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专利号: 2021106192039
申请人: 中国矿业大学
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:

1.一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于:S1、获取电离层闪烁监测接收机ISMR的电离层闪烁因子数据、日出日落时间数据以及表征太阳和地磁活动物理参数,然后对以上数据及参数进行预处理,剔除多路径效应,以及f10.7指数和Ap指数数据中存在断点的不利影响;

S2、选择具有电离层闪烁监测接收机的观测站获取的1Hz采样频率数据,通过文献获取待验证的低采样频率电离层闪烁因子,利用相关性分析方法,统计待验证的低采样频率电离层闪烁因子的闪烁探测发生率,与通过ISMR电离层闪烁因子探测的电离层闪烁发生率,之后将闪烁探测发生率与电离层闪烁发生率进行比较分析,若待验证闪烁因子探测出的电离层闪烁发生率与ISMR给出的电离层闪烁发生率相关性高且差值不大于0.5%,则认为待验证的低采样频率电离层闪烁因子有效性高;

S3、最后对太阳辐射和地磁活动相关性统计分析,通过分别研究太阳辐射和地磁活动指数与日、时电离层闪烁发生率的相关性,若活动指数与日、时电离层闪烁发生率的相关性较高,太阳辐射与日、时电离层闪烁发生率的相关性较高,说明由待验证闪烁因子探测出的电离层闪烁因子的发生的驱动因素与ISMR电离层闪烁因子给出的驱动因素相同,由此可以判断待验证的低采样频率电离层闪烁因子有效性高,反之则判断待验证的低采样频率电离层闪烁因子有效性低。

2.根据权利要求1所述的一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于ISMR电离层闪烁因子数据、日出日落时间数据以及表征太阳和地磁活动物理参数的预处理,包括如下三步:

首先剔除多路径效应对ISMR电离层闪烁因子的影响:即利用IGS提供的精密星历文件和测站的坐标计算选择出的具有电离层闪烁监测接收机的观测站上空每个卫星的高度角,删除高度角小于30°的ISMR电离层闪烁因子,从而提取出受多路径影响较小的ISMR电离层闪烁因子,并将ISMR电离层闪烁因子作为评估低采样频率GNSS电离层闪烁因子有效性的参考值;

然后利用JeanMeeus所提出的天文算法计算用来验证低采样频率GNSS电离层闪烁因子的测站太阳时角,并根据选择的一处配备有ISMR接收机的GNSS测站位置所处时区,计算太阳日出和日落的地方时;

最后用加拿大自然资源局提供的f10.7指数表征太阳活动强弱,用德国地学中心提供的Ap指数和并址磁测站提供的当地地磁数据表征全球和当地的地磁活动强弱,由于f10.7和Ap指数数据中存在断点问题,因此找出断点所在,并将缺失的数据赋值为空,从而避免其不良影响。

3.根据权利要求1所述的一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于待验证的低采样频率GNSS电离层闪烁因子和ISMR的闪烁发生率为:以天为单位获取待验证闪烁因子的日电离层闪烁发生率P,发生率的计算方法如下,其中,P表示闪烁发生率,发生闪烁的历元即该历元的待验证闪烁因子幅值大于ISMR电离层闪烁因子的阈值0.2rad,待验证的低采样频率GNSS电离层闪烁因子的阈值通过现有文献获取,该阈值用以判定某一观测历元是否有闪烁发生。

4.根据权利要求3所述的一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于:通过计算待验证低采样频率GNSS电离层闪烁因子给出的日电离层闪烁发生率P与ISMR给出的日电离层闪烁发生率的差值及相关性:认为90%差值的分布在±0.5%以内,且相关性在0.9以上则为该待验证低采样频率GNSS电离层闪烁因子的探测每日的电离层闪烁。

5.根据权利要求4所述的一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于:利用选择出具有电离层闪烁监测接收机的观测站的日出和日落时间为基准,统计待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子在1年时间内在日落后和日出后的每小时电离层闪烁发生率,由于电离层闪烁在日出和日落后的发生具有一定的规律性,即峰值发生的时间固定;若测站位于北纬66°34’以北和南纬66°34’以南的测站,在进行该项验证时需要考虑到极昼和极夜现象,此时可以仅以当地时为基准,比较峰值的发生时刻;当待验证闪烁因子探测出的发生峰值时刻与ISMR电离层闪烁因子给出的峰值时刻差值在半小时内时,可认为待验证闪烁因子能探测到电离层闪烁日变化规律。

6.根据权利要求1所述的一种低采样频率GNSS电离层闪烁因子的有效性验证方法,其特征在于太阳辐射和地磁活动相关性统计分析,具体包括以下三步:首先由于该项统计分析主要基于相关性分析,而所选用的表征太阳辐射强弱的参数f10.7指数通常的变化范围较大,影响了相关性分析的准确性,因此需要对其进行归一化处理,归一化处理时间长度选择年为单位长度;此外所选择具有电离层闪烁监测接收机的观测站的并址地磁指数时间分辨率为1分钟,且给出的是地磁在东西、南北和垂直三个方向上的分量数列,数值较大,需要将每一分量分别减去其日平均值后,求取各分量数列每分钟内的平方和的开方值,作为当地地磁指数的变化量;

然后分别计算归一化后的f10.7指数、Ap指数日平均值与由待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子给出的日电离层闪烁发生率的相关性;计算所选择具有电离层闪烁监测接收机的观测站的地磁指数的变化量与由待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子给出的每小时电离层闪烁发生率的相关性;若由待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子给出的相关性差值在0.05以内,说明待验证闪烁因子所提取出的电离层闪烁的驱动因素与ISMR电离层闪烁因子的驱动因素相关;

若上述当地地磁指数的变化量与由待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子给出的每小时电离层闪烁发生率的相关性大于0.8,则进一步统计不同大小的地磁变化量条件下,高中低强度的闪烁因子在每一条件下的分布比例,衡量待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子每种比例的不同及对应高中低强度的闪烁因子区间大小,若分布比例相当,且待验证闪烁因子和ISMR电离层闪烁因子的高中低闪烁因子分布区间相当,认为该待验证闪烁因子能够较为准确的提取电离层闪烁。