朗缪尔探针数据处理方法及系统与流程

技术特征：
1.一种朗缪尔探针数据处理方法，包括：朗缪尔探针0级数据首先进行十进制转换，生成扫描电压和输出电流，进行定标后生成标准的伏安特性曲线，经过伏安特性曲线反演，得到中间结果和最终的物理量，从而生成1级数据产品；从星务数据包中获取星下点位置等信息，获取地震记录、空间天气指数的辅助信息，对应叠加至1级数据产品，生成2级数据产品；利用获取的每条当前轨道以及若干个重访周期的轨道数据，生成时序分析产品作为3级数据产品；利用全球以及中国区域的当前轨道以及若干个重访周期的轨道数据，生成空间产品数据，为4级数据产品；其中，1级数据产品是对0级数据进行格式转换、标定拟合后得到的按时间排列的电流、电压、电子密度、电子温度、悬浮电位、等离子体电位；2级数据产品是带有时间和地理、地磁坐标等信息的电子密度、电子温度；3级数据产品是在2级数据产品的基础上，对电子密度、电子温度进行重采样生成重访轨道观测数据的时间序列产品，并标注地震目录、磁情指数、f107的信息；4级数据产品是在2级数据产品基础上，生成全球范围及中国区域上空电子密度、电子温度的空间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所述的朗缪尔探针数据处理方法，各级数据产品特征如下：1级数据产品包括：科学数据、图像产品和数据处理报告；2级数据产品包括：科学数据、图像产品和数据处理报告；3级数据产品包括：科学数据、图像产品、数据处理报告；4级数据产品包括：科学数据、图像产品和数据处理报告。3.根据权利要求1所述的朗缪尔探针数据处理方法，0级到1级的转换包括：朗缪尔探针0级数据首先进行十进制转换，生成扫描电压和输出电流，进行定标后生成标准的伏安特性曲线，经过伏安特性曲线反演，得到中间结果和最终的物理量，从而生成1级数据产品，包括：朗缪尔探针的悬浮电位点u
f
计算；确定离子饱和区，拟合离子电流i
i
；获取电子电流i
e
；找出空间等离子体电位点u
p
并确定电子阻滞区和电子饱和区；找到u
p
点对应的电子电流i
e0
和离子电流i
i0
；求出电子温度；求出电子密度；根据科学数据中的温度信息以及反演的u
f
、u
p
，估算数据质量，标注在数据中；生成1级产品。4.根据权利要求3所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，找出空间等离子体电位点u
p
并确定电子阻滞区和电子饱和区，包括：计算upc点；根据upc确认电子阻滞区和电子饱和区；
根据拟合结果迭代计算并确认等离子体up点；确定电子饱和区和电子阻滞区范围；将uf和up生成第二类快视图。5.根据权利要求4所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，根据拟合结果迭代计算并确认等离子体up点，包括：拟合出电子阻滞区电子电流曲线，电子阻滞区拟合系数公式同公式1
‑
5和公式1
‑
6，选取用于拟合的us和ie，当前选取范围为uf
‑
0.2～upc
‑
0.1，此范围根据实际数据情况会有所调整，计算出电子阻滞区的k1、c1，得到阻滞区的拟合曲线；利用多项式的最小二乘拟合法拟合出电子饱和区电子电流曲线，选择用来拟合的是从upc开始到全部的电子饱和区；找到电子阻滞区y＝k1*x c1和电子饱和区拟合曲线的焦点o，则uso作为up1；计算up1
‑
upc，如果|up1
‑
upc|>0.01v，则以up1为界划分新的电子阻滞区n～o和电子饱和区o～250范围，重复以上步骤；直到|upi 1
‑
upi|<0.01v，则upi 1为最终确认的等离子体电位up。6.根据权利要求3所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，根据科学数据中的温度信息以及反演的u
f
、u
p
，估算数据质量，标注在数据中，包括：温度正常、up
‑
uf在2u以内，数据质量好，标识为2；温度正常、up
‑
uf超出2u，数据质量一般，标识为1；温度不正常，数据不可用，标识为0。7.根据权利要求1所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，从星务数据包中获取星下点位置等信息，获取地震记录、空间天气指数的辅助信息，对应叠加至1级数据产品，生成2级数据产品，包括：执行经纬度及高度的解算；执行坐标标注及科学数据时空匹配。8.根据权利要求1所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，利用获取的每条当前轨道以及若干个重访周期的轨道数据，生成时序分析产品作为3级数据产品，包括：获取本轨道对应的前若干个重访周期的轨道数据电子密度、电子温度，按纬度间隔0.15
°
和0.3
°
进行间隔划分，然后计算每0.15
°
/0.3
°
间隔内的统计量；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ba；利用前若干个重访周期轨道数据的中值、上下四分位点及其四分位内差，计算上下界限；计算每个0.15
°
/0.3
°
区域内，当前观测值与其前若干个重访周期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；标注地震记录、空间天气等信息生成3级数据，并完成数据处理报告。9.根据权利要求1所述的朗缪尔探针数据处理方法，其特征在于，利用全球以及中国区域的当前轨道以及若干个重访周期的轨道数据，生成空间产品数据，为4级数据产品，包括：按照前若干个重访周期时间间隔及5
°
(经度)
×
2.5
°
(纬度)空间间隔，滑动选取全球和中国区域上空的电子密度、电子温度等2级数据，计算每个空间间隔内所有轨道的统计量；
以当前5天时间间隔及5
°
(经度)
×
2.5
°
(纬度)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；并通过对各个间隔内中值并进行插值，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；根据得到的背景场以及当前5天结果，计算物理量的动态变化幅度；计算每天每个间隔内电子密度、电子温度的中值ba，与前若干个重访周期轨道上下界限d的差值d；根据当前观测数据是否超过上下界限，对每个间隔进行标记，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，；生成4级数据，并完成数据处理报告。10.一种朗缪尔探针数据处理系统，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至9任意一项所述的朗缪尔探针数据处理方法。

技术总结
本发明提供了一种朗缪尔探针数据处理方法及系统。该方法包括：朗缪尔探针0级数据进行数据格式转换及物理量反演，生成1级数据产品；1级数据产品加上相应的信息生成2级数据产品；2级数据产品经过时空分析获得3级、4级数据产品。本发明提供的朗缪尔探针数据处理方法及系统能够将朗缪尔探针原始观测数据处理生成实际可用的各级数据产品。际可用的各级数据产品。际可用的各级数据产品。


技术研发人员：颜蕊
受保护的技术使用者：应急管理部国家自然灾害防治研究院
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/10/29