陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法技术方案

本发明专利技术公开了一种陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法。首先将区域网格化：针对某发射台站，确定发射台站经纬度信息，并以其为中心，以q角度为间隔形成辐射路径。按照步长Dd等分各路径，获取各等分点的经纬度信息；然后获取路径参数信息：通过长波地理信息系统，基于各等分点的经纬度信息，获取路径参数信息，包括高程h、大地电导率s、相对介电常数e

【技术实现步骤摘要】
陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法
本专利技术属于陆基长波导航/授时
，具体涉及一种陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法。
技术介绍
以罗兰C系统、e罗兰系统、长河二号系统等为代表的陆基长波导航/授时系统，具有覆盖范围大、全天候、抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好等突出优点，是现代PNT体系的重要组成部分。然而，陆基长波导航/授时系统的精度受到诸多因素的影响，其中，影响最大的是附加二次相位因子(AdditionalSecondaryphaseFactor，ASF)的修正精度，它可能使系统定位误差达到几海里甚至更大。通常采用理论预测或实测的方法获取不同位置的ASF修正数据，并制备成以地理网格形式分布的ASF数据库，加载于陆基长波导航/授时接收机中。然而，对于陆基长波导航/授时台所覆盖的广大区域而言，目前并未构建完成高精度的ASF修正数据库，仅在局部区域进行了ASF修正方法的验证。快速制备大面积高精度的ASF修正数据库，尤其是随传播路径环境变化，实现ASF修正数据的快速更新，是该领域的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法，实现在较短时间内完成陆基长波导航/授时发射台站周围ASF修正值的计算或更新。本专利技术所采用的技术方案是，陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法，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。本专利技术的特点还在于，步骤1中θ大于0度，小于1度。步骤1中步长Δd小于200m。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。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。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。本专利技术的有益效果是，一种陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法，采用CPU+GPU异构模式，利用积分方法的迭代过程，通过并行计算快速得到多个位置点的ASF预测结果，从而实现在较短时间内计算完成发射台站周围的ASF修正值。附图说明图1是本专利技术的流程示意图；图2是本专利技术实施中区域网格化的示意图；图3是本专利技术的程序流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。陆基长波导航/授时系统ASF预测数据库快速建库方法，流程图如图1所示，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(该系统集成了中国高程数据SRTM90文件、中国大地电导率电子地图、介电常数与电导率对应表，给出点的经纬度，系统可查询高程数据SRTM90文件得到点的高程，查询大地电导率电子地图得到该点的电导率，根据电导率查询介电常数与电导率的对应表得出介电常数)，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(AdditionalSecondaryphaseFactor)，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(例如：“蒲城A＝100.1”)，最终得到发射台附近区域的ASF预测数据库。步骤1中θ大于0度，小于1度。步骤1中步长Δd小于200m。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n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；/n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ε

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲玉蓉，席晓莉，孙荣爽，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61