电离层扰动

摘要： 为了更好地开展地震电离层扰动监测和异常信息提取研究,基于空间电离层环境层析成像测量仪研制了地震电离层扰动监测系统,包括小区域监测站网和监测软件系统.该监测系统产出空间分辨率1°×1°的电离层总电子含量(TEC)、F2层最大电子密度(N_(m)F_(2))和F2层峰值电子密度对应高度(h_(m)F_(2))二维分布图,对扰动异常超过10%的事件进行报警提示.实现了空间电离层层析成像测量仪在地震电离层监测领域的示范应用,并为其进一步推广应用提供了技术基础.

摘要： 使用IGS提供的全球电离层地图对2018-08-26地磁暴期间TEC变化进行分析,利用滑动四分位距法提取全球TEC扰动特征,并初步探讨此次磁暴引起的电离层扰动响应机制。结果表明:1)磁暴主相期间,除北极地区外电离层TEC主要表现为正相扰动;在恢复相期间,电离层TEC在北半球呈现长期负扰,而在南半球则相反。2)磁暴期间全球电离层TEC扰动与热层成分O/N_(2)变化有关。星际磁场南向期间,东向快速穿透电场对全球日间电离层TEC正扰具有很大影响,高能粒子的沉降作用可能是高纬和极区TEC发生正扰的原因;夏冬季节环流会促进电离层在磁暴恢复相阶段的南北不对称响应。

摘要： 地面的放射性主要来源于空间辐射、地壳放射性元素衰变和人工核活动等,地面放射性可引起地表电场的变化,地表电场变化的区域和强度达到一定的条件后可引起电离层的扰动。基于LAIC电场机制假设,本文从地面放射性引起空气电离开始推导地表大气电导率变化、地面垂直电场至电离层底部传导过程,根据临界电场理论计算地面大气垂直电场、大气附加电流密度以及电离层准静态电场的电势分布,最后通过格林函数法求解得到电离层中水平电场的分布。建立了基于地面放射性活度的地表大气电导率公式,改进了地表异常电场传播到电离层的计算过程,给出了电离层电场扰动的计算公式。利用氡和地面电场仪的实例观测数据对地面放射性异常引起的电离层扰动的计算过程进行了验证,理论计算得到的地面电场和电离层扰动的结果与实际测量结果基本一致。

摘要： 将电离层扰动从其背景中分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点.文章综述白谱法在电离层扰动研究方面取得的进展,主要有:1)白谱法比常规电离层扰动提取方法能更好地描述磁暴期间电离层的扰动,利用白谱法构建的电离层天气单站指数Js、全球指数Jp和区域指数Jr与Dst指数之间存在极好的关联性,可以直接利用Dst来对Jp进行预报.2)白谱法同样适合研究强磁暴期间的电离层异常弱响应.对比研究发现,电离层在强磁暴条件下的弱响应不依赖于采用的扰动提取方法本身,并且该现象的出现与纬度、地方时及磁暴前期条件强烈相关.3)白谱法是研究地磁平静期由其他扰动源引起电离层扰动的有力工具.基于白谱法构建的Js分布图能够很好地反映台风过程中电离层扰动的空间特征.

摘要： 通过全波解反射系数和波模振幅递归算法,文中分析了平面波在水平电离层分层结构中的能流分布规律,结合电离层化学反应模型对电离层参量的扰动情况进行仿真,并与其他文献中使用的方法相比.全波计算方法考虑到了各层反射、透射波相互叠加的情况,仿真结果对比发现,用全波法得到的能流吸收和电子温度扰动幅度更大.不同入射波参数、地磁场参数、电离层背景参量下的扰动情况对比发现:改变电波入射角会使电离层中电波的反射吸收高度发生变化;改变方位角和地磁倾角仅影响电离层能流吸收幅度,不会对电波反射高度造成影响;改变中性成分的浓度和温度会影响电离层的能量损失和化学反应过程.

摘要： 电离层高频多普勒效应是电离层扰动对被其反射的高频无线电波产生的影响.从多普勒频移可以获知电离层反射面的垂直运动(多普勒速度)等重要信息,对电离层扰动的监测和研究具有重要的意义.本数据集由北京北大站(116.31°E,40.00°N)电离层高频多普勒监测仪观测形成,通过接收经电离层反射的国家授时中心10 MHz标准授时信号,对接收信号与标准频率信号差拍后进行快速傅里叶(FFT)分析得到频移谱结果.通过该数据可获得信号的频移及对应的电离层多普勒速度等信息,能够为电离层空间环境研究和应用提供良好的数据支持.

摘要： 电离层高频多普勒效应是电离层扰动对被其反射的高频无线电波产生的影响。从多普勒频移可以获知电离层反射面的垂直运动(多普勒速度)等重要信息,对电离层扰动的监测和研究具有重要的意义。本数据集由北京北大站(116.31°E,40.00°N)电离层高频多普勒监测仪观测形成,通过接收经电离层反射的国家授时中心10 MHz标准授时信号,对接收信号与标准频率信号差拍后进行快速傅里叶(FFT)分析得到频移谱结果。通过该数据可获得信号的频移及对应的电离层多普勒速度等信息,能够为电离层空间环境研究和应用提供良好的数据支持。

摘要： 为了进一步研究地震前兆信息,分析2019年印度尼西亚发生的Mw7.1走滑断层机制强震:结合国际全球卫星导航定位系统服务组织(IGS)提供的全球电离层模型(GIM)数据,采用滑动4分位法对震中及附近区域的垂直总电子含量进行异常探测,发现震前2个星期内,震中有不同程度的总电子含量(TEC)正负异常出现;参考地磁和太阳活动数据,发现7月9日和7月10日发生中等地磁扰动,并参考TEC异常的空间分布特征,判定7月10日TEC异常与地震无关;综合结果表明,由地震引起的TEC异常主要发生在震前2个星期以内,时间段在2:00—10:00 UTC(世界协调时)之间.研究发现,震前TEC异常属性由正转负,在空间上呈共轭结构且由东向西逐渐偏移,这可为解释浅源走滑式地震震前TEC扰动现象做出补充.

摘要： 文中利用国际GNSS服务(IGS)提供的全球电离层地图(GIM)格网电离层资料,借助滑动四分位距法,研究了2019年台风"利奇马"期间电离层电子浓度总含量(TEC)的异常变化情况.对台风"利奇马"期间电离层TEC时序变化及区域空间变化进行分析,发现在台风发生前第5天,电离层TEC出现了正异常变化;台风登陆后第二天,台风影响区域上空电离层TEC异常由正异常变化为负异常再变化为正异常,正异常最大值达8 TECU,负异常最大值达6 TECU,且最大异常点并不在风眼处,而是在风眼的西南侧,此异常可能与台风登陆期间台风风速及风向变化有关.

摘要： 2017年9月8日发生了一次强磁暴,Kp指数最大值达到8.利用区域电离层格网模型(Regional Ionosphere Map,RIM)和区域ROTI (Rate of TEC Index)地图,分析了磁暴期间中国及其周边地区电离层TEC扰动特征和低纬地区电离层不规则体的产生与发展情况,同时利用不同纬度IGS (International GNSS Service)测站BJFS (39.6°N,115.9°E),JFNG (30.5°N,114.5°E)和HKWS (22.4°N,114.3°E)的GPS双频观测值,获取各测站的ROTI和DROT (Standard Deviation of Differential ROT)指数变化趋势.结果表明:此次磁暴发生期间电离层扰动先以正相扰动为主,主要发生在中低纬区域,dTEC (differential TEC)最大值达到14.9 TECU,随后电离层正相扰动逐渐衰减,在低纬区域发生电离层负相扰动,dTEC最小值达到-7.2 TECU;在12:30 UT-13:30 UT时段,中国南部低纬地区发生明显的电离层不规则体事件;相比BJFS和JFNG两个测站,位于低纬的HKWS测站的ROTI和DROT指数变化更为剧烈,这表明电离层不规则体结构存在纬度差异.

摘要： 电离层回波的高频多普勒探测是观测研究电离层扰动的一种重要方法.该论文在电离层数字测高仪CADI中采用编码脉冲控制和相位测量分析方法设计和实现了一种新的电离层扰动观测模式.实验观测结果表明,在电离层数字测高仪上新开发的扰动观测模式能够实时获得高精度的多普勒频高图,并且也能够实时获得电离层扰动速度的时间和空间变化曲线,而这些参量在电离层扰动观测中具有非常重要的价值.在电离层数字测高仪中这种新的观测模式应用开辟了一种使用常规观测设备探测更多有关电离层扰动信息的有效途径.

摘要： 电离层高频回波的多普勒频移是研究电离层扰动的一个重要参数,文中提出一种在国产测高仪的基础上进行回波多普勒测量的方法,充分利用国产测高仪成熟技术,增加高速信号采集与处理模块,将接收机中频信号进行采集,再用专用DSP对信号进行处理分析,提取回波信号的多普勒频移.结果表明:该系统可以获得实时高精度电离层高频回波多普勒频移,这对电离层扰动研究和国产电离层垂直探测仪的技术改进有着重要的意义.

摘要： 目前全世界有二十多个国家和地区进行地震电离层前兆研究，已发表论文几百篇。最近的研究表明，由地震活动引起的电离层变化不仅确实存在，而且大震的电离层异常变化通常出现在地震前一、二个月，特别是震前几小时至几天。这类异常信号的提取对今后地震预报预警系统的建立，将起到非常重要的作用。作者利用COSMIC掩星和CHAMP掩星的电离层数据反演产品，研究汶川地震前震中区域的电离层扰动特征。

摘要： 自上世纪60年代科学家发现电离层扰动与地震发生具有关联性以来,震前电离层TEC与NmF2扰动就成为了一个新的地震预测的研究方向.随着全球定位系统(GPS)的建立和不断完善以及21世纪头10年,各国建立的专门用于监测电离层变化的空间系统投入使用,人们对于地震和电离层扰动之间的关系认识更加深刻,研究方法更加多样化,研究成果更加全面和可靠.本文介绍了地震前电离层TEC和NmF2扰动的研究方法和结论.

摘要： 地震会对人类的生命、财产造成不可估量的损失,孕震机理的复杂性加上地震观测技术的不成熟使地震短临预报成为当今的科学难题.电离层电子浓度总含量(TEC)是电离层单位柱体内的电子数,它能够反映电离层的变化特征,是电离层研究中的一个重要参数."地震"和"电离层"似乎是两个没有联系的名词,其实并非如此,自1965年Leonard和Barnes首次发现1964年阿拉斯加地震前,孕震区上空出现了电离层TEC扰动的现象以来,地震电离层效应受到越来越多的关注.近几十年,有大量基于地震电离层扰动现象和地震电离层耦合机理方面的研究成果.目前少有关于地震电离层扰动范围的研究,因此本研究基于GPS TEC数据,分析了地震电离层效应的时空分布情况.

摘要： 电离层异常扰动作为核爆炸产生的效应之一,具有可远程探测,受地面环境影响小等优点,是核爆炸多种监测手段符合判断的重要内容.介绍了不同核爆炸方式引发电离层异常扰动的机理分析以及随着技术的发展,对电离层异常扰动效应产生机理的不同研究方法.

摘要： 本文利用电离层垂测数据foF2以及电离层TEC数据对2010年9月10日重庆Ms4.7级地震震前电离层变化进行分析讨论。发现9月8日电离层异常与9月15日地磁扰动期间电离层异常呈现不同的空间分布特点，这也正是地震电离层前兆与磁暴引起的电离层扰动的显著区别，同时，也基本可以排除“磁静日扰动”的可能。因此，9月8日震中附近电离层foF2以及TEC的显著增加可能与即将来临的地震有关。

摘要： 利用JPL（Jet Propulsion Laboratory, 美国喷气动力学实验室)的TEC 地图数据和日本NICT （National Institute of Information and Communications Technology of Japan）的测高仪数据等多种观测手段显示，2011年3月11日05 时46分日本Mw9.0级特大地震前上空的电离层有明显的扰动。从 TEC 数据来看，经过平滑插值后得到的震中位置上空电离层TEC 逐日变化较小，但在3月1日仍出现了显著了TEC 降低，另外3月11和12日也出现了明显的TEC增强，以上很有可能是受到地磁活动影响。

摘要： 扩展F是电离层中重要的扰动现象之一，最初是用测高仪观测研究夜间赤道地区电离层时发现的，称之为赤道扩展F（ESF），赤道扩展F的观测、理论模拟及物理机制等问题受到了极大的关注。随着研究的深入，发现扩展F 现象不仅可以出现在赤道地区，也可以发生在中纬度地区乃至极区。就观测而言，扩展F 从发现到研究最为普遍应用的是测高仪，测高仪设备简单、便于操作、可有效进行长期的观测研究，尤其利于对扩展F 特性进行统计分析，但由于其观测记录在时间上不连续的限制，不便于进行电离层不同扰动的相关分析，而且在统计过程中较易产生一次连续事件及多次事件的区分与混淆；相干和非相干散射雷达也可以很好的观测研究电离层扩展F 现象，并能很好的揭示电子密度空泡结构及羽状结构随高度变化的剖面分析及扩展F 现象与波状扰动的关系分析，但并非常规探测手段；高频多普勒观测也是一种典型的电离层观测手段，其设备简单便于操作，较之测高仪明显的优势在于其观测的时间连续性，这样既可以明确的区分不同的扩展F 事件，避免混淆，又可以研究不同的电离层扰动之间的时间演化及相关性分析，但由于其所反映的是等效反射面附近局地电离层的变化，无法揭示电离层变化的高度剖面。各种观测手段各有优势，关于扩展F的统计研究工作，多数是基于测高仪的观测，通常意义上习惯于把高频多普勒的观测用于电离层对太阳活动、磁暴及波状扰动响应的分析。

摘要： 利用DEMETER卫星自2006年1月1日以后至2008年底连续3年观测到的约30000个半轨的等离子体数据，对全球范围挑选出的2006年以来震级大于6的地震进行震例及统计分析。

摘要： 本发明提供一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，通过结合载波跟踪环路和码跟踪环路，延长整个系统的相关积分时间，从而能够实现对大幅度电离层闪烁造成严重衰弱的GNSS信号持续不间断的跟踪，完成对大幅度电离层闪烁的监测。

摘要： 本发明提供了基于电离层电子密度的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统，所述方法包括：对GNSS掩星原始观测数据和电离层vTEC maps数据进行预处理，获取GNSS掩星几何数据和电离层数据；基于GNSS掩星几何数据、电离层数据和三维NeUoG电离层模式，计算“入射线”和“出射线”侧电离层穿刺点位置的电子密度廓线；基于GNSS掩星几何数据和电子密度廓线，计算弯曲角电离层残差廓线。本发明的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统可用于单个GNSS掩星事件大气参数反演中，来削弱电离层残差的影响，从而得到较高精度的GNSS掩星弯曲角廓线，高效可靠。

摘要： 本发明公开了基于电离层观测数据的GNSS掩星电离层误差修正方法及系统，该方法包括：获取GNSS掩星几何数据和电离层数据；计算掩星事件切点位置处的电子密度廓线；基于GNSS掩星几何数据和电子密度廓线，计算双频弯曲角差值廓线；判断L2信号数据是否能用于一阶项无电离层线性组合；若为是，基于L1信号数据和L2信号数据计算初始弯曲角廓线，利用二阶项电离层残余误差对初始弯曲角廓线进行修正，获取修正后的弯曲角廓线；否则，基于L1信号数据计算初始弯曲角廓线，利用弯曲角电离层误差廓线对初始弯曲角廓线进行修正，获取修正后的弯曲角廓线。本发明的方法能够修正GNSS大气掩星二阶电离层残余误差，提高弯曲角廓线的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层经向变化特征的电离层建模方法，所述方法包括以下步骤：S01、获取沿经线分布的带状区域内的CORS基站观测数据，根据CORS基站高精度坐标和IGS发布的高精度卫星轨道、钟差等信息估算不同CORS基站在同一时刻观测同一GNSS卫星时，得到的穿刺点处电离层电子密度信息；S02、将步骤S01中获取的电离层电子密度信息按照时间进行分组，得到时序排列的带状区域内电离层穿刺点电子密度信息，对每个时刻的电子密度信息分别进行拟合得到所述带状区域内不同时刻的电离层电子密度模型。以解决现有技术为了获取高精度电离层模型需要建立密集的CORS基准站，造成财力物力的浪费的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层垂直探测数据的突然电离层骚扰事件识别方法，包括如下步骤：步骤1，收集整理发生在我国白天时段的M5.0级历史太阳耀斑爆发期间各电离层观测站fmin、foF2数据；步骤2，计算各电离层观测站对应时刻fmin与foF2数据的比值，统计分析fmin/foF2的分布情况，确定各电离层观测站位置电离层吸收程度的不同强度级别；步骤3，确定突然电离层骚扰事件的强度级别。本发明所公开的突然电离层骚扰事件识别方法，利用电离层垂直探测电离图最低回波频率和电离层临界频率，计算出表示电离层吸收程度的吸收指数，可简单直接表征某个区域电离层吸收程度，可为短波等电子信息系统提供我国不同地区的电离层吸收程度信息。

摘要： 本发明属于GNSS精密数据处理技术领域，具体公开了一种融合多源电离层观测数据的高精度电离层建模方法，采用对应的方法提取电离层穿刺点处的多源实测电离层数据，随后使用对应的电离层投影函数将电离层斜延迟转换为电离层垂延迟，并使用单层“归一化”法将对多源电离层观测数据进行“归一化”处理与地基GNSS电离层数据具有相同的探测范围，随后使用赫尔默特方差分量估计法估计融合“归一化”后的多源电离层观测数据的电离层建模参数并生成的电离层格网产品。本发明给出了融合多系统GNSS及多源电离层观测数据构建高精度电离层模型的方法，以提高全球电离层模型在测站稀少地区的精度及GNSS单频用户的定位精度。

摘要： 一种结合电离层层析技术的电离层TEC组合预测方法。其包括利用电离层层析算法求取预测区域的电离层电子密度、计算垂直方向的总电子含量VTEC，利用IRI模型计算预测区域的VTEC；基于上述两种VTEC构建组合预测模型，实现模型训练，模型预测、模型测试结果以及模型的精度分析；本发明效果：首先利用长短期记忆LSTM模型对层析垂直总电子含量VTEC进行预测，进一步利用BP神经网络对LSTM模型与IRI模型的预测结果进行非线性拟合，由此改善了单一预测模型的弊端，较好地实现了对电离层垂直总电子含量VTEC的时序预测。

摘要： 本发明公开了基于电离层观测数据的GNSS掩星电离层误差修正方法及系统，该方法包括：获取GNSS掩星几何数据和电离层数据；计算掩星事件切点位置处的电子密度廓线；基于GNSS掩星几何数据和电子密度廓线，计算双频弯曲角差值廓线；判断L2信号数据是否能用于一阶项无电离层线性组合；若为是，基于L1信号数据和L2信号数据计算初始弯曲角廓线，利用二阶项电离层残余误差对初始弯曲角廓线进行修正，获取修正后的弯曲角廓线；否则，基于L1信号数据计算初始弯曲角廓线，利用弯曲角电离层误差廓线对初始弯曲角廓线进行修正，获取修正后的弯曲角廓线。本发明的方法能够修正GNSS大气掩星二阶电离层残余误差，提高弯曲角廓线的精度。

摘要： 本申请实施例提供一种全球导航卫星系统GNSS电离层监测装置和监测电离层的方法，该GNSS电离层监测装置包括：接收天线，接收天线用于接收全球导航卫星系统GNSS信号；接收装置，接收装置和接收天线连接，接收装置用于接收接收天线发送的GNSS信号，以及对每种GNSS信号进行预处理，得到预处理信号；处理装置，处理装置和接收装置连接，处理装置用于对预处理信号进行处理，得到参量信息；处理装置还用于检测接收装置的工作状态，以及在接收装置处于异常工作状态的情况下，产生用于重启接收装置的第一复位信号和/或用于重启GNSS电离层监测装置的第二复位信号。借助于本申请的上述技术方案，本申请实施例基于GNSS信号实现对电离层参数的无人值守自动监测。

摘要： 本发明提供一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，通过结合载波跟踪环路和码跟踪环路，延长整个系统的相关积分时间，从而能够实现对大幅度电离层闪烁造成严重衰弱的GNSS信号持续不间断的跟踪，完成对大幅度电离层闪烁的监测。