一种分析接收点附近群路径空间随机性的方法

摘要

一种分析接收点附近群路径空间随机性的方法，它有七大步骤：一：确定发射点和接收点的经纬度和预测时间，构建传播环境；二：根据地理信息计算大圆距离和发射仰角取值范围；三：求解射线方程得到发射仰角估计值；四：进行线性插值计算，求解精确仰角值；五：重复步骤一至四，得到不同地点的群路径值序列；六：对群路径序列进行处理，并计算自相关系数；七：根据步骤六的计算结果得到群路径相关距离。本发明在短波通信技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

主权项

1.一种分析接收点附近群路径空间随机性的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：确定发射点以及接收点的地理经纬度坐标以及预测时间，据此构建电离层电子浓度分布以及地磁场分布，并按照磁离子理论，进一步确定折射指数的空间分布；步骤二：根据发射点与接收点的地理位置信息，得到发射点与接收点间沿地球表面的大圆距离，并估计发射仰角的可能取值范围；步骤三：对于某一发射频率，在已构建好的射线传播空间环境下，求解球坐标系(r、θ、)下的射线方程，并对发射仰角进行线性插值计算；即：在仰角的可能取值范围内，仰角值从某一初始值开始，每次计算后增加1°后重复计算，直至达到终止值；在球坐标系中，射线方程可写成分量的形式：其中，P′为群路径，k_r，k_θ，为波矢量在球坐标系中的三个分量，c为光速，H为哈密尔顿算符；H与波矢量k、相折射指数n的关系为：其中，Re代表取实部；w为角频率；步骤四：通过上一步骤的计算，得到射线刚好能够到达接收点处的近似仰角值；在通常情况下，该值唯一，但在电离层分布相对不均匀时，得到多个仰角值，也即高角波和低角波，此时需要分别考虑高角波和低角波；对得到的仰角值进一步进行插值计算，得到相对精确的仰角值，使得在该仰角发射出的射线正好到达接收点并存储得到的群路径值；步骤五：以接收点为中心，从正东方向开始，逆时针每隔5°取一条射线，并沿射线方向距原接收点10km范围内每隔50米设置一个新接收点，每条射线上共计201个点；根据距离和方位信息得到新接收点的经纬度值并代替原接收点，重复上述步骤一至步骤五，其它参数不变；得到在接收点附近点处的群路径值，并构成一组三维序列；步骤六：对群路径序列进行处理，并计算自相关系数；对于平稳随机过程，自相关系数其中，R(τ)为x(t)的自相关函数，m为x(t)的时间平均；对于离散时间序列，利用相关系数计算公式可以得到：$\rho \left(m\right)=\frac{\underset{n=0}{\overset{N}{\Sigma }}(x_{n+m}-\bar{x})(x_n-\bar{x})}{\underset{n=0}{\overset{N}{\Sigma }}{(x_n-\bar{x})}^2}$这里，为x(n)的平均值，N指x(n)的长度；利用上述公式，调用MATLAB工具中XCORR函数计算相关系数；步骤七：为了进一步说明群路径空间随机性的重要意义，根据步骤七的计算结果进一步计算群路径相关时间；在工程中当相关系数低于0.05时，则认为不相关；根据计算结果，当相关系数为0.05时所对应的距离值即为群路径的相关距离。