重力波参数的计算方法、装置及终端制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种重力波参数的计算方法、装置及终端，涉及重力波技术领域，包括基于探空火箭对大气温度进行探测所得的探测数据，得到原始温度廓线；采用预设处理方法对探测数据进行拟合处理，得到背景温度廓线；其中，预设处理方法包括带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法，或，卡尔曼滤波算法；将原始温度廓线和背景温度廓线作差，得到温度扰动廓线；基于温度扰动廓线计算得到重力波参数；其中，重力波参数包括重力波频谱功率密度；本发明专利技术能够有效提高重力波参数的准确度。

【技术实现步骤摘要】
重力波参数的计算方法、装置及终端
本专利技术涉及重力波研究
，尤其是涉及一种重力波参数的计算方法、装置及终端。
技术介绍
重力波在平流层起重要作用，它能引起大的温度和风场扰动，同时重力波破碎产生的作用力可以改变背景风场，此外，中层大气环流也受重力波影响，大气环流模式的精度依赖中层大气重力波的参数化准确度，所以重力波参数的计算方法至关重要。在现有技术利用温度廓线计算重力波参数的过程中，大多涉及到传统的三次多项式拟合方法，然而这种方式计算得到的扰动温度并不准确，致使基于该扰动温度计算得到的重力波参数准确度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种重力波参数的计算方法、装置及终端，能够有效提高重力波参数计算结果的准确度。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种重力波参数的计算方法，包括：基于探空火箭对大气温度进行探测所得的探测数据，得到原始温度廓线；采用预设处理方法对探测数据进行拟合处理，得到背景温度廓线；其中，预设处理方法包括带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法，或，卡尔曼滤波算法；将原始温度廓线和背景温度廓线作差，得到温度扰动廓线；基于温度扰动廓线计算得到重力波参数；其中，重力波参数包括重力波频谱功率密度。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：基于探空火箭的温度传感器的滞后效应，对计算得到的重力波参数进行修正处理。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述滤波系数是基于非加权线性最小二乘回归和三次多项式确定。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述基于温度扰动廓线计算得到重力波参数的步骤，包括：基于温度扰动廓线，利用功率谱分析法确定重力波频谱功率密度。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述基于温度扰动廓线，利用功率谱分析法计算得到重力波频谱功率密度的步骤，包括：对温度扰动廓线先后进行归一化处理和预白处理；根据处理后的温度扰动廓线，求取重力波的单边频谱功率密度；对单边频谱功率密度先后进行平滑处理和预白恢复处理，得到重力波频谱功率密度。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述基于温度扰动廓线，利用功率谱分析法计算得到重力波频谱功率密度的步骤，包括：基于温度扰动廓线，确定扰动温度Ti'；其中，1≤i≤N；Ti'为温度扰动廓线中第i个温度序列点的扰动温度，N为所述温度扰动廓线上的点数总和；对扰动温度Ti'进行归一化处理，得到归一处理值其中，为背景温度廓线对应的温度值；对归一处理值进行预白处理，得到预白处理值其中，1≤i≤N-1,且PN＝0；基于预白处理值,求取重力波的单边频谱功率密度其中，为Pi的离散傅里叶变换值，kn＝(n/NΔx)为波数，且1≤n≤N；利用Hanning法对单边频谱功率密度进行平滑处理，得到平滑处理值其中，k2≤kn≤kN/2-1；对平滑处理值进行预白恢复处理，得到重力波频谱功率密度结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：按照以下公式，对计算得到的所述重力波频谱功率密度进行修正处理：Φa(kn)＝[1+(knwτ)2]Φ0(kn)：其中，Φa(kn)为大气实际的重力波频谱功率密度；w是所述探空火箭的温度传感器的垂直降落速度，τ是所述温度传感器的响应时间。第二方面，本专利技术实施例还提供一种重力波参数的计算装置，包括：原始温度廓线获得模块，用于基于探空火箭对大气温度进行探测所得的探测数据，得到原始温度廓线；背景温度廓线获得模块，用于采用预设处理方法对探测数据进行拟合处理，得到背景温度廓线；其中，预设处理方法包括带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法，或，卡尔曼滤波算法；温度扰动廓线获得模块，用于将原始温度廓线和背景温度廓线作差，得到温度扰动廓线；重力波参数计算模块，用于基于温度扰动廓线计算得到重力波参数；其中，重力波参数包括重力波频谱功率密度。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：修正模块，用于基于探空火箭的温度传感器的滞后效应，对计算得到的重力波参数进行修正处理。第三方面，本专利技术实施例提供了一种终端，该终端包括存储器以及处理器，存储器用于存储支持处理器执行第一方面任一项所述的方法的程序，处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。本专利技术提供了一种重力波参数的计算方法、装置及终端，通过采用带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法或卡尔曼滤波算法等方式可得到较为准确的背景温度廓线，从而得到合理的温度扰动廓线，进而基于合理的温度扰动廓线计算得到准确度较高的重力波参数，有效提高了重力波参数的准确度和可靠性。本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例所提供的一种重力波参数的计算方法流程图；图2示出了本专利技术实施例所提供的另一种重力波参数的计算方法流程图；图3示出了本专利技术实施例所提供一种大气环境特征图；图4示出了本专利技术实施例所提供的一种LS周期分析结果示意图；图5示出了本专利技术实施例所提供的一种重力波参数的计算装置的结构框图；图6示出了本专利技术实施例所提供的另一种重力波参数的计算装置的结构框图；图7示出了本专利技术实施例所提供的一种终端的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，重力波参数的计算一般采用传统的三次多项式拟合方法，以下简要说明基于三次多项式拟合法计算重力波参数的步骤：对于探测得到的每个温度剖面，首先采用三次样条插值把温度数据插值到预设间隔(诸如0.2km间隔)的高度格点上，其次采用三次多项式按最小二乘法拟合得到背景温度结构，然后再把背景温度从原温度剖面中扣除即可得到残余温度剖面，之后采用2km和10km波长的带通滤波器对上述残余温度剖面进行滤波处理便可得到垂直波长处于2km-10km的扰动温度，进而再基于扰动温度计算重力波参数。然而，上述利用三次多项式拟合方法计算得到的重力波参数通常并不准确，原因为：该方法会产生不真实的波动，致使得到的扰动温度具有随机性和不确定性，此外，上述方法在滤波处理时也可能滤掉主要的波动信号。除此，多阶曲线拟合方法得到的温度扰动廓线大多会包括很强的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重力波参数的计算方法，其特征在于，包括：基于探空火箭对大气温度进行探测所得的探测数据，得到原始温度廓线；采用预设处理方法对所述探测数据进行拟合处理，得到背景温度廓线；其中，所述预设处理方法包括带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法，或，卡尔曼滤波算法；将所述原始温度廓线和所述背景温度廓线作差，得到温度扰动廓线；基于所述温度扰动廓线计算得到重力波参数；其中，所述重力波参数包括重力波频谱功率密度。

【技术特征摘要】
1.一种重力波参数的计算方法，其特征在于，包括：基于探空火箭对大气温度进行探测所得的探测数据，得到原始温度廓线；采用预设处理方法对所述探测数据进行拟合处理，得到背景温度廓线；其中，所述预设处理方法包括带有滤波系数的滑动平均多项式拟合法，或，卡尔曼滤波算法；将所述原始温度廓线和所述背景温度廓线作差，得到温度扰动廓线；基于所述温度扰动廓线计算得到重力波参数；其中，所述重力波参数包括重力波频谱功率密度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述探空火箭的温度传感器的滞后效应，对计算得到的所述重力波参数进行修正处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波系数是基于非加权线性最小二乘回归和三次多项式确定。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度扰动廓线计算得到重力波参数的步骤，包括：基于所述温度扰动廓线，利用功率谱分析法确定所述重力波频谱功率密度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度扰动廓线，利用功率谱分析法计算得到所述重力波频谱功率密度的步骤，包括：对所述温度扰动廓线先后进行归一化处理和预白处理；根据处理后的所述温度扰动廓线，求取所述重力波的单边频谱功率密度；对所述单边频谱功率密度先后进行平滑处理和预白恢复处理，得到所述重力波频谱功率密度。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度扰动廓线，利用功率谱分析法计算得到所述重力波频谱功率密度的步骤，包括：基于所述温度扰动廓线，确定扰动温度Ti'；其中，1≤i≤N；Ti'为所述温度扰动廓线中第i个温度序列点的扰动温度，N为所述温度扰动廓线上的点数总和；对扰动温度Ti'进行归一化处理，得到归一处理值其中，为背景温度廓线对应的温度值；对...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛峥，金波，张晓勇，李明，
申请(专利权)人：上海长望气象科技股份有限公司，北京爱尔达电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31