CN111752966A - 一种地球变化磁场扰动分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供的一种地球变化磁场扰动分析系统及方法，属于地球物理技术领域。该地球变化磁场扰动分析系统包括磁暴查询模块、地磁数据查询模块、典型信号特征分析模块、时间复杂度分析模块、区域复杂度分析模块。本申请通过设置磁暴查询模块、地磁数据查询模块、典型信号特征分析模块、时间复杂度分析模块和区域复杂度分析模块从而可以通过多维的方式以及基于复杂度理论的方式对地球变化磁场扰动特性进行分析与显示，进而使得用户可以从多维的角度了解地磁变化场，且能够更加真实的呈现地磁变化场的扰动特性，利用推进对地磁变化场研究及地磁导航与寻的等军事工程应用。
Description
技术领域
本申请涉及地球物理技术领域，具体而言，涉及一种地球变化磁场扰动分析系统及方法。
背景技术
地磁变化场是地磁学和空间物理学等研究的重要内容，在很多应用研究领域都需要考虑变化磁场，比如空间天气的监测和预报，地震孕育过程中的地磁日变规律研究，地磁活动指数的计算，地磁测量数据的日变校正，以及地磁导航技术等。
地磁变化场起源于磁层和电离层电流体系，包含多种成分，主要有太阳静日变化、太阴日变化、磁暴、亚暴以及地磁脉动等，近几年的观测和研究结果表明，变化磁场是一个很复杂的不断有能量输入和输出的开放系统中的非线性动力学过程，与太阳、行星际空间、磁层、电离层乃至中低层大气中发生的一系列现象有密切关系，包括太阳耀斑爆发、日冕物质抛射、磁层大尺度对流、电离层骚扰、大气潮汐运动等，这些现象的相互作用形成了地磁变化场的复杂的非线性非平稳性特征，以及复杂的时间演化和空间分布特征。这些特征都是复杂系统所具有的基本特征，即：复杂系统要求必须由多个子系统组成，它们之间以某种或多种方式发生复杂的非线性和非平稳的相互作用，而非线性和非平稳性是复杂性产生的主要根源，且复杂系统在时间和空间上通常呈现出各种复杂形式的相干结构。因此，地磁变化场是一个复杂系统。
然而，目前对于地磁变化场仅仅能够给出一个单一尺度上的信息，无法使得用户可以从多维的角度了解地磁变化场。
因此，如何解决上述问题是目前亟需解决的问题。
发明内容
本申请提供一种地球变化磁场扰动分析系统及方法，旨在改善上述问题。
第一方面，本申请提供的一种地球变化磁场扰动分析系统，所述系统包括：磁暴查询模块，所述磁暴查询模块用于获取用户输入的第一查询参数，并从数据库中查询所述第一查询参数携带的待查询地点的磁暴信息，输出所述磁暴信息；其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据；地磁数据查询模块，所述地磁数据查询模块用于获取用户输入的第二查询参数，并从所述数据库查询所述第二查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，输出所述地磁台站的地磁数据；典型信号特征分析模块，所述典型信号特征分析模块用于获取用户输入的典型信号，并根据所述典型信号输出与所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线；时间复杂度分析模块，所述时间复杂度分析模块用于获取用户输入的第三查询参数，并根据所述第三查询参数输出所述第三查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线；区域复杂度分析模块，所述区域复杂度分析模块用于获取用户输入的第四查询参数，并根据所述第四查询参数输出所述第四查询参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据，其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过设置磁暴查询模块、地磁数据查询模块、典型信号特征分析模块、时间复杂度分析模块和区域复杂度分析模块从而可以通过多维的方式以及基于复杂度理论的方式对地球变化磁场扰动特性进行分析与显示，进而使得用户可以从多维的角度了解地磁变化场，且能够更加真实的呈现地磁变化场的扰动特性，利用推进对地磁变化场研究及地磁导航与寻的等军事工程应用。
可选地，所述第一查询参数包括：查询内容、查询方式和所述待查询地点；所述查询内容包括所述磁暴报告和/或所述磁暴数据，所述查询方式包括按时间查询和/或按次数查询；所述磁暴查询模块，用于根据所述查询内容、所述查询方式和所述待查询地点从所述数据库中查询出所述待查询地点的磁暴信息，并按照所述查询内容显示所述磁暴信息。
在上述实现过程中，通过提供多种查询方式以及显示方式，可以使得用户能够有多种选择，以便于用户快速查看磁暴信息，进而提升用户体验。
可选地，所述第一查询参数还包括滑动窗样本熵分析参数；所述磁暴查询模块，还用于根据所述滑动窗样本熵分析参数显示所述磁暴信息对应的滑动窗样本熵。
在上述实现过程中，通过设置滑动窗样本熵分析参数，可以使得用户在查询磁暴信息时，还能够同时查看对应的滑动窗样本熵，进一步提升用户体验。
可选地，所述第二查询参数包括：待查询的地磁台站、查询时段和数据分辨率；所述地磁数据查询模块，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述查询时段和所述数据分辨率，并从所述数据库查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的地磁数据，并按照所述数据分辨率显示所述地磁台站的所述地磁数据。
在上述实现过程中，通过提供待查询的地磁台站、查询时段和数据分辨率，可以使得用户可以以不同组合来选择合适的查询方式，以便于用户查询自己需要的数据，并进行显示，进而提升用户体验。
可选地，所述第二查询参数还包括：全球地磁活动指数值(Kp指数)；所述地磁数据查询模块，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过提供全球地磁活动指数值，以便于用户在查询地磁数据时，还能够同时查询该地磁数据对应的全球地磁活动指数值，以便于用户对地磁数据进行对比查看，进而提升用户体验。
可选地，所述第三查询参数包括：待查询的地磁台站、数据尺度和时间段；所述时间复杂度分析模块，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段，并按照所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段查询所述待查询的地磁台站的地磁数据；并显示所述地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线。
在上述实现过程中，通过根据待查询的地磁台站、数据尺度和时间段来对地磁场变化进行时间复杂度分析，进而可以使得分析后的地磁变化场时间序列曲线更加真实，且便于用户按照自己的需求来设置待查询的地磁台站、数据尺度和时间段，进而提升用户体验，使得用户可以快速配置查询条件。
可选地，所述第三查询参数还包括：全球地磁活动指数值(Kp指数)；所述时间复杂度分析模块，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过提供全球地磁活动指数值，以便于用户在查询时间复杂度分析时，还能够同时查询该时间复杂度分析下的全球地磁活动指数值，以便于用户进行对比查看，进而提升用户体验。
可选地，所述第四查询参数包括：经度链尺度参数、查询条件参数、大尺度经度链参数、数据时空特征参数、同时同扰时段参数和/或全球地磁活动指数值参数；所述区域复杂度分析模块，用于获取用户输入的所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数，并根据所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数显示所述大尺度经度链参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
可选地，所述大尺度经度链参数包括5个待查询的台站。
第二方面，本申请提供的一种地球变化磁场扰动分析方法，所述方法包括：获取用户输入的查询指令，所述查询指令包括用于查询磁暴的第一查询子指令、用于查询地磁数据的第二查询子指令、用于查询典型信号特征分析的第三查询子指令、用于查询地磁数据的时间复杂度的第四查询子指令或用于查询地磁数据的区域复杂度的第五查询子指令；解析所述查询指令，得到所述查询指令所携带的查询子指令；若所述查询子指令为所述第一查询子指令，从数据库中查询所述第一查询子指令携带的待查询地点的磁暴信息，并显示所述磁暴信息；其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据；若所述查询子指令为所述第二查询子指令，从所述数据库查询所述第二查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据；若所述查询子指令为所述第三查询子指令，从所述数据库查询所述第三查询子指令所携带的典型信号，并显示所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线；若所述查询子指令为所述第四查询子指令，从所述数据库查询所述第四查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线；若所述查询子指令为所述第五查询子指令，从所述数据库查询所述第五查询子指令所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据，其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过获取用户输入的查询指令，通过解析该查询指令，以识别该查询指令所对应的查询子指令，进而根据该查询子指令执行对应的地磁场信息的查询，以便于用户查看对地磁场的扰动进行分析的分析结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种电子设备的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的一种地球变化磁场扰动分析系统的结构示意图；
图3为图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统中的磁暴查询模块的操作界面示意图；
图4为图3所示的磁暴查询模块中显示磁暴报告的显示界面示意图；
图5为图3所示的磁暴查询模块中按查询时间查询磁暴数据的显示界面示意图；
图6为图3所示的磁暴查询模块中按时间查询磁暴数据中的查询时间操作界面示意图；
图7为图3所示的磁暴查询模块中按时间查询磁暴数据中的查询时间操作界面示意图；
图8为图3所示的磁暴查询模块中按次数查询磁暴数据的操作界面示意图；
图9为图3所示的磁暴查询模块中按次数查询磁暴数据以及显示滑动窗样本熵的操作界面示意图；
图10为图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统中的地磁数据查询模块的操作界面示意图；
图11为图10所示的地磁数据查询模块中的地磁台站选取操作的界面示意图；
图12为图10所示的地磁数据查询模块中设置Kp指数的操作界面示意图；
图13为图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统中的典型信号特征分析模块的操作界面示意图；
图14为图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统中的时间复杂度分析模块的操作界面示意图；
图15为图14所示的时间复杂度分析模块中的时间段的操作界面示意图；
图16为图14所示的时间复杂度分析模块中数据尺度的时间尺度选项的操作界面示意图；
图17为图14所示的时间复杂度分析模块中的时间尺度的横向尺度的操作界面示意图；
图18为图14所示的时间复杂度分析模块中的时间尺度的纵向尺度的操作界面示意图；
图19为图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统中的区域复杂度分析模块的操作界面示意图；
图20为图19所示的区域复杂度分析模块中的大尺度经度链的操作界面示意图；
图21为图19所示的区域复杂度分析模块中的小尺度经度链的操作界面示意图；
图22为图19所示的区域复杂度分析模块中的数据时空特征中的同扰不同时的操作界面示意图；
图23为图19所示的区域复杂度分析模块中的数据时空特征中的不同扰不同时的操作界面示意图；
图24为图19所示的区域复杂度分析模块中的Kp指数选择的操作界面示意图；
图25为本申请实施三例提供的一种地球变化磁场扰动分析方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一：
图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，在本申请中可以通过图1所示的示意图来描述用于实现本申请实施例的地球变化磁场扰动分析系统及方法的示例的电子设备100(例如，电子设备可以是电脑、笔记本、智能终端设备等)。
如图1所示的一种电子设备的结构示意图，电子设备100包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106、显示器108，这些组件通过总线系统和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图1所示的电子设备100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备可以具有图1示出的部分组件，也可以具有图1未示出的其他组件和结构。
所述处理器102可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备100中的其它组件以执行期望的功能。
所述存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器102可以运行所述程序指令，以实现下文所述的本申请实施例中的功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。
所述输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。
所述显示器108用于显示用户查询的地球变化磁场扰动信息，以便于用户查看。
实施例二：
参照图2所示的一种地球变化磁场扰动分析系统的结构示意图，该地球变化磁场扰动分析系统200包括：
磁暴查询模块210，所述磁暴查询模块用于获取用户输入的第一查询参数，并从数据库中查询所述第一查询参数携带的待查询地点的磁暴信息，输出所述磁暴信息；其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据。
作为一种实施方式，所述第一查询参数包括：查询内容、查询方式和所述待查询地点；所述查询内容包括所述磁暴报告和/或所述磁暴数据，所述查询方式包括按时间查询和/或按次数查询；所述磁暴查询模块210，用于根据所述查询内容、所述查询方式和所述待查询地点从所述数据库中查询出所述待查询地点的磁暴信息，并按照所述查询内容显示所述磁暴信息。
可选地，所述第一查询参数还包括滑动窗样本熵分析参数；所述磁暴查询模块210，还用于根据所述滑动窗样本熵分析参数显示所述磁暴信息对应的滑动窗样本熵。
举例来说，如图3至图9所示，为磁暴查询模块210的操作界面示意图，具体的：用户在使用磁暴查询模块210时，通过点击操作界面上的磁暴查询模块210按钮，进而进入图3的界面，在图3上，用户可以通过显示界面上的选项框选择查询内容、查询方式、待查询地点或者勾选滑动窗样本熵前的矩形框，以便于磁暴查询模块210在监测到用户在图3的操作界面上的点击事件后，生成第一查询参数(或第一查询子指令)。
其中，滑动窗样本熵可以是必须选项，也可以是非必须选项，在此，不作具体限定。
在使用时，用户可以通过点击如图6所示的月份下拉框，以便于用户选择对应的用户，而无需用户输入，节约用户操作时间。另外，作为一种优选方式，下拉框中显示的月份均为发生磁暴的月份，日期也是发生磁暴的日期。例如，磁暴查询模块210根据预置的磁暴报告筛选出在该年份发生磁暴的月份，用户选择月份后，磁暴查询模块210会自动筛选出在该月发生磁暴的具体日期，从而方便用户选择。选择年份后，系统默认月份和日期为该年份第一次发生磁暴的时间。假设选择台站为乾陵、年份为2014年，则时间面板显示如6所示；再选择月份为2月，则面板显示如图7所示。进而可以避免用户自己去查找出现磁暴的日期，节约用户查询时间。
地磁数据查询模块220，所述地磁数据查询模块用于获取用户输入的第二查询参数，并从所述数据库查询所述第二查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，输出所述地磁台站的地磁数据。
可选地，所述第二查询参数包括：待查询的地磁台站、查询时段和数据分辨率；所述地磁数据查询模块220，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述查询时段和所述数据分辨率，并从所述数据库查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的地磁数据，并按照所述数据分辨率显示所述地磁台站的所述地磁数据。
在上述实现过程中，通过提供待查询的地磁台站、查询时段和数据分辨率，可以使得用户可以以不同组合来选择合适的查询方式，以便于用户查询自己需要的数据，并进行显示，进而提升用户体验。
可选地，所述第二查询参数还包括：全球地磁活动指数值(kp指数)；所述地磁数据查询模块220，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过提供全球地磁活动指数值，以便于用户在查询地磁数据时，还能够同时查询该地磁数据对应的全球地磁活动指数值，以便于用户对地磁数据进行对比查看，进而提升用户体验。
举例来说，如图10至图12所示，当用户进行地磁数据查询模块时，进入如图10所示的操作界面，在该操作界面上，用户可以地磁台站、查询时段和数据分辨率和/或全球地磁活动指数值(Kp指数)，以便于用户查询地磁数据。其中，地磁台站设置为下拉式菜单，当用户需要查询某一时段的地磁数据时，首先选择查询地磁台站，点击地磁台站下拉式菜单，地磁数据查询模块220提供对有数据整理的11个台站的地磁数据查询服务，如图11。在选定地磁台站后控制选项面板激活，用户可以通过该操作界面继续输入用户想要获取的地磁数据的开始时间和结束时间(格式为：yyyy mm dd，输入为日期字符串)，以及选择数据分辨率(例如，数据最小分辨率为秒数据)。点击查询按钮后，地磁数据查询模块220将按要求提取用户想要的数据，并在输出可视化模块显示，方便用户观察数据变化趋势。进一步地，为方便用户分析数据，地磁数据查询模块220提供Kp指数查询服务，用户只需在控制选项面板勾选Kp指数复选框即可，如图12所示。
典型信号特征分析模块230，所述典型信号特征分析模块用于获取用户输入的典型信号，并根据所述典型信号输出与所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线。
其中，典型信号特征分析模块230为用户提供对六种典型信号的样本熵、多尺度熵及滑动窗样本熵分析。例如，如图13所示，用户只需在如图13所示的控制选项的信号下拉菜单中选择需要分析的典型信号，系统自动执行相应分析程序，在样本熵编辑框显示信号的样本熵值；在多尺度熵窗口显示尺度为20时信号多尺度熵曲线；在滑动窗样本熵窗口显示窗长为200时信号的滑动窗样本熵曲线，在信号窗口显示信号在时域的波形图。
时间复杂度分析模块240，所述时间复杂度分析模块用于获取用户输入的第三查询参数，并根据所述第三查询参数输出所述第三查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线。
可选地，所述第三查询参数包括：待查询的地磁台站、数据尺度和时间段；所述时间复杂度分析模块240，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段，并按照所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段查询所述待查询的地磁台站的地磁数据；并显示所述地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线。
在上述实现过程中，通过根据待查询的地磁台站、数据尺度和时间段来对地磁场变化进行时间复杂度分析，进而可以使得分析后的地磁变化场时间序列曲线更加真实，且便于用户按照自己的需求来设置待查询的地磁台站、数据尺度和时间段，进而提升用户体验，使得用户可以快速配置查询条件。
可选地，所述第三查询参数还包括：全球地磁活动指数值(Kp指数)；所述时间复杂度分析模块240，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
在上述实现过程中，通过提供全球地磁活动指数值，以便于用户在查询时间复杂度分析时，还能够同时查询该时间复杂度分析下的全球地磁活动指数值，以便于用户进行对比查看，进而提升用户体验。
举例来说，如图14至图18所示，当用户进行时间复杂度分析模块240操作界面后，该操作界面为用户提供单个地磁台站的选择及数据尺度的三种的选择：时间段、时间尺度及地磁扰动，以分别执行不同的命令。如图15所示，当用户选择数据尺度的时间段选项，即出现时间段操作界面，如图15所示。该界面需要用户输入想要分析的数据时段，所提取的数据的最小分辨率为10分钟。点击执行按钮，时间复杂度分析模块240即在数据可视化输出模块显示数据的时域波形，并在样本熵输出文本框输入这段的数据的样本熵。当提取的数据大于一天时，样本熵是一个以每一天数据计算的样本熵向量。
进一步地，选择数据尺度的时间选项，即出现时间尺度界面，如图16所示。该界面显示的横向尺度按钮和纵向尺度按钮分析不同时间尺度的数据。如图17所示，当用户选择横向尺度时，表示这是在某一年与某一年的同一时段提取分析数据的一种方式。具体的，选择年按钮，时间复杂度分析模块240以选定时间分辨率提取这几年的数据并显示，每一年的数据为一组；选择月按钮，填入相应的年份尺度和月份，时间复杂度分析模块240将以选定的时间分辨率提取这几年选定的同一月份的数据并显示，每一年的同一月数据为一组；选择日按钮，填入相应的年份尺度和日期，时间复杂度分析模块240将以选定分辨率提取这几年选定的每个月的同一天的数据并显示，每一年的12天数据为一组。
如图18所示，如果选择纵向尺度，表示这是在某一年内的每一月的同一时段提取分析数据的一种方式。填入相应的年份和日期尺度，时间复杂度分析模块240将以选定的时间分辨率提取该年份每一月的选定时段的数据并显示，每一月的选定时段的数据为一组。
进一步地，如图14所示，如果用户在分析数据的同时选择Kp指数复选框时，时间复杂度分析模块240将提取所选时段的Kp指数值并在数据可视化输出模块显示。
区域复杂度分析模块250，所述区域复杂度分析模块用于获取用户输入的第四查询参数，并根据所述第四查询参数输出所述第四查询参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据，其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
可选地，所述第四查询参数包括：经度链尺度参数、查询条件参数、大尺度经度链参数、数据时空特征参数、同时同扰时段参数和/或全球地磁活动指数值参数；所述区域复杂度分析模块250，用于获取用户输入的所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数，并根据所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数显示所述大尺度经度链参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
可选地，所述大尺度经度链参数包括5个待查询的台站。
可选地，所述小尺度经度链参数包括5个待查询的台站。
其中，区域复杂度分析模块250为用户提供处于同一经度不同纬度地区地磁数据的多尺度熵分析。
举例来说，如图19至图24所示，当用户选择进入区域复杂度分析模块250的操作界面后，如图19所示。其中，该区域复杂度分析模块250在分析区域复杂度时，将处于同一经度不同纬度地区的台站按照大尺度和小尺度编为两组，分别为大尺度经度链和小尺度经度链，各包含5个台站，如图20和图21所示。当用户选择数据时空特征中的参数时，该操作界面控制区域复杂度分析模块250提取数据时段和磁扰强度，选择不同的控制方式，提取不同要求的数据。其中，选择相同时段(相同时段)按钮时，将激活同时同扰面板(默认面板)，用户按格式输入日期后，该界面将提取选定台站的地磁数据，对这些数据进行多尺度熵分析，并在数据可视化模块显示。如果选择不同时段(相同磁扰)按钮时，将激活同扰不同时面板，如图22所示。用户首先选择提取数据的磁扰强度和时间尺度，然后点击初始化按钮初始化面板，激活提取数据按钮，再点击提取数据按钮，区域复杂度分析模块250将从预置年份的第一天开始提取满足要求的数据，并将这些数据存储，等待下一次提取数据，下一次提取的数据将从上一次结束日期开始。其中，区域复杂度分析模块250可提供六次数据的提取，而后提取数据按钮将关闭激活，等待下一次面板初始化。
假设，选择不同时段(不同磁扰)按钮时，将激活不同时不同扰面板，如图23所示。用户需选择将要提取的数据的时间范围和磁扰强度，提取数据的时间尺度为这一段时间范围内，满足在选定的磁扰强度下，连续三天以上的数据段。提取数据按钮和初始化按钮与同扰不同时操作界面相似。
另外，当用户选择条件选项(包含尺度因子编辑框和采样时长编辑框)中的具体选项时，尺度因子是时间序列进行多尺度熵分析时用到的参数，默认尺度为20；采样时长代表数据的时间分辨率，也可用作数据长度控制，默认采样时长为10分钟。
进一步地，用户还可以勾选注记复选框后，地磁数据变化曲线图上标注数据来源台站。另外，用户还可以勾选如图24所示中的Kp指数复选框后，数据可视化输出模块增加提取到的地磁数据对应的Kp指数，即会显示地磁数据对应的Kp指数。
本申请实施例提供的一种地球变化磁场扰动分析系统，通过设置磁暴查询模块、地磁数据查询模块、典型信号特征分析模块、时间复杂度分析模块和区域复杂度分析模块从而可以通过多维的方式以及基于复杂度理论的方式对地球变化磁场扰动特性进行分析与显示，进而使得用户可以从多维的角度了解地磁变化场，且能够更加真实的呈现地磁变化场的扰动特性，利用推进对地磁变化场研究及地磁导航与寻的等军事工程应用。
实施例三：
参见图4所示的一种地球变化磁场扰动分析方法，该方法应用于实施例二所示的地球变化磁场扰动分析系统，该方法具体包括如下步骤：
步骤S201，获取用户输入的查询指令。
其中，所述查询指令包括用于查询磁暴的第一查询子指令、用于查询地磁数据的第二查询子指令、用于查询典型信号特征分析的第三查询子指令、用于查询地磁数据的时间复杂度的第四查询子指令或用于查询地磁数据的区域复杂度的第五查询子指令。
步骤S202，解析所述查询指令，得到所述查询指令所携带的查询子指令；
步骤S203，若所述查询子指令为所述第一查询子指令，从数据库中查询所述第一查询子指令携带的待查询地点的磁暴信息，并显示所述磁暴信息。
其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据。
步骤S204，若所述查询子指令为所述第二查询子指令，从所述数据库查询所述第二查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据。
步骤S205，若所述查询子指令为所述第三查询子指令，从所述数据库查询所述第三查询子指令所携带的典型信号，并显示所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线。
步骤S206，若所述查询子指令为所述第四查询子指令，从所述数据库查询所述第四查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线。
步骤S207，若所述查询子指令为所述第五查询子指令，从所述数据库查询所述第五查询子指令所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据。
其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
需要说明的是，步骤S201至步骤S207的具体实施过程请参照实施例二中的描述，在此，不再赘述。
进一步，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理设备运行时执行上述实施例二提供的任一项地球变化磁场扰动分析方法的步骤。
本申请实施例所提供的一种地球变化磁场扰动分析系统及方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
需要说明的是，上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
Claims (10)
1.一种地球变化磁场扰动分析系统，其特征在于，所述系统包括：
磁暴查询模块，所述磁暴查询模块用于获取用户输入的第一查询参数，并从数据库中查询所述第一查询参数携带的待查询地点的磁暴信息，输出所述磁暴信息；其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据；
地磁数据查询模块，所述地磁数据查询模块用于获取用户输入的第二查询参数，并从所述数据库查询所述第二查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，输出所述地磁台站的地磁数据；
典型信号特征分析模块，所述典型信号特征分析模块用于获取用户输入的典型信号，并根据所述典型信号输出与所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线；
时间复杂度分析模块，所述时间复杂度分析模块用于获取用户输入的第三查询参数，并根据所述第三查询参数输出所述第三查询参数所携带的待查询的地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线；
区域复杂度分析模块，所述区域复杂度分析模块用于获取用户输入的第四查询参数，并根据所述第四查询参数输出所述第四查询参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据，其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一查询参数包括：查询内容、查询方式和所述待查询地点；所述查询内容包括所述磁暴报告和/或所述磁暴数据，所述查询方式包括按时间查询和/或按次数查询；
所述磁暴查询模块，用于根据所述查询内容、所述查询方式和所述待查询地点从所述数据库中查询出所述待查询地点的磁暴信息，并按照所述查询内容显示所述磁暴信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一查询参数还包括滑动窗样本熵分析参数；
所述磁暴查询模块，还用于根据所述滑动窗样本熵分析参数显示所述磁暴信息对应的滑动窗样本熵。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二查询参数包括：待查询的地磁台站、查询时段和数据分辨率；
所述地磁数据查询模块，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述查询时段和所述数据分辨率，并从所述数据库查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的地磁数据，并按照所述数据分辨率显示所述地磁台站的所述地磁数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二查询参数还包括：全球地磁活动指数值(Kp指数)；
所述地磁数据查询模块，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三查询参数包括：待查询的地磁台站、数据尺度和时间段；
所述时间复杂度分析模块，用于获取用户输入的所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段，并按照所述待查询的地磁台站、所述数据尺度和所述时间段查询所述待查询的地磁台站的地磁数据；并显示所述地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三查询参数还包括：全球地磁活动指数值(Kp指数)；
所述时间复杂度分析模块，还用于获取用于查询所述全球地磁活动指数值的查询参数，并查询所述待查询的地磁台站的在所述查询时段的所述地磁数据所对应的全球地磁活动指数值；以及显示所述全球地磁活动指数值。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第四查询参数包括：经度链尺度参数、查询条件参数、大尺度经度链参数、数据时空特征参数、同时同扰时段参数和/或全球地磁活动指数值参数；
所述区域复杂度分析模块，用于获取用户输入的所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数，并根据所述经度链尺度参数、所述查询条件参数、所述大尺度经度链参数、所述数据时空特征参数、所述同时同扰时段参数和/或所述全球地磁活动指数值参数显示所述大尺度经度链参数所携带的待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述大尺度经度链参数包括5个待查询的台站。
10.一种地球变化磁场扰动分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获取用户输入的查询指令，所述查询指令包括用于查询磁暴的第一查询子指令、用于查询地磁数据的第二查询子指令、用于查询典型信号特征分析的第三查询子指令、用于查询地磁数据的时间复杂度的第四查询子指令或用于查询地磁数据的区域复杂度的第五查询子指令；
解析所述查询指令，得到所述查询指令所携带的查询子指令；
若所述查询子指令为所述第一查询子指令，从数据库中查询所述第一查询子指令携带的待查询地点的磁暴信息，并显示所述磁暴信息；其中，所述磁暴信息包括磁暴报告和/或磁暴数据，所述数据库中存储有地磁数据；
若所述查询子指令为所述第二查询子指令，从所述数据库查询所述第二查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据；
若所述查询子指令为所述第三查询子指令，从所述数据库查询所述第三查询子指令所携带的典型信号，并显示所述典型信号对应的样本熵值、多尺度熵曲线及滑动窗样本熵曲线；
若所述查询子指令为所述第四查询子指令，从所述数据库查询所述第四查询子指令所携带的待查询的地磁台站的地磁数据，并显示所述地磁台站的地磁数据在不同时间尺度和磁扰强度下的地磁变化场时间序列曲线；
若所述查询子指令为所述第五查询子指令，从所述数据库查询所述第五查询子指令所携带的待查询经度链上的台站的地磁场分析数据，并显示所述地磁场分析数据，其中，所述地磁场分析数据包括所述待查询经度链上的台站的地磁场H分量秒数据日变化曲线、多尺度熵曲线和/或全球地磁活动指数值。
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