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电离层频高图数据处理系统的设计与实现

作　者: 谢晶晶
导　师: 朱正平
学　校: 中南民族大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 电离层垂直探测 电离层无线电探测系统 频高图 数据处理
分类号: P412.294
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


电离层探测技术起始于上世纪的20年代，从探测方法上主要分为直接探测和间接探测，电离层垂直探测作为间接探测的主要方法，多年来一直都是探测电离层的重要手段之一。而通过该方法获取的回波信号数据对于电离层的研究与监测有着重要的意义。该方法使用测高仪器向上垂直发射频率随时间连续变化的脉冲信号，并在同一地点接收这些脉冲波被电离层反射的回波信号，测量出电波往返的传递时间，从而获得反射高度与频率的相关数据，根据这些数据所描绘出的关系曲线叫做频高图或电离图。本文首先介绍了电离层探测的发展历史，探测原理，然后较为详细地介绍了自主研发的电离层垂直测高仪的硬件和软件系统。在此基础上，通过学习国外电离层探测数据处理软件，在Windows平台下以VisualStudio2010作为开发环境，C#作为编程语言，设计出了一套电离层频高图数据处理系统。该针对数据处理的功能需求，设计出系统的整体框架，并给出相应功能的实现方法。系统采用多模块的架构方法，逻辑上分为数据读取，数据分析，数据转换，数据显示以及扩展功能等模块。在数据读取、数据分析处理模块中采用多线程、缓存区等编程技术来提高系统人机交互的友好性。在数据转换模块中实现现有数据格式与自定义二进制文件格式的相互转换，将电离层探测信息按照不同的需求保存在大容量磁盘中。在数据的绘制与显示模块中利用GDI+基本图形功能与Graphics类来实现对显示设备的访问，并采用双缓冲等绘图技术消除界面闪烁，提高系统稳定性。系统运行结果表明该系统能与自主研发的探测系统以及探测数据格式相匹配，能方便快捷的进行数据处理，稳定运行，具有一定的实用价值。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 电离层探测概述及发展历史  10-11
  1.2 电离层垂直探测的原理  11-12
  1.3 课题来源与研究意义  12
  1.4 本文主要研究内容与组织结构  12-15
    1.4.1 主要的研究内容  12-13
    1.4.2 本文的组织结构  13-15
第二章 电离层频高图数据处理系统概述  15-20
  2.1 电离层数字测高仪简介  15-18
    2.1.1 测高仪硬件系统介绍  16
    2.1.2 测高仪软件系统介绍  16-17
    2.1.3 测高仪系统整体特点  17-18
  2.2 电离层频高图数据处理系统概述  18-19
    2.2.1 软件系统需求分析  18
    2.2.2 软件系统整体结构  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 电离层频高图数据处理系统总体设计  20-26
  3.1 软件开发平台的选择  20-21
  3.2 软件系统的设计过程  21-24
    3.2.1 系统的设计原理  21-22
    3.2.2 系统的软件框架设计  22-24
    3.2.3 系统功能分解  24
  3.3 软件系统的设计特点  24-25
  3.4 本章小结  25-26
第四章 数据格式以及算法介绍  26-36
  4.1 自定义文件格式  26-33
    4.1.1 PIF文件Sounding Parameter Header参数定义  27-30
    4.1.2 PIF文件One Frequency Sounding Header数据结构  30-31
    4.1.3 PIF文件OFSD ATA数据结构  31-33
  4.2 信号强度比较算法  33-35
  4.3 本章小结  35-36
第五章 电离层频高图数据处理系统的实现  36-50
  5.1 软件系统的界面设计与实现  36-37
    5.1.1 系统主界面  36-37
    5.1.2 频高图绘制与浏览界面  37
  5.2 数据读取与处理模块  37-40
    5.2.1 文件信息提取  37-39
    5.2.2 数据初步处理  39-40
  5.3 文件格式转换与保存模块  40-42
    5.3.1 文件格式说明  40-41
    5.3.2 PIF与SBF相互转换  41-42
  5.4 频高图绘制与显示模块  42-48
    5.4.1 频高图探测参数提取  42-43
    5.4.2 频高图信号强度比较  43-44
    5.4.3 频高图的绘制  44-46
    5.4.4 频高图的扩展功能  46-48
  5.5 系统功能验证与结果  48-49
  5.6 本章小结  49-50
第六章 总结和展望  50-52
  6.1 总结  50-51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-54
致谢  54

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 大气探测（气象观测） > 探测技术与方法 > 高空气象探测、高层大气探测 > 电离层探测
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