电离层暴和行扰的GPS台网观测与分析

利用局域GPS台网数据,研究强磁暴引发的中低纬电离层暴和行进式电离层扰动(TID)的特征.应用小波技术从含有电离层总电子含量(QTEC)长趋势变化和噪声背景的原始数据中提取微弱的电离层扰动.采用动态极大熵互谱分析方法确定TID的传播参量.通过对2001年两次强磁暴期间电离层暴和TID的分析表明:3月31日磁暴的电离层响应整体表现为正暴相;而4月11日磁暴的电离层响应表现为主相期间正负暴相交替出现,恢复相期间以负暴相为主.两次磁暴主相期间都出现了持续数小时从极区向赤道传播的TID,其主周期为37～41min.幅度平均达1016e·m-2以上,水平传播速度约为372m/s.该结果说明,本文提出的GPS台网和数据处理方法能有效地监测和分析电离层暴和行扰现象.     

电离层对亚暴响应的GPS观测与分析

利用全球定位系统（GPS）台网数据,研究了发生于2001年4月28～29日的三次孤立亚暴事件期间全球不同区域电离层的响应形态.对比分析了不同经纬度的电离层总电子含量（QTEC）对宁静日的偏离形态,讨论了扰动的产生机制并计算了特定区域极光电集流指数（AE）与总电子含量偏移量之间的相关系数,结果表明,孤立亚暴可以引起全球性的电离层扰动,引起垂直QTEC的最大偏离可达20 TECU（1TECU=10^16e·m^-2）以上.亚暴引起的电离层扰动形态与地方时密切相关,也随纬度位置变化.在没有电离层响应相互干扰的情况下,孤立亚暴的发生与电离层扰动具有较强的线性相关性,高纬区呈负相关,中低纬区呈正相关.     

江汉平原上空QTEC变化特征的统计分析

提出了一种观测台网用多接收机性能一致性的标定方法，并利用江汉平原GPS接收台网的观测数据，分析了该地区上空QTEC的日变化、季节变化、年变化和逐年变化的统计特征．标定结果表明，不同接收机之间的仪器偏差是从双频GPS卫星信标推算QTEC的主要误差来源之一，必须校正．统计分析证实，江汉平原上空QTEC的日变化特征同时受电离层和等离子层控制，其年变化以半年周期为主，峰值和谷值分别出现在两分点和两至点附近，QTEC值的逐年变化从太阳活动峰年到低年逐年下降，与以太阳黑子数为代表的太阳活动密切相关．     

阿尔芬波在低纬电离层中传播的数值模拟

从描述空间冷等离子体波动的双流体动力学方程出发，模拟了低纬电离层顶部的周期场向电流脉冲激发的阿尔芬波在电离层中的传播过程，分析了阿尔芬波在低纬电离层中的反射和耦合．结果表明，在谐振器下边界沿磁力线方向传播的剪切阿尔芬波会发生明显反射（反射系数（R）≥0．6），当剪切阿尔芬波频率位于谐振器共振频率附近时，剪切阿尔芬波在反射过程中将激发垂直于背景磁场传播的压缩阿尔芬波，其扰动磁场将可能形成当地观测的短周期地磁脉动．该结果为从理论上解释地磁脉动现象提供了一种理论依据．     

武汉GPS台网观测的电离层不规则结构漂移

利用2004年11月上旬强磁暴期间电离层总电子含量（QTEC）和电波闪烁武汉GPS监测台网的观测数据,采用小波去噪和互相关技术,计算了电离层不规则结构的视在纬圈漂移速度.结果表明,在11月10日夜间,各种尺度不规则结构的存在使L-波段闪烁活动与QTEC起伏均显著增强,振幅闪烁指数（S4）最大达到1.0.根据观测台网实测的QTEC变化率（RT）,得到引起闪烁和QTEC起伏的不规则结构沿纬圈向西漂移,漂移速度从午夜前（21：30 BST）的约130 m/s下降到午夜后（02：30 BST）的40 m/s左右.该研究为电离层不规则结构纬向漂移速度的测量提供了一种可行的方法.     

人工扰动电离层仿真系统的设计与实现

设计并开发了一种人工扰动电离层仿真系统．建立了数值模型，规划出系统总体构造，在实现过程中引入VC、VF混合编程的概念，以达到两种语言优势互补的目的．文中详细论述了VC、VF混合编程对于数据的处理，生成Fortran的动态链接库，以及在VC中调用生成库的技术．通过仿真模拟，得出了电离层加热过程中电子密度、电子温度等随时间演化的规律，及发射电波频率、功率对加热效果的影响．试用证明，该系统有效地模拟了电离层人工扰动的状态，为在我国实施加热工程提供了可靠的科学依据．     

电离层对耀斑响应的GPS观测分析

利用全球定位系统(GPS)台网数据,研究了耀斑爆发期间电离层总电子含量(QTEC)的突然增强(SITEC)现象.基于GPS差分群时延和差分载波相位联合数据处理方法,利用双频的GPS数据计算了2003年10月28日大耀斑期间各GPS台站QTEC,其最大增量达到17.7 TECU(1 TECU=1016e.m-2).结果表明,当观测点太阳天顶角>40°时,QTEC增量与观测点太阳天顶角成线性反比例关系,对这种关系进行拟合,确定了反比例系数.进而与2003年10月29日和11月4日两次耀斑事件进行了比较,可以确定上述反比例系数与耀斑对电离层的影响程度有关.同时对QTEC的时空变化问题进行了定量分析,证实了对于耀斑事件,可以忽略GPS卫星的空间变化对QTEC随时间变化的影响.     

我国中纬地区电离层总电子含量的一个经验模式

由新乡（３５．３°Ｎ，１１３．９°Ｅ）１９８１～１９８５年观测日本同步卫星ＥＴＳ－Ⅱ的总电子含量（ＴＥＣ）资料，利用付里叶分析方法得出了表示我国中纬地区上空电离层总电子含量的经验模式．ＴＥＣ模拟与观测资料的比较表明其误差范围在５％～２０％之间变化．     

海地地震前电离层电子含量数据异常分析

利用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）提供的电离层总电子含量（TEC）数据,研究了2010年1月12日海地首都太子港发生MS7.3级地震,采用从点到面、从时间到空间的方法分析了震前1个月的TEC变化,发现在海地震前3天TEC出现异常扰动.首先,利用时间序列曲线分析发现2010年1月10至12日之间的TEC异常增大,最大值超过月均值的3倍标准差.其次,利用空间分布图发现10至12日TEC异常区主要分布在震中附近.最后,利用＂面-时间段＂数据分析发现震中5个经纬度内范围内TEC在震前3天出现异常增大,震前1天达到最大值,震后TEC数值回落.结果分析说明,该异常和海地地震有关.     

高频波在IAR中传播的Doppler效应

根据高频波在电离层阿尔芬谐振器(IAR)中的传播特性，将普适的Doppler频移公式具体化，以此为出发点，深入分析了IAR中产生Doppler效应的多种原因，尤其是IAR中粒子漂移(包括电子和离子)对产生Doppler频移的影响，并计算了相应的频移大小。结果表明：在IAR中，高频波Doppler频移可以达到几十Hz，其中电子漂移运动和飞船运动引起的高频波Doppler频移占主要地位，反射波相位变化引起的频移在入射波的频率足够高时只有O．1Hz左右，可以忽略不计；这为高频波Doppler频移的实验观测结果提供了理论依据。     

武汉多功能电离层探测系统

武汉大学电离层实验室研制的短波电离层探测系统是一部单站雷达,发射长编码调相脉冲串信号获得高脉冲压缩增益,并在脉冲间隔期间接收回波.在系统中加入了高精度频率源和GPS接收机,以实现系统间的频率和时间同步.单台系统可用于单站斜向返回探测和垂直入射探测,两台系统配合工作可实现双站斜向返回探测和斜入射探测.经多次实验得到了高质量的单站和双站斜返电离图、斜测电离图和垂测电离图.     

高陡边坡GPS位移监测的工程应用

介绍了GPS（Global Positioning System）自动位移监测系统的主要构成、位移监测的原理和提高GPS观测精度的方法．并将GPS应用于某矿区高陡边坡的位移监测中。其包括监测系统、监测方式、监测步骤和监测结果，表明：采用GPS技术进行位移监测，具有精度高、不受气候条件约束及高度自动化等优点，能够为边坡可能出现失稳破坏的部位和变形破坏时同的预测提供必要的前提条件；GPS的数据表明该边坡的变形速率为0．247～0．560mm／d，低于安全极限范围10．0～20．0mm／d，边坡处于稳定状态，通过GPS的数据分析确保了生产的安全．     

基于贝叶斯网络的稀疏出租车GPS轨迹路径还原方法

为提高出租车GPS大数据的可用性, 提出一种基于贝叶斯网络研究稀疏出租车GPS轨迹路径还原的方法. 与传统仅基于时空变量的研究方法不同, 新算法同时考虑天气条件、驾驶员特性、车辆行驶特性与出租车的载客状态等因素来进行路径还原预测. 以宁波市体育中心周围的路网为例, 将出租车服务信息管理平台的GPS轨迹数据作为测试对象, 验证本文方法的适用性. 结果显示, 基于多因素的贝叶斯网络方法在还原精度方面(达到91.4%)优于Logit选择模型. 此外, 新算法尤其适用于出租车轨迹数据缺失率较高的场景, 比如缺失轨迹点跨度在5 min左右.     

GPS系统在宁波市出租车治安管理中的应用

出租车GPS系统融合了GPS、GIS和GSM无线通信技术,能够实现对出租车等移动目标的精确定位、跟踪及控制,并在治安管理中发挥积极的作用.通过对宁波市出租车GPS系统的结构和功能阐述,总结了出租车GPS系统建设中要注意的问题与对策.     

用BP网络算法获取电子浓度真高剖面

提出了一种从垂测电离图获取电子浓度真高剖面的新方法——网络逼近法．该方法通过ＢＰ网络算法求解群路径积分方程，得到了电子浓度真高剖面．并对给定的抛物模式作了验证计算，计算结果与抛物模型理论值吻合较好     

电离层回波多普勒谱的预处理

基于一种新型的电离层斜向返回探测系统，针对其不同于传统高频天波雷达的回波谱特点，提出了一种回波预处理方法．该方法通过最大值搜索法进行地波定标、平均插值法消除盲区和统计阈值法消除射频干扰，然后将探测得到的数据进行处理．结果表明，处理后的回波谱真实有效地反映了电离层状态，射频干扰得到了有效抑制（衰减了6～7dB）．     

中低纬F区E×B不稳定性的线性研究

建立了一适合于考察中低纬电离层F区宏观不稳定性的空间坐标系。由连续性方程和动量方程,导出了包括重力项、E(电场)×B(磁场)项及水平中性风项在内的线性增长率表达式．选取IRI-90模式为电子密度分布模型,对不同纬度、不同季节的不稳定性出现情况进行了计算．结果表明:不稳定性线性增长率随纬度的增加而变小;在相同条件下,冬季的增长率一般小于夏季的;在中纬Rayleigh-Taylor模难于生长,这与中纬闪烁事件某些观测特征一致。     

电离层ULF Alfvén谐振的空间测量

利用ＡＵＲＥＯＬ－３卫星对空间ＵＬＦ／ＥＬＦ电场、磁场分量以及电子密度同步测量数据,通过对数据的高分辨率谱分析,首次得到电离层Ａｌｆｖéｎ谐振器的谐振谱结构的空间直接测量结果．本文结果表明：对于近似垂直与地磁场方向的电场扰动分量,其一阶本征谐振频率为 ７．８ Ｈｚ,二阶谐振频率为 １４ Ｈｚ,且存在 ＳＲＳ谱谐振结构．但对于磁场分量,仅在南北分量和垂直分量上发生谐振,而对水平东西方向的分量,在同一测量时间段内没有发生Ａｌｆｖéｎ谐振现象．