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申请/专利权人：中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所)

摘要：本发明公开了一种不依赖卫星时统和定位信息的斜测电离图读图方法，包括如下步骤：步骤1，极值法分簇：步骤2，对极值对应分簇进行单簇模式识别：步骤3，电离图判图。本发明所公开的方法，可作为卫星失效时的电离图读图手段，还能输出读图过程中产生的分簇结果，为进一步的电离图分簇特征分析提供输入。

主权项：1.一种不依赖卫星时统和定位信息的斜测电离图读图方法，其特征在于，包括如下步骤：电离层探测是在一个固定频率表frq_list上进行扫频发射，将去噪后的斜测电离图数据表示为二维矩阵data，每个元素dataf,t对应频率f在时延t上的采样点情况，有0或1两种取值，取值为1表示有采样点，取值为0表示没有采样点，f表示探测频率编号，与探测频率表frq_list中的频率对应，f＝1,2,...,numf；t表示时延编号，与采样率为rate的时延表delay_list中的时延对应，t＝1,2,...,numt；步骤1，极值法分簇：步骤11，求分簇基准时延：取斜测电离图数据data，f＝f0,f0+1,...,f0+Δf，t＝t0,t0+1,…,t0+Δt，向时延方向投影得到各时延上的采样点数量对Nt作m次滑动平均得N1t，滑动窗口宽度d＝2n-1，m，n为常数；构造令波峰peak＝Φ，波谷sink＝Φ，对t＝t0,t0+1,…,t0+Δt依次搜索极值点，当signt-1*signt≤0时，如果signt-1＞signt，peak＝peak∪{t}，如果signt-1＜signt，sink＝sink∪{t}；设置噪点团门限ηmess＝0.05*maxNt，对如果Nt＜ηmess，则peak＝peak-{t}；最终peak中的极大值点tbi,i＝1,…,modnum对应每个分簇的基准时延编号，对于前两个极大值tb1和tb2对应分簇；步骤12，对极值tb对应分簇确定分簇范围：步骤121，求分簇的时延下沿函数tfx：步骤1211，初始时x＝1,tag＝1,ηN＝min5,0.2*Ntb；步骤1212，设置时延编号搜索范围[y1,y2]，当tag＝1时，[y1,y2]＝[tend-d,tend+d]；当tag＝0时，频率编号x之后采样点个数当Nx0时，令kend＝0；当Nx＝0时，令kend＝kend+0.1，并上移搜索范围[y1,y2]＝[tend,tend+dt]，dt＝2d+kend*x-fend，fend表示结束频率编号；步骤1213，在频率编号x、时延编号t∈[y1,y2]范围内找出所有采样点的时延编号集合：其中函数表示表达式A*取真值时变量*的取值，如果T≠Φ，则tfx＝minT,fend＝x,tend＝tffend，当tag＝1时，令fstart＝fend,tag＝0；如果T＝Φ，则步骤1214，令x＝x+1，当x≤numf时转到步骤1212，否则结束；求得tb对应分簇的时延下沿函数tfx后，再进一步求得本簇时延下沿tf′x＝tfxrate；步骤122，求分簇边界：设极值tb对应分簇的频率编号范围为[fmin,fmax]、频率范围为[luf,muf]、时延编号范围为[tmin,tmax]；步骤121已经获得了本簇开始频率编号fstart和结束频率编号fend，因此fmin＝fstart,fmax＝fend，对应最小频率luf＝frq_listfmin，最大频率muf＝frq_listfmax，最小时延编号tmin＝mintfx,x＝fstart,…,fend，最大时延编号tmax搜索步骤：取本簇描迹尾部数据，如果本簇最大频率muf＞5MHz，f0＝argmfinfrq_listf≥muf-fw，其中fw＝min2,0.2*muf；否则，f0＝fmin，描迹尾部数据为data′＝dataf,t，f＝f0,...,fmax，t＝tmin,...,tb+10d；用极值法对描迹尾部数据data′求得采样点数量函数N′t及其波峰peak′和波谷sink′；在peak′中取第一个波峰位置p1，在sink′中取p1之后的第一个波谷位置s1，截取二者之间的N′t作为N″t，N″t＝N′t,p1≤t≤s1；最大时延编号其中η′N＝min1,N″p15；步骤2，对极值tb对应分簇进行单簇模式识别：步骤21，求描迹尾部斜率k：取本簇最大频率muf时延下沿所在采样点frq2,tao2，对应频率和时延编号f2,t2，frq2＝muf，t2＝tff2，tao2＝t2rate；本簇采样点频率编号集合：则频率集合frq_set＝frq_listFi,i＝1,2,…；取本簇最大频率muf附近频率时延下沿所在采样点frq1,tao1，对应频率和时延编号f1,t1，求序号令idx1＝max1,idx-1，得f1＝Fidx1，frq1＝frq_listf1，t1＝tff1，tao1＝t1rate；描迹尾部斜率k＝dtdf，dt＝tao2-tao1,df＝frq2-frq1；根据基准斜率曲线kbase＝Kdfbase求得斜率门限kη＝Kdf，并根据斜率k调整本簇基准时延编号为：步骤22，单簇模式判决：根据时延延伸范围nt和斜率k区分模式mod，nt＝tmax-tb；mod取值范围{'E','F','EF','none'}，'E'表示该簇为E层，'F'表示该簇为F层，'EF'表示该簇介于E层和F层之间、暂时无法确定，'none'表示不存在该簇；令时延延伸门限nη＝d+n-1，按如下逻辑进行模式判决：如果nt≥nη，令mod＝'F'，再如果nt≤nη+n且k＜kη，则mod＝'E'；如果nt＜nη，令mod＝'E'，再如果nt≥n，且df＞0.1、k＞kη，令mod＝'EF'、再如果k＞2*kη，令mod＝'F'；步骤3，电离图判图：前两个分簇能出现的情况包括：正常：odd＝0，第一分簇为E，第二分簇为F；异常：odd＝-1，第一分簇为F；异常：odd＝1，第一分簇介于EF之间；异常，odd＝2，两个分簇都不确定是F；步骤31，异常情况诊断：设E、F层所在分簇的基准时延分别为c1,c2，令c1＝tb1，该簇模式为mod1；当存在第二个分簇时，令c2＝tb2、该簇模式为mod2，不存在时c2＝0,mod2＝'none'，根据前两个分簇的模式mod1,mod2，按如下逻辑对异常情况进行诊断：当mod1＝'F'，odd＝-1；当mod1＝'EF'，odd＝1；当mod1＝'E'，如果mod2＝'E'，则odd＝2，否则odd＝0；步骤32，处理异常情况：如果odd＝1，先令odd＝2，如果mod2＝'F'，则令odd＝0；如果mod2＝'none'，则令odd＝-1；如果odd＝2，先令odd＝0，如果mod1＝'EF'且第一分簇比第二分簇采样点多，则odd＝-1；如果odd＝-1，令c1＝0,c2＝tb1，并令odd＝0；当c1,c2均大于0时，设E、F层间距门限为τη，如果c2≤c1+τη·rate，表明EF层间距正常；如果c2＞c1+τη·rate，表明两个分簇中至少有一个发生了误判，做如下处理保留采样点多的分簇：如果Nc1≥Nc2，需去掉第二簇以第一簇为准，如果mod1＝'E'，则c2＝0；否则，c2＝c1，c1＝0；如果Nc1＜Nc2，需去掉第一簇以第二簇为准，如果mod2＝'E'，则c1＝c2,c2＝0；否则，c1＝0；当odd＝0，令Esite＝c1,Fsite＝c2；步骤33，输出特征参数：设E、F层传播模式的特征参数分别为Eluf,Emuf和Fluf,Fmuf；当Esite＝0，不存在E层描迹，Eluf＝0,Emuf＝0；当Esite＝tb1，E层描迹在第一分簇，Eluf＝luf1,Emuf＝muf1；当Esite＝tb2，E层描迹在第二分簇，Eluf＝luf2,Emuf＝muf2；当Fsite＝0，不存在F层描迹，Fluf＝0,Fmuf＝0；当Fsite＝tb1，F层描迹在第一分簇，Fluf＝luf1,Fmuf＝muf1；当Fsite＝tb2，F层描迹在第二分簇，Fluf＝luf2,Fmuf＝muf2。

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