[發明專利]一種用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法

有效

• 申請號: 202211265222.7
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115728797B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 陳克杰;李佳峰;魏國光;柴海山;朱海;薛長虎
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/17;G08B21/10
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 莊敏芳

1.一種用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法，其特征在于，所述方法包括：

根據GNSS觀測數據，得到電離層擾動時間序列與電離層穿刺點位置坐標；

根據所述電離層擾動時間序列，得到海嘯的擾動源和起始時刻估計；

根據所述電離層穿刺點位置坐標，得到星下點坐標；

根據所述星下點坐標與所述海嘯的擾動源之間的距離，得到電離層擾動時距圖，并根據所述電離層擾動時距圖，得到海嘯傳播速度估計；

根據所述電離層擾動時間序列和所述星下點坐標，得到電離層擾動二維空間分布圖，并根據所述電離層擾動二維空間分布圖，得到海嘯行進方向估計；

根據所述海嘯傳播速度估計、所述海嘯行進方向估計、所述海嘯的擾動源和起始時刻估計，得到海嘯預警信號；

所述根據所述星下點坐標與所述海嘯的擾動源之間的距離，得到電離層擾動時距圖，并根據所述電離層擾動時距圖，得到海嘯傳播速度估計，包括：

利用Morlet連續小波變換對所述電離層擾動時間序列進行頻譜分析，計算GNSS地面臺站-衛星觀測對的各歷元衛星星下點與擾動源之間的距離，將所述距離表示為時間的函數，并分別記錄對應歷元的電離層擾動值，得到電離層擾動時距圖；

采用最小二乘線性擬合對所述電離層擾動時距圖進行擬合，得到時距圖擬合速度；

將所述時距圖擬合速度與淺水公式計算理論海嘯波行進速度進行比較，得到海嘯傳播速度估計。

2.根據權利要求1所述的用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法，其特征在于，所述根據GNSS觀測數據，得到電離層擾動時間序列與電離層穿刺點位置坐標，包括：

根據所述GNSS觀測數據，得到電離層穿刺點與GNSS地面觀測站的位置關系，根據所述位置關系，計算得到電離層穿刺點位置坐標，并從所述GNSS觀測數據中提取載波相位觀測值；

對所述載波相位觀測值采用無幾何距離組合的載波相位歷元間差分方法進行計算，得到斜路徑總電子含量差分值；

構建GNSS地面測站與衛星之間的映射函數，將所述斜路徑總電子含量差分值投影到天頂方向，得到垂直總電子含量差分值；

根據所述垂直總電子含量差分值，得到電離層總電子含量原始變化序列；

根據所述電離層總電子含量原始變化序列，得到電離層擾動時間序列。

3.根據權利要求2所述的用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法，其特征在于，所述根據所述電離層總電子含量原始變化序列，得到電離層擾動時間序列，包括：

構造四階歸一化原型巴特沃斯低通濾波器系統函數；

將所述四階歸一化原型巴特沃斯低通濾波器系統函數用第一衰減處截止頻率進行去歸一化處理，得到歸一化系統函數；

將所述歸一化系統函數進行模擬帶通濾波器變換，得到巴特沃斯帶通濾波器系統函數；

通過所述巴特沃斯帶通濾波器系統函數對所述電離層總電子含量原始變化序列進行濾波，得到所述電離層擾動時間序列。

4.根據權利要求1所述的用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法，其特征在于，所述根據所述電離層擾動時間序列，得到海嘯的擾動源和起始時刻估計，包括：

根據所述電離層擾動時間序列與所述電離層穿刺點位置坐標，通過射線追蹤法得到電離層穿刺點處的擾動行進時間以及擾動起始時刻；

根據所述電離層穿刺點處的擾動行進時間以及擾動起始時刻，得到電離層穿刺點處的起始時刻均值與起始時刻標準差；

根據所述起始時刻均值與所述起始時刻標準差，得到所述海嘯的擾動源和起始時刻估計。

5.根據權利要求4所述的用于海嘯預警的GNSS多系統電離層擾動分析方法，其特征在于，所述根據所述起始時刻均值與所述起始時刻標準差，得到所述海嘯的擾動源和起始時刻估計，包括：

根據所述起始時刻標準差繪制等值線圖；

將所述等值線圖上起始時刻標準差最小的測試點作為所述海嘯的擾動源，將所述起始時刻標準差最小的測試點對應的起始時刻均值作為所述起始時刻估計。