[发明专利]地磁场扰动实时分析预报系统

说明书

技术领域

本发明涉及广播通信领域，特别是一种对地磁场扰动实时分析和预报的系统。

背景技术

地球的磁场由主磁场、局部异常磁场和变化磁场三部分构成，前两种变化缓慢，合称为 稳定磁场。变化磁场又称为扰动场，它起源于空间电流体系。它在复杂多变的行星际条件下， 能发生激烈、快速的变化。它与人类的生活休戚相关。例如在强磁扰情况下，特别是地磁暴 期间，其可能致使空间飞行器发生故障、通讯中断、电力系统摧毁，因而地磁场扰动直接影 响着人类的生活和生产。地磁场的监测一直是地球物理学的一个重要的工作，其目的是为了 通过分析地磁场对日地空间环境变化的响应过程和响应特征，确定当前地磁场的扰动程度， 进而对地磁场未来可能产生的扰动状况做出准确的预报。

未来地磁场的扰动程度与当前地磁场的扰动状况密切相关。虽然全球有数百个地磁台站 连续观测地磁场的变化，但汇总不同区域的观测资料，并实时归算出地磁场整体变化程度的 统一指标目前却难于做到，特别是通讯链路中断的特定时期。另外，中长期地磁场扰动具有 一定的规律，但其变化复杂、多样，在以往常规的预报中无法正确有效地加以利用。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种利用单个地磁台站观测资料并实时 分析当前地磁场整体变化程度，由此对未来地磁场扰动程度进行预报的地磁场扰动实时分析 预报系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地磁场扰动实时分析预报系统，包括历史与实时观测数据装置，所述历史与实时观 测数据装置用于对地磁场的变化状况进行实时监测，还包括：当前地磁场扰动分析装置和地 磁场扰动预报模块；

所述当前地磁场扰动分析装置包括数据预处理与存储装置、多元回归分析模型装置、地 磁背景场动态提取装置和实时地磁场扰动状况分析装置；

所述数据预处理与存储装置用于调用所述历史与实时观测数据装置监测的地磁场的变化 状况，并对上述资料进行相应分析和存储；

所述多元回归分析模型装置用于将所述数据预处理与存储装置中的历史地磁场扰动状况 记录进行建模；

所述地磁背景场动态提取装置用于动态的提取实时地磁场扰动场数据；

所述实时地磁场扰动状况分析装置用于结合所述多元回归分析模型装置中的建模数据和 利用所述地磁场背景动态提取装置提取地磁场背景的技术，进行当前地磁场扰动状况分析， 得到当前地磁场扰动状况结果；

所述地磁场扰动预报模块包括自然正交分解特征向量模型装置、特征向量集构建装置、 权重一步预报装置、地磁场扰动预报分析存储装置和地磁场扰动预报输出装置；

所述自然正交分解特征向量模型装置用于将所述数据预处理与存储装置中的历史地磁场 扰动状况记录和所述实时地磁场扰动状况分析装置中的得到的实时扰动状况进行自然正交分 解，得到当前所获取的地磁相关数据时间序列的主分量，包括特征向量分解和振幅；

所述特征向量集构建装置提取所述自然正交分解特征向量模型装置分解的特征向量的各 个分量，构建特征向量集；

所述权重一步预报装置利用时间序列的主分量，获得最近一天的地磁活动预报；

所述地磁场扰动预报分析存储装置用于将所述特征向量集构建装置构建的特征向量集， 以及所述权重一步预报装置获得的最近一天的地磁活动预报结果，生成未来1-30天地磁场扰 动预报结果，并将生成的数据结果和图像保存；

所述地磁场扰动预报输出装置将预报结果预报给外界。

本发明的地磁场扰动实时分析预报系统，其中所述历史与实时观测数据装置包括：磁暴 初相和主相出现时间监测装置、地磁场1、3小时变化幅度监测装置、地磁场一天变化最大变 幅监测装置和行星性磁情指数监测装置。

本发明的地磁场扰动实时分析预报系统，其中所述数据预处理与存储装置对地磁场的变 化状况进行完整性分析，发现数据缺失，运用样条函数自动对数据进行数字插值，对明显超 出历史变化范围的异常数据进行剔除、平滑处理，同时生成后缀为ycl的分析处理情况文件 保存备案。

本发明的地磁场扰动实时分析预报系统，其中所述实时地磁场扰动状况分析装置通过量 取各个小时的地磁总强度和各分量变化幅度，与历史变化幅度及国际对不同纬度台站地磁变 化幅度的换算标准，得到当前以及过去24小时地磁场扰动状况。