本发明属于短波通信，特别涉及该领域中的一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法及系统。
背景技术：
1、当前，短波通信作为一种广泛应用的无线通信技术，具有广阔的覆盖范围和较低的通信成本，被广泛用于军事、航空、海事和应急等领域。然而，由于短波通信系统具有天线高度低、传输距离远等特点，容易受到各种干扰的影响，干扰问题严重影响了通信质量和通信可靠性。
2、目前，短波通信领域存在许多干扰问题，主要包括以下几种类型的干扰：
3、第一，自然干扰。自然干扰主要来自大气层的不稳定性和电离层的异常现象。如闪电放电、雷暴、闪烁现象等都会导致短波信号的衰减和多径效应，降低通信质量。
4、第二，人为干扰。人为干扰主要来自其他无线电通信、雷达、电磁辐射设备等。这些设备会产生频谱污染，对短波通信信号产生干扰，导致接收端无法正确解调和识别信号。
5、第三，电离层干扰。电离层对短波信号传播具有较大影响，电离层的不稳定性和异常现象会导致信号的衰减、传播路径的改变以及信号的分散和时延。
6、因此，了解和识别电离层干扰特征对于提高短波通信的可靠性和抗干扰能力具有重要意义。然而，现有的短波干扰特征提取方法存在一定的局限性，主要表现在以下几个方面：
7、第一，特征提取方法的准确性不高。现有的特征提取方法往往仅考虑了干扰信号的局部特征，忽略了全局特征对于干扰识别的重要性。因此，提取的特征缺乏全面性和准确性。
8、第二，特征提取方法的适应性不强。由于短波干扰的类型和特性多样化，不同类型的干扰信号具有不同的特征，因此需要针对不同类型的干扰信号采用不同的特征提取方法。然而，现有的特征提取方法往往无法适应不同类型干扰的特征提取需求。
9、第三，特征提取方法的实时性较差。现有的特征提取方法通常需要大量的计算资源和运算时间，无法满足实时的干扰特征提取需求。这对于需要即时响应的短波通信应用来说是一个局限。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题就是针对现有短波干扰特征提取方法的局限性，提供一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法及系统，通过提取短波干扰特征，可以准确、全面地描述干扰信号的频率、幅度、时域和频域特征，从而对干扰类型进行分类和识别。通过准确地提取短波干扰特征，有针对性地采取相应的抗干扰策略，提高短波通信的可靠性和通信质量。
2、本发明采用如下技术方案：
3、一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
4、步骤1，收集短波通信信号：
5、在收集短波通信信号时，采用专业的接收设备，并保证采集信号的准确性和全面性。
6、收集一定数量的无线通信信号，进行预处理；对信号进行分析，建立多径信道模型；对信道进行预测和优化；
7、步骤2，利用电离层反演方法获取电离层参数信息：
8、在电离层反演方法中，选择合适的算法和模型，获得准确的电离层参数信息。
9、估计多径信道的延迟和幅度；对接收信号进行信号校正，消除多普勒频移和相位偏移；
10、步骤3，将电离层参数信息与短波通信信号进行综合分析，提取短波干扰特征：
11、将电离层参数信息与短波通信信号进行综合分析时，使用专门开发的数据处理算法，提取短波干扰特征。
12、对天波干扰数据进行预处理，提取特征；采用主成分分析和信息增益等方法来选取特征；根据选定的特征来构建分类器模型；使用处理好的数据集进行模型的训练和测试；
13、步骤4，评估短波干扰特征的准确性和全面性：
14、利用评估指标对提取的短波干扰特征进行准确性和全面性的评估，优化特征提取算法。
15、对天波干扰进行分类，确定干扰抑制策略；设计自适应控制方法；训练模型控制抑制器中的参数或权值。
16、进一步的，步骤2中的电离层参数信息包括电离层高度、电离层密度、电离层结构和电离层反射特性；
17、使用反射高度法确定电离层高度：
18、δt＝2h/c
19、δφ＝(2πh/λ)*s in(θ)
20、上式中，δt是单频信号的相对时间延迟，δφ是相位延迟，c是光速，h是电离层高度，λ是单频信号的波长，θ是入射角；
21、使用相位法获得电离层的相对密度和电离层结构的变化：
22、设信号的波长为λ，信号通过电离层传播的路径长度为l，则相位差δφ表示为：
23、δφ＝(2πl/λ)+δφ_doppler
24、上式中，δφ_doppler是多普勒频移引起的相位变化；
25、使用多普勒频移法推断电离层的垂直电子密度剖面ne(z)和电离层中等离子体的运动速度v(z)：
26、信号的频率偏移δf表示为：
27、δf＝f_r-f_e＝-2v(z)cosθ/λ
28、上式中，f_r是接收信号的频率，f_e是发射信号的频率，θ是信号的入射角，λ是信号的波长；
29、使用电离层散射法得到电离层的垂直电子密度剖面ne(z)和结构信息：
30、根据电波在电离层中的传播，背散射信号的强度表示为：
31、i＝i_0e^(-2∫[ne(z)-n_0]dz)
32、上式中，i_0是入射信号的强度，n_0是背景电子密度，∫[ne(z)-n_0]dz是从接收点到电离层顶的电子密度差的累积积分；
33、背散射信号的时间延迟τ表示为：
34、τ＝2∫[ne(z)-n_0]dz/c
35、上式中，c是电磁波在真空中的速度；
36、背散射信号的相位差δ表示为：
37、δ＝2π∫[f(z)-f_0]dz
38、上式中，f(z)是电离层中的折射率，f_0是真空中的折射率。
39、进一步的，在步骤3中，预处理包括对原始数据进行滤波操作，去除高频噪声和异常值，采用去噪算法，小波变换或卡尔曼滤波，采用数据插值或平滑技术，填补缺失值和平滑数据。
40、进一步的，在步骤3中，使用算法和模型，将电离层参数信息与短波信号进行关联分析，算法包括自适应滤波、时频分析、功率谱密度估计和相关分析。
41、进一步的，在步骤4中，从精确度、召回率、f1值和混淆矩阵方面评估准确性，从覆盖率、误报率、灵敏度和特异性方面评估全面性。
42、一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取系统，适用于上述的方法，其改进之处在于：包括收集单元、获取单元、提取单元和评估单元，所述的收集单元用于收集短波通信信号，所述的获取单元利用电离层反演方法获取电离层参数信息，所述的提取单元将电离层参数信息与短波通信信号进行综合分析，提取短波干扰特征，所述的评估单元用于评估短波干扰特征的准确性和全面性。
43、本发明的有益效果是：
44、本发明所公开的方法，通过结合电离层参数信息和短波通信信号的综合分析，能够准确和全面地提取短波干扰特征，从而提高短波通信的干扰识别率和通信质量。
45、本发明所公开的方法，可以有效解决现有短波干扰特征提取方法的局限性，提高短波通信质量，解决天波干扰和多径效应的影响，满足海上微波传播预测准确性要求。在短波通信领域具有重要的意义，具有广泛的应用前景。
46、本发明所公开的系统，专门用于实施本发明方法，运算速度快，准确率高。
1.一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其特征在于：步骤2中的电离层参数信息包括电离层高度、电离层密度、电离层结构和电离层反射特性；
3.根据权利要求1所述综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其特征在于：在步骤3中，预处理包括对原始数据进行滤波操作，去除高频噪声和异常值，采用去噪算法，小波变换或卡尔曼滤波，采用数据插值或平滑技术，填补缺失值和平滑数据。
4.根据权利要求1所述综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其特征在于：在步骤3中，使用算法和模型，将电离层参数信息与短波信号进行关联分析，算法包括自适应滤波、时频分析、功率谱密度估计和相关分析。
5.根据权利要求1所述综合电离层反演结果的短波干扰特征提取方法，其特征在于：在步骤4中，从精确度、召回率、f1值和混淆矩阵方面评估准确性，从覆盖率、误报率、灵敏度和特异性方面评估全面性。
6.一种综合电离层反演结果的短波干扰特征提取系统，适用于权利要求1所述的方法，其特征在于：包括收集单元、获取单元、提取单元和评估单元，所述的收集单元用于收集短波通信信号，所述的获取单元利用电离层反演方法获取电离层参数信息，所述的提取单元将电离层参数信息与短波通信信号进行综合分析，提取短波干扰特征，所述的评估单元用于评估短波干扰特征的准确性和全面性。
