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。     

垂测电离图F1层反演方法研究

提出了基于准抛物段模型(QPS模型)的F1层不完全发育电离层模型。直接利用QPS模型来表征电离层电子浓度剖面,通过调整模型参数,使实测虚高与计算虚高均方根误差最小时对应的那组参数即为反演的电离层特征参数,该方法在一定程度上克服了判读误差,在虚高最小均方根误差的意义上是最优的。对各层完全发育、F1层不完全发育、F1层被Es层遮蔽等情况,均能有效地反演电离层电子浓度剖面。     

近距离高频单站定位技术

介绍了电离层参数的模式化预测方法和实时反演、重构技术,导出基于多层准抛物模型的电离层虚高公式,并给出基于Martyn等效理论的高频单站定位迭代算法,利用实测数据验证了算法在近距离上的实用性,即在约600～1200km范围内单站定位误差不超过5％。     

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。     

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.     

基于数值射线追踪的短波电离层传播轨迹研究

从电波传播的射线方程出发,在不考虑地磁场和碰撞的条件下,推导出了球坐标系下描述短波在电离层传输的轨迹方程.以准抛物电子密度模型为例,给出了求解参数方程组的初始条件.采用改进Euler数值方法求解轨迹参数方程组,得到短波轨迹的参数,实现了短波在电离层中的轨迹计算及仿真.仿真结果结果表明,用数值射线追踪法研究短波在电离层中的传播可以为短波天波通信的轨迹模拟和参数优选提供参考.     

基于返回散射和斜测电离图联合反演电离层参数

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.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模型参数和梯度参数.仿真结果显示,在引入随机误差的情况下,联合反演相比单一手段的反演算法具有更好的反演的效果,能够有效改善反演算法的稳定性.     

电离层对天波超视距雷达坐标变换的影响

本文采用准抛物电离层模型及解析型射线追踪技术,定量分析了电离层临界频率、峰高误差对天波超视距雷达坐标变换的影响。仿真结果表明,在低角波传播模式下,工作频率的降低与探测距离的增加可大幅降低目标地面大圆距离误差。本文研究成果对天波超视距雷达工作模式设计及站址选择具有指导意义。     

基于频带分割法反演电离层TEC参数

星载合成孔径雷达(SAR)系统会受到电离层带来的相位影响,降低星载SAR系统成像质量,对低频段宽带星载SAR尤其明显。为了消除电离层对星载SAR带来的相位影响,基于陆地观测技术卫星2号(ALOS-2)星载SAR数据,采用距离向频带分割法来估计电离层电子总含量(TEC)参数。验证推导距离向频带分割法的最优估计精确度,并利用ALOS-2数据,采用距离向频带分割法反演得到二维电离层TEC参数分布,分析了距离向分辨单元数对反演精确度的影响。另外,分析了雷达图像不同区域采用距离向频带分割法的估计精确度。结果表明频带分割法具有很强的鲁棒性,可以有效地反演电离层TEC参数分布,同时距离向分辨力单元数和成像区域场景地形起伏也影响反演电离层参数的精确度。     

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。     

斜测电离图描迹的自动提取

提出了一种能同时获取斜测电离图描迹和参数的方法,该方法采用准抛物模型描述电离层 F2层电子浓度分布。利用正割定理、Martyn 等效虚高定理、图像处理技术和电离图的回波特征确定部分电离层状态参数的最终值和部分参数的初始值及搜索空间。然后,利用最小群时延和残差分析提取 Es 层描迹。最后,使用混合遗传算法从搜索空间范围内找出一组最优参数,使合成的斜测电离图 F2层描迹与真实描迹吻合得最好。为了验证自动提取方法的有效性,对240张斜测电离图进行了自动提取,将得到的结果与斜测电离图的人工提取结果进行比较,结果显示该方法能够较准确地提取斜测电离图描迹和参数。     

基于粒子群优化的斜测电离图反演研究

斜向探测是电离层探测的主要方式之一,它能获得电波传播群时延和频率关系的电离图。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。采用粒子群算法对斜测电离图进行了反演,取得了良好的效果。结果证明,该方法能够克服线性求解的不稳定性,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。     

返回散射电离图仿真平台

基于数字射线追踪技术,以球形对称准抛物电子浓度模型作为背景的电离层模型,建立了返回散射电离图仿真平台,并利用该平台对电离层存在梯度、Es、扰动等典型电离层状态的返回散射电离图进行了仿真,最后讨论了天线方向图对返回散射电离图的影响.     

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.     

Synthesis of oblique ionograms for a quasi-linear isonospheric model and spherical earth-ionosphere geometry

A method is described by means of which exact and direct synthesis of oblique incidence ionograms can be performed for a quasi-linear ionospheric model with spherical earth-ionosphere geometry but neglecting earth's magnetic field. A sample ionogram synthesized in accordance with this method is presented.     

基于形状识别的返回散射电离图分类方法研究

基于中值滤波算法, 结合电离图中杂波信号和背景噪声的分布特点, 提出了一种返回散射电离图干净数据提取新算法; 利用返回散射电离图干净数据, 基于形状识别理论, 给出了一种返回散射电离图分类算法, 并对形状因子的提取方法进行了简单介绍.实测电离图仿真实验结果显示, 所提电离图分类算法具有较好的实测电离图识别和分类能力, 具有较好的应用前景.     

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.     

返回散射电离图仰角信息提取方法研究

利用短波二维天线阵列，在国内首次获得了高频返回散射扫频-仰角电离图，本文结合遗传算法和Otsu法对群距离-频率-能量三维电离图进行信号区域提取，通过连通域标记方法进行离散点噪声消除，获取"干净"信号，然后利用Canny算子获得频率对应回波信号分布的最近和最远群距离，在群距离-频率-仰角三维电离图上，提取相应频率的仰角-群距离分布数据，分别利用线性曲线拟合、对仰角求对数拟合和对群距离求对数拟合的方式对数据点进行处理，通过青岛观测站的测高仪数据对拟合后的曲线分别进行了误差分析，结果显示，对群距离求对数拟合得到的曲线与目标曲线的符合较好，证明了提取方法的有效性.