[發(fā)明專利]陸基長波導航/授時系統(tǒng)ASF預測數(shù)據(jù)庫快速建庫方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011636854.0 | 申請日： | 2020-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN112781593B | 公開（公告）日： | 2023-01-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蒲玉蓉;席曉莉;孫榮爽 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安理工大學 |
| 主分類號： | G01C21/20 | 分類號： | G01C21/20 |
| 代理公司： | 西安弘理專利事務(wù)所 61214 | 代理人： | 王敏強 |
| 地址： | 710048 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 長波 導航 授時 系統(tǒng) asf 預測 數(shù)據(jù)庫 快速 方法 | ||
1.陸基長波導航/授時系統(tǒng)ASF預測數(shù)據(jù)庫快速建庫方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
步驟1、區(qū)域網(wǎng)格化，針對某發(fā)射臺站，確定發(fā)射臺站經(jīng)緯度信息，并以發(fā)射臺為中心，以q角度為間隔形成輻射路徑，以正北方向為起始方向，順時針劃分角度間隔，按照步長△d等分各路徑，稱所有路徑上的等分點為區(qū)域的網(wǎng)格點，獲取各網(wǎng)格點的經(jīng)緯度信息；
步驟2、獲取網(wǎng)格點地理信息，通過長波地理信息系統(tǒng)，基于各網(wǎng)格點的經(jīng)緯度信息，獲取路徑參數(shù)信息，包括高程h、大地電導率s、相對介電常數(shù)er，形成路徑參數(shù)數(shù)據(jù)庫；
步驟3、計算附加二次相位因子ASF，根據(jù)步驟2獲得的數(shù)據(jù)，通過積分方法的迭代過程，并行計算出各網(wǎng)格點的附加二次相位因子ASF，并將各網(wǎng)格點的附加二次相位因子ASF按路徑存入文件中，一條路徑的附加二次相位因子ASF存于一個.dat文件，文件以“發(fā)射臺名+路徑與正北方向的夾角q”命名，最終得到發(fā)射臺附近區(qū)域的ASF預測數(shù)據(jù)庫；
所述步驟3具體如下：
步驟3.1、從所述步驟2得到的路徑參數(shù)數(shù)據(jù)庫中讀入各網(wǎng)格點的地理信息存入二維數(shù)組中，對高程h進行小波濾波處理，將參數(shù)數(shù)組從CPU內(nèi)存復制到GPU內(nèi)存，以便后續(xù)在GPU中并行計算；
步驟3.2、利用積分方法的迭代過程并行計算各點的衰減因子Wg，并存入衰減因子數(shù)組中；
所述步驟3.2具體如下：
以發(fā)射臺為中心，半徑2km的區(qū)域內(nèi)看作均勻平地面，采用平地面公式(1)～(7)并行計算每條路徑上前個點的衰減因子Wg，△d為步長，
其中
式中，Ez為接受點P(ρ,Φ,z)處z方向的場強，Eb為發(fā)射源和接收點P都位于理想導電平面時P點的場強，ω為地波的角頻率，μ0為真空磁導率，Idl為垂直電偶極子大小，垂直電偶極子即為發(fā)射源，i為虛數(shù)單位，k0為空氣的波數(shù)，kg為地面的波數(shù)，z、ρ分別為接收點P在柱坐標系下z方向、ρ方向的坐標值，h為垂直電偶極子Idl的離地高度，pr為發(fā)射源與接收點P之間的大圓距離；
從第個點開始，根據(jù)各點的地理信息以及計算得到的地面的衰減因子Wg，利用積分法公式(8)～(10)并行計算出所有路徑第個點的地面的衰減因子Wg，按照此步驟，依次迭代計算出路徑上剩余各點的地面的衰減因子Wg：
式中，fg是接收點處的地波衰減函數(shù)，dp為接收點與發(fā)射點的大圓距離，r0表示從發(fā)射點到接收點的直線距離，
式中，r1表示從源點到地面上積分動點Q之間的直線距離，r2表示從Q點到接收點P的距離，k0為空氣的波數(shù)，fg(Q)為動點Q處的衰減函數(shù)，表示r2在表面上的法向?qū)?shù)，在地面接收時，A＝1,高空接收時A＝0.5，L、D分別表示動點Q和接收點P在x軸上投影至發(fā)射點的距離，△g是地面的歸一化表面阻抗：
式中，εr為地面的相對介電常數(shù)，i為虛數(shù)單位，λ為波長，s為大地電導率；
步驟3.3、將在GPU計算得到的衰減因子數(shù)組復制回CPU中，地波衰減因子的相位又稱為二次時延，可得到時延tw；
步驟3.4、利用積分方法計算得到一條海水路徑下的衰減因子，海水路徑下衰減因子的相位即為二次相位因子SF；
步驟3.5、根據(jù)附加二次相位因子ASF＝tw-SF得到各網(wǎng)格點的ASF值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陸基長波導航/授時系統(tǒng)ASF預測數(shù)據(jù)庫快速建庫方法，其特征在于，所述步驟1中q大于0度，小于1度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陸基長波導航/授時系統(tǒng)ASF預測數(shù)據(jù)庫快速建庫方法，其特征在于，所述步驟1中步長△d小于200m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陸基長波導航/授時系統(tǒng)ASF預測數(shù)據(jù)庫快速建庫方法，其特征在于，所述步驟3.4中，利用積分方法計算衰減因子時，令電導率為5S/m，介電常數(shù)為81，高程為0。
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