电离层斜向返回探测系统软件结构

在电离层探测中，伪随机噪声编码探测仪与常见的线性调频电离层探测仪相比具有一定的优势。随着软硬件技术的发展，按照伪随机编码体制特点，将软件与硬件有机结合，可以形成具有良好开放性和灵活性的电离层探测仪。该文在介绍伪随机噪声编码电离层斜向返回探测仪原理和系统结构的基础上，使用面向对象的程序设计方法和可视化的开发工具，基于消息／标志交换机制和软件生成时序的思想设计并实现了系统软件。系统的开放性与灵活性使得在一台探测仪上实现多模式软件化电离层探测成为可能。     

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。     

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.     

电离层高频信道互易性研究:中纬度电离层斜向探测实验

该文首次利用武汉电离层斜向探测系统(WIOISS)对武汉-万宁和万宁-武汉两条电离层高频信道的互易性进行了分析。WIOISS是基于GPS时间频率同步手段开发的新型电离层斜向探测系统,通过比较由系统扫频工作模式和定频工作模式得到的两条路径下的斜向传播群时延和电离层高频信道散射函数,可以得出武汉-万宁和万宁-武汉的电离层高频链路有较好的互易性。     

数字式电离层斜向探测系统

报告了在２５６型数字式测高仪和ＳＳＪＸ－１接收系统之间的斜向探测，收发两端采用ＢＰＭ钟同步。本系统实现观测自动化，电离图数字化，尤其是采用高通数字滤波器对抑制外部干扰是很成功的。输出资料是电离图和信号能量～频率图。     

电离层斜向返回探测仪中主程序的设计与实现

使用面向对象的程序设计方法和可视化的开发工具 ,实现了电离层斜向返回探测仪的硬件控制、系统检测和数据的实时处理、显示与保存 ,并使软件具有较好的可移植性、可维护性和便于操作的特点。系统的开放性与灵活性使得在一台探测仪上实现多模式电离层探测成为可能     

电离层斜向返回探测系统的主控制器研制

介绍伪随机码调相脉冲压缩体制的新型电离层斜向返回探测系统的概况,重点讨论基于软件无线电思想的探测系统核心部件—主控制器的设计与实现。实验探测结果表明,该系统具有探测功率低、距离分辨率高的特点,能够同时荻取电离层多普勒信息和“距离—频率—幅度”探测图。实测过程中,自主研制的由DSPs、FPGA器件构成的主控制器工作稳定,运行良好,满足探测要求,使系统具备开放、灵活、通用和易于升级等优点。     

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。     

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。     

利用高频返回散射技术探测电离层行波扰动

 电离层行波扰动(TIDs,Traveling Ionospheric Disturbances)是电离层一种周期性的电子浓度波动结构,它与上层大气内的声重力波运动有关.在前人的工作基础上,提出了利用高频返回散射技术判别TIDs的方法,建立了TIDs特征参数的理论研究方法.并通过分析多方位返回散射试验数据,研究定频返回散射回波信号群距离和跳距随时间、方位角的变化特征,提取了TIDs的运动周期、运动方向、波长等特征参数信息,从而实现对宽空间、大区域电离层波动特性的研究.     

电离层多普勒探测实验研究

为了更加深入地研究电离层的多普勒特性,采用中国电波传播研究所自主研制的电离层多普勒探测实验设备,在山东青岛以10 min工作周期观测获得中纬高频电离层多普勒频移随频率变化的结果．电离层探测中采用了独特的时间交叉技术,通过快速傅里叶变换处理,在每个探测频率上能够提供±2.5 Hz多普勒频率范围0.039 Hz的多普勒频谱分辨率．通过探测结果分析,发现白天多普勒频谱不断地发生变化,f_oF₂处的多普勒频移与f_oF₂变化率密切相关．介绍了观测到的电离层扰动及扩展F层电离图．这里介绍的时间交叉技术也适用于其它类型的电离层探测和其它方面的研究应用．     

电离层后向散射探测中m序列和FH序列的应用

在高频电离层后向散射雷达探测中,由于电波传播路径长、陆空传播环境复杂,因此要保证接收信号具有较高的信噪比一般需要大功率的射频信号,或积累足够时间的接收信号。基于间隔收发相干积累雷达体制,首先介绍了电离层后向散射探测的相位编码脉冲压缩方法以及相关检测的基本原理,然后介绍了具有良好周期自相关性的m序列和Frank-Heimiller（FH）序列在等间隔收发应用中的相关检测算法,提出了一种简单的针对m序列的检测误差修正算法。同时给出了使用m序列和FH序列进行电离层后向散射探测的信号波形及其调制解调电路模块。最后计算了这两种相关检测的增益和噪声性能及动目标对其相关检测性能的影响。     

武汉电离层斜向探测系统的时间同步设计

为武汉电离层斜向探测系统设计了一种新的时间同步方式.该同步方式利用全球定位系统(GPS)接收机输出的时钟信号校正高性能恒温晶振输出的参考时钟信号,从而获得稳定可靠的秒脉冲信号来用作斜测系统的时间同步信号.在预定的探测时刻,单片机利用该信号控制斜测系统的发射端和接收端同时开始工作,从而实现时间同步.实验结果表明:该时间同步方式在获得GPS卫星信号的情况下,时间同步精度可达到30ns.而在未获得GPS卫星信号的24小时内,时间同步精度可达到1μs.在获得和一定时间内未获得GPS卫星信号的情况下,采用该时间同步方式的武汉电离层斜向探测系统都成功地获得了斜向探测电离图,从而很好地满足了探测需求.     

频域滤波抑制海水后向散射的带宽研究

在激光雷达探测海水水下目标的应用中,基于频域滤波的信号处理技术可以抑制海水后向散射噪声.其中接收系统中滤波器带宽的大小不仅对后向散射起到抑制作用,而且对目标信号产生抑制作用.为了确定带宽取值范围,分析了调制脉冲激光雷达探测信号水下传输模型,研究了海水后向散射信号以及目标反射信号的频域特性.通过对接收信号在频域上进行仿真,归纳出接收系统滤波器带宽的最优设计方法.该研究结果为系统达到最佳信噪比奠定理论基础.     

无合作目标测量中目标表面后向散射特性的实验研究

设计并搭建了半球空间内收发同轴的目标表面后向散射特性测量系统,以1 550 nm线偏振、窄线宽激光为光源,在0°~±60°入射角度范围内,通过对具有不同表面微观形貌(研磨、立铣和平铣加工表面)的典型粗糙度比较样块进行后向散射特性的测量,探讨了入射光偏振方向、入射方位角、入射角和表面微观形貌的变化对后向散射特性的影响,分析了这些影响产生的原因,并分析了后向散射场偏振特性的变化。结果表明这些影响因子均对表面后向散射特性产生规律性影响,既有共性规律,也有个性规律.其中,表面微观形貌又决定着入射方位角、入射角等变量变化时对后向散射场能量分布及偏振性质的改变所产生的影响。这一结果为无合作目标测量领域及其他表面测量特性研究领域提供参考及应用价值。     

Rutherford backscattering studies on high-energy Si-implanted InP

High-energy Si-implantations into InP:Fe were examined using Rutherford backscattering (RBS) via channeling measurements. Variable-fluence implantations at 3 MeV and variable-energy implantations for a fluence of 3 x 10¹⁴ cm⁻² were done. A damagestudy on the 3 MeV Si-implanted samples by RBS indicated formation of a continuous, buried amorphous layer for a fluence of ≈5 x 10¹⁴ cm⁻². The quality of the crystal in the region of the amorphous layer was poor after annealing at any temperature (≤900° C), indicating that the crystallization during annealing resulted in either a highly defective material or a polycrystal. For samples with damage below the continuous amorphous level, damage recovery is essentially independent of damage concentration. In the variable-energy-implanted samples, the region of damage moved deeper below the sample surface with increasing energy.     

瑞利多普勒激光雷达F-P标准具的设计与校准分析

为了精确观测平流层风场,采用F-P标准具作为瑞利散射测风激光雷达多普勒频率检测的核心器件,对F-P标准具多普勒频率检测原理进行了理论分析,从分析最大设计高度时的测量误差着手,优化选取标准具透过率曲线参量;介绍了透过率曲线参量的校准过程和校准方法,分析了导致透过率曲线的半峰全宽增大的原因、透过率曲线校准精度对速度灵敏度及系统探测误差的影响;并通过实验对设计和校准结果进行了验证。结果表明,由于透过率曲线的半峰全宽增大,导致速度灵敏度下降了0.118%/（m·s-1）;40km高度处,在测量信噪比大于10的条件下,径向速度测量精度增大2m/s。     

基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法

为了改善电离层频率预报准确性低、短波通信连通率差以及工程中观测野值对预报精度影响严重等问题,提出一种基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法.通过研究实测MUF数据的变化规律及观测误差的成因与特征,利用电离层参考模型作为先验信息,改进卡尔曼滤波模型的状态估计方程;引入代价函数机制,通过Huber-M估计实现...