[发明专利]一种基于电离层测高仪的扰动观测方法

说明书

本发明提出了一种基于电离层测高仪的扰动观测方法，涉及电离层扰动观测领域。一种基于电离层测高仪的扰动观测方法，包括如下步骤：端口初始化：监控系统时间并判断时间是否到达指定时长；生成数据文件：通过端口写入控制到DDS板和RCVR板，开始扫频；系统启动：启动DDS板产生频率信号、相位编码和双相调制，运行脉冲集，启动MCU、发射编码脉冲；定时采集：一定时间后，停止发射编码脉冲，采集140或170组回波信号，判断脉冲集是否运行完，当运行未完成时进入下一步骤，否则重新进行所述系统启动步骤。能够实现实时获取高精度多普勒频高图，便于对电离层扰动进行观测和分析。

技术领域

本发明涉及电离层扰动观测领域，具体而言，涉及一种基于电离层测高仪的扰动观测方法。

背景技术

电离层垂直探测技术是观测研究电离层扰动的一种重要手段，早期主要根据频高图描迹和虚高、临界频率等变化来观测分析电离层扰动情况，数字测高仪的发展使采用信号多普勒频移测量分析电离层扰动成为可能。

电离层高频反射回波的多普勒频移观测是研究电离层扰动的一个重要方法，它可以用来探测电离层反射面的运动速度等参量，以进一步研究电离层的运动和变化。常规的数字测高仪一般有三种工作模式：频高图模式，定频观测模式和漂移观测模式。在频高图模式中，通过发射多个测量脉冲进行FFT分析，也可获得回波信号的多普勒频移，但由于受发射脉冲积累时间的限制，这时所获得的多普勒频移精度一般都较低(0.5Hz以上)，不能满足电离层扰动观测的需要(至少要0.1Hz以下)。在常规的数字测高仪扰动观测中，高精度的多普勒频移一般在漂移观测模式中获得，它是通过对几个工作频率积分较长的时间得到较高精度的多普勒频移。例如，DGS-256数字测高仪的漂移探测仅在2-4个频点上进行，并且只能得到2-4个相应高度上的电离层扰动信息。在此之前，作者所在的研究组曾试验在DGS-256数字测高仪常规的频高图工作模式下，利用该模式记录的16个多普勒通道的原始数据，通过IFFT方法将频域信号还原为时域信号，测量信号相位随时间的变化，得到了高精度多普勒频高图。由于受原有系统设计功能上的限制，高精度的多普勒频高图只能在事后脱机分析得到。

鉴于上述情况和我们开展电离层扰动观测研究的需要，目前需要研制一种电离层扰动观测模式，实现实时获取高精度多普勒频高图，进行电离层扰动观测和分析的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电离层测高仪的扰动观测方法，其能够实现实时获取高精度多普勒频高图，便于对电离层扰动进行观测和分析。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种基于电离层测高仪的扰动观测方法，包括如下步骤：端口初始化：监控系统时间并判断时间是否到达指定时长；生成数据文件：通过端口写入控制到DDS板和RCVR板，开始扫频；系统启动：启动DDS板产生频率信号、相位编码和双相调制，运行脉冲集，启动MCU、发射编码脉冲；定时采集：一定时间后，停止发射编码脉冲，采集140或170组回波信号，判断脉冲集是否运行完，当运行未完成时进入下一步骤，否则重新进行所述系统启动步骤；数据处理：数据的实时快读分析、处理和计算，获取数字频高数据和多普勒频高图数据，数据实时显示及存储，判断频率是否扫描完，释放内存关闭文件。其中，步骤定时采集中停止发射编码脉冲的时间可以为600us。

在本发明的一些实施例中，上述数据处理包括如下步骤：系统通过DDS板产生高频载波，由微处理器产生13位Barker码。

在本发明的一些实施例中，上述数据处理包括如下步骤：通过双相调制产生高频调制脉冲信号，所述高频调制脉冲信号由功率放大器放大，通过发射天线辐射出去。

在本发明的一些实施例中，上述数据处理包括如下步骤：所述高频编码调制脉冲信号到达电离层，通过所述电离层反射返回地面，由两个垂直接收天线接收。