电离层电波传播预报

应用技术

根据电离层特性参量的时空变化规律和通信质量与电离层信道参数的关系，在电离层探测历史资料或实时测量资料的基础上，对高频传输电路的未来最佳工作条件和工作质量作出的预先推断。

简介

这是电离层电波传播理论、最佳信道适配理论与计算机数据处理相结合的一种应用技术。可分为长期预报、短期预报和实时预报三类。

长期预报

长期预报根据电离层特性参量的时空变化规律和太阳活动性指数的预报值，对正常状态电离层的传播参量月中值所作出的预先推断。它可提前一个月或更长时间预报出高频电波的传播模式、接收点天波信号场强和电路最高可用频率等参数的月中值。根据对电路通信质量的要求，运用这些参数和噪声预报数据，可以对电路的系统能力，包括所需发射功率、天线增益等参数进行估算。在系统能力已定的情况下，可算出电路的最低可用频率，根据它的最高可用频率可确定电路的可用频段。一般把最高可用频率的0.85倍称为最佳工作频率。对特定电路来说，具有最佳工作频率的电波一般都能保证在指定月份的90%天数内不会穿透电离层。因此，用这一方法算出的最佳工作频率常作为特定电路能成功通信的选频上限。长期预报广泛用于高频广播和通信电路的设计。

长期预报的研究工作始自30年代末。中国在40年代后期就开始出版《短波无线电通信应用频率之预测》。50年代中期，国际无线电咨询委员会开始设立这方面的专门研究小组，已提出几种较为完善的使用计算机的长期预报方法。

短期预报

短期预报在太阳活动性与地磁观测资料、短波和超短波场强测试资料的基础上，运用经验方法对临界频率、电路工作最高可用频率、总电子含量等电离层参数的短期变化情况作出的预先推断。对短波通信来说，其主要目的在于确定在太阳爆发和电离层扰动时间内，给定电路实际可用的工作频率（见电离层骚扰预报）。

短期预报的主要方法是在太阳耀斑、太阳 X射线辐射、太阳10厘米波长无线电波辐射等太阳活动性观测资料的基础上，根据日地关系的经验规律对电离层参数的扰动和短期变化进行预报。也可根据各种电离层扰动现象在时间上连续变化这一客观事实，利用电离层参数变化的自相关性进行短期预报。短期预报可以提前几天、几小时，或几分钟作出。提前时间取决于电离层中有关现象变化的快慢程度和所用的预报方法。

为获得短期预报所需的资料，各国在设立地面观测站的同时，还利用卫星进行大区域日地环境监测。为得到全球完整的日地环境图像，创立了国际科技资料广播报及世界日服务局，并设立了8个区域警报中心,负责收集和交换情报。

实时预报

实时预报通过实时测量短波通信电路传播信道的一组特性参数，估算出该信道通过某类指定通信业务的能力，从而实时推断其工作频率、信号调制方式和通信速率等是否与传播信道处于最佳适配状态和如何调整。

实时预报技术多用于自适应快速通信系统。由于传播介质的色散和随机起伏特性的影响，快速数字通信的码元误码率与信号能量在时间域内和频率域内的散布情况有关，故单靠增加发射功率以提高信噪比不可能无限制地改善误码率。因此在实时预报技术中，需要测量的主要信道参数是信号能量、噪声和干扰电平、时延散布和频率散布。按实时测得的数据相关分析所预测的工作参数工作，可使短波数字通信的码元误码率在90%的时间内优于10。

美国60年代研制的公共用户无线电传输系统就是一种实时预报系统，它以斜投射发射信号预处理技术为基础。这个系统根据各个工作频率码元误码率的预报值选出最佳工作频率，并进行高频通信网的频率分配。它能承担2400波特的数字通信，98%的预报频率可使电报传输的误码率优于10，并且可连续提供误码率优于10的工作频率。

调频连续波探测器是另一种斜向探测型实时预报系统，它的探测信号不是脉冲波而是低功率的调频连续波，具有小型灵活和与其他系统兼容性好的特点。此外，垂直探测和返回散射探测两种方法也可用于实时预报。垂直探测方法的工作范围仅为 300公里；返回散射技术可以实时预报电路的最高可用频率，同时可以较好地指出一跳传播的可用频段。

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