泛Kriging法在海上短波通信頻率預(yù)測中的應(yīng)用

(海軍大連艦艇學(xué)院 信息系統(tǒng)系,遼寧 大連116018)

1 引 言

短波通信在艦岸通信、艦空通信、艦艇編隊(duì)通信等方面具有重要意義。2017年9月，在美國空軍授意下，柯林斯公司成功演示了8 000 km新短波通信系統(tǒng)，旨在支持衛(wèi)星通信盲區(qū)的作戰(zhàn)通信。現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著短波通信快速建鏈[1]、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展，但頻率預(yù)測及選擇問題一直制約著短波遠(yuǎn)程通信質(zhì)量的提升。由短波信道模型發(fā)展建立的中長期預(yù)報(bào)軟件實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜鏈路的程序化[2]，但輸入?yún)?shù)條件苛刻，適用范圍受限，嚴(yán)重影響其在海上通信中的應(yīng)用效果。基于模糊小波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌理論等現(xiàn)代算法的預(yù)測方法雖提升了預(yù)測精度，但工程實(shí)現(xiàn)的難度較大[3]。因此，頻率預(yù)測仍是短波通信中急需解決的關(guān)鍵問題。目前，已有研究人員將普通克里格法(Ordinary Kriging Algorithm)應(yīng)用于短波通信可用頻率插值中，但該方法的應(yīng)用前提是電離層處于平穩(wěn)狀態(tài)[4]。考慮到電離層變化的連續(xù)性及等離子體、不均勻體的漂移特性[5-6]。本文將泛克里格法(Universal Kriging Algorithm)引入海上短波通信頻率預(yù)測中。泛克里格方法基于數(shù)據(jù)的變化趨勢，給出變化方向上的漂移方程，利用樣本數(shù)據(jù)反映的空間結(jié)構(gòu)信息，可在空間相關(guān)變程內(nèi)對區(qū)域化變量進(jìn)行無偏最優(yōu)估計(jì)。本文利用艦艇海上活動(dòng)中的通信頻率數(shù)據(jù)，對基于泛克里格法的海上短波通信頻率預(yù)測方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，研究通信頻率沿水平方向的變化特性和變異函數(shù)理論模型的應(yīng)用選擇，給出具體的方法步驟和預(yù)測過程。……