CN109245829A - 基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于短波通信技术应用领域，涉及一种基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法。该方法依据需求设置起止探测频率、线性固定步进间隔、指数参数及通信质量阈值等输入参数；基于固定步进间隔对主呼站A与被呼站B间的信道进行数次线性扫描探测；根据数次探测后的链路质量分析结果，判断通信质量变化趋势；当通信质量高于阈值时，转为指数动态扫描探测阶段；当通信质量低于或等于阈值时，运用线性方法继续当前扫描探测；最终获得各探测频点通信质量并拟合出探测区间全频段通信质量情况。本发明能够在保证频率探测精度的同时大幅缩减探测周期，提高实时探测选频效率，可优化短波频率探测设备的现有扫描探测模式，提升短波频率探测设备性能。

Description

基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法

技术领域

本发明属于短波通信技术应用领域，涉及一种基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法。

背景技术

短波通信具有通信距离远、抗毁性能强等优点，是实现中远程通信的重要手段之一。电离层作为短波通信的传播媒介具有时变特性，短波通信频率的选择直接关系到通信的实际效果。目前常用的实时选频技术主要有两种探测模式，一是定频探测：对短波通信频率管理系统中数个预设频点依次进行探测选频。由于频点的设置主要依靠频率预测和人员操作经验，因此难以选出最佳工作频率。同时，在探测过程中当主呼站频率切换时，被呼站处于全频段收听状态，延长了探测信号被捕获的时间。二是常规扫描探测模式：在短波频率范围内均匀等步进间隔进行探测，扫描探测方式单一、探测周期较长。基于电离层变化的连续性，本发明通过分析已有实时探测数据动态调节采样间隔，优化探测模式，提升探测效率，能够大幅缩减探测周期。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种运用指数动态模型的短波扫描探测方法，根据通信链路质量分析结果，合理选择运用线性扫描探测和指数动态扫描探测方法，提高短波通信频率探测效率，保证探测结果精度的同时有效缩短探测时间。

本发明的技术方案是：

一种基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法，依据需求设置输入参数，包括起止探测频率、线性固定步进间隔、指数参数及通信质量阈值；基于固定步进间隔对主呼站A与被呼站B间的信道进行数次线性扫描探测；根据数次探测后的链路质量分析结果，判断通信质量变化趋势；当通信质量高于阈值时，转为指数动态扫描探测阶段；当通信质量低于或等于阈值时，运用线性方法继续当前扫描探测；重复上述操作，获得各探测频点通信质量并拟合出探测区间全频段通信质量情况。

(1)依据实际需求设置起止探测频率、线性固定步进间隔、指数参数及通信质量阈值。其中，通信质量选取信噪比作为评价标准；

(2)主呼站A自初始频率起基于固定步进间隔进行数次线性扫描探测，此时，被呼站B处于同步收信状态。被呼站B依据探测接收信号进行信道质量分析和评定，研究其变化趋势；

(3)若当前探测频点的通信质量低于或等于阈值，则继续采用线性扫描探测方法；若当前探测频点的通信质量高于阈值，则采用指数动态扫描方法进行探测区间指数型动态扫描；

(4)进入指数动态扫描阶段后持续扫描，直至通信质量再次低于或等于阈值时，恢复线性扫描过程；

(5)重复上述操作，待探测至终止频率时停止扫描，基于已探测数据进行高斯曲线拟合获得探测区间全频段通信质量情况。

本发明的有益效果：本发明充分考虑了短波通信频率受电离层变化的影响，提出基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法。本发明能够在保证频率探测精度的同时大幅缩减探测周期，提高实时探测选频效率，可优化短波频率探测设备的现有扫描探测模式，提升短波频率探测设备性能。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

步骤一：确定主呼站A与被呼站B之间的短波频率探测范围，设定初始频率f_o、终止频率f_d、固定步进间隔Δf_g，单位MHz；同时，基于实际通信设备的最低信噪比设置被呼站B的通信质量阈值；

步骤二：主呼站A以初始频率向被呼站B发送探测信号，被呼站B处于同步收信状态；若探测频点f_t的通信质量低于或等于阈值，被呼站B无须进行探测结果信息反馈，主呼站A和被呼站B双方以设定的固定步进间隔Δf_g继续线性扫描探测，即下一时刻的探测频率f_t+1＝f_t+Δf_g；

步骤三：当探测至某一频点的通信质量高于阈值时，被呼站B由收信状态转为发信状态，在当前频率向A发送指数动态扫描探测指令；主呼站A根据站点收信信道接收到指令，改变下一时刻探测频率为f_t+1＝f_t+Δf_d，被呼站B依照指数动态扫描间隔实施同步接收；其中，表示指数动态扫描间隔；M是采样区间数，0≤m＜M为第m个采样区间；α＞0为指数参数，当α＝1时，探测频率以稳定间隔增长，频点均匀分布即为线性扫描探测；当0＜α＜1时，步进间隔逐渐缩小，且下降速率不断减缓，频点分布逐渐密集；当α＞1时，步进间隔逐渐增大，呈快速上升趋势，频点分布逐渐稀疏；M、m和α决定了探测频点分布的疏密情况即离散化程度，与Δf_g相匹配的M、α参数值如表1所示，同时也可根据探测区间范围手动设定；当指数动态扫描间隔Δf_d小于通信设备最小扫频间隔Δf_min时，探测间隔稳定在Δf_min；

表1间隔参数对应关系

步骤四：当探测频点的通信质量再次低至阈值及以下时，被呼站B由收信状态转为发信状态，在当前频率向主呼站A发送线性扫描探测指令；主呼站A根据站点收信信道接收到指令，改变下一时刻探测频率为f_t+1＝f_t+Δf_g，被呼站B依照线性扫描间隔实施同步接收；

步骤五：重复步骤二至步骤四过程，直至探测到终止频率；

步骤六：利用拟合方程对已探测数据进行高斯曲线拟合，获得探测频段内短波通信质量变化趋势；其中，x表示已扫描探测的频率值，y表示各探测频率值对应的信道质量，a₁,a₂,…a_n、b₁,b₂,…b_n、c₁,c₂,…c_n为拟合系数，n为拟合多项式的项数，取值范围为2～6，具体取值由拟合效果和计算量确定。

Claims (1)

1.一种基于指数动态模型的短波频率扫描探测方法，依据需求设置输入参数，包括起止探测频率、线性固定步进间隔、指数参数及通信质量阈值；基于固定步进间隔对主呼站A与被呼站B间的信道进行数次线性扫描探测；根据数次探测后的链路质量分析结果，判断通信质量变化趋势；当通信质量高于阈值时，转为指数动态扫描探测阶段；当通信质量低于或等于阈值时，运用线性方法继续当前扫描探测；重复上述操作，获得各探测频点通信质量并拟合出探测区间全频段通信质量情况；其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：确定主呼站A与被呼站B之间的短波频率探测范围，设定初始频率f_o、终止频率f_d、固定步进间隔Δf_g，单位MHz；同时，基于实际通信设备的最低信噪比设置被呼站B的通信质量阈值；

步骤二：主呼站A以初始频率向被呼站B发送探测信号，被呼站B处于同步收信状态；若探测频点f_t的通信质量低于或等于阈值，被呼站B无须进行探测结果信息反馈，主呼站A和被呼站B双方以设定的固定步进间隔Δf_g继续线性扫描探测，即下一时刻的探测频率f_t+1＝f_t+Δf_g；

步骤三：当探测至某一频点的通信质量高于阈值时，被呼站B由收信状态转为发信状态，在当前频率向A发送指数动态扫描探测指令；主呼站A根据站点收信信道接收到指令，改变下一时刻探测频率为f_t+1＝f_t+Δf_d，被呼站B依照指数动态扫描间隔实施同步接收；其中，表示指数动态扫描间隔；M是采样区间数，0≤m＜M为第m个采样区间；α＞0为指数参数，当α＝1时，探测频率以稳定间隔增长，频点均匀分布即为线性扫描探测；当0＜α＜1时，步进间隔逐渐缩小，且下降速率不断减缓，频点分布逐渐密集；当α＞1时，步进间隔逐渐增大，呈快速上升趋势，频点分布逐渐稀疏；M、m和α决定了探测频点分布的疏密情况即离散化程度；当指数动态扫描间隔Δf_d小于通信设备最小扫频间隔Δf_min时，探测间隔稳定在Δf_min；

步骤四：当探测频点的通信质量再次低至阈值及以下时，被呼站B由收信状态转为发信状态，在当前频率向主呼站A发送线性扫描探测指令；主呼站A根据站点收信信道接收到指令，改变下一时刻探测频率为f_t+1＝f_t+Δf_g，被呼站B依照线性扫描间隔实施同步接收；

步骤五：重复步骤二至步骤四过程，直至探测到终止频率；

步骤六：利用拟合方程对已探测数据进行高斯曲线拟合，获得探测频段内短波通信质量变化趋势；其中，x表示已扫描探测的频率值，y表示各探测频率值对应的信道质量，a₁,a₂,…a_n、b₁,b₂,…b_n、c₁,c₂,…c_n为拟合系数，n为拟合多项式的项数，取值范围为2～6，具体取值由拟合效果和计算量确定。