高频地波雷达电离层杂波统计特性研究

高频地波雷达工作时, 往往同时接收到大量的电离层反射回波, 这些电离层杂波会对目标检测造成严重影响, 因此, 电离层杂波抑制是当前高频地波雷达领域的研究热点.文章将电离层回波视为可用信源, 从中反演出垂直方向电离层对应的电子浓度与等离子体频率.对R-D(Range-Doppler)谱图进行预处理, 获取垂直方向的电离层回波谱, 建立其回波功率与电离层雷达散射截面积之间的数学模型, 进而得到对应的电子浓度.在高频地波雷达站进行了实验, 并将反演结果与IRI-2012进行对比, 验证了该方法的可行性和有效性.     

一种新的电离层区域重构方法

针对以电离层模型为参考的电离层重构算法对模型依赖性强、计算复杂、适应性不强的问题,提出了一种不依赖于参考模型的电离层区域重构算法,其仅依靠区域内的采样数据对区域电离层分布进行重构.该算法首先根据重构区域覆盖范围内分布的多个垂测站实测的f_cF₂,构造经度因子、纬度因子与f_cF₂关系式,重构出区域内任一点的f_cF₂;然后选取一个垂测站为基准,构造基准站f_cF₂、f_cF₁与重构对应点的f_cF₂扩展因子的关系式,以及重构距离点上任一高度上的等离子体频率与扩展因子、基准站f_cF₁的关系式,通过该扩展因子及关系式即可得到区域内的电子浓度情况.与均匀电离层假设下合成的斜测描迹相比,本文重构方法合成的斜测描迹更接近真实值,且试验表明其进一步提升了电离层重构的精度.     

电离层斜向传播异常信号特性的研究

在对固定电路电离层斜向传播特性的长期连续观测过程中,发现了大量异常斜测电离图.通过对电离层行波扰动情况下电波传播路径的仿真计算,分析了它对电离层斜向传播信号的影响,并利用斜向探测数据,讨论分析了确定行波扰动基本参数的方法.     

我国中低纬地区电离层foE经验模型初步研究

利用电波环境观测网中低纬地区（以满洲里、重庆、昆明、海口为例）电离层f_oE数据,参照前人工作,分析了f_oE月中值与太阳活动指数、太阳天顶角的变化关系,建立了我国中低纬多个地区的f_oE月中值经验模型. 结果表明:f_oE月中值与F_10.7存在很强的相关性（相关系数大于0.9）;与正午太阳天顶角余弦存在反相关性(相关系数绝对值大于0.7);与实测数据对比发现本文模型计算值标准偏差小于0.1 MHz,优于国际参考电离层(international reference ionosphere, IRI)模型。本文研究对于IRI模型改进与我国区域电离层经验模型研究建立具有重要意义.     

南极长城站周边地区电离层TEC变化特性

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)是描述电离层电波环境特性的重要参量.利用GPS观测数据分析讨论了南极长城站周边电离层TEC环境的规则和扰动变化,结果表明:电离层TEC具有明显的威德尔海异常特征,夏季夜侧要高于日侧,其极大值出现在地方时5h前后,而冬季和分季则以地方时11 h前后为极大;电离层TEC负相暴在地方时12 h前后发生率极低,表现出所谓的"禁时效应";电离层TEC暴事件发生率随太阳活动性的增强而升高,且其在夏季为极小,两分季为极大;高达94.8％的电离层TEC暴事件发生伴随有较强的极光电集流AE(Auroral Electrojet)指数扰动,这预示着该地区电离层TEC暴变事件与极光亚暴活动有着很强的相关性.     

电离层侧向散射传播特性分析

侧向散射探测技术是近几年发展起来的一种新的电离层探测技术.如何基于电离层侧向散射探测结果准确获取探测区域内电离层状态信息,还需要对电离层侧向散射传播特性进行深入分析.本文详细推导了侧向散射来波信号的信噪比方程,并利用三维数字射线追踪技术,仿真得到了不同接收波束指向下的侧向散射扫频电离图,给出了最小时延线、不同地面距离最大可用频率（MUF）等参数的变化规律.     

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.     

海上蒸发波导中电波传播特性实验研究

随着海战场日趋重要,对电磁波在海面蒸发波导中传播特性的研究越来越被重视,研究方法更是成为备受关注的问题。提出了蒸发波导中电波传播特性的实验方法,主要对大气折射率的变化进行了研究,方法包括无线电高空探测仪、气象分析与预测系统和推导预测3种。通过具体的实验数据对几种方法进行了仿真与对比分析,分析表明推导预测的方法更接近理论预测值。     

获取多波长气溶胶光学特性的方法研究

为了获得多波长气溶胶的垂直消光特性,本文提出了一种综合利用光学粒子计数器、能见度仪和激光雷达获取多波长气溶胶光学特性的新方法。该方法根据光学粒子计数器测量的谱分布、能见度仪测量的能见度和激光雷达测量的消光后向散射比反演出气溶胶粒子(λ=0.532μm)的折射率,作为初始值,根据气溶胶模式提供的折射率随波长的变化关系,确定其他波长上的折射率。再根据气溶胶折射率和谱分布计算不同波长上的消光特性,最后采用激光雷达测量的垂直消光廓线来反演其他波长上的消光廓线。以0.532μm,1.06μm和 10.6μm三波长为例,给出北京2004年8月24日气溶胶在不同波长上的垂直消光廓线。     

华中地区电离层的特点及电离层模型的分析与比较

随着现代通信科学、计算机科学、空间科学、海洋科学、地球科学等学科在众多相关领域的交叉研究和集成应用的迅速发展,人们能更多地利用电波在电离层中的传播特性,来完成远距离通信、超视距探测、大范围导航等活动,因此电离层对人类生产与生活的影响也日益突出。同时,由于电离层自身结构的复杂性,导致对其模型的刻画和预测带来了诸多不便和较大的误差。为了能更好的利用电离层,进一步研究电离层模型显得尤为重要。研究适合我国电离层的特点的电离层模型,重点针对模型的相关参数进行了仿真和讨论。首先分析了我国电离层的特点和选择了一种较适合的研究方法;然后选取了一组测量数据,并根据数据特点建立了一个统计模型;最后利用Matlab 对模型的相关参数进行仿真实验,还与IRI 模型比较,探讨了误差情况。     

基于自适应频率选择的OTHR多模传播抑制研究

因电离层分层特性使OTHR回波信号经历多模传播,引起地海杂波频谱大幅度展宽,导致OTHR对舰船目标的检测能力急剧下降.文中提出了基于全频段定频探测的单模工作频率选择方法,指出该方法的核心问题是返回散射定频探测传播模式数目随距离分布信息的获取.提出一种基于特征分解的传播模式数目提取算法,实现了全频段下传播模式数目分布提取,从而最终实现单模式工作频率选择.经仿真研究和试验数据验证,上述方法有效.     

对流层内激光垂直精密测距研究

本文从理论上分析了大气压强和折射率的垂直分布,导出了对流层范围内的大气压强和折射率的理论公式,给出了两者的简化公式,根据气象条件就可以确定对流层任一高度处的折射率和测程上的平均折射率,从而可以提高激光垂直测距的精度,并分析了利用脉冲式激光测距仪在垂直测距时,因采用地面折射率而引起的测距误差。     

侧边抛磨光纤的光传输特性研究

基于有限差分光束传播法，对侧边抛磨光纤的光传输特性进行了模拟计算。给出了应用自行研制的侧边光纤抛磨机的侧边抛磨光纤的制作方法，并研究了几个影响侧边抛磨光纤光传输特性的参量。实验表明，侧边抛磨光纤的抛磨面与纤芯的剩余厚度d越小，光功率衰减越大，对涂敷材料的折射率变化的灵敏度越大。在抛磨区域浸在折射率约为1．495的折射率液体的情况下，当d〈5μm时衰减明显增大。抛磨区长度越长，光功率衰减越大；抛磨表面越粗糙，光功率衰减也越大。     

高频雷达回波信号去电离层污染

高频雷达回波信号受到电离层污染从而影响了雷达的探测性能，因此需要进行去污染处理。该文通过对高频雷达信号处理过程的分析，阐明了电离层扰动对回波信号污染的机理。根据电离层污染具有高度空间相关性的特点，将成像雷达中的秩-相位误差估计聚焦方法适当修正后应用于高频雷达回波信号去电离层扰动污染。仿真研究证明了该文方法的良好去污染效果。     

典型地区大气湍流高度分布特性与模式研究

研究大气传输问题中的大气湍流就是研究湍流所造成的折射率随机变化规律。大气折射率结构常数$C_n^2$是表示大气光学湍流强度的一个重要参数。利用新型温度脉动探空仪对大气温度、气压和$C_n^2$在合肥、北京和库尔勒等典型地区进行实地探测, 结合全国不同地区气象站点的常规气象探空资料进行统计分析,得到不同典型地区常规气象参数随高度分布特性,为大气湍流预报模式的建立提供数据资料。选取广泛应用的大气湍流参数模式Hufnagel-Valley模式和NOAA模式,根据实际测量数据拟合得到不同典型地区大气湍流高度分布初步模式,将两种模式和实际测量数据进行对比验证分析,为不同典型地区大气湍流模式分布特性的研究提供方法验证和参考依据。     

GPS电离层延迟误差修正中二阶项角度的分析

提出了一种利用三频观测值修正电离层延迟误差二阶项的方法,可使延迟误差达到毫米级精度.理论分析表明,影响修正结果达到毫米级的主要因素是总电子含量(TEC)和GPS信号传播方向与地磁场方向的临界夹角.取通常情况下TEC的值,在不同频率条件下,通过解算给出了达到毫米级精度所要求的临界夹角值.研究结果对精密定位过程信号的接收提...     

基于数值射线追踪的短波电离层传播轨迹研究

从电波传播的射线方程出发,在不考虑地磁场和碰撞的条件下,推导出了球坐标系下描述短波在电离层传输的轨迹方程.以准抛物电子密度模型为例,给出了求解参数方程组的初始条件.采用改进Euler数值方法求解轨迹参数方程组,得到短波轨迹的参数,实现了短波在电离层中的轨迹计算及仿真.仿真结果结果表明,用数值射线追踪法研究短波在电离层中的传播可以为短波天波通信的轨迹模拟和参数优选提供参考.