磁赤道异常区电离层F区不均匀体发展过程中的闪烁谱研究

本文对我国磁赤道异常区海口站的夜间电离层不均匀体引起的闪烁进行了谱分析，并进行了理论模拟。大部分闪烁出现在午夜前后且持续时间较长。分析结果发现：这种持续时间较长的闪烁的末期和初期的闪烁谱结构有显著差异，末期闪烁谱高频段较初期要明显陆峭，即谱指数显著增大。由此推测出不均匀体发展末期费涅耳尺度以下的不均匀体首先衰减消失，这与国外某些轨道卫星就地测量结果大致相符。同时还从闪烁谱推测出不均匀体发展末期的漂     

赤道电离层F区底部准正弦型不均匀体引起闪烁的数值模拟

本文采用多重相屏模型, 考虑不均匀体特征尺度随高度的变化, 模拟了赤道电离层F区底部准正弦型(BSS)不均匀体引起的闪烁。模拟计算结果表明:BSS不均匀体的特征尺度随高度变化可以导致闪烁谱和不均匀体谱之间谱指数的显著差异。      

电离层闪烁谱特征分析

本文给出了斜入射和不均匀体各向异性情形下的闪烁强度时间频谱的理论表达式。得出在各向异性不均匀介质中传播的信号,其闪烁谱在低频端既有下降的,又有平坦的,具体视传播的几何条件而定,其中传播角的影响尤为显著。据此,较好地解释了在广州、武昌、新乡等地观测到的ETS～Ⅱ卫星VHF信号闪烁谱在低频端的不同特征。      

宇宙噪声的电离层闪烁

本文给出了薄相屏近似条件下的电离层闪烁Fourier功率谱和Bessel功率谱与电离层不均匀结构电子密度涨落空间谱之间的关系。对窄波瓣天线Riometer获得的宇宙噪声资料进行了分析,结果表明:宇宙噪声资料包含着电离层不均匀结构的信息。Riometer观测结果也可用于电离层闪烁问题的研究。     

海口站电离层闪烁强度功率谱分析与建模应用

基于中国海口站(20.00°N, 110.33°E)获取的2013全年UHF 频段电离层闪烁信号强度数据, 利用Welch算法, 分析给出了四类典型电离层闪 烁强度功率谱. 利用功率谱时序图分析方法, 发现电离层不均匀体存在东西向水 平周期性变化结构. 提取全年功率谱指数p, 通过统计分析发现谱指数p存在规律变化, 据此建立一个谱指数经验模型, 该谱指数模型已用于中国低纬 区域电离层闪烁发生预报概率模型(CMSOP), 进而对海口站UHF频段电离层闪烁发生 概率观测数据和预报结果进行了对比分析.      

基于GPS的广州地区电离层不规则体纬向漂移速度计算分析

利用广州站组建的两台短间距GPS电离层闪烁监测仪的观测数据, 分别对GPS卫星信号强度用功率谱和短间距台链互相关性两种方法计算了3次闪烁事件电离层不规则体的漂移速度. 分析结果表明, 同一不规则体会引起两台站闪烁事件的同时发生, 两种方法测量不规则体漂移速度通常在50～160m/s之间, 平均大小均在120m/s左右, 且纬向漂移速度在闪烁初期起伏较明显, 速度随闪烁时间有下降的趋势, 夜间纬向漂移方向由西向东, 广州地区漂移速度特性符合低纬其他地区不规则体漂移速度特征, 两种计算方法合理有效.      

基于GPS信号的电离层S4指数计算方法研究

电波穿越电离层时,由于受到电离层不均匀结构的影响,电波的幅度、相位、时延等有时会发生快速抖动,这就是所谓的电磁波电离层闪烁现象.电离层闪烁会影响卫星通信系统的质量和导航系统的精度.本文分析了GPS信号研究电离层闪烁的基本原理,讨论了电离层闪烁监测中S4指数的计算方法及其修正方法.通过数据模拟,评估了原始S4指数计算方法及其修正方法的性能特点.针对原始S4指数计算方法及修正方法的不足,提出了一种新的修正方法,并采用实测GPS数据对上述方法进行了检验.结果表明,上述方法是有效的和可靠的.      

宇宙噪声的电离层闪烁与电离层不规则结构的结构参数

利用宇宙噪声是均匀的。各向同性的背景电磁辐射的假设,对电子密度涨落空间分布波数谱为负幂律函数的电离层不规则结构,用射线光学方法导出了闪烁功率谱的表示式。与射电星和轨道人造卫星信标的电离层闪烁相比,减少了因相对运动弓队的变量。用数值计算方法研究了电离层不规则结构的结构参量L_y、l_y、p、η对功率谱的影响。与实测资料比较,发现电离层吸收事件期间且Riometer记录的闪烁资料中,60%以上相应的不规则结构有L_y>103,η>η₀(0.2<η₀<0.5).      

VHF/UHF振幅闪烁和VHF快速法拉弟旋转起伏

本文利用1988年9月至1989年5月在武昌(114.4°E,30.6°N)同时接收日本ETS-Ⅱ卫星(130.0°E)发出的VHF(136MHz)信标信号和苏联静止站-T卫星(99.0°E)发出的UHP(714MHz)广播电视信号时获得的观测记录,对夜间出现的双频(VHF/UHF)闪烁和VHF快速(每分钟大于5次的起伏)法拉弟旋转起伏(以下用FRF表示法拉弟旋转起伏)进行了统计分析,结果发现在临近太阳黑子最大年份观测到的双频夜间闪烁主要为急始型,呈赤道特性,且在临近二分点的月份里有最大出现率,秋季更为明显;伴随VHF振幅闪烁出现的快速FRF常与UHF振幅闪烁共存,以及产生这种现象的不规则体由西向东漂移,东-西向的漂移速度分量,在子夜前为140m/s,在子夜后为90m/s。      

华南地区电离层闪烁的时空分布特征研究

利用位于赤道异常区的广州(23.17°N, 113.34°E)和茂名(21.45°N, 111.31°E)两台站2011年7月至2012年6月观测到的GPS电离层闪烁数据, 分析比较了这两地电离层闪烁出现的逐月变化及地方时变化和空间分布特征. 结果表明, 中等强度闪烁(S₄ > 0.4)和强闪烁(S₄ > 0.6)的出现均呈现明显季节分布规律, 两站的闪烁活动均表现出春秋强, 冬夏弱的特点, 在时间上主要发生在20:00LT-24:00LT; 从空间分布来看, 两站的闪烁活动在2011年秋季, 闪烁出现的区域比较分散, 而在2012年春季, 主要在两站上空区域出现的闪烁最为频繁.      

Characterization of ionospheric amplitude scintillations using wavelet entropy detrended GNSS data

The extensive monitoring networks of Global Navigation Satellite System (GNSS) ionospheric scintillation have been established to continuously log observation data. Further, the amplitude scintillation index and the phase scintillation index, which are derived from scintillation observations, are anticipated to accommodate the accuracy requirement of both the user level and the monitoring station level. However, raw scintillation observations essentially measure superposed waveform impairments of GNSS signals propagating through ionosphere and troposphere. It implies that fluctuations of raw scintillation observations are caused by multiple factors from the entire radio propagation environment. Hence, it is crucial to characterize ionospheric scintillations from GNSS observation data. And the characterization is implemented through extracting fluctuations of raw observations merely induced by ionospheric scintillations. Designed to address this problem by means of Fourier filtering detrending, the present work investigates the influence of varying detrending cutoff frequencies on wavelet statistical energy and wavelet entropy distributions of scintillation data. It consequently derives criteria on the optimum detrending cutoff frequency for three types of raw amplitude scintillation data, which are classified by their wavelet energy distributions. Results of the present work verify that detrending with specific optimum cutoff frequencies rather than the fixed and universally applicable one renders the validity and credibility of characterizing ionospheric scintillations as the part of GNSS observation fluctuations purely induced by ionosphere electron density irregularities whose scale sizes are comparable with or smaller than the Fresnel scale.     

Statistical evaluation of GLONASS amplitude scintillation over low latitudes in the Brazilian territory

The ionospheric scintillation, generated by the ionospheric plasma irregularities, affects the radio signals that pass through it. Their effects are widely studied in the literature with two different approaches. The first one deals with the use of radio signals to study and understand the morphology of this phenomenon, while the second one seeks to understand and model how much this phenomenon interferes in the radio signals and consequently in the services to which these systems work. The interest of several areas, particularly to those that are life critical, has increased using the concept of satellite multi-constellation, which consists of receiving, processing and using data from different navigation and positioning systems. Although there is a vast literature analyzing the effects of ionospheric scintillation on satellite navigation systems, the number of studies using signals received from the Russian satellite positioning system (named GLONASS) is still very rare. This work presents for the first time in the Brazilian low-latitude sector a statistical analysis of ionospheric scintillation data for all levels of magnetic activities obtained by a set of scintillation monitors that receive signals from the GLONASS system. In this study, data collected from four stations were used in the analysis; Fortaleza, Presidente Prudente, São José dos Campos and Porto Alegre. The GLONASS L-band signals were analyzed for the period from December 21, 2012 to June 20, 2016, which includes the peak of the solar cycle 24 that occurred in 2014. The main characteristics of scintillation presented in this study include: (1) the statistical evaluation of seasonal and solar activity, showing the chances that an user on similar geophysical conditions may be susceptible to the effects of ionospheric scintillation; (2) a temporal analysis based on the local time distribution of scintillation at different seasons and intensity levels; and (3) the evaluation of number of simultaneously affected channels and its effects on the dilution of precision (DOP) for GNSS users are also presented in order to alert the timetables in which navigation will be most susceptible to such effects, as well as statistics on simultaneously affected channels. Relevant results about these statistical characteristics of scintillation are presented and analyzed providing relevant information about availability of a navigation system.     

基于多种观测手段的东亚低纬电离层不规则体事件分析

利用海南台站（19.5°N,109.1°E,dip:13.6°N）和磁赤道区的多种地基和天基观测数据,对2011年11月20日观测到的电离层不规则体事件进行了分析.海南台站VHF雷达、电离层闪烁和数字测高仪的综合观测结果表明,当天日落附近发生了强的电离层不规则体事件,主要表现为雷达羽和强闪烁的形态.结合磁赤道区GPS和C/NOFS卫星观测结果进行分析可知,海南台站日落附近出现的雷达羽和强闪烁与南海磁赤道区产生的主等离子体泡存在明显联系.      

GPS phase difference variation statistics: A comparison between phase scintillation index and proxy indices

Scintillated GPS phase observations are traditionally characterized by the phase scintillation index, derived from specialized GPS receivers usually tracking at 50 Hz. Geodetic quality GPS receivers, on the other hand, are normally tracking at frequencies up to 1 Hz. However, availability of continuously operating geodetic receivers both in time and geographical location are superior to scintillation receiver’s coverage in many parts of the world. This motivates scintillation studies using regional and global geodetic GPS networks. Previous studies have shown the usefulness of GPS estimated total electron content variations for detecting ionospheric irregularities. In this paper, collocated geodetic and scintillation receivers are employed to compare proxy indices derived from geodetic receivers with the phase scintillation index during quiet and moderately disturbed ionospheric conditions. Sensitivity of the phase scintillation indices at high latitude stations to geomagnetic activity is discussed. Global mapping of ionospheric disturbances using proxy indices from real-time 1 Hz GPS stations are also presented.     

同步卫星讯号显示的电离层闪烁特性

本文利用1983年5—8月,1984年5—12月在武昌(114.4°E,30.6°N)对日本ETS-Ⅱ卫星(130.0°E)发出的136.1124MHz讯号的观测资料进行了统计分析。结果表明:(1)武昌电离层闪烁不但有日变化,而且有季变化。每年5—7月为闪烁最大活动期,在这些月份的夜间常出现法拉弟旋转角类波扰动伴随有强闪烁现象。武昌电离层闪烁是属于中纬闪烁型;(2)闪烁指数与法拉弟旋转角起伏密切相关,它们出现率之间的相关系数为0.8以上;夜间闪烁与扩展F层,白天闪烁与突发E层出现率之间的相关系数分别为0.6和0.55。      

第24太阳活动周中国地区电离层闪烁统计特性研究

利用第24太阳活动周中国多个地区GNSS电离层闪烁监测站数据，统计分析中国中低纬地区电离层闪烁特性.结果显示:电离层闪烁主要发生在春秋分及夜间20:00—02:00LT时段；在28°N以南地区，纬度越低电离层闪烁强度和发生概率越高；电离层闪烁发生概率与太阳活动呈正相关，太阳活动上升年电离层闪烁发生概率高于下降年；不同强度地磁活动条件下，电离层闪烁均可能发生，且与地磁活动强度整体呈负相关.通过研究电离层闪烁统计特性，可以为电离层闪烁机理的深入研究、预报及工程应用提供参考.      

中国南京地区L波段电离层闪烁初步统计分析

利用南京地区2008年11月至2009年10月电离层闪烁监测数据, 统计分析了该地区一年间L波段电离层幅度闪烁发生率的逐日变化、逐月变化、地方时变化和空间分布等特征. 统计结果表明, 在此期间, 南京地区L波段电离层幅度闪烁活动比较平静, 主要以0.14<0.2的闪烁为主, S₄>0.2的闪烁很少发生.不同强度幅度闪烁表现出一致的时间变化和空间分布特征, 2008年11月为最小,2009年6月、8至10月闪烁发生率都有明显的增强, 在10月达到最大, 在8月和10月的S₄>0.2的闪烁主要出现于正午到日落前这段时间; 对于闪烁的空间分布, 单站一年数据统计显示, 测站北向闪烁的发生频率高于南向, 但该统计结果需要更多的数据样本进行进一步的验证.      

GISM模型在中国低纬地区的适用性分析

为检验全球电离层闪烁模型（GISM）在中国低纬地区预测的准确性,根据2011年7月至2012年6月期间中国低纬地区三个观测站记录的GPSL1频点的电离层闪烁数据,对GISM模型的预测结果进行了分析.研究表明,在太阳活动高年,该模型能够反映出中国低纬地区闪烁的主要特征.模型预测的闪烁开始时间与观测结果较为一致,而结束时间滞后观测值约1h;模型预测的低纬地区闪烁强度峰值与观测结果基本一致,而在相同累积概率条件下,模型预测的闪烁强度则高于观测值;模型显示闪烁发生概率和闪烁强度随纬度的增加而减小,这一结果与观测结果一致.      

海南地区电离层闪烁观测与GISM模式预测的比较分析

为了获得全球电离层闪烁模式GISM在中国低纬地区预测的精度和可靠性,利用海南三亚GPS电离层闪烁监测系统一年的观测数据与模式预测结果进行对比分析.结果表明,在太阳活动低年,GISM能较好地反映海南地区电离层闪烁的季节变化、日变化和空间分布特性;对于季节变化,模式与观测结果在中等强度闪烁条件下较为相符,而在强闪烁和弱闪烁条件下有不同程度的偏差;模式预测的闪烁日变化与实际观测基本一致,但在闪烁发生率出现最大值的时间上模式预测要滞后约1 h左右;在电离层闪烁发生率的空间分布上,模式预测与实际观测较为相符,即海南地区南面电离层闪烁发生率高于北面.