[發(fā)明專利]電離層中的地震電磁波波源定位與后向追蹤方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910238080.3
• 申請(qǐng)日: 2009-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN102062868A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方廣有;曾中超;王東峰;張蓓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01V1/00
• 分類號(hào): G01V1/00;G01V1/28;G01V3/12
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國(guó)城

1.一種電離層中的地震電磁波波源定位與后向追蹤方法，其特征在于，利用接收電磁波的來波方向、頻率、傳播媒質(zhì)的特性，進(jìn)行電離層的射線追蹤，對(duì)射線方程進(jìn)行數(shù)值求解，來定位輻射源；其步驟包括：

A)理論推導(dǎo)：

(a)描述波的傳播路徑的方程是Haselgrove方程，將該方程改寫為適合于數(shù)值求解的形式，求出折射率對(duì)各個(gè)變量的一階偏導(dǎo)數(shù)；

(b)選擇合適的數(shù)值方法來對(duì)射線方程求解，推導(dǎo)出具體的迭代格式；

B)計(jì)算機(jī)編程，即電離層射線追蹤軟件：

(a)根據(jù)A)步的理論推導(dǎo)結(jié)果，編制出計(jì)算電離層中波傳播的計(jì)算機(jī)軟件；

(b)由矢量天線的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提取出波的初始傳播方向；

(c)由于波的傳播路徑具有可逆性，將接收點(diǎn)的初始方向反向，進(jìn)行“后向”追蹤，作為軟件計(jì)算的初始條件之一；

(d)設(shè)置軟件計(jì)算的其他初始條件：接收點(diǎn)的位置、計(jì)算的容差、追蹤的截止條件；

C)確定震中位置：

追蹤的截止點(diǎn)就是輻射源在空間的波源，利用截止點(diǎn)確定震中位置。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述B)步，直接對(duì)三維的Haselegrove方程進(jìn)行數(shù)值求解，以避免地球磁場(chǎng)和電離層的色散性對(duì)波傳播路徑的影響，使路徑更加精確。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述B)步，在由當(dāng)前節(jié)點(diǎn)根據(jù)積分算法推進(jìn)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，都對(duì)節(jié)點(diǎn)值進(jìn)行校正，以避免誤差的累積。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述B)步，采用了變步長(zhǎng)技術(shù)，該變步長(zhǎng)技術(shù)充分考慮了媒質(zhì)的折射率的空間梯度，在梯度大的地方步長(zhǎng)小，梯度小的地方步長(zhǎng)大，以保證追蹤精度。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述B)步中的追蹤截止條件，為在電離層的F2層峰值高度。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述C)步中，利用截止點(diǎn)確定震中位置，是在追蹤到截止點(diǎn)后，以截止點(diǎn)沿著地球磁場(chǎng)的磁力線向地面投影，投影點(diǎn)就是震中位置。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，前提是利用矢量天線獲得多分量的電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)波矢分析算法提取出波的頻率、來波方向和極化特性信息。

8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述積分算法，為Runge-Kutter算法、Adams-Moulton算法。

9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述變步長(zhǎng)技術(shù)，是由下式根據(jù)媒質(zhì)的梯度自動(dòng)調(diào)整步長(zhǎng)：

step=kn|∂n∂r+1r∂n∂θ+1rsinθ∂n∂φ|]]>

式中，k為一個(gè)比例常數(shù)，當(dāng)折射率的沿著射線路徑的梯度較小時(shí)，即折射率的變化較平緩，則步長(zhǎng)較大；反之，當(dāng)折射率沿著射線路徑劇烈變化時(shí)，步長(zhǎng)自動(dòng)減小；

同時(shí)，對(duì)步長(zhǎng)設(shè)定一個(gè)上限step_max和下限step_min，當(dāng)按照上式計(jì)算出的步長(zhǎng)超出這個(gè)范圍時(shí)，就以上限步長(zhǎng)或者下限步長(zhǎng)作為實(shí)際的步長(zhǎng)值。

10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述波矢分析算法，為Means算法、波譜矩陣的SVD技術(shù)。