[发明专利]张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法及系统

说明书

本发明提供了一种张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法及系统技术。该方法包括：对EFD波形数据进行滤波、插值与重采样的预处理；对SCM波形数据及预处理后的EFD数据，采用滑动窗口极值检测方法进行空间现象的自动检测及参数设置；以检测到的事件标记位置为中心，设置具有设定长度的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配；选择相似度最高的窗口序号，并得到其最佳的匹配位置，将其作为时间校准值；根据时间校准值完成SCM数据与EFD数据之间的时间同步。本发明提供的张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法及系统能够采用事件自动检测的方法进行匹配式的时间校准。

技术领域

本发明涉及遥控遥测技术领域，特别是涉及一种张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法及系统。

背景技术

张衡一号卫星于2018年2月发射入轨运行，为我国首颗电磁监测试验卫星，所携带的电场探测仪(EFD)和感应式磁力仪(SCM)，分别采用不同的时间采集器，经研究发现以上两个载荷的观测数据在时间标签上存在误差，且影响电磁场观测数据在诸如波矢量分析等空间物理方面的研究应用，关于电磁场观测数据精密时间校准方法在相关期刊上尚未见诸报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法及系统，能够采用事件自动检测的方法进行匹配式的时间校准。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种张衡一号卫星电磁场观测数据精密时间校准方法，所述方法包括：对EFD波形数据进行带通滤波、插值与重采样的预处理；对SCM波形数据及预处理后的EFD数据，采用滑动窗口极值检测方法进行空间现象的自动检测及参数设置；以检测到的事件标记位置为中心，设置具有设定长度的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配；选择相似度最高的窗口序号，并得到其最佳的匹配位置，将其作为时间校准值；根据时间校准值完成SCM数据与EFD数据之间的时间同步。

在一些实施方式中，根据闪电哨声波、准周期辐射等空间现象的功率所集中频段范围，对EFD进行带通滤波；并通过如下两种插值方法，一个是三次样条插值与前一个观测时段数据之间的叠加方法，另一个是包络趋势变化以及前一个观测时段数据之间的叠加方法，分别对SCM数据进行插值并优选方法，利用优选的方法对EFD插值后的结果向SCM的采样率进行重采样。

在一些实施方式中，利用所设计的插值方法应用到SCM数据上，进行如信噪比等指标上的评价，从2种插值方法中优选1种插值方法。

在一些实施方式中，窗口的设定长度为1万到10万点；以检测到的事件标记位置为中心，设置具有设定长度的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配，包括：以检测到的事件标记位置为中心，按照1万点为步长生成10个类型的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配。

在一些实施方式中，以检测到的事件标记位置为中心，按照1万点为步长生成10个类型的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配，包括：通过人工统计的闪电哨声波以及准周期辐射分量的持续时间，以事件标记位置为中心设定1万到10万点窗口长度，按照1万点为步长生成10个类型的窗口，利用JS散度进行SCM和EFD之间的匹配。

在一些实施方式中，根据时间校准值完成SCM数据与EFD数据之间的时间同步，包括：如果EFD的时间标签晚于SCM，将SCM的时间标签减去时间校准值的绝对值；或者如果EFD的时间标签早于SCM，将EFD的时间标签减去时间校准值的绝对值。

在一些实施方式中，还包括：在对SCM波形数据及预处理后的EFD数据，采用滑动窗口极值检测方法进行空间现象的自动检测及参数设置之前，对EFD波形数据进行预处理之后，对SCM波形数据及预处理后的EFD数据，分别进行归一化。