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专利号: 2020116368540
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1、区域网格化,针对某发射台站,确定发射台站经纬度信息,并以发射台为中心,以θ角度为间隔形成辐射路径,以正北方向为起始方向,顺时针划分角度间隔,按照步长Δd等分各路径,称所有路径上的等分点为区域的网格点,获取各网格点的经纬度信息;

步骤2、获取网格点地理信息,通过长波地理信息系统,基于各网格点的经纬度信息,获取路径参数信息,包括高程h、大地电导率σ、相对介电常数εr,形成路径参数数据库;

步骤3、计算附加二次相位因子ASF,根据步骤2获得的数据,通过积分方法的迭代过程,并行计算出各网格点的附加二次相位因子ASF,并将各网格点的附加二次相位因子ASF按路径存入文件中,一条路径的附加二次相位因子ASF存于一个.dat文件,文件以“发射台名+路径与正北方向的夹角θ”命名,最终得到发射台附近区域的ASF预测数据库。

2.根据权利要求1所述的陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,所述步骤1中θ大于0度,小于1度。

3.根据权利要求1所述的陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,所述步骤1中步长Δd小于200m。

4.根据权利要求1所述的陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:

步骤3.1、从所述步骤2得到的路径参数数据库中读入各网格点的地理信息存入二维数组中,对高程h进行小波滤波处理,将参数数组从CPU内存复制到GPU内存,以便后续在GPU中并行计算;

步骤3.2、利用积分方法的迭代过程并行计算各点的衰减因子Wg,并存入衰减因子数组中;

步骤3.3、将在GPU计算得到的衰减因子数组复制回CPU中,地波衰减因子的相位又称为二次时延,可得到时延tw;

步骤3.4、利用积分方法计算得到一条海水路径下的衰减因子,海水路径下衰减因子的相位即为二次相位因子SF;

步骤3.5、根据附加二次相位因子ASF=tw‑SF得到各网格点的ASF值。

5.根据权利要求4所述的陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,所述步骤3.2具体如下:以发射台为中心,半径2km的区域内看作均匀平地面,采用平地面公式(1)~(7)并行计算每条路径上前 个点的衰减因子Wg,Δd为步长,其中

式中,Ez为接受点P(ρ,Φ,z)处z方向的场强,Eb为发射源和接收点P都位于理想导电平面时P点的场强,ω为地波的角频率,μ0为真空磁导率,Idl为垂直电偶极子大小,垂直电偶极子即为发射源,i为虚数单位,k0为空气的波数,kg为地面的波数,z、ρ分别为接收点P在柱坐标系下z方向、ρ方向的坐标值,h为垂直电偶极子Idl的离地高度,pr为发射源与接收点P之间的大圆距离;

从第 个点开始,根据各点的地理信息以及计算得到的地面的衰减因子Wg,利用积分法公式(8)~(10)并行计算出所有路径第 个点的地面的衰减因子Wg,按照此步骤,依次迭代计算出路径上剩余各点的地面的衰减因子Wg:式中,fg是接收点处的地波衰减函数,dp为接收点与发射点的大圆距离,r0表示从发射点到接收点的直线距离,

式中,r1表示从源点到地面上积分动点Q之间的直线距离,r2表示从Q点到接收点P的距离,k0为空气的波数,fg(Q)为动点Q处的衰减函数, 表示r2在表面上的法向导数,在地面接收时,A=1,高空接收时A=0.5,L、D分别表示动点Q和接收点P在x轴上投影至发射点的距离,Δg是地面的归一化表面阻抗:式中,εr为地面的相对介电常数,i为虚数单位,λ为波长,σ为大地电导率电导率。

6.根据权利要求5所述的陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法,其特征在于,所述步骤3.4中,利用积分方法计算衰减因子时,令电导率为5S/m,介电常数为81,高程为0。