检测电离层测高仪foF2扰动的方法、相关设备技术

本申请涉及一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法、相关设备，检测电离层测高仪foF2扰动的方法包括：获取电离层测高仪检测到的foF2观测值；对foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值；计算foF2观测值和foF2平滑值的差值，得到foF2残差时间序列；基于2倍标准差法对foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列。如此，采用滤波的方式对foF2观测值进行处理，可以从源头上滤除foF2所具有的时间周期性和波动性，提高了检测结果的可靠性和检测的灵敏度，并且，实现方式简单，可操作性强，具有显著的科研和使用价值。具有显著的科研和使用价值。具有显著的科研和使用价值。

【技术实现步骤摘要】
检测电离层测高仪foF2扰动的方法、相关设备


[0001]本申请涉及空间环境监测
，具体涉及一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法、相关设备。

技术介绍

[0002]电离层是一个时变、色散、各向异性和非均匀的介质,对电离层特别是对F2层的研究对短波通信、探测和电子对抗都具有很重要的意义。大量研究表明，电离层foF2在地震前后一段时间内会出现异常的增大或减小，在孕震区上空附近表现出来，可视为地震引起的电离层效应。因此，对电离层测高仪F2层临界频率(critical frequency of ionospheric F2 layer，foF2)扰动活动的检测研究成为当前地震监测预报研究的焦点之一。考虑到一般震级地震引起的电离层foF2的变化并不明显，震级不是很大的地震引起的电离层foF2扰动信息很可能会淹没在背景正常的变化“噪声”之中。因此，在对空间电离层测高仪foF2监测时，迫切需要寻找一种能有效的检测电离层测高仪foF2是否出现扰动变化的方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术中在检测电离层测高仪foF2是否出现扰动变化时，检测灵敏度不足的技术问题，提供一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法、相关设备。
[0004]为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
[0005]本申请的第一方面提供一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法，包括：
[0006]获取电离层测高仪检测到的foF2观测值；
[0007]对所述foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值；
[0008]计算所述foF2观测值和所述foF2平滑值的差值，得到foF2残差时间序列；
[0009]基于2倍标准差法对所述foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列。
[0010]可选的，所述对所述foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值，包括：
[0011]基于Savitzky
‑
Golay滤波对所述foF2观测值进行平滑，得到所述foF2平滑值。
[0012]可选的，所述foF2平滑值的计算公式为：
[0013][0014]式中，为foF2观测值foF2(t)的平滑值，t为当前历元，m和k分别为滤波窗口前后的历元个数，滤波窗口的长度为(m+k
‑
1)，a
i
为滤波系数，与foF2(t)满足拟合误差的平方和最小。
[0015]可选的，所述基于2倍标准差法对所述foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列，包括：
[0016]计算所述foF2残差时间序列的均值和标准差；
[0017]根据所述均值和所述标准差，确定扰动检测的上限值和下限值；
[0018]利用所述上限值和所述下限值，确定所述foF2扰动的时间序列。
[0019]可选的，所述利用所述上限值和所述下限值，确定所述foF2扰动的时间序列，包括：
[0020]将所述foF2残差时间序列与所述上限值和所述下限值进行比对，确定所述foF2残差时间序列中超出所述上限值和超出所述下限值的部分为所述foF2扰动的时间序列。
[0021]可选的，所述上限值的计算公式包括：
[0022][0023]所述下限值的计算公式包括：
[0024][0025]式中，UA为所述上限值，UB为所述下限值，为所述foF2残差时间序列的均值，σ为所述foF2残差时间序列的标准差。
[0026]可选的，所述得到foF2扰动的时间序列之后，所述方法还包括：
[0027]根据所述foF2扰动的时间序列进行绘图，得到绘图结果。
[0028]本申请的第二方面提供一种检测电离层测高仪foF2扰动的装置，包括：
[0029]获取模块，用于获取电离层测高仪检测到的foF2观测值；
[0030]滤波模块，用于对所述foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值；
[0031]计算模块，用于计算所述foF2观测值和所述foF2平滑值的差值，得到foF2残差时间序列；
[0032]检测模块，用于基于2倍标准差法对所述foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列。
[0033]本申请的第三方面提供一种检测电离层测高仪foF2扰动的设备，包括：
[0034]处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；
[0035]所述存储器用于存储计算机程序；
[0036]所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行如本申请的第一方面所述的方法。
[0037]本申请的第四方面提供一种存储介质，所述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，实现如本申请的第一方面所述的检测电离层测高仪foF2扰动的方法的各个步骤。
[0038]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0039]本申请的方案中，在获取电离层测高仪检测到的foF2观测值后，可以采用滤波的方式对获取到的foF2观测值进行处理，以得到foF2平滑值。在确定了foF2平滑值后，可以计算foF2观测值与foF2平滑值的差值，得到foF2残差时间序列。继而基于2倍标准差法对foF2残差时间序列进行扰动检测，从而得到foF2扰动的时间序列。如此，采用滤波的方式对foF2观测值进行处理，可以从源头上滤除foF2所具有的时间周期性和波动性，提高了检测结果的可靠性和检测的灵敏度，并且，实现方式简单，可操作性强，具有显著的科研和使用价值。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0041]图1是本申请一个实施例提供的一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法的流程图。
[0042]图2是本申请另一个实施例提供的一种检测电离层测高仪foF2扰动的装置的结构示意图。
[0043]图3是本申请另一个实施例提供的一种检测电离层测高仪foF2扰动的设备的结构示意图。
具体实施方式
[0044]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
[0045]参见图1是本申请一个实施例提供的一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法的流程图。本申请的实施例提供一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法，如图所示，该方法至少可以包括如下实施步骤：
[0046]步骤11、获取电离层测高仪检测到的foF2观测值。
[0047本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测电离层测高仪foF2扰动的方法，其特征在于，包括：获取电离层测高仪检测到的foF2观测值；对所述foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值；计算所述foF2观测值和所述foF2平滑值的差值，得到foF2残差时间序列；基于2倍标准差法对所述foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列。2.根据权利要求1所述的检测电离层测高仪foF2扰动的方法，其特征在于，所述对所述foF2观测值进行滤波处理，得到foF2平滑值，包括：基于Savitzky
‑
Golay滤波对所述foF2观测值进行平滑，得到所述foF2平滑值。3.根据权利要求2所述的检测电离层测高仪foF2扰动的方法，其特征在于，所述foF2平滑值的计算公式为：式中，为foF2观测值foF2(t)的平滑值，t为当前历元，m和k分别为滤波窗口前后的历元个数，滤波窗口的长度为(m+k
‑
1)，a
i
为滤波系数，与foF2(t)满足拟合误差的平方和最小。4.根据权利要求1所述的检测电离层测高仪foF2扰动的方法，其特征在于，所述基于2倍标准差法对所述foF2残差时间序列进行扰动检测，得到foF2扰动的时间序列，包括：计算所述foF2残差时间序列的均值和标准差；根据所述均值和所述标准差，确定扰动检测的上限值和下限值；利用所述上限值和所述下限值，确定所述foF2扰动的时间序列。5.根据权利要求4所述的检测电离层测高仪foF2扰动的方法，其特征在于，所述利用所述上限值和所述下限值，确定所述foF2扰动的时间序列，包括：将所述foF2残差时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，祝芙英，杨剑，王兰炜，张兴国，
申请(专利权)人：应急管理部国家自然灾害防治研究院，
类型：发明
国别省市：