电场探测仪数据处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电场探测仪数据处理方法及系统。该方法包括：电场探测仪0级数据进行数据格式转换及参数校正，生成1级数据产品；生成2级数据产品；获得3级数据产品；生成4级数据产品。本发明专利技术提供的感应式磁力仪数据处理方法及系统能够将卫星上电场探测仪的原始探测数据进行处理，生成实际可用的数据产品。生成实际可用的数据产品。生成实际可用的数据产品。

Data processing method and system of electric field detector

【技术实现步骤摘要】
电场探测仪数据处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星遥感
，特别是涉及一种电场探测仪数据处理方法及系统。

技术介绍

[0002]“张衡一号”卫星是中国第一颗自主研制的地球物理场卫星，电场探测仪是卫星上搭载的八种载荷之一。“张衡一号”电磁卫星于2018年2月2日成功发射，该卫星搭载的全球导航卫星系统无线电掩星(GRO)接收机具备了全球定位系统(GPS)卫星和北斗导航系统(BD)卫星的掩星观测功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种电场探测仪数据处理方法及系统，能够将卫星上感应式磁力仪的原始探测数据进行处理，生成实际可用的数据产品。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电场探测仪数据处理方法，所述方法包括：对电场探测0级数据进行物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算得到1级数据；将地震事件、空间天气指数的信息与每轨数据时空匹配，通过坐标变换得到地球坐标系和地理坐标系下的2 级数据；LF频段数据需要消除感生电动势得到2A级数据；在2级和2A级数据的基础上，对观测数据沿纬度进行数据重组分析得到3级数据产品和图像产品；在2级和2A级数据的基础上，对观测数据在空间上进行数据重组分析得到4级数据产品和图像产品；
[0005]其中，1级数据产品包括：对0级数据经过格式转换、定标处理后生成的按时间排列的四个频段三分量电场波形和功率谱密度数据；2级数据产品包括：对1级数据进行坐标转换，生成带有地理和地磁坐标系、时间、位置的四个频段三分量电场时域和功率谱密度数据；2A级数据产品包括：对2A级数据消除地球基本磁场对ULF频段电场波形观测数据的附加电场影响(Vs
×
B)，生成带有地理和地磁坐标系、时间、位置且已去除感应电动势的ULF频段三分量电场波形数据；3级数据产品包括：在2级数据的基础上，对近直流频段的波形数据和全频段的功率谱数据按照固定的纬度间隔进行重采样，生成全球范围及中国区域的重访轨道观测数据的时间序列产品及图像，标注地震及磁情指数信息；4级数据产品包括：在2级数据基础上，生成全球范围及中国区域上空电场的动态变化及其相对于背景场的变化幅度。
[0006]在一些实施方式中，对电场探测0级数据进行物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算得到1级数据包括：ULF/ELF时域数据的计算过程、VLF/HF时域数据的计算过程、VLF/HF频域数据的计算过程。
[0007]在一些实施方式中，ULF/ELF时域数据的计算过程、VLF/HF时域数据的计算过程、VLF/HF频域数据的计算过程均包括：物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算的步骤。
[0008]在一些实施方式中，将地震事件、空间天气指数的信息与每轨数据时空匹配，通过
坐标变换得到地球坐标系和地理坐标系下的2级数据，包括：根据卫星
‑
地理坐标系转换矩阵，由卫星坐标系转换到地理坐标系；根据地理
‑
地磁坐标系转换矩阵，由地理坐标系转换到地磁坐标系。
[0009]在一些实施方式中，根据卫星
‑
地理坐标系转换矩阵，由卫星坐标系转换到地理坐标系，包括：根据如下公式进行转换：
[0010]E
GEO
＝ME
SBC
[0011]其中，E
SBC
表示卫星本体坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，E
GEO
表示地理坐标系电场三分量，单位V/m，，格式为7.6f，M表示卫星
‑
地理坐标系转换矩阵；
[0012]根据地理
‑
地磁坐标系转换矩阵，由地理坐标系转换到地磁坐标系，包括：根据如下公式进行转换：
[0013]E
MAG
＝C(t)E
GEO
[0014]其中，E
GEO
表示地理坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，E
MAG
表示地磁坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，C(t)表示地理
‑
地磁坐标系转换矩阵。
[0015]在一些实施方式中，ULF频段数据需要消除感生电动势得到2A级数据，包括：根据如下公式消除感生电动势：
[0016]E
′
GEO
＝E
GEO
‑
V
S
×
B
[0017]其中，E
′
GEO
为地理坐标系下实际空间电场，单位V/m，格式为7.6f；V
S
为卫星相对于地球的飞行速度，单位m/s，格式为7.6f；B为地球磁场，单位nT，格式为7.6f。
[0018]在一些实施方式中，在2级和2A级数据的基础上，对观测数据沿纬度进行数据重组分析得到3级数据产品和图像产品，包括：获取本轨道对应的前 30天6条重访轨道数据，按纬度间隔0.01
°
和0.5
°
进行间隔划分，然后计算每0.01
°
/0.05
°
间隔内的中值、上下四分位点和四分位差；对当前观测的单轨数据，同样按以上间隔进行划分，并计算中值A5；利用前30天6条重访轨道数据的中值、上下四分位点及其四分位内差，计算上下界限；计算每个 0.01
°
/0.05
°
区域内，当前观测值与其前30天重访轨道上下界限的差值，根据当前观测数据是否超过上下界限，对每个0.15
°
/0.3区域点进行标记，正常为0，超出边界则标注出当前观测值与上下边界的差值d；对当前观测轨道数据以及之前30天内的6条重访轨道数据，采用滑动的方式，对每条轨道的以上步骤进行计算，并能将30天的6条重访数据展示在同一图上；标注地震记录、空间天气的信息生成3级数据，并完成数据处理报告。
[0019]在一些实施方式中，在2级和2A级数据的基础上，对观测数据在空间上进行数据重组分析得到4级数据产品和图像产品，包括：按照30天时间间隔及5
°×
2.5
°
空间间隔，滑动选取全球和中国区域上空的各特征频段的功率谱数据，计算每个空间间隔内所有轨道的中值、四分位点及分位差，以及上下界限D，并通过对各个间隔内中值进行插值，得到全球及全国范围空间分布背景场；以当前5天时间间隔及5
°×
2.5
°
空间间隔，计算观测得到电子密度、电子温度在每个空间间隔内所有轨道的中值B
5i
，并通过对各个间隔内中值B
5i
进行插值，得到全球及全国的空间分布图，滑动更新每天的全球及全国范围空间分布图；计算每天每个间隔内电子密度、电子温度的中值B
5i
，与之前30天的背景中值的差值dB
i
＝B
5i
‑
B<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电场探测仪数据处理方法，其特征在于，包括：对电场探测0级数据进行物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算得到1级数据；将地震事件、空间天气指数的信息与每轨数据时空匹配，通过坐标变换得到地球坐标系和地理坐标系下的2级数据；ULF频段数据需要消除感生电动势得到2A级数据；在2级和2A级数据的基础上，对观测数据沿纬度进行数据重组分析得到3级数据产品和图像产品；在2级和2A级数据的基础上，对观测数据在空间上进行数据重组分析得到4级数据产品和图像产品；其中，1级数据产品包括：对0级数据经过格式转换、定标处理后生成的按时间排列的四个频段三分量电场波形和功率谱密度数据；2级数据产品包括：对1级数据进行坐标转换，生成带有地理和地磁坐标系、时间、位置的四个频段三分量电场时域和功率谱密度数据；2A级数据产品包括：对2A级数据消除地球基本磁场对ULF频段电场波形观测数据的附加电场影响(Vs
×
B)，生成带有地理和地磁坐标系、时间、位置且已去除感应电动势的ULF频段三分量电场波形数据；3级数据产品包括：在2级数据的基础上，对近直流频段的波形数据和全频段的功率谱数据按照固定的纬度间隔进行重采样，生成全球范围及中国区域的重访轨道观测数据的时间序列产品及图像，标注地震及磁情指数信息；4级数据产品包括：在2级数据基础上，生成全球范围及中国区域上空电场的动态变化及其相对于背景场的变化幅度。2.根据权利要求1所述的电场探测仪数据处理方法，其特征在于，对电场探测0级数据进行物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算得到1级数据包括：ULF/ELF时域数据的计算过程、VLF/HF时域数据的计算过程、VLF/HF频域数据的计算过程。3.根据权利要求2所述的电场探测仪数据处理方法，其特征在于，ULF/ELF时域数据的计算过程、VLF/HF时域数据的计算过程、VLF/HF频域数据的计算过程均包括：物理量生成、传递函数修正、电场值计算、正交性校正以及功率谱密度计算的步骤。4.根据权利要求1所述的电场探测仪数据处理方法，其特征在于，将地震事件、空间天气指数的信息与每轨数据时空匹配，通过坐标变换得到地球坐标系和地理坐标系下的2级数据，包括：根据卫星
‑
地理坐标系转换矩阵，由卫星坐标系转换到地理坐标系；根据地理
‑
地磁坐标系转换矩阵，由地理坐标系转换到地磁坐标系。5.根据权利要求4所述的电场探测仪数据处理方法，其特征在于，根据卫星
‑
地理坐标系转换矩阵，由卫星坐标系转换到地理坐标系，包括：根据如下公式进行转换：E
GEO
＝ME
SBC
其中，E
SBC
表示卫星本体坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，E
GEO
表示地理坐标系
电场三分量，单位V/m，，格式为7.6f，M表示卫星
‑
地理坐标系转换矩阵；根据地理
‑
地磁坐标系转换矩阵，由地理坐标系转换到地磁坐标系，包括：根据如下公式进行转换：E
MAG
＝C(t)E
GEO
其中，E
GEO
表示地理坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，E
MAG
表示地磁坐标系电场三分量，单位V/m，格式为7.6f，C(t)表示地理
‑
地磁坐标系转换矩阵。6.根据权利要求1所述的电场探测仪数据处理方法，其特征在于，ULF频段数据需要消除感生电动势得到2A级数据，包括：根据如下公式消除感生电动势：E
′
GEO
＝E
GEO
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建平，
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：