从微分多普勒观测数据确定电离层总电子含量

本文提供一种对微分多普勒观测数据进行处理的方法, 从而得到有关电离层总电子含量的信息, 为研究电离层特性提供有用资料.      

南极地区电离层总电子含量分布特征的初步探讨

通过对微分多普勒数据处理后得到的电离层总电子含量的分析, 探讨了南极地区总电子含量随纬度的分布变化特征及规律。      

地磁暴期间北半球高纬度地区电离层变化特征及对精密定位的影响

基于加拿大地区高纬度电离层观测网的电离层闪烁观测数据,分析了2018年8月26日地磁暴事件引发的北半球高纬度地区电离层总电子含量(TEC)异常变化、TEC变化率指数(ROTI)及电离层相位闪烁的变化特征.结果表明:加拿大地区最大异常值约6 TECU,磁暴引发全球电离层TEC异常峰值高达20 TECU;加拿大地区电离层相...     

IGS电离层产品在双向时间频率传递中的应用

利用IGS组织提供的全球电离层资料对卫星双向时间频率传递中的电离层误差进行修正。IGS提供特定时刻、固定经纬度网格点上的电离层总电子含量。对该电离层资料首先进行空间四点网格内插,然后利用双线性内插得到电离层穿刺点所需时刻的总电子含量,最后将得到电离层数据经过处理用于双向时间频率传递修正。结果表明：电离层对C波段的影响在（0～0.5）ns范围内,这对亚纳秒量级的时间比对是必须考虑的。IGS提供的电离层产品适合应用于双向时间频率传递,具有方法简单、准确度高和价格低廉等特点。     

大耀斑期间向日面电离层总电子含量的响应个例分析

利用2001年4月15日1336UT耀斑爆发期间向日面GPS观测数据提取的总电子含量的时间变化曲线。分析了向日面电离层对这次耀斑的响应特点．结果表明，耀斑期间向日面电离层出现了总电子含量突增事件．最大总电子含量增加量约为2．6TECU，在0600LT和1800LT都观测到了总电子含量突增，世增加幅度仅为0．5-1TECU．在高纬地区，由于电离层闪烁，从TEC时间变化曲线提取不出来总电子含量增加值．从各卫星星下点处的TEC增加量和各星下点处的太阳天顶角的关系可以看到，TEC增加量与太阳天顶角有关，太阳天顶角越大，TEC增幅越小。另外，从总电子含量时间变化率曲线上还观测到了时间同步的小尺度扰动，通过与耀斑期间硬X射线辐射通量的比较，发现两者有明显的相关性，电离层中的这种扰动与耀斑期间的硬X射线或远紫外辐射有关．     

全球电离层地图TEC数据的插值算法

由IGS工作组提供的全球电离层地图(GIM)是电离层重要的应用数据.卫星高度计能够提供全球实时的电离层延迟误差校正.利用GIM数据,以Jason-3时空分辨率进行电离层总电子含量(TEC)的时间维度插值和空间维度插值,其中空间维度插值采用了Kriging插值和双线性插值两种方法.针对两种插值方法得到的总电子含量,与平滑...     

基于MARSIS的火星低纬度电离层统计特性研究

在对欧空局火星快车探测器搭载的MARSIS雷达的浅表层探测数据进行校准过程中,获得了火星电离层的总电子含量(total electron content,TEC)观测数据。利用该数据,计算火星低纬度地区电离层的峰值电子密度和标高;并对其进行统计分析发现,在低纬度地区,火星冬季电离层的标高和峰值电子密度均较夏季高,即冬季电离层较夏季更显著,且春季电离层的电子密度梯度最大。     

应用高频多普勒方法对耀斑期间电离层TEC变化的估算

通过分析前人对耀斑期间电离层各区域电子密度的变化情况,总结了一个应用耀斑期间的高频多普勒扰动记录估算出层总电子含量变化的方法,并应用这一方法计算了１９９０年３－６月几次耀斑引起的低电离层总电子含量的变化,同时还与各耀斑对应的最大流量密度进行了比较,并对两者之间的相关情况进行了分析。     

利用北斗观测数据实时监测中国区域电离层变化

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实时多频伪距和相位观测数据,采用相位平滑伪距方法计算电离层穿刺点电子含量,分析通过北斗系统GEO卫星监测的电离层周日变化特性;采用多面函数方法拟合中国区域1°×1°分辨率的电离层延迟量,每5min绘制一幅中国区域电离层图,观测区域所有电离层穿刺点拟合残差RMS为2.778TECU;分析北斗系统实时监测中国区域电离层异常情况,当发生电离层异常变化时,相邻两天的VTEC（Vertical Total Electronic Content）峰值相差约60TECU.      

一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法

针对如何利用GNSS(Global Navigation Satellite System)数据进行电离层扰动监测的问题,提出了一种基于GNSS数据表征全球电离层扰动的方法.利用大约400个GNSS地面站点的观测数据,计算总电子含量(Total Electron Content,TEC)变化率的标准差——ROTI(Ra...     

Comparison of observed TEC values with IRI-2007 TEC and IRI-2007 TEC with optional foF2 measurements predictions at an equatorial region,Chumphon, Thailand

In this research, as part of working towards improving the IRI over equatorial region, the total electron content (TEC) derived from GPS measurements and IRI-2007 TEC predictions at Chumphon station (10.72°N, 99.37°E), Thailand, during 2004–2006 is analyzed. The seasonal variation of the IRI-2007 TEC predictions is compared with the TEC from the IRI-2007 TEC model with the option of the actual F2 plasma frequency (foF2) measurements as well as the TEC from the GPS and International GNSS service (IGS). The Chumphon station is located at the equatorial region and the low latitude of 3.22°N. For a declining phase of the solar cycle (2004–2006), the study shows that the IRI-2007 TEC underestimates the IRI-2007 TEC with the foF2 observation at the nighttime by about 5 TECU. The maximum differences are about 15 TECU during daytime and 5 TECU during nighttime. The overestimation is more evident at daytime than at nighttime. When compared in terms of the root-mean square error (RMSE), we find that the highest RMSE between GPS TEC and IRI 2007 TEC is 14.840 TECU at 1230 LT in 2004 and the lowest average between them is 1.318 TECU at 0630 LT in 2006. The noon bite-out phenomena are clearly seen in the IRI-2007 TEC with and without optional foF2 measurements, but not on the GPS TEC and IGS TEC. The IRI TEC with optional foF2 measurements gives the lowest RMSE values between IRI TEC predicted and TEC measurement. However, the TEC measurements (GPS TEC and IGS TEC) are more correct to use at Chumphon station.     

Comparison of GPS TEC measurements with IRI-2007 TEC prediction over the Kenyan region during the descending phase of solar cycle 23

This paper presents an analysis of the Total Electron Content (TEC) derived from the International GNSS Service receiver (formerly IGS) at Malindi (2.9°S, 40.1°E), Kenya for the periods 2004–2006 during the declining phase of solar cycle 23. The diurnal, monthly and seasonal variations of the TEC are compared with TEC from the latest International Reference Ionosphere model (IRI-2007). The GPS–TEC exhibits features such as an equatorial noon time dip, semi-annual variations, Equatorial Ionization Anomaly and day-to-day variability. The lowest GPS–TEC values are observed near the June solstice and September equinox whereas largest values are observed near the March equinox and December solstice. The mean GPS–TEC values show a minimum at 03:00 UT and a peak value at about 10:00 UT. These results are compared with the TEC derived from IRI-2007 using the NeQuick option for the topside electron density (IRI–TEC). Seasonal mean hourly averages show that IRI-2007 model TEC values are too high for all the seasons. The high prediction primarily occur during daytime hours till around midnight hours local time for all the seasons, with the highest percentage deviation in TEC of more 90% seen in September equinox and lowest percentage deviation in TEC of less than 20% seen in March equinox. Unlike the GPS–TEC, the IRI–TEC does not respond to geomagnetic storms and does overestimate TEC during the recovery phase of the storm. While the modeled and observed data do correlate so well, we note that IRI-2007 model is strongly overestimating the equatorial ion fountain effect during the descending phase of solar cycle, and this could be the reason for the very high TEC estimations.     

基于双频GPS观测的电离层TEC与硬件延迟反演方法

利用全球定位系统（Global Positioning System,GPS）的双频观测数据反演得到电离层的总电子含量（Total Electron Content,TEC）,使得广域甚至全球范围高时空分辨率的电离层观测研究成为可能,但由于GPS卫星和接收机对信号的硬件延迟可导致TEC测量系统偏差,因此,需要探索反演TEC并估测GPS卫星与接收机硬件延迟的有效算法.本文根据电离层电波传播理论,阐述了基于双频GPS观测提取电离层TEC的方法,给出TEC与硬件延迟的基本关系.综合研究了TEC与硬件延迟的反演方法,进行分析与归纳分类,在此基础上提出了有待深入研究的问题.      

武汉地区电离层电子浓度总含量的统计经验模式研究

由武汉电离层观象台一个太阳黑子周期（1980-1990年）的实测电离层电子浓度总含量（TEC）资料，统计分析得出了武汉地区的一个TEC经验模式，模式很好地再现了武汉地区的TEC观测值，其预测误差在太阳活动高年稍太，低年较小；在春秋两季稍大，冬夏两季较小；在当地时间白天和傍晚稍大，夜间和早晨较小。此外，与国际参考电离层模式IRI的计算结果比较，本模式预测的TEC值更接近于实际观测结果，同时，本文也初步探讨了TEC的半年变化特征和冬季异常现象。     

利用人工神经网络提前1h预报电离层TEC

提出了一种利用人工神经网络提前1h预报电离层TEC的简便方法. 考虑到实际工程应用要求, 没有使用其他空间天气参数, 而是选择电离层TEC观测数据本身作为输入参数. 输入参数为当前时刻TEC、一阶差分、相对差分和时间, 输出参数为预报时刻TEC. 利用文中介绍的GPS/TEC处理方法解算厦门站2004年电离层TEC观测数据, 对预报方法进行评估, 全年平均相对误差为9.3744%, 预报结果与观测值相关性达到了0.96678. 结果表明, 利用人工神经网络方法提前1h预报电离层TEC有很好的应用前景.      

一种用于电离层TEC监测的GNSS信号载波跟踪算法

全球卫星导航系统（GNSS）是电离层TEC监测中应用最普遍的手段. 目前方法通常是在传统导航用途的GNSS接收机输出的原始观测量基础上,经过数据后处理得到电离层TEC信息,其GNSS信号的跟踪处理算法依然采用GNSS导航接收机的算法. 针对GNSS系统用于电离层TEC监测的特殊性,提出一种称为GNSS双频信号和差联合跟踪的新算法,与传统方法相比,该算法直接跟踪电离层TEC的变化,可以提高电离层TEC跟踪的灵敏度和TEC的观测精度,改善电离层TEC监测性能.      

TEC derived from some GPS stations in Nigeria and comparison with the IRI and NeQuick models

Total electron content (TEC) measured simultaneously using Global Positioning System (GPS) ionospheric monitors installed at some locations in Nigeria during the year 2011 (Rz = 55.7) was used to study the diurnal, seasonal, and annual TEC variations. The TEC exhibits daytime maximum, seasonal variation and semiannual variations. Measured TEC were compared with those predicted by the improved versions of the International Reference Ionosphere (IRI) and NeQuick models. The models followed the diurnal and seasonal variation patterns of the observed values of TEC. However, IRI model produced better estimates of TEC than NeQuick at all locations.     

磁暴期间全球TEC扰动特性分析

磁暴期间白天电离层总电子含量（TEC）大幅度扰动.TEC扰动与磁暴发生时的世界时（UT）有关.利用7年的数据对TEC对磁暴的响应进行统计研究.结果显示,磁暴期间白天TEC增大明显,且在午后TEC的增大比例有一个高峰.在18:00UT-04:00UT,南美地区与其他地区相比TEC增长较大,这可能与白天的光照有关.为了研究TEC变化与磁暴的关系,结合同样时间段的Dst指数,把TEC数据分为磁暴日（Dst<-100nT）和平静日（Dst>-50nT）.研究发现,将TEC前移2h,低纬日侧地区TEC增大值随着世界时的变化与Dst变化的负相关性较好,相关系数为-0.75.在中纬度地区,将TEC扰动前移1h,相关系数为-0.61.这可能是行进式大气扰动携带着赤道向的子午风,由极区向低纬传播引起.可以认为,TEC的变化可能是由磁暴引起的.在高纬地区,TEC增大值随着世界时的变化与Dst变化的相关性较差.这可能是由于太阳高度角较低,光辐射通量较小,导致电子密度的增加不明显.      

2009年7月22日日全食期间电离层总电子含量变化研究

利用中国区域内五个GPS台站(一个台站处于日全食区域、四个台站处于日偏食区域)观测数据, 研究2009年7月22日日全食期间电离层总电子含量(TEC)的变化, 结果表明, 日全食期间, 电离层TEC值经历了下降和恢复的过程, 最小TEC相对于最大食偏的时间延迟约为1～10min; 台站测得最小TEC的星下点(IPP)越靠近日全食带TEC下降量越大, 在日食期间武汉站(114.35°E, 30.53°N) TEC相对于各参考日期的TEC, 其平均下降量最大, 达到4.58TECU.      

Observations of TEC Depletion,Periodic Structure of TEC,ROTI and Scintillation Associated with ESF Irregularities over South China

The observations of Global Positioning System (GPS) scintillation, Total Electron Content (TEC) depletion, the periodic structure of TEC and Rate of TEC Index (ROTI) over south China were presented. Data were collected from GPS observations at stations of Shenzhen and Guangzhou from 2011 to 2012. This study reported that the ratio of simultaneous occurrences of TEC depletions with strong scintillations was higher than that of TEC depletions with weak scintillations in vernal and autumnal equinoxes of 2011 over South China. The number of the periodic structures of TEC with depletion contained was greater than that with no depletion contained corresponding to strong scintillations. The structure of the slab of plasma irregularities could be responsible for the simultaneous occurrences of TEC depletion with strong scintillations and ROTI. Before and during the occurrences of strong scintillation, there was Large-Scale Wave Structure (LSWS) which provided the seed ionization perturbation to trigger ESF irregularities and contributed to the periodic structure of TEC.