一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法及装置制造方法及图纸

技术编号:35485077 阅读:15 留言:0更新日期:2022-11-05 16:37
本公开提供了一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法,可以应用于信号处理技术领域。该方法包括:基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

【技术实现步骤摘要】
一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法及装置


[0001]本公开涉及信号处理
,具体涉及电离层等离子体漂移测量的信号处理
,尤其涉及一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法及装置。

技术介绍

[0002]电离层是受到太阳高能辐射以及宇宙线的激励而电离的大气高层。电离层中存在大量等离子体,能改变无线电波的传播速度,从而影响无线电波的传播。由于短波主要是通过电离层反射进行传播,所以电离层的变化会对短波通信造成很大的影响。
[0003]数字电离层测高仪作为一种常用地面设备,可以通过漂移探测模式测量等离子体漂移速度,从而观测电离层的变化情况。由于等离子体漂移速度的测量会受到测量高度、大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等外部条件的影响,导致等离子体漂移速度的测量结果受外部条件影响严重、测量准确率低、测量质量低。
[0004]在相关技术中,可以在漂移探测之前,通过更改测量参数来提高测量准确性。但是,更改测量参数的过程增加了测量的复杂性,并且需要花费大量时间进行参数调试,导致测量效率低。
[0005]此外,相关技术也无法较好地解决因杂波干扰等因素导致的测量准确性差、漂移测量质量低的技术问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题,本公开提供了一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法、装置、设备、介质和程序产品。
[0007]根据本公开的第一个方面,提供了一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法,包括:
[0008]基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

频域

时域转换,得到预处理回波数据,快速傅里叶变换用于将回波数据从时域转换到频域,快速逆傅里叶变换用于将在频域内完成压缩后的回波数据从频域转换到时域,回波数据是互补码相位调制后的脉冲信号经电离层发射得到的数据;
[0009]根据在漂移探测之前垂直探测得到的自动度量结果,对预处理回波数据进行筛选,得到在预设高度范围内探测得到的优化回波数据,自动度量结果包括探测频率和探测高度的关联关系,漂移探测用于得到原始回波数据;
[0010]对经过时域加窗后的优化回波数据进行多普勒滤波,得到反射点数据集;
[0011]利用N个聚类方法,从反射点数据集中确定满足预设条件的多个反射点,得到双极反射点团,N大于等于2;
[0012]基于双极反射点团中每个反射点的多普勒频移值,确定每个反射点的加权因子;以及
[0013]对双极反射点团中每个反射点的加权因子、多普勒频移值以及方向信息进行加权
拟合,得到双极反射点团的漂移速度。
[0014]根据本公开的实施例,其中,回波数据是16位互补码调相后的脉冲信号经电离层发射所得数据,16位互补码包括A码和B码,其中A码:(1 1
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1),参考波形数据是16位互补码的基带信号;基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

频域

时域转换,得到预处理回波数据包括:
[0015]对A码、B码形成的回波数据和A码、B码基带信号分别做频域脉冲压缩,得到A码压缩回波数据和B码压缩回波数据;
[0016]对A码压缩回波数据和B码压缩回波数据相加,得到预处理回波数据。
[0017]根据本公开的实施例,优化回波数据包括M个接收通道,其中M大于等于2;对经过时域加窗后的优化回波数据进行多普勒滤波,得到反射点数据集,包括:
[0018]对M个接收通道的优化回波数据分别做快速傅里叶变换,得到M个接收通道频域数据,接收通道频域数据中多普勒线的中心位于零频处;以及
[0019]利用幅度阈值和多普勒频移阈值对M个接收通道频域数据相加的结果进行多普勒滤波,得到反射点数据集。
[0020]根据本公开的实施例,时域加窗采用的窗函数为Sinc窗函数。
[0021]根据本公开的实施例,利用N个聚类方法,从反射点数据集中确定满足预设条件的多个反射点,得到双极反射点团,包括:
[0022]利用N个聚类方法对反射点数据集中的反射点分别进行聚类,得到N个目标簇中心,目标簇中心为距离预设中心最近的簇中心,簇中心为根据聚类方法得到的多个类别簇的聚类中心;以及
[0023]利用投票法从与N个目标簇中心对应的类别簇中确定多个共同反射点,得到双极反射点团。
[0024]根据本公开的实施例,聚类方法包括基于点分布密度的聚类方法。
[0025]根据本公开的实施例,基于双极反射点团中每个反射点的多普勒频移值,确定每个反射点的加权因子,包括:
[0026]从多普勒频移值中确定最大多普勒频移值;
[0027]计算每个反射点的多普勒频移值和最大多普勒频移值得比值;以及
[0028]对每个反射点的比值的绝对值取对数,得到与每个反射点对应的对数值,并将对数值的绝对值作为每个反射点的加权因子。
[0029]根据本公开的实施例,对双极反射点团中每个反射点的加权因子、多普勒频移值以及方向信息进行拟合,得到双极反射点团的漂移速度,包括:
[0030]从双极反射点团中随机选取3个反射点,生成反射点子集;
[0031]利用加权最小二乘法对每个反射点的加权因子、多普勒频移值以及方向信息进行拟合,得到反射点子集的漂移速度;
[0032]从双极反射点团中随机选取与3个反射点不同的第4个反射点,更新反射点子集;以及
[0033]利用加权最小二乘法计算更新后的反射点子集的子漂移速度,直至更新后的反射点子集包括双极反射点团中的所有反射点,得到双极反射点团的漂移速度。
[0034]根据本公开的实施例,在对每个反射点的加权因子、多普勒频移值以及方向信息进行加权拟合,得到双极反射点团的漂移速度之前,还包括:
[0035]基于二维阵列接收干涉原理,利用最小二乘法对原始回波数据进行拟合,得到原始回波数据的波矢量的拟合结果;以及
[0036]根据波矢量的拟合结果,确定原始回波数据的方向信息,其中方向信息包括方位角和天顶角,原始回波数据是由二维阵列接收天线获取的。
[0037]本公开的第二方面提供了一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理装置,包括:
[0038]压缩模块,用于基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

频域

时域转换,得到预处理回波数据,快速傅里叶变换用于将回波数据从时域转换到频域,快速逆傅里叶变换用于将在频域内完成压缩后的回波数据从频域转换到时域,回波数据是互补码调相本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字电离层测高仪自动漂移测量数据处理方法,包括:基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

频域

时域转换,得到预处理回波数据,所述快速傅里叶变换用于将所述回波数据从时域转换到频域,所述快速逆傅里叶变换用于将在频域内完成压缩后的回波数据从频域转换到时域,所述回波数据是互补码相位调制后的脉冲信号经电离层发射得到的数据;根据在漂移探测之前垂直探测得到的自动度量结果,对所述预处理回波数据进行筛选,得到在预设高度范围内探测得到的优化回波数据,所述自动度量结果包括探测频率和探测高度的关联关系,所述漂移探测用于得到所述原始回波数据;对经过时域加窗后的所述优化回波数据进行多普勒滤波,得到反射点数据集;利用N个聚类方法,从所述反射点数据集中确定满足预设条件的多个反射点,得到双极反射点团,N大于等于2;基于所述双极反射点团中每个反射点的多普勒频移值,确定所述每个反射点的加权因子;以及对所述双极反射点团中每个反射点的所述加权因子、所述多普勒频移值以及方向信息进行加权拟合,得到所述双极反射点团的漂移速度。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述回波数据是16位互补码调相后的脉冲信号经电离层发射所得数据,16位互补码包括A码和B码,其中A码:(1 1
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1);B码:(
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1),参考波形数据是16位互补码的基带信号;所述基于快速傅里叶变换和快速逆傅里叶变换,对回波数据进行时域

频域

时域转换,得到预处理回波数据包括:对所述A码、B码形成的回波数据和A码、B码基带信号分别做频域脉冲压缩,得到A码压缩回波数据和B码压缩回波数据;对所述A码压缩回波数据和B码压缩回波数据相加,得到预处理回波数据。3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述优化回波数据包括M个接收通道,其中M大于等于2;所述对经过时域加窗后的所述优化回波数据进行多普勒滤波,得到反射点数据集,包括:对所述M个接收通道的优化回波数据分别做快速傅里叶变换,得到M个接收通道频域数据,所述接收通道频域数据中多普勒线的中心位于零频处;以及利用幅度阈值和多普勒频移阈值对M个所述接收通道频域数据相加的结果进行多普勒滤波,得到所述反射点数据集。4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述时域加窗采用的窗函数为Sinc窗函数。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述利用N个聚类方法,从所述反射点数据集中确定满足预设条件的多个反射点,得到双极反射点团,包括:利用N个聚类方法对所述反射点数据集中的反射点分别进行聚类,得到N个目标簇中心,所述目标簇中心为距离预设中心最近的簇中心,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:宫兆前马晓雅张锋王顺刘小军方广有
申请(专利权)人:中国科学院空天信息创新研究院
类型:发明
国别省市:

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