[發明專利]一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法

有效

• 申請號: 201810519194.4
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108982974B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王新志;柯福陽;孫慧莉
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01S19/07
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;趙超

1.一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)雷電數據分析：

雷電發生的時間和位置具有隨機性，需要對雷電的發生位置、時間進行統計，找出研究的具體時間和具體位置；具體包括：

第一步，根據研究目標區域內雷電發生的時間，按月份統計每月雷電發生的次數，依據每月雷電發生的次數，分析雷電的月分布狀況；

第二步，根據雷電的位置信息，分地區對雷電進行統計，依據不同地區雷電的發生次數，分析雷電的區域分布狀況；

第三步，根據雷電發生的時間，將目標研究月份的數據按天進行統計，確定當月中每天雷電發生的次數；依據每天雷電發生的次數，分析雷電的日分布狀況；

(2)太陽與地磁活動狀況分析：

電離層活動主要受太陽和地磁活動影響，在太陽和地磁活動相對平靜的條件下，電離層在一段時間不會有太大變化；收集磁情指數Dst指數和地磁活動指數Kp指數，分析太陽與地磁活動狀況；

(3)確定分析時段、分析區域：

根據太陽與地磁活動平靜狀況，對比(1)中雷電的月分布、區域分布及日分布狀況，確定雷電活動頻繁日，并根據以下三個條件確定分析時段和分析區域；三個條件具體為：

第一條，太陽與地磁活動平靜；

第二條，雷電活動頻繁日；

第三條，分析區域內，雷電活動頻繁日前15天，雷電活動相對平靜；

(4)雷電相關參數統計：

雷電發生的位置具有很強的隨機性，根據(3)中確定的雷電活動頻繁日，統計該雷電活動頻繁日每分鐘雷電的次數n、每分鐘雷電的最大強度k_max和每分鐘雷電的平均強度k_mean；將雷電活動頻繁日，所有雷電的緯度、經度分別取平均值得到分析點緯度lat_mean，經度lon_mean；

(5)GIM數據獲取；

IGS下屬共有5個電離層分析中心，分別是：CODE、ESOC(European Space OperationsCenter ofESA)JPL、NRCan(Natural Resources Canada)、UPC(Technical UniversityofCatalonia)；各分析中心分別用各自的算法計算GIM，由IGS網站進行發布；根據目標日期，計算年積日；根據年積日，從IGS網站獲取目標天及目標天之前15天共16天GIM數據；

(6)計算分析點電離層TEC序列值

k＝1…16表示相對于分析日的天數，j＝0:00…24:00表示1天中的時刻；

第一步，根據公式(1)、(2)分別計算緯度lat_mean、經度lon_mean對應的格網值lat_no、lon_no；

lat_no＝fix((87.5-lat_mean)/2.5)+1 (1)

lon_no＝fix((-180-lon_mean)/5)+1 (2)

公式(1)和公式(2)中，fix表示取整；

第二步，依據lat_no、lon_no，獲取k天、j時刻，緯度lat_mean、經度lon_mean對應的周圍四個點TEC值，分別用和表示；

第三步，根據公式(3)、(4)計算緯度lat_mean，經度lon_mean點對應的差值系數S1和S2；

S1＝(lat_mean-(87.5-(lat_no-1)×2.5))/2.5 (3)

S2＝(lon_mean-((lon_no-1)×5-180))/5 (4)

第四步，根據公式(5)計算k天，j時刻分析點緯度lat_mean，經度lon_mean對應的值；

(7)計算k天、j時刻點(lat_mean、lon_mean)電離層序列的上限下限

需按天、分時刻計算點(lat_mean、lon_mean)電離層序列的上限和下限

第一步，對k天，所有時刻分析點電離層TEC序列按從小到大或從大到小進行排序；

第二步，把k天排序后的序列四等分，第一個等分值用表示，第二個等分值用表示，第三個等分值用表示，第四個等分值用表示；

第三步，根據公式(6)和(7)，計算k天序列的上限和下限

(8)計算k天，各時刻電離層異常狀況

如果則表示正常；

如果則表示正異常；

如果則表示負異常；

(9)k天，雷電與電離層TEC異常時間相關性分析；

根據k天，電離層TEC異常和雷電發生的重合時段，雷電的發生時段，分析k天雷電和電離層TEC異常時間相關性；

設定y為電離層TEC異常和雷電發生的重合時段、x為雷電的發生時段，時段以小時為單位，根據公式(8)計算k天，電離層TEC異常與雷電時間相關性R；

R＝x/y×100％ (8)。