[发明专利]基于三测站数据特征点的电离层扰动传播测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于三测站数据特征点的电离层扰动传播测量方法及系统，包括建立局部坐标系，选取监测数据特征点，得到异常到达三个点的时间，得到异常扰动的传播时间差；求异常传播路径的斜率和扰动传播方向投影点坐标，求异常传播速度和方位角，得到测量结果。本发明利用测站穿刺点精确的几何关系，在电离层扰动时间较短的情况下，仅用少量特征点即可准确地自动解算出电离层波动传播的速度大小和方向。对于研究日地空间环境、电离层、磁层耦合、电离层行扰传播形态等具有重要科学意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及电离层波动传播分析技术领域，特别涉及一种基于三测站空间关系以及监测数据特征点的电离层扰动传播测量技术方案。

背景技术

地球高层大气由于受到太严辐射作用，原子、分子发生电离形成大量自由电子，从而在60～2000km高度范围内形成电离层。电离层扰动是指电离层结构偏离其常规形态的急剧变化，又称电离层骚扰。电离源的突变、非平衡态动力学过程、不稳定的磁流动力过程和某些人为因素等，都可引起电离层扰动。电离层扰动会对卫星通讯、GNSS定位等产生严重影响。而寻找电离层扰动传播源，研究其传播方向、速度、范围等，对于探索磁层、电离层、对流层之间相互作用，空间天气变化规律具有重要意义。目前国际上采用的电离层扰动传播速度提取方法主要有距离-时间图法、三测站干涉测量法等。其中距离-时间图法主要是在图上按照斜率计算，准确性较差，计算结果偏差较大；三测站干涉测量法需要较长的稳定扰动波形，且计算过程十分复杂，易受外界因素影响，在扰动波形较短时计算结果不准确。因此，本领域亟待更实用的技术方案出现。

发明内容

为了解决现有方法中存在的问题，本发明提供一种实现简单、结果精确的电离层扰动传播测量技术方案。

本发明技术方案提供一种基于三测站数据特征点的电离层扰动传播测量方法，包括以下步骤，

步骤1，建立局部坐标系，包括根据已知的三个测站穿刺点的坐标，建立以其中一点A为原点的局部坐标系，经线方向为y轴，纬线方向为x轴，计算其余两个测站穿刺点B、C在该局部坐标系中的坐标(x_B,y_B)、(x_C,y_C)；

步骤2，选取监测数据特征点，得到异常到达A、B、C三个点的时间分别为t_A、t_B、t_C，得到异常扰动从A到B和从A到C的传播时间，分别记为时间差dt_AB＝t_B-t_A，dt_AC＝t_C-t_A；

步骤3，求异常传播路径的斜率k和B、C在扰动传播方向投影点D、E坐标(x_D,y_D)、(x_E,y_E)如下，

步骤4：求异常传播速度和方位角，得到测量结果如下，

异常传播速度大小为

异常传播方位角为

其中，α_AD、α_AE为D、E坐标(x_D,y_D)、(x_E,y_E)相应的异常传播方位角。

而且，步骤2中，选取监测数据特征点的实现方式为，从三个监测站的二阶差分时间序列取极小值或极大值，若三个曲线在该区域前后波形非常相似，选取该时域内极小值或极大值作为异常到达三个测站的时间。