电离层闪烁

摘要： 极盖区等离子体云块是一种经常出现在极区电离层F层的高密度块状结构,其电子密度一般是背景电子密度的两倍及以上,水平尺度约为100~1000 km.极盖区等离子体云块的产生及演化过程可以示踪磁层-电离层/热层耦合过程中的能量及动量传输过程.同时,这种电子密度不均匀体(尤其是其边沿区域)对跨极盖区的无线电波传播具有很强的干扰,经常影响无线电通讯导航定位等应用.因而,极盖区等离子体云块研究不仅是空间物理领域的热点问题,而且也是空间天气监测及准确预报等应用的重要基础.本文简述了近十年来极盖区等离子体云块的研究进展,主要内容包括:概括了极盖区等离子体云块几种可能的形成机制;提出了极盖区冷/热等离子体云块的分类研究;统计了极盖区等离子体云块的时空分布特征及其对外部条件的依赖性;追踪了极盖区等离子体云块的完整演化过程;最后,讨论了极盖区等离子体云块引起的离子上行现象及电离层闪烁效应.

摘要： 无线电波穿过不规则体传播后,地面接收信号的振幅和相位出现快速随机起伏,即电离层闪烁.闪烁可能造成卫星导航和通信等技术系统的性能下降,严重时可能导致信号中断,因此,对不规则体和闪烁的研究一直是人们关注的焦点.前人研究表明,与电离层不规则体相伴随的总电子含量(TEC)的起伏与闪烁的出现相关.该文利用位于桂林的电离层闪烁接收台站的自主观测数据,分析了TEC起伏与振幅闪烁强度的相关性和定量关系.结果表明,量化TEC起伏的两个指数ROTI和σ_(tec)都与S_(4)指数存在显著正相关,这反映了大尺度和小尺度不规则体一般同时存在的特征;定量关系表明,对相同强度的不同闪烁事件,ROTI与S_(4)指数的比值变化范围较大,σ_(tec)与S_(4)指数的比值变化范围相对较小,σ_(tec)一定程度上优于ROTI对S_(4)指数的定量估计.

摘要： 电离层中小尺度不规则体会引起全球导航卫星系统(GNSS)信号发生衍射及散射效应,导致地面GNSS接收机跟踪的无线电信号的振幅和相位产生不同程度的衰减与畸变,即GNSS电离层闪烁。GNSS电离层闪烁难以利用常规的电离层延迟误差处理方法予以削弱,其对GNSS服务的完好性、连续性和可用性产生严重威胁。

摘要： 电离层对流速度会显著影响电离层闪烁的发生,尤其是在具有较大对流速度的高纬极区,且其对相位闪烁指数和幅度闪烁指数影响各不相同.本文基于弱散射条件下电离层闪烁理论,初步构建了极区电离层闪烁指数与对流速度的显式关系模型,模型结果表明当相位谱指数取定值3时,相位闪烁指数和幅度闪烁指数的比值与对流速度存在线性关系;进而,利用加拿大Hall Beach台站的观测数据,验证了由电离层闪烁指数比值推断电离层对流速度这一方法在极区的适用性.这不仅提升我们对电离层闪烁机理的认识,也提供了一种获取极区电离层对流速度的新途径,将有助于改善和提高我国北斗全球导航系统的服务精度.

摘要： 基于气象、电离层和气候星座观测系统(Constellation ObservingSystem for Meteorology,Ionosphere and Climate,COSMIC)掩星闪烁指数观测数据,将遮掩点的位置作为电离层不均匀体出现的位置,对比分析了电离层E区不均匀体和F区不均匀体随时间、空间、太阳活动和地磁活动的变化.发现E区闪烁主要出现于夏季半球的中纬地区;而F区闪烁主要出现于春秋季的磁赤道和低纬地区,受到地磁场的强烈控制.除季节因素外,太阳活动对E区闪烁的影响并不是基本的,而赤道异常和赤道附近的F区闪烁受到太阳活动的显著控制:相比太阳活动低年,高年的F区闪烁强度更大,且扩展至更高的纬度.地磁扰动时,中低纬地区电离层E区闪烁的全球分布与地磁平静时相似,但是闪烁的强度总体上略有增加,尤其是凌晨时段(00:00—06:00LT);中低纬地区电离层F区闪烁的全球分布也与地磁平静时相似,但是闪烁强度明显增加,且扩展至更高的纬度,尤其是00:00—06:00LT及18:00—24:00LT的太平洋扇区.两者对比表明,电离层F区闪烁对地磁活动更为敏感.将COSMIC掩星与天基原位观测的闪烁出现率结果进行对比,发现掩星手段不仅可以反映全球尺度的电离层不均匀体变化特征,包括它随季节/经度、地方时、太阳活动和地磁纬度的变化,而且可以反映电离层不均匀体随高度的变化,这是以往的观测手段难以拥有的.

摘要： 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位闪烁发生率最大增至12.6％,而磁静日期间约为1％;强电离层闪烁期间,电离层相位闪烁指数与ROTI之间具有较强的一致性.对GPS双频精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)结果进行分析发现:无闪烁期间定位误差随测站纬度的增高呈现出增大趋势,但均方根误差小于0.4 m;闪烁发生期间各测站的定位误差均显著增大,水平和垂直方向定位误差分别增至约0.9m及1.7m.

摘要： 电离层闪烁作为北极区域频发的一种天文灾害,会影响全球导航卫星系统(GNSS)时空服务,需对其进行有效的监测.监测电离层闪烁通常需要高采样频率(50 Hz)的电离层闪烁接收机,但其分布有限,难以提供较大区域(如北极区域)的全面监测.为此本文以1 Hz GNSS观测数据为基础,详细研究了利用大地测量趋势分离、精密单点定位和小波变换等技术提取载波相位观测值中电离层闪烁信号的相关经验参数和方法,构建了可用于监测电离层闪烁的相位闪烁因子,并利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN)提供的11个测站188 d的观测数据对其有效性和准确性进行了验证.结果表明,与常用的ROTI因子相比,本文所提出的闪烁因子与ROTI均能有效地探测到电离层闪烁的发生,但是本文提出的闪烁因子与电离层闪烁接收机直接给出的相位闪烁因子具有更好的相关性,尤其是在有强电离层闪烁发生的时段,这说明该闪烁因子具有更为优良的电离层闪烁监测能力.

摘要： 分析电离层闪烁对卫星信号及定位精度造成的影响可为提高卫星导航定位性能提供参考.该研究利用电离层闪烁数据、GPS卫星导航及观测数据,分析闪烁事件高发日和平静日卫星信号质量、可用卫星数和周跳频率的变化,并评估电离层闪烁对定位精度的影响.结果表明:电离层闪烁使卫星信号的振幅和相位无序波动;造成卫星信噪比快速抖动影响卫星信号质量;使得可用卫星数减少造成信号衰减甚至中断;强闪烁期间随着闪烁强度增大周跳增多且定位精度也随之降低,最高可降低20％以上.

摘要： 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20:00-02:00 LT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.

摘要： 比较分析了BDS/GPS接收机在电离层闪烁影响下的定位性能.结果表明强闪烁可造成BDS/GPS接收机伪距测量误差增大,可见卫星数降低,DOP因子增大,引起定位结果误差增大.持续的闪烁影响可增大接收机失锁概率,造成经常性卫星信号失锁.接收机跟踪环路处于失锁临界状态时伪距测量具有较大误差,BDS接收机定位结果出现"毛刺"状异常变化由此引起.GEO卫星信号较MEO卫星信号更易受到闪烁影响,使得同时受闪烁影响的卫星数增加.GNSS接收机可采用不同实现策略维持定位能力,但应设计相应方法实现多误差源的探测和识别.

摘要： RAIM利用冗余观测对故障卫星进行检测和识别.电离层闪烁对接收机测量产生多种影响,如多颗卫星测量误差增大、出现测量异常值、多颗卫星信号失锁等,并最终导致RAIM功能不能有效实现.利用实测数据对强闪烁影响下的RAIM实现进行分析.结果发现,强闪烁影响可造成多种RAIM不可用情形,包括多颗星测量误差增大,使得RAIM可以进行故障检测,但不能识别疑似故障卫星;卫星伪距测量存在极大异常值,导致RAIM可以检测出故障,但不能有效识别故障卫星;强闪烁引起多颗卫星失锁,导致可见卫星数降低,RAIM功能不能实现.闪烁引起的RAIM不可用现象通过对接收机接收的信号产生影响而造成,需要在接收机设计、RAIM方法实现中进行改进以应对闪烁影响.

摘要： 电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一.本文利用北斗接收机静态测量数据,从定位精度因子变化、电离层延时修正、单双频定位误差对比等方面研究电离层闪烁对北斗单点定位性能的影响.经研究发现,在视场条件良好的情况下,电离层闪烁对普通北斗用户的导航定位应用不会造成明显影响.通过对比单频和双频定位结果,发现双频定位更容易受电离层闪烁影响而发生定位结果跳变,尤其是定位PDOP值变化对三维定位误差的影响比较明显.

摘要： 电离层闪烁与地磁场的相关性问题是电离层物理和空间天气领域广受关注的一个科学问题.大量统计和物理机理研究表明,二者之间的依赖关系复杂,尤其是在磁暴期间.但是,如何定性定量地描述这种相关性,目前并没有得到好的方法,这个问题也制约了电离层闪烁的预测.此外,电离层闪烁还存在复杂的逐日变化,也是造成闪烁形态短时预测困难的一个重要因素.从数据挖掘的角度研究闪烁与地磁之间的相关性,在对电离层闪烁和地磁场进行联合观测的基础上,对获取的数据进行深度挖掘,结合物理机理,提取特征参量,建立各种特征量之间的相关性模式,可综合描述闪烁与地磁的相关性.以此为基础,用采人工智能方法深入学习闪烁形态时空变化,建立我国中低纬地区的电离层闪烁形态预测模型,不仅可为战区尺度空间环境监测与保障提供理论基础和技术支持,还为深入理解电离层闪烁和不规则体演化机制提供参考.

摘要： 亚大低纬地区电离层闪烁是影响北斗及其增强系统性能的重要因素之一.结合电离层闪烁模型、卫星导航接收机模型、用户定位算法和系统性能模型,仿真分析我国中低纬地区北斗及其增强系统在强电离层闪烁存在情况下的系统性能.结果表明,电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,在受电离层闪烁影响严重的中国低纬地区,系统性能明显降低,存在区域性的系统完好性、可用性性能降低区域.

摘要： 电离层闪烁是引起GNSS接收机性能降低甚至失锁的重要环境干扰因素.利用实测数据,比较分析了不同电离层闪烁活动强度下,不同GNSS系统(BD和GPS)接收机的定位性能.结果表明,电离层闪烁较弱时(S4＜0.3),两种接收机均可以实现基本的定位功能;电离层闪烁较强(S4＞0.6),且持续时间较长时,不同GNSS接收机将出现定位结果的抖动、跳变或失去定位能力; GNSS接收机应对电离层闪烁影响的能力与接收机设计相关.研究结果可作为抗闪烁接收机开发或闪烁影响分级的参考.

摘要： 电离层中存在不规则结构,会导致穿越电离层的无线电信号振幅、相位和偏振方向的快速随机起伏,即电离层闪烁.电离层闪烁不仅反映了电离层中不规则结构及其变化的物理特性,而且可能导致通信误码和信号畸变,从而影响卫星导航精度和通信畅通.随着全球范围导航和通信系统对空间平台的依赖日益增长,电离层闪烁的监测预警研究显现出越来越重要的应用价值.本文阐述了赤道电离层闪烁的产生机理,总结了电离层闪烁的常用指数和模型,进一步介绍了国内外电离层闪烁监测系统,包括美国SCINDA地面监测系统和C/NOFS电离层闪烁监测卫星.

摘要： 微波具有直线传播及穿越电离层而不被反射的能力，因此被广泛用于卫星通信中。FY-2 系列静止气象卫星测距就是通过测量微波信号在地面与卫星之间的传播时间来计算出卫星到地面站的距离，从而实现对空中卫星的准确定位。微波在空中传播时要穿越电离层，电离层存在的不规则体结构会引起穿越电离层的信号的强度和相位快速随机起伏，造成信号畸变，导致地面接收到的卫星信号信噪比降低，信号捕捉跟踪困难「4」，甚至引起信号中断，这种现象称电离层闪烁。我国境内电离层闪烁高发区大致位于东经100°-130°，北纬10°-26°，广州气象卫星地面站地理位置为东经113°北纬10°，正好处于磁赤道与北异峰区间，是电离层闪烁的频发区域「5」。电离层闪烁有明显的日落后1-2 小时出现、向东漂移，最后在本地午夜时分消散的特点，赤道地区闪烁强度和出现频率随太阳黑子数的增加而增强「5」。按照太阳活动规律，太阳黑子的数量大约是以11 年为周期循环增长及减少。当时间进入2011 年，越来越多的太阳黑子表明太阳进入了一个最活跃的时期。而根据太阳黑子活动规律，预计太阳活动将在2012 年、2013 年达到顶峰。电离层闪烁与太阳活动强弱有很大的相关性，太阳活动上升，闪烁次数上升。 2011年3月春分前后北京时的20：30-00:30，广州站FY-2系列静止气象卫星测距系统频繁出现跟踪不稳定的情况，并且有一个规律，就是先发生在西边的FY-2D星，约一小时后转移到东边的FY-2C星，约北京时 0:30后，跟踪不稳定现象自行消失,4月份后跟踪不稳定的现象没有再出现。经过多方面的原因查找与测量分析,在排除设备故障及传输环节原因、排除卫星本身原因、排除主站对卫星实行轨道控制和姿态控制造成的原因、排除设备供电系统原因、排除干扰原因等因素后，通过与广州站2011年3月GPS监测到的电离层S4 闪烁资料的分析比对，发现其中3月1日、25日、26日、27日、28日跟踪不稳定时恰好这几天S4闪烁数值较高，因此认为电离层闪烁极有可能是造成广州站FY-2系列静止气象卫星测距系统跟踪不稳定的的因素。本文对这一相关因素作了初步的分析，这项工作我们还将继续开展和观察下去，直至找到确切的依据。这对即将到来的太阳活动高发年的测距工作具有指导意义，即在太阳活动高发时，提早做好相应的准备工作，高效高质地完成好测距任务。

摘要： 强电离层闪烁可引起多颗GNSS卫星信号失锁或测量误差增大,严重影响RAIM功能实现.对闪烁影响下的RAIM可用性进行预测是完好性应用的重要措施.本文从信号链路失锁和伪距测量误差两个方面提出电离层闪烁影响分析的建模方法.提出利用概率统计方法建立链路失锁预测模型,并利用中国区域电离层闪烁数据确定了信号失锁的Weibull概率模型及相应参数.通过对理论模型合理扩展实现闪烁影响下的伪距测量误差模型,避免原有模型中存在的闪烁指数受限问题.利用闪烁统计预测结果,结合建立的闪烁影响模型,对典型电离层闪烁影响情况下的RAIM可用性进行分析,给出了闪烁影响下的RAIM可用性分布,表明所建立模型的合理性.

摘要： 电离层闪烁现象出现时,导航用户定位终端接收到的卫星导航信号强度会出现不同程度衰落,进而使信号处理过程中的导航信号载噪比出现剧烈变化,因此定位终端估计的信号载噪比值在一定程度上反映了导航信号受电离层闪烁影响的大小.本文利用北斗接收机实测数据建立了基于信号载噪比估计的北斗加权最小二乘定位方法,并与基于等权值、高度角及伪距测量方差估计等加权最小二乘定位方法进行了最终定位误差比较分析.通过统计分析发现,在电离层闪烁影响下,基于信号载噪比估计的加权定位方法对北斗B1单频定位结果有所改善,而对B1+B2双频定位结果则无改善作用,同时4种定位方法的北斗双频定位结果均明显优于单频定位结果.

摘要： 本发明提供了基于电离层电子密度的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统，所述方法包括：对GNSS掩星原始观测数据和电离层vTEC maps数据进行预处理，获取GNSS掩星几何数据和电离层数据；基于GNSS掩星几何数据、电离层数据和三维NeUoG电离层模式，计算“入射线”和“出射线”侧电离层穿刺点位置的电子密度廓线；基于GNSS掩星几何数据和电子密度廓线，计算弯曲角电离层残差廓线。本发明的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统可用于单个GNSS掩星事件大气参数反演中，来削弱电离层残差的影响，从而得到较高精度的GNSS掩星弯曲角廓线，高效可靠。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层经向变化特征的电离层建模方法，所述方法包括以下步骤：S01、获取沿经线分布的带状区域内的CORS基站观测数据，根据CORS基站高精度坐标和IGS发布的高精度卫星轨道、钟差等信息估算不同CORS基站在同一时刻观测同一GNSS卫星时，得到的穿刺点处电离层电子密度信息；S02、将步骤S01中获取的电离层电子密度信息按照时间进行分组，得到时序排列的带状区域内电离层穿刺点电子密度信息，对每个时刻的电子密度信息分别进行拟合得到所述带状区域内不同时刻的电离层电子密度模型。以解决现有技术为了获取高精度电离层模型需要建立密集的CORS基准站，造成财力物力的浪费的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层垂直探测数据的突然电离层骚扰事件识别方法，包括如下步骤：步骤1，收集整理发生在我国白天时段的M5.0级历史太阳耀斑爆发期间各电离层观测站fmin、foF2数据；步骤2，计算各电离层观测站对应时刻fmin与foF2数据的比值，统计分析fmin/foF2的分布情况，确定各电离层观测站位置电离层吸收程度的不同强度级别；步骤3，确定突然电离层骚扰事件的强度级别。本发明所公开的突然电离层骚扰事件识别方法，利用电离层垂直探测电离图最低回波频率和电离层临界频率，计算出表示电离层吸收程度的吸收指数，可简单直接表征某个区域电离层吸收程度，可为短波等电子信息系统提供我国不同地区的电离层吸收程度信息。

摘要： 本发明属于GNSS精密数据处理技术领域，具体公开了一种融合多源电离层观测数据的高精度电离层建模方法，采用对应的方法提取电离层穿刺点处的多源实测电离层数据，随后使用对应的电离层投影函数将电离层斜延迟转换为电离层垂延迟，并使用单层“归一化”法将对多源电离层观测数据进行“归一化”处理与地基GNSS电离层数据具有相同的探测范围，随后使用赫尔默特方差分量估计法估计融合“归一化”后的多源电离层观测数据的电离层建模参数并生成的电离层格网产品。本发明给出了融合多系统GNSS及多源电离层观测数据构建高精度电离层模型的方法，以提高全球电离层模型在测站稀少地区的精度及GNSS单频用户的定位精度。

摘要： 一种结合电离层层析技术的电离层TEC组合预测方法。其包括利用电离层层析算法求取预测区域的电离层电子密度、计算垂直方向的总电子含量VTEC，利用IRI模型计算预测区域的VTEC；基于上述两种VTEC构建组合预测模型，实现模型训练，模型预测、模型测试结果以及模型的精度分析；本发明效果：首先利用长短期记忆LSTM模型对层析垂直总电子含量VTEC进行预测，进一步利用BP神经网络对LSTM模型与IRI模型的预测结果进行非线性拟合，由此改善了单一预测模型的弊端，较好地实现了对电离层垂直总电子含量VTEC的时序预测。

摘要： 本发明提供一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，通过结合载波跟踪环路和码跟踪环路，延长整个系统的相关积分时间，从而能够实现对大幅度电离层闪烁造成严重衰弱的GNSS信号持续不间断的跟踪，完成对大幅度电离层闪烁的监测。

摘要： 本发明公开了一种电离层闪烁及电离层电子总含量监测装置。该装置包括：多频段卫星信号接收天线，用于接收穿过电离层到达地面的卫星信号；多频段电离层闪烁及电离层电子总含量一体化监测接收机，用于获取卫星信号，对卫星信号进行高速采样，分离并提取卫星信号在穿过电离层不均匀体时所受的影响信息，根据影响信息同时实时计算多个频段电离层闪烁指数和/或电离层电子总含量并输出。借助于本发明的技术方案，能够在同一设备上同时对多个频段电离层闪烁和TEC这两种重要参数进行实时监测，为我国各种空间信息系统(特别是军用系统)同时提供多个频段闪烁预报预警服务。

摘要： 本发明提供一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，通过结合载波跟踪环路和码跟踪环路，延长整个系统的相关积分时间，从而能够实现对大幅度电离层闪烁造成严重衰弱的GNSS信号持续不间断的跟踪，完成对大幅度电离层闪烁的监测。

摘要： 一种电离层闪烁监测方法及监测仪，监测方法包括：采用静止气象卫星发射的连续信号作为信标；天线接收卫星信号；对信号进行高频下变频处理；第一中频下变频处理；信号幅度和相位信息采集，并将信号幅度和相位信息输入数字信号处理器处理；数字信号处理器处理获取信号幅度及相位闪烁信息并输至计算机；计算机进行闪烁参数的计算。监测仪包括天线、高频放大器、第一中频放大器、第二中频放大器、检波器、第一A/D转换器、鉴相器、第二A/D转换器、数字信号处理器和计算机。具有处理简单、监测效果优良的特点。

摘要： 本发明公开了一种星载SAR幅度闪烁条纹电离层闪烁参数测量方法，包括：S1、对SAR幅度闪烁条纹幅度图像取对数，并进行镜像对称、二维快速傅里叶变换操作，得到图像频谱域；S2、在条纹能量方向上构造带阻高斯滤波器；S3、利用构造的带阻高斯滤波器对频域数据进行滤波处理，采用傅里叶逆变换将频域数据转换至图像域，得到双程的幅度闪烁误差；S4、利用周期图法进行单程强度功率谱估计；S5、取测量功率谱的低频成分进行拟合，测得闪烁强度C