【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电波传播信号处理计算，具体涉及一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法及相关设备。
技术介绍
1、罗兰-c系统采用100 khz的信号进行信息传输，其主要传播路径沿地球表面（涵盖陆地与海洋）与大气层的交界区域。相较于其他频段，罗兰-c系统的信号具备较长的波长、卓越的绕射能力以及相对稳定的传播损耗和传输特性，这些特性使其在远程精密导航、精密定时以及校频等领域展现出了广泛的应用价值。在罗兰-c系统的实际运作过程中，信号需穿越复杂多变的地形和天气条件。在此背景下，附加二次时延（additional secondaryphase factor, asf）成为影响路径延迟准确性的一个关键因素。若忽视asf的影响，可能会引入高达数公里的严重误差。值得注意的是，大气和地质条件呈现出高度的复杂性和动态性，这包括但不限于周期性的昼夜交替、季节性的气候变迁、瞬息万变的天气状况、不均匀的植被覆盖以及多样化的土壤类型和地质结构。这些复杂多变的环境因素可能导致大气折射率和土壤电学特性在时间和空间上发生显著波动，进而在地波传播过程中引发复杂的折射和散射效应，最终导致时间延迟出现随机波动。
2、针对asf带来的挑战，传统的罗兰-c系统在asf误差修正和预测技术方面已取得显著进展。具体而言，科研人员从地面和大气两个维度出发，借助数值模拟和实验观测的方法，广泛而深入地研究了传播范围、地表地形变化、地电参数以及大气折射率的空间非均匀分布对asf变化的具体影响机制。尽管在这一领域已取得诸多成就，但关于罗兰-c信号asf统计特性的快速预
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法及相关设备，以解决现有技术获得电波传播时延统计特性需要进行多次仿真导致的效率低的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，包括以下步骤；
4、构建随机地层-大气层分层波导模型，利用pce-fdtd方法获取地波在随机地层-大气层分层波导模型传播中每个时刻的电波场强的均值和标准偏差；
5、根据电场强度的均值得到地波均值场时域波形，在地波均值场时域波形的特定载波周期中定位正向过零点的位置，得到罗兰-c系统地波传播asf的均值；
6、基于电场强度的均值与标准偏差，在地波均值场时域波形同一载波周期中选择两个相邻位置的采样时刻，根据线性近似方法，得到罗兰-c系统地波传播asf的标准偏差；
7、利用地波传播asf的平均值和标准偏差表征罗兰-c系统地波传播asf统计特性，实现对罗兰-c系统地波传播asf统计特性的预测。
8、进一步的，所述随机地层-大气层分层波导模型为均匀分层光滑平地面波导模型，从上到下分为空气层和地层，信号源为电偶极子源，采用载波频率为100khz的罗兰-c长波导航授时信号。
9、进一步的，所述罗兰-c系统地波传播asf的均值的求解步骤为：
10、将规则而平坦的地层的介电常数和电导率视为随机变量，基于pce-fdtd方法可得出二维柱坐标系下tm波的三个场分量的均值方程，构建地波均值场时域波形；
11、将地波均值场时域波形某个载波周期的正向过零点作为采样点，采样点的时刻确定为接收位置地波的到达时刻，得到地波传播平均总时延；
12、基于罗兰-c地波传播总时延和地波传播附加二次时延asf的关系，获取罗兰-c系统地波传播asf的平均值。
13、进一步的，所述地波传播总时延和附加二次时延的之间的关系为：
14、
15、式中，是地波从发射源传播到接收位置的总时延，pf是“基本时延”，sf表示假设实际路径为海水时产生的时延，asf表示附加二次时延，是天线所加电流源中与所提取载波周期时刻相对应的参考时刻，是激励电流与辐射场信号的初相差；
16、附加二次时延的均值为：
17、
18、式中，表示附加二次时延的均值，表示地波传播总时延的平均值。
19、进一步的，所述两个相邻位置的采样时刻通过pce-fdtd方法确定。
20、进一步的，所述两个相邻位置的采样时刻的确定条件为：
21、其中一个采样时刻为正向过零点时刻，电波场强的均值为0：
22、另外一个采样时刻电波场强的均值和正向过零点时刻电波场强的标准偏差相同。
23、进一步的，所述地波传播附加二次时延的标准偏差为两个采样时刻的差值。
24、第二方面，提供一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测系统，包括获取模块、asf均值计算模块、asf标准偏差计算模块和表征预测模块，其中：
25、获取模块：用于构建随机地层-大气层分层波导模型，利用pce-fdtd方法获取地波在随机地层-大气层分层波导模型传播中每个时刻的电波场强的均值和标准偏差；
26、asf均值计算模块：用于根据电场强度的均值得到地波均值场时域波形，在地波均值场时域波形的特定载波周期中定位正向过零点的位置，得到罗兰-c系统地波传播asf的均值；
27、asf标准偏差计算模块：用于基于电场强度的均值与标准偏差，在地波均值场时域波形同一载波周期中选择两个相邻位置的采样时刻，根据线性近似方法，得到罗兰-c系统地波传播asf的标准偏差；
28、预测模块，用于利用地波传播asf的平均值和标准偏差表征罗兰-c系统地波传播asf统计特性，实现对罗兰-c系统地波传播asf统计特性的预测。
29、第三方面，一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
30、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
32、本专利技术一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，首先基于pce-fdtd方法以高精度模拟并量化随机地层-大气层波导环境中电场强度的均值与标准偏差。在此基础上，通过精准定位均值时域信号特定载波周期中的正向过零点位置，本专利技术能够准确计算出罗兰-c系统地波传播的asf均值。这一过程不仅体现了对罗兰-c系统地波传播特性的深刻理解，还为后续的标准差分析提供了关键参数。接着，引入线性代数方法，通过在同周期均值信号相邻位置选择两个采样次数，快速分析罗兰- c系统地波传播asf信号在平坦地形上传播的标准差。这一步骤不仅显著提高了分析效率，还确保了结果的精确性和实用性。本专利技术的技术效果十分显著，相较于传统的统计模拟方法，本专利技术仅需通过一次仿真过程，即可成功获取在随机媒质背景下罗兰-c信号的asf均值与标准差。这一突破性成果不仅极大地提高了求解效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，所述随机地层-大气层分层波导模型为均匀分层光滑平地面波导模型，从上到下分为空气层和地层，信号源为电偶极子源，采用载波频率为100kHz的罗兰-C长波导航授时信号。
3.根据权利要求1所述的一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，所述罗兰-C系统地波传播ASF的均值的求解步骤为：
4.根据权利要求1所述的一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，所述地波传播总时延和附加二次时延的之间的关系为：
5.根据权利要求1所述的一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，所述两个相邻位置的采样时刻通过PCE-FDTD方法确定。
6.根据权利要求1或5所述的一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测方法，其特征在于，所述两个相邻位置的采样时刻的确定条件为：
7.根据权利要求1所述的一种罗兰-C系统地波传播AS
8.一种罗兰-C系统地波传播ASF统计特性预测系统，其特征在于，包括获取模块、ASF均值计算模块、ASF标准偏差计算模块和表征预测模块，其中：
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，其特征在于，所述随机地层-大气层分层波导模型为均匀分层光滑平地面波导模型，从上到下分为空气层和地层，信号源为电偶极子源，采用载波频率为100khz的罗兰-c长波导航授时信号。
3.根据权利要求1所述的一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，其特征在于，所述罗兰-c系统地波传播asf的均值的求解步骤为：
4.根据权利要求1所述的一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，其特征在于，所述地波传播总时延和附加二次时延的之间的关系为：
5.根据权利要求1所述的一种罗兰-c系统地波传播asf统计特性预测方法，其特征在于，所述两个相邻位置的采样时刻通过pce-fdtd方法确定。
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