[發(fā)明專利]一種用于海嘯預(yù)警的GNSS多系統(tǒng)電離層擾動分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211265222.7
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115728797B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳克杰;李佳峰;魏國光;柴海山;朱海;薛長虎
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 莊敏芳

本發(fā)明公開了一種用于海嘯預(yù)警的GNSS多系統(tǒng)電離層擾動分析方法，所述方法包括：根據(jù)GNSS觀測數(shù)據(jù)，得到電離層擾動時間序列與電離層穿刺點位置坐標(biāo)；根據(jù)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(jù)電離層穿刺點位置坐標(biāo)，得到星下點坐標(biāo)；根據(jù)星下點坐標(biāo)與海嘯的擾動源之間的距離，得到海嘯傳播速度估計；根據(jù)電離層擾動時間序列和星下點坐標(biāo)，得到海嘯行進(jìn)方向估計；根據(jù)海嘯傳播速度估計、海嘯行進(jìn)方向估計、海嘯的擾動源和起始時刻估計，得到海嘯預(yù)警信號。本發(fā)明可利用GNSS多系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對海嘯事件引發(fā)的電離層擾動的特征提取分析，對研究海嘯事件期間的電離層響應(yīng)規(guī)律與提升海嘯預(yù)警魯棒性提供一定的參考依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種用于海嘯預(yù)警的GNSS多系統(tǒng)電離層擾動分析方法。

背景技術(shù)

電離層是地球高層大氣中性氣體分子在紫外線等放射線和高能帶電粒子作用下形成的部分電離區(qū)域。由于海底地震、海嘯、海底火山爆發(fā)等固體地球事件產(chǎn)生的大氣波動能傳播到電離層，并引發(fā)中性粒子和帶電粒子相互碰撞，從而在電離層電子密度中產(chǎn)生行波擾動。從日地空間環(huán)境監(jiān)測、海嘯預(yù)警與災(zāi)害評估角度來看，識別這些電離層擾動異常信號至關(guān)重要。

目前，電離層觀測手段主要包括多普勒探測儀、超視距雷達(dá)以及GNSS技術(shù)。多普勒探測與超視距雷達(dá)監(jiān)測手段通過提取150-200km高度電離層中反射層震蕩速度時變特征來獲得電離層擾動信息。但上述手段觀測覆蓋范圍極為有限，通常為測站上空一點，且測站分布十分稀疏，不適用于災(zāi)害期間的電離層異常特征分析。此外，海嘯預(yù)警中常規(guī)的海基監(jiān)測手段，如深海海洋浮標(biāo)、沿海潮汐計受限于設(shè)備布設(shè)維護(hù)成本高、臺站布設(shè)稀疏、數(shù)據(jù)處理繁瑣的因素而不可避免地存在海嘯誤報、漏報風(fēng)險。GNSS技術(shù)具備測站分布密集、時間分辨率高、數(shù)據(jù)連續(xù)性好和監(jiān)測范圍廣的優(yōu)勢，能夠為電離層區(qū)域觀測提供大量觀測數(shù)據(jù)，對于研究海嘯事件引發(fā)的電離層擾動特征與災(zāi)害預(yù)警評估具有重要意義。

為滿足GNSS在電離層監(jiān)測與海嘯預(yù)警中的應(yīng)用需求，GNSS電離層探測方法得到了重視。目前，GNSS觀測數(shù)據(jù)已成為快速、精確電離層監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)來源。但是，以往研究大都依托GPS單系統(tǒng)，在基于GNSS多系統(tǒng)，包括GPS、GLONASS、Galileo、BDS等觀測數(shù)據(jù)的電離層擾動特征分析與海嘯信號識別方法的研究方面，尚缺乏系統(tǒng)性方法，這很大程度限制了有效觀測信息量。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種用于海嘯預(yù)警的GNSS多系統(tǒng)電離層擾動分析方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的海嘯預(yù)警依托GPS單系統(tǒng)的問題，尤其是基于GNSS多系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的電離層擾動特征分析與海嘯信號識別方法的研究缺乏系統(tǒng)性方法，限制了有效觀測信息量的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供一種用于海嘯預(yù)警的GNSS多系統(tǒng)電離層擾動分析方法，其中，所述方法包括：

根據(jù)GNSS觀測數(shù)據(jù)，得到電離層擾動時間序列與電離層穿刺點位置坐標(biāo)；

根據(jù)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(jù)所述電離層穿刺點位置坐標(biāo)，得到星下點坐標(biāo)；

根據(jù)所述星下點坐標(biāo)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(jù)所述電離層擾動時距圖，得到海嘯傳播速度估計；

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

根據(jù)所述海嘯傳播速度估計、所述海嘯行進(jìn)方向估計、所述海嘯的擾動源和起始時刻估計，得到海嘯預(yù)警信號。

在一種實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)GNSS觀測數(shù)據(jù)，得到電離層擾動時間序列與電離層穿刺點位置坐標(biāo)，包括：