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法，无需增加任何设备，只需在现有基础上增加电离层反演算法，即可实现我国土上方空间电离层状态建模，是现有短波网的一种副产品，不仅可为短波通信和天波雷达频率选频提供依据，为短波无线电监测定位和天波雷达目标定位提供电离层模型参数，还可为电离层环境预报提供参考，并且可节约大量的建站、维护、管理和使用经费。

发明内容

本发明是在广域分布式短波网的基础上，提出一种新的电离层反演方法，基于该方法，无需增加任何新的设备，只需通过增加电离层反演算法，即可能实时获得国土上方空间大范围电离层状态参数。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法，其特征在于，确定一个广域分布式短波网主站以及若干广域分布式短波网分站，具体方法包括：

步骤1：基于广域分布式短波网各站点接收机采集网内同步发射的短波合作通信信号；

步骤2：根据每个站点接收到的信号质量，选择合适的接收站点；

步骤3：基于粒子群方法，对信号进行运算分别估计出每个发射站点至接收站点的天波传播信号时延；

步骤4：将每个接收站获取的时延数据传输至中心站服务器；

步骤5：在中心站服务器中，基于电离层模型反演出当前局部电离层参数；

步骤6：在中心站服务器中，基于神经网络等算法将局部电离层参数重构出大范围电离层模型。