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基于最大最小特征值的中国低纬度小尺度电离层异常探测

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北斗卫星增强系统(BeiDou Satellite-Based Augmentation System,BDSBAS)在其大部分服务范围通过5°×5°网格模式向用户广播校正和完好性信息.中国低纬度地区电离层的频繁异常将降低BDSBAS的性能,并给单频民航用户带来完整性威胁.以往的研究主要关注电离层异常对网格模型的影响.但在我国低纬度地区,相邻两个网格点之间的距离约为540～600km,但大部分等离子体气泡(Plasma Bubble,PB)的影响范围约为100km.由于BDSBAS地面站点稀疏,平面拟合模型在低纬度地区可能不准确,这种小尺度的电离层异常不一定能被网格模型捕捉到,并反映在网格电离层垂直误差(Grid Ionosphric Vertical Error,GIVE)中,这会导致潜在的安全风险.一个有效的补救办法是在重点区域使用密集的观测站,并根据电离层观测结果直接设计异常检测算法.因此,提出了一种改进的最大和最小特征值(Maximun Minimun Eigen,MME)检测方法.利用协方差矩阵的最大和最小特征值来计算小尺度电离层异常的度量.阈值可由度量的Tracy-Widom分布得出.几个实例证明了MME与总电离子含量变化指数(Rate of Total electron content change Index,ROTI)之间的相关性.利用2015年电离层活跃年,中国香港的观测数据的昼夜变化显示,超过阈值的事件主要发生在夜间,尤其是20时至0时.电离层赤道异常呈现季节性变化,主要发生在春季,其次是秋季.电离层异常的位置呈随机分布.这项研究可以作为低纬度BDSBAS的有效补充,保护用户免受PB的威胁.

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来源
《第十二届中国卫星导航年会》|2018年|1-9|共9页
会议地点北京
作者
Tong Liu; Yiping Jiang; Jian Liu; Guochang Xu;
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作者单位

教育部华中师范大学;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类电离层探测;
关键词
电离层探测; 卫星导航增强系统; 最大最小特征值; 总电离子含量变化指数; 等离子体气泡;

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基于最大最小特征值的中国低纬度小尺度电离层异常探测

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