计及电离层倾斜的P—D变换及其短波通信MUF的预报方法

本文提出了计及电离层倾斜的高频返回散射电离图的最小时延换算为大圆距离的计算方法，并讨论利用返回散射电离图进行最高可用频率预报。在Ｄ＞１０００ｋｍ条件下，Ｐ－Ｄ变换的最大误差在３．５％以内，实时预报结果与ＣＣＩＲ提供的频率预报的月平均值相差±１．５ＭＨＺ．     

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.      

用全球等效太阳黑子数IG_(12)进行电离层长期预报

本文利用中国电离层垂直探测站的资料研究应用全球等效太阳黑子数IG_(12)进行电离层长期预报的可能性.结果表明,指数IC_(12)与电离层特性参数(f_0F_2或F_2(3000)MUF)的相关性比太阳黑子数R_(12)与电离层特性参数的要好. 利用CCIR第340号报告,对IG_(12)应用于预报f_0F_2、M(3000)F_2和F_2(4000)MUF的功效进行了估算,并与目前使用的R_(12)进行了比较.所得结果表明,在用CCIR预报方法时,用IG_(12)代替R_(12)可以得到精度更高的预报值.对提前12个月的预报,f_0F_2和F_2(4000)MUF的预报精度分别平均提高18％和10％左右.对IG_(12)指数用于预报的其他优点亦进行了讨论.     

冬夏典型地磁-电离层暴期间太平洋区域F层行为

本文在前人已公布的暴时电离层动态资料的基础上, 进行了太平洋地区冬至与夏至期间电子总量和F层特征的分析研究, 取得了新的结果.认为在磁暴主相出现之时, 以电子总量为表征的电离层暴达到最明显的程度.以F层为代表的电离层的行为强烈地受控于经度(暴时)、纬度、地磁格局和季节(南北半球)的缔合关系;并且电子总浓度的消长关系需从电离增长率(磁壳层收缩)-电离消矢率(损失系数加大)-电离迁移率(磁共轭迁移和电离峰谷异动)作统一考虑.文中提出了较合理的电离层暴区划意见并讨论了暴情倒相问题.      

电离层D区域电子浓度和电子有效损耗率随时间的变化

本文根据D电离层的电离复合理论,讨论了利用单站、单一频率的LF天波资料连续监测和研究D区域固定高度上电子浓度N(h₀,t)和电子有效损耗率ψ(h₀,t)随时间变化的方法。应用这一方法对武昌站的部分实验资料作了分析,得到了N(h₀,t)的日变化、月变化曲线;并发现ψ(h₀,t)也有明显的日照效应,上、下午呈现显著的不对称性;两者的逐日变化都较小。      

多频GNSS电离层折射误差修正方法CSCD

针对电离层折射误差较大的特点,分别对GPS(Global Positioning System)和BDS(Bei Dou Navigation Satellite System)的单一频率的电离层折射误差进行了分析,并将不同频率进行线性组合,计算出组合后的电离层折射误差。此方法修正了双频一阶项、三频一阶项和三频二阶项电离层折射误差。由于电离层延迟修正的同时会放大观测噪声,为此分析比较了不同频率组合修正后的观测噪声,为最佳频率组合的选取提供了理论方法。     

时延-角度特性研究

本文在球不对称局域准抛物电离层模型下,设计了一套射线追踪算法的计算机程序。研究了时延随角度变化特性。指出了最小时延的传统求解方法的适应范围,讨论了时延-角度特性曲线与返回散射电离图的关系及其能量分布特点。      

电离层总电子含量的日变化

从1981年4-6月的五百七十余次卫星观测的有用记录中,得到了电离层总电子含量的日变化曲线。资料还显示出4-6月的明显月变化特性。文章还列出了由电离图资料所得到的相应月份的F_2层最大电子密度,以及计算得到的平板厚度的日变曲线。结果表明,总电子含量N_T与F_2层最大电子密度N_m变化的一致性很好,它们与平板厚度ι日变化特性均符合一般的中纬站电离层特性的变化规律。     

矩形斜口面天线辐射性能

矩形斜口面天线是把矩形波导管两个窄边同时渐削,宽边尺寸保持不变而形成的开口,口面位于无限大完全导电平面上,被矩形波导中主模H₁₀模激励.简化分析了口面电场和磁场分量以及辐射场表达式,主瓣指向偏离侧射方向,即方向图主波瓣指向偏离口面法线和激励波导轴线.计算了主面方向图,给出了天线输入端电压驻波比(VSWR)随频率的变化曲线,发现VSWR与口面倾角有关,通过采用不同的倾角,可使其获得改善.     

电离层Es离子分布数值建模

从离子连续性方程和动量方程出发,比较全面地考虑了太阳光电离、星光电离、地冕电离、星际背景电离和流星离子流等电离源,综合分析Es层的主要动力学过程和光化学过程,以风剪切理论为基础,研究中性成分碰撞、电场作用、金属离子作用和分子离子作用等机制对离子分布的影响,建立了一维时变电离层Es物理模型.对离子产生率、垂直方向的离子速度在高度和时间上的变化进行仿真和计算,得到了在电场及风剪切作用下的离子密度剖面24h内的变化规律.根据建立的模型,以昆明相干散射雷达观测的径向风结果作为模型输入参考,仿真并得到了电离层Es电子密度的时空分布,据此反演出电离层Es临界频率f₀E_s.与昆明站电离层测高仪同时间观测的情况进行对比,结果比较一致,验证了建立的Es层物理模型正确性.      

Estimation of ground range on the sweep frequency backscatter leading edge

The high frequency management system with backscatter radar supplies the real time ionosphere channel conditions to high frequency users, which leads to the demand for the ground range between the radar location and the scatters on the distant ground. The ionosphere electron density profile is usually inversed to obtain the ground range. An inversion algorithm, with which the ground range on the leading edge of the backscatter ionograms can be obtained without electron density, is presented in this paper. The ray path geometry of the backscatter sounding and the change in the group path on the leading edge with operating frequency are used to derive the ground range. Synthesized backscatter ionogram and experimental backscatter ionograms are processed to validate the algorithm. The results indicate that the algorithm is usable for high frequency management system.     

高频返回散射电离图中的离散源回波的地面距离的确定

本文给出一个从高频返回散射电离图中确定离散散射源回波地面距离的方法.它是假定散射源的描迹是抛物线形式且切于最小时延线来计算固定散射源地面距离的.它仅仅基于单站得到的返回散射电离图的最小时延线和三组散射源回波描迹的时延和频率数据即可完成.实验检验的结果表明,本文方法计算结果的误差不大于3％.      

返回散射电离图的前沿提取方法

提出了返回散射电离图前沿提取的方法. 其中, 一层电离图前沿和两层电离图下面一层前沿是在消除干扰和噪声后的电离图上采用边缘识别方法进行提取的, 两层电离图上面一层前沿则是在仅经过干扰抑制的电离图上采用基于高斯型加权系数的能量梯度算法进行提取的. 本文提出的前沿提取方法准确率较高, 并且易于实现, 已在工程中得到应用.      

高频返回散射观测的典型结果和分析

描述了１９９３年１０月～１２月,在新乡站进行的高频返回散射观测实验,取得了大量很有意义的结果。从中看出：①高频返回散射电离国的类型和形态特征;②高频返回散射电离图中最高观测频率、斜距的日变化规律;③返回散射观测中发现Ｅｓ的演变过程及其特征。     

返回散射电离图干扰噪声的消除方法

返回散射电离图干扰噪声的消除方法程晓梅,郭保华（中国电波传播研究所,新乡４５３００３）关键词返回散射探测,射频干扰,电离图在返回散射探测中,回波信号来自广延的地面散射［１］,遭受到很大的传播损耗,所以典型的返回散射回波信号要比其他探测方式的回波信号弱...     

Adaptation of the bottomside electron density profile of the IRI model to data of topside radiosounding

A method is proposed for reconstructing the electron density profiles N(h) of the IRI model from ionograms of topside satellite sounding of the ionosphere. An ionograms feature is the presence of traces of signal reflection from the Earth's surface. The profile reconstruction is carried out in two stages. At the first stage, the N(h) –profile is calculated from the lower boundary of the ionosphere to the satellite height (total profile) by the method presented in this paper using the ionogram. In this case, the monotonic profile of the topside ionosphere is calculated by the classical method. The profile of the inner ionosphere is represented by analytical functions, the parameters of which are calculated by optimization methods using traces of signal reflection, both from the topside ionosphere and from the Earth. At the second stage, the profile calculated from the ionogram is used to obtain the key parameters: the height of the maximum hmF2 of the F2 layer, the critical frequency foF2, the values of B0 and B1, which determine the profile shape in the F region in the IRI model. The input of key parameters, time of observation, and coordinates of sounding into the IRI model allows obtaining the IRI-profile corrected to real experimental conditions. The results of using the data of the ISIS-2 satellite show that the profiles calculated from the ionograms and the IRI profiles corrected from them are close to each other in the inner ionosphere and can differ significantly in the topside ionosphere. This indicates the possibility of obtaining a profile in the inner ionosphere close to the real distribution, which can significantly expand the information database useful for the IRTAM (IRI Realmax Assimilative Modeling) model. The calculated profiles can be used independently for local ionospheric research.     

电离层频高图的剖面模拟换算法

本文提出一种频高图的剖面模拟换算法,利用寻常分量描迹确定多层结构电离层剖面的分析表达式.此方法程序简单,不必度量太多数据;适用于电离层台站网的日常剖面分析.      

高精度多普勒频高图的获取和分析

电离层高频反射回波的多普勒频移是研究电离层扰动的一个重要参数。在数字测高仪探测中，高分辩率的多普勒频移一般在漂移测量中获得，但这种测量方式探测的频点少，不能获得扰动的高度剖面；而在频高图模式下，虽然工作的频点多，能够获得电子浓度的高度剖面的信息，但探测的多普勒频移的分辩率低，无法用来精确检测电离层扰动。实际的电离层高频回波一般为窄带信号，由此本文中提出了一种新的分析方法，利用DGS-256数字测高仪频高图模式下记录的16个多普勒通道的数据，通过反傅里叶变换还原成时域信号，采用最小二乘法估计相邻时间点的相位差，获得高精度多普勒频高图。作为实例，利用该方法分析武汉电离层观象台数字测高仪观测站的观测数据，得到了多频点的多普勒频移曲线。结果表明：在DGS-256数字测高仪频高图模式下能够得到高精度多普勒频高图，这在电离层扰动探测和研究中很在意义。     

Studying characteristics of traveling ionospheric disturbances using U-shaped traces on vertical incidence ionograms

This paper presents a case study when due to the descending additional U-shaped trace on vertical incidence ionograms, increased critical frequency stabilizes. This corresponds to an ionospheric disturbance that moves toward the ionosonde and then stays overhead.Within a 2D model, traveling ionospheric disturbances (TIDs) are superimposed on the inverted background ionosphere. So ray tracing is used to obtain propagation paths through non-stratified ionosphere thus synthesizing the disturbed ionogram traces. Investigated are changes in the cusp shape caused by varying TID parameters. A cusp-fitting method to determine the TID amplitude, spatial scale, and horizontal drift velocity are shown.     

A new inversion algorithm for HF sky-wave backscatter ionograms

HF sky-wave backscatter sounding system is capable of measuring the large-scale, two-dimensional (2-D) distributions of ionospheric electron density. The leading edge (LE) of a backscatter ionogram (BSI) is widely used for ionospheric inversion since it is hardly affected by any factors other than ionospheric electron density. Traditional BSI inversion methods have failed to distinguish LEs associated with different ionospheric layers, and simply utilize the minimum group path of each operating frequency, which generally corresponds to the LE associated with the F₂ layer. Consequently, while the inversion results can provide accurate profiles of the F region below the F₂ peak, the diagnostics may not be so effective for other ionospheric layers. In order to resolve this issue, we present a new BSI inversion method using LEs associated with different layers, which can further improve the accuracy of electron density distribution, especially the profile of the ionospheric layers below the F₂ region. The efficiency of the algorithm is evaluated by computing the mean and the standard deviation of the differences between inverted parameter values and true values obtained from both vertical and oblique incidence sounding. Test results clearly manifest that the method we have developed outputs more accurate electron density profiles due to improvements to acquire the profiles of the layers below the F₂ region. Our study can further improve the current BSI inversion methods on the reconstruction of 2-D electron density distribution in a vertical plane aligned with the direction of sounding.