專利名稱：基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上asf修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電波傳播理論計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有獲取ASF的方法主要有兩種理論預(yù)測(cè)方法和實(shí)測(cè)方法。其中理論方法所采用的預(yù)測(cè)模型和對(duì)應(yīng)的方法主要有均勻光滑球面地模型(如Fock的地波繞射計(jì)算方法)、分段均勻光滑球面地模型(如=Millington的經(jīng)驗(yàn)公式方法、Wait積分方法、波模轉(zhuǎn)換法)、不均勻不光滑球面地模型(如積分方程方法、拋物線方法等)。理論預(yù)測(cè)方法較容易實(shí)現(xiàn)，但是其預(yù)測(cè)精度受限于模型中所采用大地電導(dǎo)率的精度，而現(xiàn)有的大地電導(dǎo)率 (1992年CCHR公布的世界大地電導(dǎo)率地圖集)無(wú)法滿足ASF修正的精度需求，致使ASF理論修正結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果存在較大的誤差。實(shí)測(cè)方法分為主副臺(tái)時(shí)差測(cè)量(即TD測(cè)量)和到達(dá)時(shí)刻測(cè)量(即TOA測(cè)量)。早期的長(zhǎng)波接收機(jī)只能進(jìn)行ASF-TD測(cè)量，得到的是主副臺(tái)時(shí)差值而非單臺(tái)站發(fā)射信號(hào)到達(dá)接收點(diǎn)的時(shí)延值?，F(xiàn)代接收機(jī)可以進(jìn)行ASF-TOA測(cè)量，得到的是單臺(tái)站發(fā)射信號(hào)到接收點(diǎn)的時(shí)延值。實(shí)測(cè)方法所獲得的ASF修正值較理論預(yù)測(cè)方法準(zhǔn)確、可信度高。然而這一方法的主要困難在于逐點(diǎn)測(cè)試，存在費(fèi)用高，測(cè)量周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法， 能在降低計(jì)算復(fù)雜度和減少測(cè)量的基礎(chǔ)上提高海上ASF修正精度，解決了現(xiàn)有理論預(yù)測(cè)方法精度低，而實(shí)測(cè)方法費(fèi)時(shí)耗力及無(wú)法進(jìn)行大范圍應(yīng)用的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，具體步驟如下步驟1、在ASF修正海域內(nèi)，確定位于遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)內(nèi)的測(cè)量航線，測(cè)量該測(cè)量航線上多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度，并在各測(cè)量點(diǎn)上分別接收來(lái)自發(fā)射臺(tái)的電波信號(hào)，得到各測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延Tp;步驟2、對(duì)各測(cè)量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的傳播路徑，結(jié)合世界矢量海岸線數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行陸海分段處理，得到各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上的陸地部分距離Rffiift和海洋部分距離；步驟3、根據(jù)步驟1和步驟2得到的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算各測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF_
值；步驟4、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法，結(jié)合最優(yōu)化方法，利用各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度、以及對(duì)應(yīng)的R_、R_和ASF__，反演該測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上陸地部分的大地等效電導(dǎo)率σ陸地；步驟5、對(duì)步驟4得到的大地等效電導(dǎo)率σ _4以一定的方位角間隔進(jìn)行加權(quán)平均， 建立該ASF修正海域所對(duì)應(yīng)的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)；
步驟6、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)合步驟5得到的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)形成海上ASF修正模型，再根據(jù)該海上ASF修正模型對(duì)ASF修正海域進(jìn)行ASF修正，得到該海域的全部ASF修正值。步驟1中測(cè)量航線要求滿足以下條件該測(cè)量航線與發(fā)射臺(tái)所形成的最大扇形區(qū)域包含ASF修正海域。步驟3的具體方法為根據(jù)Tp = PF+SF+ASF, PF = nsR/c X IO6,得到ASF = Tp-PF-SF,其中，Tp為步驟1得到的測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延；PF為一次相位因子；SF為二次相位因子；ASF為附加二次相位因子；R是測(cè)量點(diǎn)與發(fā)射臺(tái)之間的大圓距離、且等于對(duì)應(yīng)的R _4和之和；ns是測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上平均大氣折射指數(shù)；c是光速；同時(shí)，SF+ASF = arg(Wg)/co X106，其中，ω是角速度；Wg是地波衰減因子，arg(Wg)
是地波衰減因子的幅角；在傳播路徑為純海水時(shí)，ASF = 0，得;^ = argKU )xlQ6，其
ω
中，WgI4iitt為傳播距離為R、且電導(dǎo)率為。_時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子，海洋電導(dǎo)率σ _取值為5S/m ；可得淑凡膽=r -Mxio6_argKU**)xlo6，即為測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF
實(shí)測(cè)值 Pcω‘
實(shí)測(cè)值。步驟4中最優(yōu)化方法是指黃金分割法，采用黃金分割法求解出各測(cè)量點(diǎn)的大地等效電導(dǎo)率σ 的具體步驟為根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度和ASF_lHt，選擇分段均勻光滑路徑模型作為傳播路徑模型，并將Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法；給定大地等效電導(dǎo)率ο Pitt初始值，并使用該初始值正演計(jì)算ASF的理論觀察值A(chǔ)SFaife,將得到的ASFaife與步驟3得到的45^3!_進(jìn)行比對(duì)；評(píng)定ASFa論與ASF之間的差異小于等于10ns，如果不滿足，修改大地等效電導(dǎo)率σ 的取值，以使ASF ASF __之間的差異不斷減小，如此反復(fù)迭代， 直到ASFASF__之間的差異小于等于10ns，此時(shí)的大地等效電導(dǎo)率σ 即為所求；其中，淑F= arg (K I實(shí)際路徑)"argKl全海水)xl06，Wg|實(shí)際路徑為測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路
埋論___、
ω
徑的地波衰減因子，根據(jù)Millington經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算WgI具體過程如下
「_ι 苴由w -^7陸地,(iW + 洋，σ海洋))
LUU乙 ι」 ζ、‘-!-1， 正TT,/ D\
^(iWf7 海洋)
w _海洋，σ海洋+ ^地，^7陸地)
反_爐( 洋，％地)，和1&分別代表正向和反向地波衰減因子，W(Ri; σ 為傳播距離為氏、電導(dǎo)率為01時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子。步驟5中加權(quán)平均的具體方法是
5
~ =^^，其中，σ ex為大地等效電導(dǎo)率ο陸地在任意網(wǎng)格點(diǎn)χ的值，σ ei是在
Σ ^
i=\區(qū)間內(nèi)第i個(gè)點(diǎn)的大地等效電導(dǎo)率，η為在此區(qū)間內(nèi)的大地等效電導(dǎo)率反演數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，S是方位角間隔％是權(quán)重，乂 = μζ」血|，i = l....n,Azx是該網(wǎng)格點(diǎn)
χ方位角，Azi為在[Α、- δ /2，Azx+ δ /2]區(qū)間內(nèi)第i個(gè)點(diǎn)的方位角。步驟6的具體方法是計(jì)算方位角為Azx的傳播路徑上海上任意j點(diǎn)的地波衰減因子^
Κ = ，
+ 洋，σ海洋) 正x,(iWf7海洋)，
WJ = ^( 洋，"海衡,( 洋 +U. 反X嗎洋,CTj‘其中，是步驟5中獲得的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)中方位角為^,的傳播路徑的大地等效電導(dǎo)率，Rffittx和場(chǎng)#分別是方位角為K的傳播路徑的陸地部分距離和海洋部分距離，W(Ri; Oi)為傳播距離為R”電導(dǎo)率為σ i時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子；再計(jì)算方位角為Azx的傳播路徑上海上任意j點(diǎn)的ASF修正值A(chǔ)SF^e ASFi^ =，即得海上 ASF 修正模型；
修止，、
ω最后，通過改變?cè)摵Ｉ螦SF修正模型中的σ ex、Rffittx和場(chǎng)#來(lái)得到該海域的全部 ASF修正值。本發(fā)明方法的有益效果是僅需要對(duì)ASF修正海域內(nèi)的一條測(cè)量航線進(jìn)行ASF測(cè)量，就能最終得到該ASF修正海域的全部ASF修正值。該方法在減少測(cè)量工作量和降低計(jì)算復(fù)雜度的前提下，能夠得到較大海域的具有較高精度的海上ASF修正模型和全部ASF修正值數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明方法的原理圖；圖2是實(shí)施例1中ASF修正海域及測(cè)量航線示意圖；圖3是實(shí)施例1中用于進(jìn)行修正結(jié)果驗(yàn)證分析的測(cè)量航線分布圖；圖4是實(shí)施例1中通過航線1得到的ASF測(cè)量值與修正值比較圖；圖5是實(shí)施例1中通過航線2得到的ASF測(cè)量值與修正值比較圖；圖6是實(shí)施例1中通過航線3得到的ASF測(cè)量值與修正值比較圖；圖7是實(shí)施例1中通過航線4得到的ASF測(cè)量值與修正值比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明方法基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，理論基礎(chǔ)及原理是ASF是指電波在傳播的過程中由陸地部分阻滯電波傳播所貢獻(xiàn)的附加二次相位延時(shí)。當(dāng)只關(guān)心海上ASF修正時(shí)，發(fā)射臺(tái)建在內(nèi)陸，電波信號(hào)實(shí)際的傳播路徑為陸地——海洋， 把陸地等效為均勻光滑路徑，用大地等效電導(dǎo)率(EGC Equivalent Ground Conductivity) 等效陸地的地形起伏和電導(dǎo)率變化，并采用Minllington經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行ASF預(yù)測(cè)。理論預(yù)測(cè)結(jié)果常與實(shí)際測(cè)量結(jié)果存在較大誤差，這主要是由于理論預(yù)測(cè)模型對(duì)大地電參數(shù)的不合理選取所致，另外近海區(qū)存在的海岸效應(yīng)影響也會(huì)導(dǎo)致近海區(qū)ASF的理論預(yù)測(cè)誤差過大。如圖1所示，當(dāng)測(cè)得遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)的海上某測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值時(shí)，可用測(cè)量結(jié)果反演該點(diǎn)所在傳播路徑陸地段的大地等效電導(dǎo)率，并用該結(jié)果計(jì)算該傳播路徑上整個(gè)海域的ASF，實(shí)現(xiàn)對(duì)本路徑海上ASF數(shù)據(jù)的修正。基于這一原理，對(duì)于某一發(fā)射臺(tái)所覆蓋的海域， 只需知道海上遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)一條測(cè)量航線(如圖1中箭頭所指航線)上的ASF測(cè)量值， 就可以反演理論預(yù)測(cè)模型中陸地區(qū)域的大地等效電導(dǎo)率，進(jìn)而對(duì)整個(gè)海域(如圖1所示扇形區(qū)域中的海域)ASF值進(jìn)行計(jì)算，得到整個(gè)海域的ASF修正數(shù)據(jù)。這樣可以彌補(bǔ)理論預(yù)測(cè)方法由于電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)精度不足而導(dǎo)致的預(yù)測(cè)精度較差問題，同時(shí)無(wú)需像實(shí)測(cè)方法那樣進(jìn)行大面積高密度的逐點(diǎn)測(cè)量。本發(fā)明方法能用于大范圍海域的較高精度的ASF修正。本發(fā)明方法基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，具體步驟如下步驟1、在ASF修正海域內(nèi)，確定位于遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)內(nèi)的測(cè)量航線，測(cè)量該測(cè)量航線上多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度，并在各測(cè)量點(diǎn)上分別接收來(lái)自發(fā)射臺(tái)的電波信號(hào)，得到各測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延Tp。發(fā)射臺(tái)指設(shè)在陸地上的低頻地波導(dǎo)航臺(tái)或低頻授時(shí)臺(tái)，其頻率范圍為30Hz 300MHz。遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)是指與海岸線大圓距離大于等于IOOkm的海域。確定測(cè)量航線要求其滿足以下條件該測(cè)量航線與發(fā)射臺(tái)所形成的最大扇形區(qū)域包含ASF修正海域。步驟1中使用的裝置包括用于提供從發(fā)射臺(tái)到測(cè)量點(diǎn)的到達(dá)時(shí)刻的長(zhǎng)波接收機(jī)， 用于提供測(cè)量點(diǎn)的位置信息和Ipps信號(hào)的GPS接收機(jī)，用于比對(duì)長(zhǎng)波接收機(jī)Ipps信號(hào)與 GPS接收機(jī)Ipps信號(hào)的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器，以及用于收集數(shù)據(jù)的PC機(jī)。其中，長(zhǎng)波接收機(jī)、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器以及GPS接收機(jī)依次導(dǎo)線連接，長(zhǎng)波接收機(jī)、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器以及GPS接收機(jī)再分別經(jīng)串口轉(zhuǎn)換和PC機(jī)連接。步驟2、對(duì)各測(cè)量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的傳播路徑，結(jié)合世界矢量海岸線數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行陸海分段處理，得到各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上的陸地部分距離Rffiift和海洋部分距離Rw#。步驟3、根據(jù)步驟1和步驟2得到的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算各測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF值。步驟3的具體方法為根據(jù)Tp = PF+SF+ASF, PF = nsR/c X IO6,得到ASF = Tp-PF-SF ；其中，Tp 為步驟 1 得到的測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延，即長(zhǎng)波接收機(jī)測(cè)得的傳播時(shí)延，單位為μ s ；PF為一次相位因子，即地波通過自由空間傳播的時(shí)間延遲，單位為μ s ；SF為二次相位因子，即地波通過純海水傳播相對(duì)于大氣傳播的時(shí)延，單位為μ s ；ASF為附加二次相位因子，即實(shí)際路徑上陸地部分阻滯電波速度貢獻(xiàn)的附加時(shí)間延遲，單位為μ s ；R是測(cè)量點(diǎn)與發(fā)射臺(tái)之間的大圓距離、且等于對(duì)應(yīng)的Rffitt和Riw之和，單位為km ;ns是測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上平均大氣折射指數(shù)；c是光速。同時(shí)，SF+ASF = arg (Wg) / ω X 106，其中，ω是角速度；Wg是地波衰減因子，arg (Wg)
是地波衰減因子的幅角；在傳播路徑為純海水時(shí)，ASF = 0，得;^ = argKU )xlQ6，其
ω
中，WgI4iitt為傳播距離為R、且電導(dǎo)率為。_時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子，海洋電導(dǎo)率σ斯羊取值為5S/m。可得淑凡膽=Γ -Mxi06_argKU**)xl06，即為測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF
實(shí)測(cè)值 Pcω‘
實(shí)測(cè)值。步驟4、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法，結(jié)合最優(yōu)化方法，利用各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度、以及對(duì)應(yīng)的R_、R_和ASF__，反演該測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上陸地部分的大地等效電導(dǎo)率σ陸地。步驟4中最優(yōu)化方法是指黃金分割法，采用黃金分割法求解出各測(cè)量點(diǎn)的大地等效電導(dǎo)率σ 的具體步驟為根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度和ASF_lHt，選擇分段均勻光滑路徑模型作為傳播路徑模型，并將Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法；給定大地等效電導(dǎo)率ο Pitt初始值，并使用該初始值正演計(jì)算ASF的理論觀察值A(chǔ)SFaife,將得到的ASFaife與步驟3得到的45^3!_進(jìn)行比對(duì)；評(píng)定ASFa論與ASF之間的差異小于等于10ns，如果不滿足，修改大地等效電導(dǎo)率σ 的取值，以使ASF ASF __之間的差異不斷減小，如此反復(fù)迭代， 直到ASFASF__之間的差異小于等于10ns，此時(shí)的大地等效電導(dǎo)率σ 即為所求。其中，淑F= arg (K I實(shí)際路徑)"argKl全海水)xl06，Wg|實(shí)際路徑為測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路
埋論___、
CO
徑的地波衰減因子，根據(jù)Millington經(jīng)驗(yàn)公式(即米林頓經(jīng)驗(yàn)公式)計(jì)算Wg| ^pise的具體過程如下
「 苴由w _『⑷地，fW^W + 洋，σ海洋)7
LUUO ■」ζ、‘-!-1， 正TT,, D\
^(iWf7 海洋)
w _海洋，σ海洋+ ^地，^7陸地)
反_爐( 洋，％地)，和1&分別代表正向和反向地波衰減因子，W(Ri; σ 為傳播距離為氏、電導(dǎo)率為01時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子。上述有關(guān)公式的推導(dǎo)及數(shù)值實(shí)現(xiàn)參見文獻(xiàn)潘威炎.長(zhǎng)波超長(zhǎng)波極長(zhǎng)波傳播[M]. 成都，電子科技大學(xué)出版社.2004。
步驟5、對(duì)步驟4得到的大地等效電導(dǎo)率σ 地以一定的方位角間隔進(jìn)行加權(quán)平均，建立該ASF修正海域所對(duì)應(yīng)的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)。步驟5中加權(quán)平均的具體方法是
η
Σ化 ~ =^^，其中，σ 為大地等效電導(dǎo)率ο陸地在任意網(wǎng)格點(diǎn)χ的值，σ ei是在
Σ ^
i=\區(qū)間內(nèi)第i個(gè)點(diǎn)的大地等效電導(dǎo)率，η為在此區(qū)間內(nèi)的大地等效電導(dǎo)率反演數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，S是方位角間隔％是權(quán)重，乂 = μζ」血|，i = l....n,Azx是該網(wǎng)格點(diǎn)
χ方位角，Azi為在[Α、- δ /2，Azx+ δ /2]區(qū)間內(nèi)第i個(gè)點(diǎn)的方位角。步驟6、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)合步驟5得到的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)形成海上ASF修正模型，再根據(jù)該海上ASF修正模型對(duì)ASF修正海域進(jìn)行ASF修正，得到該海域的全部ASF修正值。步驟6的具體方法是計(jì)算方位角為kzx的傳播路徑上海上任意j點(diǎn)的地波衰減因子^
Κ = ，
+ 洋，σ海洋) 正x,(iWf7海洋)，
WJ = ^( 洋，"海衡,( 洋 +U. 反X嗎洋,CTj‘其中，是步驟5中獲得的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)中方位角為^,的傳播路徑的大地等效電導(dǎo)率，Rffittx和場(chǎng)#分別是方位角為K的傳播路徑的陸地部分距離和海洋部分距離，W(Ri; Oi)為傳播距離為R”電導(dǎo)率為σ i時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子；再計(jì)算方位角為的傳播路徑上海上任意j點(diǎn)的ASF修正值A(chǔ)SF^e :ASFi^ =，即得海上 ASF 修正模型；
修止，、
ω最后，通過改變?cè)摵Ｉ螦SF修正模型中的σ ex、Rffittx和場(chǎng)#來(lái)得到該海域的全部 ASF修正值。實(shí)施例1我國(guó)東海局部海域ASF修正。如圖2所示，發(fā)射臺(tái)為中國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)8390臺(tái)鏈中的宣城臺(tái)，即A點(diǎn)位置；L4 為測(cè)量航線，其距離海岸線約170km 210km;實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度及宣城臺(tái)發(fā)射信號(hào)的傳播時(shí)延；ASF修正海域?yàn)橐园l(fā)射臺(tái)為中心，北向?yàn)閰⒖迹轿唤菫?27. ° 128.75°的扇形區(qū)域中的的海域。加權(quán)平均時(shí)方位角間隔為0.01度。對(duì)該待修正海域，采用本發(fā)明方法進(jìn)行ASF修正。同時(shí)為了驗(yàn)證本發(fā)明方法的可
9行性及分析所得ASF修正數(shù)據(jù)的精度，在該待修正海域又進(jìn)行了部分測(cè)量，其測(cè)量航線分布如圖3所示，分別比較了各測(cè)量航線ASF修正值與實(shí)測(cè)值。各條航線到海岸線的距離分別為L(zhǎng)1為航線1且距離海岸線19km 65km、L2為航線2且距離海岸58km 61km、L3為航線3且距離海岸63km 67km，L4為航線4且是本發(fā)明方法中進(jìn)行ASF修正的測(cè)量航線。 如圖4至圖7所示為本實(shí)施例通過航線1至航線4到的ASF測(cè)量值與修正值比較圖，其中， 曲線a為對(duì)應(yīng)航線的ASF測(cè)量值曲線，曲線b為對(duì)應(yīng)航線的ASF修正值曲線，可以看出，本發(fā)明方法得到的ASF修正值與ASF實(shí)測(cè)值吻合較好，在遠(yuǎn)海其均方根誤差小于100ns，在近海處其均方根誤差在200ns左右。由此可見，本發(fā)明方法無(wú)需像實(shí)測(cè)方法那樣進(jìn)行大范圍高密度的測(cè)量，而僅需進(jìn)行一條航線的實(shí)測(cè)，就可以獲得較高精度、較大范圍的海上ASF修正數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，具體步驟如下步驟1、在ASF修正海域內(nèi)，確定位于遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)內(nèi)的測(cè)量航線，測(cè)量該測(cè)量航線上多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度，并在各測(cè)量點(diǎn)上分別接收來(lái)自發(fā)射臺(tái)的電波信號(hào)，得到各測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延Tp;步驟2、對(duì)各測(cè)量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的傳播路徑，結(jié)合世界矢量海岸線數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行陸海分段處理，得到各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上的陸地部分距離Rffiift和海洋部分距離；步驟3、根據(jù)步驟1和步驟2得到的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算各測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF； 步驟4、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法，結(jié)合最優(yōu)化方法，利用各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度、以及對(duì)應(yīng)的1^14、1^#和ASF__，反演該測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上陸地部分的大地等效電導(dǎo)率0陸地；步驟5、對(duì)步驟4得到的大地等效電導(dǎo)率σ 以一定的方位角間隔進(jìn)行加權(quán)平均，建立該ASF修正海域所對(duì)應(yīng)的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟6、采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)合步驟5得到的大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)形成海上 ASF修正模型，再根據(jù)該海上ASF修正模型對(duì)ASF修正海域進(jìn)行ASF修正，得到該海域的全部ASF修正值。
2.按照權(quán)利要求1所述基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，步驟1中測(cè)量航線要求滿足以下條件該測(cè)量航線與發(fā)射臺(tái)所形成的最大扇形區(qū)域包含ASF修正海域。
3.按照權(quán)利要求2所述基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，步驟3的具體方法為根據(jù) Tp = PF+SF+ASF, PF = nsR/cX 106，得到ASF = Tp-PF-SF, 其中，Tp為步驟1得到的測(cè)量點(diǎn)的電波傳播時(shí)延；PF為一次相位因子；SF為二次相位因子；ASF為附加二次相位因子；R是測(cè)量點(diǎn)與發(fā)射臺(tái)之間的大圓距離、且等于對(duì)應(yīng)的Rffii4 和Rw.之和；ns是測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上平均大氣折射指數(shù)；c是光速；同時(shí)，SF+ASF = arg(Ws)/co X106，其中，ω是角速度；Wg是地波衰減因子，arg(ffg)是地波衰減因子的幅角；在傳播路徑為純海水時(shí)，ASF = O,得;^ = argKU )xlQ6，其中，ωWgI4ft7l^為傳播距離為R、且電導(dǎo)率為。時(shí)均勻光滑路徑模式下的衰減因子，海洋電導(dǎo)率 σ斯羊取值為5S/m ；可得淑&膽=T -叢χ 106 -啤R I全海水L106，即為測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值A(chǔ)SF實(shí)測(cè)頭測(cè)值 p cω值。
4.按照權(quán)利要求3所述基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，步驟4中最優(yōu)化方法是指黃金分割法，采用黃金分割法求解出各測(cè)量點(diǎn)的大地等效電導(dǎo)率σ 的具體步驟為根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度和ASF__，選擇分段均勻光滑路徑模型作為傳播路徑模型，并將Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法；給定大地等效電導(dǎo)率ο陸 初始值，并使用該初始值正演計(jì)算ASF的理論觀察值A(chǔ)SFaife,將得到的ASFaife與步驟3得到的45^3!_進(jìn)行比對(duì)；評(píng)定ASFa論與ASF之間的差異小于等于10ns，如果不滿足，修改大地等效電導(dǎo)率σ 的取值，以使ASF ASF __之間的差異不斷減小，如此反復(fù)迭代， 直到ASFASF__之間的差異小于等于10ns，此時(shí)的大地等效電導(dǎo)率σ 即為所求；其中
5.按照權(quán)利要求4所述的基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，步驟5中加權(quán)平均的具體方法是
6.按照權(quán)利要求5所述的基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，其特征在于，步驟6的具體方法是計(jì)算方位角為k、的傳播路徑上海上任意j點(diǎn)的地波衰減因子^:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于大地等效電導(dǎo)率反演的高精度海上ASF修正方法，在ASF修正海域內(nèi)，確定遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)區(qū)的測(cè)量航線，測(cè)量得到各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度及對(duì)應(yīng)的電波傳播時(shí)延；對(duì)測(cè)量航線的各測(cè)量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的傳播路徑進(jìn)行陸海分段處理；計(jì)算各測(cè)量點(diǎn)的ASF測(cè)量值；采用Millington經(jīng)驗(yàn)公式作為正演算法，結(jié)合最優(yōu)化方法，反演各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳播路徑上陸地部分的大地等效電導(dǎo)率；建立大地等效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)庫(kù)；形成海上ASF修正模型，再根據(jù)該海上ASF修正模型對(duì)ASF修正海域進(jìn)行ASF修正，得到該海域的全部ASF修正值。本發(fā)明解決了現(xiàn)有理論預(yù)測(cè)方法精度低，而實(shí)測(cè)方法費(fèi)時(shí)耗力及無(wú)法進(jìn)行大范圍應(yīng)用的問題。
文檔編號(hào)G01R29/08GK102539939SQ201210032638
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者周麗麗, 席曉莉, 蒲玉蓉 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)