[發(fā)明專利]一種電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610004816.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN105573963B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮靜;柳文;蔚娜;婁鵬;魯轉(zhuǎn)俠;楊龍泉;郭文玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所
• 主分類號(hào): G06F17/13
• 分類號(hào): G06F17/13
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 孫靜雅

本發(fā)明公開一種電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法，包括如下步驟：（一）建立區(qū)域電離層電子濃度網(wǎng)格，在返回散射探測(cè)方位上，按照地面距離和高度分別劃分網(wǎng)格；（二）準(zhǔn)備反演算法的輸入，（三）利用頻率范圍的實(shí)測(cè)前沿?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行反演，采用求解非線性問題的Newton?Kontorovich方法進(jìn)行迭代求解，（四）接著利用頻率進(jìn)行反演，（五）經(jīng)過n次反演，最終得到二維電子濃度剖面，即我們的最優(yōu)反演結(jié)果。本發(fā)明所公開的電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，基于解空間約束的思想，提出了頻段遞增逐步逼近反演算法，對(duì)解空間做出了合理限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電離層研究及應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

高頻返回散射探測(cè)作為重要的電離層探測(cè)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)遙遠(yuǎn)區(qū)域電離層空間上的連續(xù)監(jiān)測(cè)，探測(cè)獲取的高頻返回散射掃頻電離圖顯示了探測(cè)頻率-群路徑-回波能量三者之間的關(guān)系。電離圖包含了探測(cè)路徑上的電離層狀態(tài)信息，通過對(duì)其反演可以實(shí)時(shí)獲取大面積范圍的電離層參數(shù)。由于電離層的時(shí)間聚焦和球形聚焦等效應(yīng)，電離圖上有著較清晰、陡峭的前沿(也稱最小群時(shí)延)，一般能夠準(zhǔn)確判讀。返回散射前沿除了受電離層電子濃度分布影響之外，幾乎不受任何其他因素(如天線波束、地面特性等)的影響。因此，返回散射前沿被廣泛用來進(jìn)行電離層的反演研究。

不少學(xué)者已經(jīng)致力于利用返回散射前沿反演電離層參數(shù)的研究，目前反演方法大致可以歸納為如下幾類：(1)基于迭代的擬合算法。首先是Rao(1974)利用返回散射電離圖前沿任意三組(p′，f)層數(shù)據(jù)反演準(zhǔn)拋物模型的三個(gè)參數(shù)，隨后，Rao(1975)提出了一種利用返回散射電離圖離散散射源回波描跡反演電離層參數(shù)和散射源地面距離的方法。這兩種反演算法都假設(shè)電離層球形對(duì)稱，不考慮地磁場(chǎng)的影響，并且都是反演單層準(zhǔn)拋物模型參數(shù)。1979年DuBroff將這種反演算法推廣到電離層非球形對(duì)稱的情況，假設(shè)了一個(gè)簡(jiǎn)單的梯度電離層模型，反演包括準(zhǔn)拋物模型的3個(gè)參數(shù)及其梯度共6個(gè)參數(shù)。(2)引入求解不適定問題的理論與方法以解決返回散射電離圖反演不穩(wěn)定性問題。Chuang等(1977)利用地球物理反演中發(fā)展起來的BG理論建立了斜向探測(cè)和返回散射探測(cè)反演模型，并用簡(jiǎn)單模型的垂測(cè)反演結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。Fridman等(1994)以返回散射發(fā)射站處垂直探測(cè)得到的電離層電子濃度剖面和返回散射前沿作為輸入，利用求解非線性問題的Newton-Kontorovich方法和線性不適定問題的Tikhonov正則化方法，反演電離層電子濃度的二維分布，獲得電離層的水平不均勻結(jié)構(gòu)。遺傳算法是近些年來發(fā)展起來的一種高效的非線性全局優(yōu)化算法，也有學(xué)者利用遺傳算法來進(jìn)行返回散射電離圖的反演(謝樹果，2005)。宋君等(2011)使用模擬退火方法對(duì)返回散射電離圖前沿進(jìn)行了反演，但是該方法只適用于電離層較平穩(wěn)時(shí)期。現(xiàn)有的反演方法一般采用全頻段反演的方式，在電離層存在較復(fù)雜水平不均勻特性時(shí)不能很好地反映電離層電子濃度的變化趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種可以如實(shí)反映電離層水平方向的不均勻結(jié)構(gòu)的電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電離層水平不均勻結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法，包括如下步驟：