强太阳活动引起的电离层暴群及“暴群”的中低纬特性

本文介绍了１９８９年３月一个罕见的强太阳活动区多次暴发引起的强烈电离层“暴群”，结合源耀斑等级、位置、总结了其日面位置自东向西旋转时，电离层暴群形态的规律变化，证实电离层暴扰动强度与耀斑位置有明显的中心子午线效应和东西向不对称性，综合１１５°部分地磁子午台链的北向分量和历史上的２次磁暴和４次电离层暴形态的分析，得到了暴群的中低纬特征，并对“弱扰动槽”的形成机制作了定性讨论。     

磁暴期间低纬电离层效应的数值模拟

利用改进的时变二维电离层物理模式对一次超强磁暴期间低纬电离层效应进行了数值模拟研究。2000年7月15-16日超强磁暴期间,ROCSAT-1卫星、DMSP卫星、GPS/TEC等在美洲扇区观测到赤道附近沿纬度扩展深度耗空的等离子体槽和出现在中纬度的SED现象。将暴时由ROCSAT-1卫星实测赤道区纬圈电场和由HWM-07/DWM-07模型预测的水平风等作为物理模式的驱动力输入,对美洲扇区低纬电离层的暴时响应特征进行了数值模拟。模拟结果表明:在磁暴主相期间,模式给出了与DMSP卫星观测数据比较一致的结果;并清楚地重现了暴时赤道电离层异常的演化过程。     

高低纬地区电离层扩展F暴时特性比较研究

不同纬度地区电离层扩展F的对比分析是研究电离层扰动传播的一个重要方法。本文利用三个台站六个磁暴期间的扩展F数据,对高低纬地区电离层扩展F暴时特性进行了对比研究。结果表明,高低纬地区观测到的扩展F类型不完全相同,并且扩展F的起始时刻随着纬度降低而推迟,这表明产生扩展F的电离层扰动是从高纬向低纬地区传播的。     

太阳活动低年(2005—2007)期间中国低纬地区电离层foF2变化特性

利用2005—2007年广州、海口和重庆三个台站的f_oF₂数据,研究了f_oF₂日变化、季节变化和f_oF₂随太阳活动的变化规律,以及空间天气事件如磁暴对f_oF₂的影响.结果发现:f_oF₂的日变化规律体现在日出前出现最小值,海口和广州两站在14:00—16:00出现最大值,重庆站在12:00—14:00出现最大值;春秋季f_oF₂均值高于夏冬季节,春季高于秋季,冬季高于夏季（重庆站不明显）;从2005年开始,临频值整体下降,与太阳黑子数呈现正的线性关系;在2005-08-24开始的磁暴期间在磁暴的主相发生f_oF₂的正向扰动,在磁暴发生的第二天f_oF₂整体呈现负向扰动.综合以上信息可知,我国低纬地区可以划分为赤道异常区和非赤道异常区,两个地区f_oF₂有所相似但仍有不同,应结合太阳活动具体分析.     

超强磁暴期间中低纬电离层扰动的统计分析

利用1957-2005年72次超强磁暴期间的电离层观测数据,分析了北半球120°E附近中低纬电离层的扰动特征.结果表明,电离层的扰动形态随磁暴发生季节和开始时间的不同而异.在冬季,负相扰动主要发生在中纬,低纬以正相扰动为主,分界线在满洲里和北京之间;在中纬,下午开始的磁暴所引起的电离层扰动持续时间较长,而在低纬,夜间开始的磁暴所引起的扰动持续时间较长.夏季超强磁暴所引起的电离层扰动以负相为主,下午开始的磁暴所引起的扰动最强,夜间开始的磁暴所引起的扰动持续时间较长.在分季,虽然各台站电离层仍以负扰动为主,但扰动强度和持续时间随磁暴开始时间不同有明显差异.分析表明,上述电离层扰动特征与暴时环流的影响密切相关.     

低纬电离层闪烁对强磁暴的响应

利用武汉电离层闪烁和TEC的观测数据,分析了发生在2004年7月下旬和11月上旬的两次超强磁暴期间,GPS信号振幅闪烁和TEC起伏的响应特征,并对磁暴影响低纬电离层电波闪烁的机制进行了讨论。结果表明:强磁暴主相期间,L-波段振幅闪烁强度及闪烁出现率都显著增强,这种增强可归因为强磁暴引起的效应;闪烁活动的磁暴控制效应存在地方时依赖;暴时近赤道区电离层电场的极性和强度是磁暴主相期间闪烁活动及其强度增高的重要控制因素。     

低纬地区暴时电离层电子柱含量扰动变化研究

利用双频GPS接收机的观测数据研究了低纬度(海南,19.5°N,109.1°E)地区电离层电子柱含量(Total Electron Content,TEC)在2012年7月15-17日磁暴期间的扰动变化特征.在该磁暴期间的15、16日分别观测到了电离层正、负相暴,电离层垂直柱电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)变化非常大,与宁静期间平均值相比,幅度可达35 TECU;16日与15日相比,VTEC最大变化幅度为45 TECU.这是目前观测到的电离层负相暴期间TEC变化幅度最大的现象.这次观测到的电离层正负相暴期间TEC扰动变化现象极可能分别是由渗透电场和扰动发电机电场所致.     

太阳活动及雨衰对卫星通信的影响和改善措施

卫星通信是现代通信的重要技术手段之一，越来越多的研究表明，卫星通信与太阳活动及大气层雨、雪致衰减密切相关。本在前半部分简单介绍了太阳活动的规律，详细分析了太阳活动对通信卫星尤其是同步卫星、卫星信号传输及卫星地面站可能会产生的各种影响，在后半部分从理论和实际上介绍了雨衰的成因及对卫星传输信号的衰落情况，并提出了有效减少雨衰对对星通信不利影响的措施。     

不同行星际磁场南向事件引起的中纬电离层暴

分析了三次不同类型行星际磁场南向事件引起的北半球中纬地区电离层暴的演化特性.结果表明,该区域内电离层暴的演化与行星际磁场南向分量的固有特性密切相关.1978年9月29日的事件,南向磁场强且持续时间长,各台站电离层暴的正负变化特征明显;1981年7月25日的事件,磁场强但不稳定,南北向翻转快,电离层暴变化剧烈且形态复杂;1978年1月4日的事件,磁场弱,电离层暴以正相为主.     

暴时行星际穿透电场与电离层效应的卫星观测

联合利用Geotail卫星、ROCSAT-1卫星和DMSP卫星等观测数据,分析了2000年7月15-16日超强磁暴期间行星际穿透电场的特征及低纬电离层响应。研究得到以下主要结果:1)磁暴主相期间,位于近地太阳风中的Geotail卫星观测到行星际电场晨昏分量迅速增强达60 mV/m,与此同时,ROCSAT-1卫星在低纬电离层中几乎即时地观测到垂直于磁场的离子向上漂移速度达300 m/s以上,表征行星际电场穿透至低纬电离层。分析表明:在正午和黄昏扇区穿透电场为东向,引起低纬电离层离子向上漂移,穿透效率约为13-19%;而在午夜前扇区,穿透电场极性相反,使离子向下漂移,穿透效率高达30%;行星际电场穿透持续时间达3小时以上。2)磁暴期间,低纬电离层发生剧烈变化。GPS/TEC观测显示美洲扇区黄昏附近的中纬度电离层发生SED现象、同时DMSP卫星观测到纬度范围大大扩展的电子密度深度耗空的赤道区等离子体槽、ROCSAT-1卫星观测到暴时离子密度变化呈现较复杂的图像。     

基于BDS/GPS数据的中国及周边地区电离层暴层析成像研究

随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展. 凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究. 文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS中的地球同步轨道（geosynchronous orbit, GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit, IGSO）卫星和中轨轨道（medium earth orbit, MEO）卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区（15～55°N, 70～140°E）上空电离层进行重构. 首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座（GPS）与双星座（GPS+BDS）层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量（total electron content, TEC）分布图进行深入研究. 研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡.     

一种基于分步线性最优估计的全球中低纬区域电离层foF2重构方法

电离层F₂层临界频率f_oF₂是短波通信、探测和电子对抗等领域最为重要的应用参数之一. 针对全球范围内电离层测高仪分布较为稀疏的特点,基于全球电离层无线电观测站（Global Ionospheric Radio Observatory,GIRO）的测高仪实测数据,采用分步线性最优估计方法对电离层CCIR/URSI系数进行调整,实现了全球中低纬区域电离层f_oF₂的重构. 对2010—2016年的电离层f_oF₂重构结果进行分析,结果表明:在纬度变化上,中纬区域重构误差要低于低纬区域;在年变化上,重构的绝对误差和均方根误差有随太阳活动强度增强而增大的趋势,重构的相对误差无明显年变化;在季节变化上,夏季重构误差最小,其他三个季节相差不大;在地方时变化上,白天的重构误差低于夜间. 总体而言,相比于国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)模型,电离层f_oF₂重构的绝对误差和均方根误差分别下降了约38%和34%,验证了本文方法的有效性和可靠性.     

整体优化的“信号与系统”课程群建设研究及实践

社会的发展,对高校电气信息类专业课程体系提出了新要求,需要由单一课程建设向综合优化的课程群建设方向转化,以充分发挥课程群整体功能效益。该专业＂电路理论＂、＂信号与系统＂、＂数字信号处理＂和＂自动控制理论＂课程内容衔接紧密,知识点覆盖存在重复现象,需要优化与整合教学内容,压缩重复内容,减少课程学时数,并利用课程内容上的关联性相互支撑和强化,实施大课程建设。本文借鉴其他高校的成功经验,针对本校的学生、师资、教学、科研等特点,探索＂信号与系统＂课程群的建设方法。