各向同性电离层低频一跳天波时延特性研究

低频天波的准确预测对于低电离层探测、远程导航授时具有重要意义。该文基于传统“波跳”理论和FDTD方法对地-电离层波导中天波传播时延特性进行研究。结合天地波时域分离技术,给出了100 kHz载频罗兰-C信号在均匀/指数渐变各向同性电离层条件下,距发射台200 km范围内采用两种方法计算的一跳天波时延随收发距离的变化规律。与“波跳”理论相比,该方法可同时考虑地面不规则、电离层昼夜参数分布不均匀的影响,计算精度更高。     

非相干散射雷达参数反演误差分析

非相干散射雷达以其多参数、高精度等优点成为探测电离层参数的主要手段之一,文章主要研究利用非相干散射雷达对电离层参数反演过程中,电离层条件、反演参数选择、先验信息及时延分辨率和时延长度对电离层参量反演误差的影响.根据高、低电离层的不同条件,减少反演参数,反演误差会有一定程度的降低,但受高低电离层非相干散射模型不同的影响,低电离层参数的误差会更大;先验信息可以很有效地降低电离层的反演误差;电离层参数误差随时延分辨率降低而增大,随时延长度的增加而减小;零时延信息是否存在对误差估计的影响不大.     

卫星导航系统电离层误差分析

电离层延迟误差是卫星接收机的主要测距误差之一。电离层延迟误差具有多变性,不易准确描述。电离层延迟误差求解方法主要有单频接收机修正方法、双频接收机修正方法。选择单频接收机修正方法,易于实施,可部分消除电离层延迟误差;若需完全消除电离层延迟误差,获得高精度测距结果,可通过双频接收机修正方法实现。     

基于电离层色散的短波信道多径特性分析

短波链路不同传播模式的多径时延通常为0.5～2.0 ms，该文研究同一传播模式的多径时延，在考虑地磁场影响的情况下，将电离层短波传播的折射指数和射线追踪结合起来，给出了数值迭代算法，实现了用数值方法来描述电离层色散引起的多径时延，并进行了数值仿真，得出短波宽带通信的模拟带宽应为48 kHz。     

中国区域电离层特性对卫星导航系统的影响

利用GPS数据对中国区域电离层环境(电离层赤道异常、电离层暴、电离层闪烁)对卫星导航系统的完好性、可用性影响进行分析。结果表明,中国区域电离层异常将影响电离层延迟误差的空间相关性,从而影响电离层完好性门限的建立。电离层暴破坏了电离层的空间相关性,在影响系统完好性门限建立的同时,还影响到系统对扰动的检测能力。电离层闪烁影响接收机测量的精度、可用的卫星数和定位精度,影响系统的可用性;同时,闪烁相关的不均匀体也会影响电离层TEC的准确提取,从而影响系统电离层修正模型的实现。电离层这些不同影响效应之间往往又相互影响,使得中国区域的电离层环境对卫星导航系统的影响具有复杂性。     

基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析

研究电离层对低频天波信号的影响对其在远程导航授时中的应用具有重要意义.文中结合IRI电子密度模型和NRLMSISE-00大气模型,采用分层半空间中平面波传播的准一维双线性变换时域有限差分方法,计算了低频天波经电离层的反射信号,分析了反射信号幅度、时延、多径随入射角度、一天中的时间及季节的变化.仿真结果表明：对于TE波,随着入射角度的增大,反射系数幅度先减小后增大;一天中经电离层反射的罗兰C低频天波信号幅度相差最大可达32.22 dB,时延差可达69.03μs;经电离层反射的罗兰C低频天波信号一般包含一个完整的罗兰信号,在昼夜过渡时会出现两个信号.     

空间目标监视雷达大气折射修正技术研究

无线电波在大气层中传播时,大气介质的不均匀分布会对电波产生折射效应,从而影响雷达的探测精度。对于航天目标的雷达探测,影响无线电波的介质主要是电离层。本文利用实时TEC数据同化的方式,建立了电离层电子密度现报模型,实现了电离层折射率剖面的实时构建。在此基础上,利用射线描迹法完成了航天目标雷达探测的折射误差修正。结果表明,相对于单纯使用电离层经验模型-国际参考电离层(International Reference Ionosphere, IRI)模型,利用电离层同化现报模型建立的电离层折射率剖面可大大提高折射误差修正的精度。     

高轨道目标电离层折射修正方法研究

为了满足高轨道目标高精度测控的需要,提出了基于双频GNSS的空间投影法和自适应网格法两种电离层距离折射误差修正方法,并对比分析了两种方法在不同仰角、角径时电离层距离折射误差修正精度. 分析结果显示:对于2.0 GHz电波信号而言,在较高仰角（仰角＞45°）处,空间投影法和自适应网格法修正精度较高,均优于0.2 m;在低仰角和大角径时,空间投影法修正剩余快速增大,修正精度快速降低恶化,达到米量级,而自适应网格法修正精度则不受仰角和角径的影响. 这表明:自适应网格法电离层距离修正精度高,适用性强,且便于工程应用,可为提高高轨道目标的测控精度提供有力支撑.     

高频电离层信道时延散布的某些统计特性及其预测方法

在分析大量观测数据的基础上,本文给出了高频电离层信道时延散布的某些统计特性。根据这些特性,本文提出了一个估算给定电路时延散布的预测方法。     

基于卫星双向法的时间比对系统构建与分析

为了实现高精度时间同步,采用了卫星双向法,对时间比对系统进行了构建,并对影响比对系统不确定度的因素进行了分析。卫星双向法即两个台站同步发送和接收时间信号,可消除传递路径引起的误差,如：卫星位置引起的误差、电离层和对流层修正误差、卫星转发器误差。分析表明：在所有不确定度影响因素中,发射与接收设备时延的不稳定性是最大影响分量,系统对时精度可控制在4ns以内。系统的构建为高精度时间同步提供了可操作的方法。     

星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

电离层误差对卫星导航系统测距误差影响分析

电离层延迟误差是单频接收机的主要定位误差之一。电离层延迟误差具有多变性,不易准确描述。本文探讨了几种常用单频接收机电离层延迟改正模型,Bent模型IRI模型、Klobuchar模型、NeQuick模型以及IGGSH模型。并利用单频GPS接收机实测数据统计分析各模型对定位误差的修正效果,为单频接收机用户选择合适的电离层改正模型提供参考。     

一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法

针对电离层对低频星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)定标的影响,该文提出一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法,主要针对由电离层群延时导致的距离向位置偏移和由电离层色散效应引起的脉冲展宽所导致的分辨率下降进行了分析,利用SAR内外定标相结合的方法,精确测量出电离层引起的脉冲时间宽度变化量,利用测量结果对电离层的影响进行校正。给出校正前后以及无电离层影响的有源定标器距离向成像仿真结果,结果表明通过校正可以很大程度上改善有源定标器距离向点目标图像质量,提高了定标测量精度,验证了校正方法的正确性。     

电离层不均匀性对GPS系统的误差影响分析

在ＧＰＳ定位误差分析中，对电离层误差大多只考虑了折射效应，采用双频技术即可消除折射一阶项的影响，更进一步的误差分析通常是考虑电离层折射的高阶项（主要是二阶项）。但均未考虑电离层不均匀性对ＧＰＳ系统误差的影响。本文根据波在电离层随机介质脉冲平均到达时间的理论结果，对ＧＰＳ信号穿越电离层的情况进行了模拟计算，在得出了典型背景电离层参数条件下折射一阶项、二阶项引起的ＧＰＳ信号延迟误差的基础上，重点讨论了     

提高增强系统电离层延迟改正数估计的方法研究

在对中国建立的 GPS 广域增强系统相关理论进行分析和研究的基础上,对广域增强系统的组成和基本原理进行了分析和研究,探讨了传统差分增强系统存在的缺点,在汲取已有研究成果和相关理论的基础上,研究了与电离层延迟改正数相关的理论和计算模型,研究了在单参考站情况下提高和改善电离层延迟估计的模型和理论方法,设计的算法模型成功实现了电离层延迟和频率间偏差的分离和估计,最后通过对观测数据的分析和仿真处理,验证了设计模型的合理性,取得了预期效果。     

自适应单频GPS载波平滑伪距算法研究

本文对单频GPS系统中载波相位平滑伪距算法进行研究，改进了传统平滑器，以消弱电离层延迟影响为基础，设计获得影响平滑器的各个因素的方案，用软件实现该平滑器并且进行动态实验验证，证明了该平滑算法的可行性和有效性。     

Analysis of HF pulse reflection from a randomly varying ionosphere

The reflection of high-frequency (HF) pulses by a randomly inhomogeneous, dispersive, and absorbing ionosphere is considered. The distortion of the transmitted pulses due to the intrinsic ionosphere dispersion, multipath effects, and frequency incoherence is related to the spatial, temporal, and frequency dependent characteristics of both the ionosphere and the troposphere. The envelope broadening of a constant-carrier pulse due to the dispersion (delay distortion) and randomness of the media (diffuse multipath) is seen to be small compared to the discrete mulfipath spread resulting from variations of the ionosphere's index of refraction with height. In the case of chirp-pulse transmission, pulse compression in the range of 20-30 dB may be achieved provided the frequency sweep of the transmitted pulse is matched to the slope of the delay of the channel and the bandwidth of the chirp pulse is large enough (0.1-10% of the center frequency).     

A switched-ca pari tor delay line with self-equalizing sample-and-hold

A simple SC delay line using a three-phase clock is described. The new circuit uses a reduced number of operational amplifiers and includes a circuit for correcting the amplitude deviation arising from the sample-and-hold effect Unlike previous circuits this circuit does not affect the group-delay of the delay line. An example for a 10μS delay line in the frequency range 0-250 kHz is given.     

电离层与对流层模型对北斗RAIM可用性的影响分析

电离层和对流层是卫星导航系统测量的主要误差源,也是北斗卫星导航系统可用性变化的重要因素。采用星历数据仿真分析了电离层和对流层延迟误差模型对北斗导航系统RAIM可用性的影响,特别分析了不同对流层模型对民用航空的影响。实验表明电离层和对流层的延迟误差分别为0~14.5 559 m及0~23.7 796 m,且在民用航空的非精密进近阶段,用Saastamoinen模型、UNB3模型及Hopfield模型分别作为北斗的对流层误差模型的RAIM可用性分别为99.308%、92.041 5%和100%,相比较Hopfield模型更适合作为北斗卫星导航系统的对流层模型,能满足民用航空的99.9%RAIM可用性要求。