[發明專利]電離層的壓縮層析成像方法

無效

• 申請號: 201110228343.X
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102930562A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李芳;李廉林;劉艷麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于通過稀疏的電離層TEC觀測數據實現電離層電子密度的高分辨率成像，包括步驟：

步驟一：計算投影矩陣；

步驟二：基于GPS原始數據計算TEC；

步驟三：選擇稀疏變換；

步驟四：構造稀疏約束的優化目標函數；

步驟五：求解步驟四所得的優化函數，完成電離層層析成像。

2.如權利要求1所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述步驟一的投影矩陣的計算流程如下：首先確定反演區域，然后將待反演區域內連續分布的電子密度離散化，并假設在每一個像素網格內的電子密度是相同的；每一次TEC測量事件都對應投影矩陣中的一行，投影矩陣的行數對應GPS衛星位置的采樣數與地面接收臺站個數的乘積；投影矩陣每一行元素值對應與該行相應的射線穿過待反演區域被網格區域所截的線段長度；因此，電離層CT成像轉化成求解線性方程組其中表示觀測誤差，表示投影矩陣，該矩陣元素的值等于各個網格所截射線線段的長度值；代表原始圖像的一維列向量，表示待重建區域電子密度分布的離散網格值；表示沿GPS-地面接收站之間射線路徑進行線積分的TEC數據，向量的第i個元素對應第i條射線路徑的TEC。

3.如權利要求1所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述TEC計算方法包括微分多普勒方法、群/相時延方法或法拉第旋轉方法。

4.如權利要求1所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述步驟三中，包括輸出一種稀疏變換在該變換下，電離層電子密度分布可得到很好的壓縮；或經過該變換后僅有極少數重要的非零元素。

5.如權利要求4所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述稀疏變換是經典的離散余弦或小波的正交變換，或是經驗上觀測到的或通過機器學習訓練得到的欠完備或超完備的線性變換。

6.如權利要求5所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述通過機器學習，為通過主分量分析、樣本聚類或K-SVD的方法學習。

7.如權利要求1所述的電離層的壓縮層析成像方法，其特征在于，所述步驟五中求解稀疏約束優化問題，是基于稀疏約束的優化方法對電離層電子密度進行重建，其依據是電離層電子密度分布的可稀疏性是一個正則化原病態問題的非常重要的先驗信息。