[发明专利]用于实时监测地球表面风暴活动的方法和装置

权利要求书

1.一种利用风暴单元中的大气的电火花放电诱发的电磁信号的分析实时监测地 球表面上风暴话动的方法，其特征在于：

记录地球电离层谐振器中产生的ELF电磁场信号，基于所述地球电离层谐振器中 的ELF场谐振传播模型对所述ELF电磁场信号进行频谱分析，其中取决于电火花放电 的距离和强度的特征被分离并波与包含在模型参数数据库中的基准参数组作比较，并 且被选择作为取决于所述电火花放电的距离和强度的特征的最佳近似的所述基准参 数组用于开发绘制所述电火花放电的位置和强度图，

其中，所述取决于所述电火花放电的距离和强度的特征是与存储在所述模型参数 数据库中的基准参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok相比较的观测参数组p_k、f_k、γ_k和e_k，所述基准 参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok重构所述电火花放电的位置和强度并形成绘制风暴源头M_(x，y)图的基础，其中p表示功率，f表示频率，γ表示宽度，以及e表示离心率；

其中，通过两个有源磁性感应天线H_x，H_y将由所述电火花放电诱发的ELF电场信 号记录在地球区域中，所述地球区域没有局部的电场源，所述两个有源磁性感应天线 H_x，H_y水平地放置，并且沿着NS和EW方向位于地球表面上或密切地位于地表之下， 然后这些已经被放大、滤波并在180Hz取样频率处被处理成数字观测信号U_x，U_y的信 号被以无线电发射到电子数据处理单元，其中它们随后被频谱分析并产生匹配谐振曲 线的功率谱S_x，S_y，并且这些频谱被参数化以发现观测参数组p_k、f_k、γ_k和e_k，并且接 下来，所述观测参数组p_k、f_k、γ_k和e_k与利用地球电离层腔中的ELF波传播模型的知识 产生的存储在所述模型参数数据库中的基准参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok相比较，在此之后， 利用关于观测参数组p_k、f_k、γ_k和e_k和基准参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok之间的偏差的最小化 程序，选择一组基准参数p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok，该组基准参数p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok的值是观测 参数p_k、f_k、γ_k和e_k的最佳近似，其中所述一组基准参数p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok重构所述电火 花放电的位置和强度并形成绘制风暴源M_(x，y)图的基础；

其中，在记录所述地球电离层谐振器中诱发的ELF电磁场信号之后，基于所述地 球电离层谐振腔中的ELF场谐振传播模型对所述ELF电磁场信号进行频谱分析，由此 确定的源头距离以及强度特征被从所述ELF电磁场信号分离并与存储在所述模型参 数数据库中的基准参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok相比较，并且其中被选作观测参数组p_k、f_k、 γ_k和e_k的最佳近似的基准参数组p_ok、f_ok、γ_ok和e_ok重构所述电火花放电的位置及强度； 以及

其中，通过下式所示匹配每个功率谱S_x，S_y和谐振曲线：

S(ω)=b+aωα+Σk=1Kpk·[1+ek·(ωk-ω)](ωk-ω)2+(Γk)2]]>

其中：

S(ω)-匹配功率谱；

a-描述背景颜色噪声的参数；

b-描述背景宽带噪声的参数；

α-颜色噪声的频谱指数；

ω-比率；

p_k-第k个谐振峰的最大功率值；

e_k-第k个谐振峰的非对称参数；

ω_k-第k个谐振峰的谐振比率，其等于2πf_k；

Γ_k-第k个谐振峰的半宽度。