斜测电离图反演及其不稳定性研究

在已知固定地面距离的发射站和接收站之间的扫频斜向探测技术能够获得电波传播群时延对频率关系的斜测电离图。由于传输斜测信号的媒质是电离层，因此斜测电离图包含了探测距离上电离层状态的有用信息，可以通过对这种电离图的反演提取电离层的状态信息。采用Rao对返回散射电离图的反演算法和解不稳定问题正则方法的结合对斜测电离图进行了反演。该方法能够克服Rao算法的不稳定性，获得较好的反演结果，展示了在处理实际斜向探测电离图的应用前景。     

基于遗传算法斜向探测电离层参数反演研究

斜向探测是电离层探测的主要方式之一,它能够获得电波传播群时延和频率关系的电离图。由于传输信号的媒质是电离层,因此斜测电离图包含了收发站之间电离层状态信息,通过对斜测电离图的反演可以提取电离层的状态信息。利用遗传算法,对斜向探测电离层参数进行了反演,获得了较好的结果,展示了该方法在电离层参数反演研究中的优点和实际应用前景。结果证明该方法具有一定的抗噪能力,具有良好的应用价值。     

短波单站定位中的准抛物电离层参数实时修正

根据斜向探测获得的电离图数据,基于遗传算法,反演获得了斜测链路反射点处的准抛物模型电离层参数。以国际参考电离层为背景电离层,由反演得到的这一纽参数导出了等效预测指数,再用导出的等效预测指数来预测临近斜测链路反射点处的电离层参数,用得到的该处电离层参数合成斜测电离图与实测的进行比较验证了该方法的可行性。     

短波单站定位中大圆距离的确定

根据斜向探测获得的电离图数据,基于遗传算法,反演获得了斜测链路反射点处的准抛物模型电离层参数。研究表明遗传反演算法具有很强的全局搜索能力,并具有一定的反演稳定性。利用反演得到的电离层准抛物参数就可以计算出用于短波单站定位的大圆距离。     

电离层斜向传播异常信号特性的研究

在对固定电路电离层斜向传播特性的长期连续观测过程中,发现了大量异常斜测电离图.通过对电离层行波扰动情况下电波传播路径的仿真计算,分析了它对电离层斜向传播信号的影响,并利用斜向探测数据,讨论分析了确定行波扰动基本参数的方法.     

斜测链路F层最高观测频率变化特性分析

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,根据斜向探测系统得到包含电离层状态信息的斜测电离图,能用于分析斜测链路上电离层相关参数的变化特性.以苏州—青岛和兰州—青岛两条链路为例,分析了斜向探测链路F层最高观测频率(Maximum Observed Frequency of F layer,MOFF)日变化特征;利用2013年12条斜向探测链路MOFF的观测数据,分析了冬、夏、分季的MOFF月中值变化特征,发现各链路的MOFF与电离层电子密度类似呈现出较为明显的日变化和季节变化特性.选取2013年西安—青岛、广州—海口两条链路的MOFF数据,与利用链路中点附近垂测数据计算的等效MOFF参数进行对比分析.结果表明:实测MOFF数据与等效MOFF数据具有较好的一致性,可为短波链路选频、电离层环境分析等提供参考.     

基于GPS层析反演和斜向返回探测反演的电离层二维电子密度重构

GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演可以给出电离层大尺度2维电子浓度分布,该文基于3次电离层垂测、GPS层析探测和斜向返回探测的实验结果,比较了GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演得到的大尺度电子密度2维分布。结果表明GPS层析和电离层斜向返回探测都能较好地重构电离层电子密度分布,反映电离层大尺度的空间结构。通过和电离层垂测结果的比较,表明GPS层析和斜向返回探测反演得到电离层F2层最大电子密度和峰高具有较好的精度。     

双基地高频返回散射探测前沿修正研究

高频电离层探测中某一电路形成的斜向探测电离图上各层传播模式的结合频率点应该位于包含该电路的返回散射前沿上,实测数据表明两者有差异.基于返回散射收发异地引起的差异,运用返回散射系统电波传播原理,对返回散射探测群距离P进行改进,通过改进前后自南到北三个方位的结果对比表明,返回散射前沿和斜测最高可用频率(Maximum Usable Frequency,MUF)均方根误差分别改善了12.2%、12.4%、12.8%,这对电离层高频斜向探测和返回散射探测模式信息融合有重要意义.     

电离层斜向传播模式的智能识别

采用数值统计与数字图像处理中形态学算子相结合的方法获得了高质量斜向探测电离图.结合观测描迹统计特性,利用改进的初始局部最大值和约束条件外推方法,实现了斜向探测电离层传播模式的智能识别,利用该方法可以自动提取常规电离图各传播模式对应的频率、群时延及信号能量等信息.     

基于HF返回散射和斜向探测的PD变换新方法

提出了基于实测返回散射电离图和斜向探测电离图及三维射线追踪技术综合处理的群路径P到地面距离D变换（简称PD变换）的坐标配准系数（kr）修正方法,采用“归一化”的思想,计算射线追踪技术合成的斜测电离图和实测斜测电离图的归一化频率对应的群路径差值,利用该差值,修正不同距离的合成的群路径,特别是能够对远区没有信标参考地区的坐标配准系数进行修正。仿真分析了临界频率和反射高度估计存在误差时“归一化”方法修正的有效性,从而验证了该方法能够有效地克服电离层参数估计不准对坐标配准系数的影响。     

斜向探测电离图描迹提取算法研究

电离层斜向探测工作在高频段,密集的外部干扰如短波通信,广播电台以及大气噪声等污染了接收数据,严重影响斜向探测电离图描迹的提取.针对上述问题,本文提出了一种提取斜向探测电离图描迹的算法.该算法由频域去干扰,有序统计量OS-CFAR检测,去虚警点三个步骤构成.对实测数据的处理结果表明这种方法的有效性和实用性.     

一种改进的电离层参数联合反演方法

文献[1]提出了一种基于HF返回散射和斜向探测联合探测电离层,融合两种探测结果联合反演电离层参数的新方法,该反演方法基于特定的电离层QP模型和均方误差最小准则,采用全局搜索的方法确定QP模型参数。针对该联合反演方法进行了改进,分析了不同采样方式对于反演结果的影响,通过优化频点选择提高了反演的稳定性和准确性,并引入了粒子群优化算法进行搜索,大大缩短了反演的时间。仿真结果显示,这种改进后的联合反演算法具有更高的效率和实用性。     

应用武汉电离层斜向返回探测系统测量回波相位

电离层作为时空随机变化介质,除了规则变化外还存在着不规则结构和随机变化,即电离层不稳定性,其直接影响是经过电离层传播的电波产生相位随机起伏.利用垂测仪和信标接收机测量精确相位数据的各种方法已被广泛应用,而应用具有大范围电离层探测能力的高频天波超视距雷达测量回波相位的方法还没有文献提出.文中提出了一种从相位编码脉冲压缩体制电离层探测雷达测量的电离层信道双时响应中提取相位数据的理论.此理论被成功地应用于自行研制的武汉电离层斜向返回探测系统中,探测获得了有效的回波相位数据.     

射线追踪在电离层探测中的应用

通过对电离层探测数据的处理,得到电离层的水平不均匀性模型.对这种水平不均匀电离层模型进行射线追踪,应用变步长射线追踪方法对赤道双峰模型进行射线追踪.电离层射线追踪的路径反映了电子密度和折射率的水平不均匀性,对电离层的斜向探测具有重要的价值.     

电离层返回散射探测中干扰抑制方法研究

电离层返回散射工作在高频频段,密集的外部干扰如短波通信、广播电台及大气噪声等污染了接收数据,严重影响返回散射电离图的判读。利用外部干扰的空时特性,提出了一种自适应波束形成-干扰对消级联去干扰的方法。对实测数据的处理结果表明这种方法的有效性和实用性。     

Propagation of short radio waves and the potential of the Earth’s ionosphere radio-sounding method for calculation of maximum usable frequencies

The influence of the ionosphere on propagation of short radio waves is considered. Data on the monthly average diurnal values of critical frequencies at midlatitudes are presented. The applicability of the radio-sounding method to investigation of the state of the Earth’s ionosphere is demonstrated. Comparison of the data obtained from the path sounding of the ionosphere and from the radio-sounding method is performed. It is shown that satellite navigation systems can be used for prediction of the propagation conditions of short radio waves.