半经验的VHF频段快速预测方法、设备及存储介质

本发明涉及一种vhf频段预测方法，特别涉及一种半经验的vhf频段快速预测方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、vhf(very high frequency，甚高频)是指频带范围在30mhz到300mhz之间的无线电波。该频段具有覆盖范围广、穿透力强等特点，常被用于提供长距离的通信服务。因此该频段广泛应用于广播、航空和海上通信。

2、根据无线信道的建模原理可将信道模型分为确定性信道模型、经验性信道模型和半经验性信道模型。确定性信道建模方法是通过求解麦克斯韦方程或使用几何近似数值方法分析无线电信道传播特性的建模方法，该方法源自无线电波传播机制。经验性信道模型通过利用标准化传播特性、测试累积数据或统计曲线，根据设备频率等参数进行内插或外推，最终通过一系列修正完成预测分析的方法。半经验模型则是确定性模型与经验性模型的结合，利用实测数据拟合待定系数代替确定性模型中计算量大或难于获取的参数，从而达到提升确定性模型预测速度与经验性模型预测准确性和场景泛化能力的目的。

3、vhf频段的典型应用场景为大尺度远距离通信，传播环境涉及平原、山地、丘陵和森林等众多环境，传播场景复杂多样。传播过程中受大气衰减、绕射损耗和反射损耗等的影响。现有的vhf频段预测方法，尚不能实现快速准确。

技术实现思路

1、本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种半经验的vhf频段快速预测方法、设备及存储介质。

2、本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

3、一种半经验的vhf频段快速预测方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤1，构建vhf频段预测模型；确定预测模型的输入参数包括电波频率、收发距离、接收机海拔高度、发射机海拔高度；

5、设预测模型的输出为传播损耗，传播损耗包括直射损耗、反射损耗和绕射损耗，当传播路径不发生绕射时，建立如下预测模型：

6、l(db)＝(40+n)lgd-20lght-20lghr+nlgf  (1)；

7、式中：

8、l(db)为传播损耗，单位为db；

9、n为待定参数；

10、d为收发距离,单位为km；

11、f为电波频率，单位为mhz；

12、ht为发射机海拔高度，单位为m；

13、hr为接收机海拔高度，单位为m；

14、步骤2，对应预测模型采集vhf频段实测数据，使用实测数据拟合预测模型，以确定待定参数n的值；

15、步骤3，由完成拟合的预测模型预测vhf频段的传播损耗。

16、进一步地，设预测模型的输入参数还包括相对余隙，当相对余隙≤0.6时，传播损耗还包括绕射损耗；对预测模型调整如下：

17、l(db)＝(40+n)lgd-20lght-20lghr+nlgf+lδ(db)  (2)；

18、式中：

19、lδ(db)表示绕射损耗。

20、进一步地，设绕射损耗计算公式如下：

21、lδ(db)＝p0+[1f+[2f2+…+pkfk  (3)；

22、式中：

23、pi表示多项式的待定系数；i表示多项式的项次；i＝0、1、2、…、k；

24、k为待定参数n的整数值；

25、利用实测数据中相对余隙>0.6的数据拟合公式1，确定预测模型中的待定参数n；

26、n值确定后，利用实测数据中相对余隙≤0.6的数据拟合公式3，得到多项式系数pi。

27、进一步地，根据相对余隙大小确定传播损耗是否包括绕射损耗，当相对余隙>0.6时，绕射损耗忽略不计，传播损耗不包括绕射损耗，当相对余隙≤0.6时，传播损耗包括绕射损耗，则构建如下综合预测模型：

28、

29、式中：

30、α为相对余隙。

31、进一步地，将采集的实测数据按6:2:2的比例随机分为训练集、测试集和验证集，分别对应用于模型待定参数的拟合、模型性能的测试与验证。

32、进一步地，使用实测数据拟合公式1时，包括如下训练分步骤：

33、步骤a1，设置迭代初始值、迭代次数、迭代步长及预测模型精度；

34、步骤a2，开始训练模型；

35、步骤a3，判断模型精度是否达到预期要求，如果达到，转入步骤a6；如果未达到，迭代次数加1；

36、步骤a4，判断迭代次数是否达到设置次数，如果达到，转入步骤a5；如果没达到，返回步骤a2；

37、步骤a5，判断模型精度是否达到预期要求，如果达到，转入步骤a6；如果未达到，则调整迭代初始值、迭代次数和/或迭代步长；返回步骤a2；

38、步骤a6，训练终止；将模型中的待确定参数设置为训练得到的参数值。

39、本发明还提供了一种半经验的vhf频段快速预测方法的设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现如上述的半经验的vhf频段快速预测方法步骤。

40、本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述的半经验的vhf频段快速预测方法步骤。

41、本发明具有的优点和积极效果是：本发明面向vhf频段的传播预测场景，基于自由空间传播预测模型、d-4定律、菲涅尔定律与测量数据，提出了一种半经验预测模型的构建方法。本发明所提方法构建的模型具有计算量小、所需预测参数易获得与预测准确等特点，可实现传播损耗的快速、精准预测。

技术特征：

1.一种半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，设预测模型的输入参数还包括相对余隙，当相对余隙≤0.6时，传播损耗还包括绕射损耗；对预测模型调整如下：

3.根据权利要求2所述的半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，设绕射损耗计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，根据相对余隙大小确定传播损耗是否包括绕射损耗，当相对余隙>0.6时，绕射损耗忽略不计，传播损耗不包括绕射损耗，当相对余隙≤0.6时，传播损耗包括绕射损耗，则构建如下综合预测模型：

5.根据权利要求1所述的半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，将采集的实测数据按6:2:2的比例随机分为训练集、测试集和验证集，分别对应用于模型待定参数的拟合、模型性能的测试与验证。

6.根据权利要求1所述的半经验的vhf频段快速预测方法，其特征在于，使用实测数据拟合公式1时，包括如下训练分步骤：

7.一种半经验的vhf频段快速预测方法的设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的半经验的vhf频段快速预测方法步骤。

8.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的半经验的vhf频段快速预测方法步骤。

技术总结本发明公开了一种半经验的VHF频段快速预测方法，该方法包括如下步骤：构建VHF频段预测模型；确定预测模型的输入参数包括电波频率、收发距离、接收机海拔高度、发射机海拔高度；设预测模型的输出为传播损耗，传播损耗包括直射损耗、反射损耗和绕射损耗，由相对余隙判断最终预测损耗是否加入绕射损耗；对应预测模型采集VHF频段实测数据，使用实测数据拟合预测模型，以确定待定参数的值；由完成拟合的预测模型预测VHF频段的传播损耗。本发明所提方法构建的模型具有计算量小、所需预测参数易获得与预测准确等特点，可实现传播损耗的快速、精准预测。技术研发人员：王健,郝玉龙,杨铖,吴中乐受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29