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摘要:为了实现对低纬地区L波段电离层闪烁的预报,根据低纬地区L波段电离层闪烁产生的物理机制,提出利用在磁赤道电离层F层观测到的等离子体不规则结构预报低纬地区L波段电离层闪烁发生的方法.利用2011年10月C/NOFS卫星观测数据以及三亚(地理坐标:18.3°N,109.6°E;地磁纬度:8.27°N)、深圳(地理坐标:22.59°N,113.97°E;地磁纬度:12.59°N)和桂林(地理坐标:25.29°N,110.33°E;地磁纬度:15.23°N)的L波段电离层闪烁观测数据研究该方法的可行性.结果表明,该方法预报较低纬度地区(即三亚和深圳)发生L波段电离层闪烁的准确率较高,但预报赤道异常峰区附近地区(即桂林)发生L波段电离层闪烁的准确率较低.
[硕士论文] 竹永梦
仪器科学与技术 桂林电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:电离层闪烁是指无线电波信号在电离层中传播时,电离层中电子密度不规则体导致无线电波信号的振幅、相位和极化角出现快速随机起伏的现象。电离层闪烁会导致无线电信号衰落甚至中断,随着 GNSS的广泛使用,低纬地区 GNSS电离层闪烁预报成为了研究热点。而低纬地区GNSS电离层闪烁逐日变化十分显著,因此,对低纬GNSS电离层闪烁逐日变化控制因素的研究有利于我国低伟地区GNSS电离层闪烁的预测。三亚(地理坐标:18.3°N,109.6°E;地磁纬度:8.27°N)、深圳(地理坐标:22.59°N,113.97°E;地磁纬度:12.59°N)和桂林(地理坐标:25.29°N,110.33°E;地磁纬度:15.04°N)均属于我国低纬地区,电离层闪烁出现频繁且影响严重。本文利用2011年至2013年 C/NOFS(Communications/Navigation Outage Forecasting System,即通信/导航中断预报系统)卫星观测数据、IGS提供的全球 VTEC数据以及三亚、深圳和桂林三地的GNSS电离层闪烁观测数据,开展了相关研究。
  本研究主要内容包括:⑴开发了C/NOFS卫星观测数据后处理程序,并验证了本文C/NOFS卫星观测数据提取方法的正确性。⑵利用2011年至2013年C/NOFS卫星观测数据和桂林GNSS电离层闪烁观测数据,分析了日落期间磁赤道上空的等离子体垂直漂移速度对桂林GNSS电离层闪烁逐日变化的影响。分析结果表明,闪烁日日落期间等离子体垂直漂移速度较非闪烁日更大,即电离层 F层东向电场反向前增强的强度更大。分析 IGS提供的全球 VTEC数据后发现,闪烁日日落期间VTEC峰谷比较非闪烁日更大,这进一步说明了闪烁日F层东向电场反向前增强的强度较非闪烁日更大。⑶利用2011年10月和2012年桂林和三亚的GNSS电离层闪烁观测数据和IGS提供的全球VTEC数据,在磁平静条件下,分析了EIA(Equatorial Ionization Anomaly,即赤道电离异常)特征对中国低纬地区GNSS电离层闪烁逐日变化的影响。分析结果表明,与非闪烁日相比,闪烁日日落期间VTEC峰谷比更大,且闪烁日日落后的赤道异常复苏现象更为显著。主要表现为,闪烁日日落后赤道异常结构南、北峰相距更远、VTEC峰谷比数值更大,南、北峰不对称性更明显,且闪烁日赤道异常复苏时间更长。与较低纬度地区(即三亚)相比,日落后赤道异常复苏现象更明显时较高纬度地区(即桂林)才能观测到电离层闪烁。一般情况下,桂林地区观测到闪烁活动的当天,EIA南、北峰的VTEC峰谷比在11:00-15:00UT期间超过了2.6。而三亚地区观测到闪烁活动的当天,EIA南、北峰的VTEC峰谷比在11:00-15:00UT期间仅超过了2.1。⑷利用2011年10月C/NOFS卫星观测的等离子体密度数据以及三亚、深圳和桂林的GNSS电离层闪烁观测数据,研究利用在磁赤道电离层F层观测到等离子体不规则结构预报低纬地区GNSS电离层闪烁发生这一方法的可行性。结果表明,该方法预报较低纬度地区(即三亚和深圳)发生GNSS电离层闪烁的准确率较高(预报准确率大于80%),但预报赤道异常峰区附近地区(即桂林)发生GNSS电离层闪烁的准确率较低(预报准确率仅为53.3%)。
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