CN111198925A - 电离层活跃度监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及通信计算机技术，公开了一种电离层活跃度监测方法及系统。通过电离层数据实时收集，电离层数据优化对比，电离层数据实时展示三个步骤对电离层的活跃度进行监测，使电离层数据高效实时地反映到监控设备上，此实时的监测数据可以用来优化定位系统的算法，从而减轻电离层活跃对定位系统定位质量的影响。
Description
技术领域
本申请涉及通信计算机技术领域，特别涉及一种电离层活跃度监测方法及系统。
背景技术
电离层是近地空间环境的一个重要组成部分，处于离地面以上约60km到1000km之间的大气层，它是由太阳高能电磁辐射、宇宙线和高能粒子作用于中性高层大气使之电离而产生的，是由电子、正离子和中性分子及原子构成的等离子体区域；由于电离层中存在自由电子，故卫星信号穿越这一区域时，并非用真空中的光速行进，而是形成调制信号包络的传播时延，此时延量的数值与传播路径上的总电子含量成正比，与载波频率平方成反比。
电离层误差正是由于电离层对卫星信号的各种影响导致其在传播过程中产生时延，主要体现为定位精度的降低和定位方向的限制。电离层误差是卫星测量中的主要误差源，随着时间和地点的不同发生变化，定位误差范围从几米到百米以上，即使在一天之内对固定台站而言，电离层误差的变化也可达到一个数量级。
因此，对电离层的实时监控，不仅可以随时了解电离层活跃度，还对建立电离层情况与基站网格数据质量的关系起到了一定的积极作用，同时技术人员可以根据此实时监控数据来持续改进定位系统，从而减轻电离层对服务质量的影响。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电离层活跃度监测方法及系统，通过优化网络传输方式，使电离层数据高效实时地反映到监控设备上，同时对电离层活跃区域重点监控，进而了解电离层活跃度对定位服务质量的影响情况。
为了解决上述问题，本申请公开了一种电离层活跃度监测方法，包括：
预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形；
服务器接收并存储各该三角形对应的电离层数值；
对于每一个该三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将该本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中；
该服务器周期性地与前端页面通讯，把该集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给该前端页面，供该前端页面进行渲染。
在一个优选例中，各该三角形周期性地产生对应的电离层数据，该数据对应的数值越大，代表电离层越活跃，并且周期性地将产生的数据通过日志输出到监控中心的服务器上。
在一个优选例中，该周期为1秒。
在一个优选例中，该前端页面通过超文本传输协议接口访问得到所有三角形和其覆盖范围，并根据综合绘图得到所有三角形覆盖面积。
在一个优选例中，该前端页面与该服务器第一次交互时，监控中心通过WebSocket一次性返回所有三角形的标识及对应当前三角形范围的电离层活跃度。
在一个优选例中，该前端页面将在不同预设区间内的数值所对应的三角形绘成不同颜色，其中，红色表示电离层相对活跃，绿色表示电离层相对稳定。
本申请还公开了一种电离层活跃度监测系统,包括：
数据生成和收集模块,该数据生成模块用于预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形,服务器接收并存储各该三角形对应的电离层数值；
数据处理模块,该数据处理模块用于对于每一个该三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将该本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中；
数据交互展示模块，该数据交互展示模块用于该服务器周期性地与前端页面通讯，把该集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给该前端页面，供该前端页面进行渲染。
在一个优选例中，该前端页面通过超文本传输协议接口访问得到所有三角形和三角形覆盖范围，根据综合绘图得到所有三角形覆盖面积；该前端页面与该服务器第一次交互时，监控中心通过WebSocket一次性返回所有三角形的标识及对应当前三角形范围的电离层活跃度。
本申请还公开了一种电离层活跃度监测设备，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行该计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请实施方式中，优点包括：
(1)电离层的可视化：电离层的不同预设区间内的数值所对应的三角形绘成不同颜色(如，红色表示电离层相对活跃，绿色表示电离层相对稳定)，并且同一颜色下颜色越深表示电离层越活跃，通过在地图上的颜色表达能形象的反映电离层活跃情况；
(2)电离层可视化的实时性：采用WebSocket进行服务器的前后端通讯，使电离层变化的数值在预定周期内(如，秒级)有效的反映的监控大屏上，可以能动态的反映电离层活跃情况，并且所述预定周期可以根据情况重新设定来满足各种需求；
(3)大数据处理：在数据传输上采用变量传输的方式，服务端通过周期性地对本周期的电离层数值和上一周期的电离层数值进行差值计算后，将差值大于预设阈值的电离层数值和对应的三角形推送给前端页面，进行统一渲染，这样大大减少了网络传输，提高了传输效率和渲染效率；
本申请通过监控电离层活跃度，实时反应地图上网格服务区域电离层活跃情况，且可以做到对电离层较活跃区域进行重点监控，密切监视电离层对服务质量的影响情况；通过此实时监控数据可以进一步建立电离层活跃情况与定位质量关系的模型，调整优化定位系统的算法，从而减轻电离层活跃对定位系统服务质量的影响。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是根据本申请第一实施方式的一种电离层活跃度监测方法流程示意图
图2是根据本申请第二实施方式的一种电离层活跃度监测系统结构示意图
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
部分概念的说明：
基站:基站是对卫星导航信号进行长期连续观测，并由通信设施将观测数据实时或定时传送至数据中心的地面固定观测站。
电离层误差：电离层误差是由于电离层的作用所导致的GPS/BD信号在传播过程中产生时延，主要体现为定位精度的降低和定位方向的限制。电离层误差对卫星导航定位的影响最大，所产生的定位误差从几米到百米以上。而且随着时间和地点的不同发生急剧变化，即使在一天之内对固定台站而言，电离层误差的变化也可达到一个数量级。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
本申请的第一实施方式涉及一种电离层活跃度监测方法，其流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
在101中：预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形。可选地，将地图中服务范围区域划分成几千个三角形，每个三角形代表一部分地图区域，每一个三角形都有唯一的标识对应。
此后进入步骤102：服务器接收并存储各该三角形对应的电离层数值。可选地，各三角形周期性地产生对应的电离层数据，该数据对应的数值越大，代表电离层越活跃，并且周期性地将产生的数据通过日志输出到监控中心的服务器上，且此实时收集的日志通过日志收集系统分化到监控服务中心处理。可选地，所述实时收集到的日志可以用于后续追溯和回放使用。
此后进入步骤103：对于每一个该三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将该本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中。本申请涉及的预设阈值可以根据情况和需求改变的，可选地，此预设阈值为0.1。
此后进入步骤104：该服务器周期性地与前端页面通讯，把该集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给该前端页面，供该前端页面进行渲染。可选地，该前端页面通过http(超文本传输协议)接口访问得到所有三角形和其覆盖范围，并根据综合绘图得到所有三角形覆盖面积。可选地，该前端页面与服务器第一次交互时，监控中心通过WebSocket一次性返回所有三角形的标识及对应当前三角形范围的电离层活跃度。可选地，该前端页面将在不同预设数值区间内的数值所对应的三角形绘成不同颜色，其中，红色表示电离层相对活跃，绿色表示电离层相对稳定。
本申请中“步骤104”的一个实施例是：前端页面与服务端每隔1秒通讯一次，服务端把这一秒和上一秒的数值差值大于0.1的电离层数值和电离层数值对应的三角形推送给前端，供前端统一渲染。
本申请涉及的周期时间可以根据情况和需求进行设置的，可选地，该周期为1秒；可选地，该周期为0.5秒。
可选地，本申请涉及的服务器是分布式缓存服务器。
本申请的第二实施方式涉及一种电离层活跃度监测系统，其结构如图2所示，该系统包括：数据生成和收集模块,数据处理模块,和数据交互展示模块；
该数据生成模块用于预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形,服务器接收并存储各该三角形对应的电离层数值；该数据处理模块,该数据处理模块用于对于每一个该三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将该本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中；该数据交互展示模块，该数据交互展示模块用于该服务器周期性地与前端页面通讯，把该集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给该前端页面，供该前端页面进行渲染。
可选地，本申请的第二实施方式的一个实施例是大屏展示处理系统(Virgoshow)的一部分。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
需要说明的是，本领域技术人员应当理解，上述电离层活跃度监测系统的实施方式中所示的各模块的实现功能可参照前述电离层活跃度监测系统的相关描述而理解。上述电离层活跃度监测系统的实施方式中所示的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序(可执行指令)而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。本申请实施例上述电离层活跃度监测系统如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
相应地，本申请实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本申请的各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
此外，本申请实施方式还提供一种电离层活跃度监测设备，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述各方法实施方式中的步骤。其中，该处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，简称“CPU”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称“DSP”)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称“ASIC”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称“ROM”)、随机存取存储器(random access memory，简称“RAM”)、快闪存储器(Flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电离层活跃度监测方法，其特征在于，包括：
预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形；
服务器接收并存储各所述三角形对应的电离层数值；
对于每一个所述三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将所述本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中；
所述服务器周期性地与前端页面通讯，把所述集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给所述前端页面，供所述前端页面进行渲染。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述三角形周期性地产生对应的电离层数据，所述数据对应的数值越大，代表电离层越活跃，并且周期性地将产生的数据通过日志输出到监控中心的服务器上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述周期为1秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前端页面通过超文本传输协议接口访问得到所有三角形和其覆盖范围，并根据综合绘图得到所有三角形覆盖面积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前端页面与所述服务器第一次交互时，监控中心通过WebSocket一次性返回所有三角形的标识及对应当前三角形范围的电离层活跃度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述前端页面将在不同预设区间内的数值所对应的三角形绘成不同颜色，其中，红色表示电离层相对活跃，绿色表示电离层相对稳定。
7.一种电离层活跃度监测系统，其特征在于,包括：
数据生成和收集模块,所述数据生成模块用于预先将地图中服务范围区域划分成多个具有唯一标识的三角形,服务器接收并存储各所述三角形对应的电离层数值；
数据处理模块,所述数据处理模块用于对于每一个所述三角形，周期性地计算本周期收到的电离层数值和上一周期收到的电离层数值的差值，如果该差值大于预定阈值，则将所述本周期收到的电离层数值和对应的三角形的标识记录到本周期对应的集合中；
数据交互展示模块，所述数据交互展示模块用于所述服务器周期性地与前端页面通讯，把所述集合中电离层数值和对应的三角形的标识推送给所述前端页面，供所述前端页面进行渲染。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述前端页面通过超文本传输协议接口访问得到所有三角形和三角形覆盖范围，根据综合绘图得到所有三角形覆盖面积；所述前端页面与所述服务器第一次交互时，监控中心通过WebSocket一次性返回所有三角形的标识及对应当前三角形范围的电离层活跃度。
9.一种电离层活跃度监测设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如权利要求1至6中任意一项所述的方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项所述的方法中的步骤。
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