發(fā)布時間：2020-04-06 07:16

【摘要】：電離層層析成像由于其本身耗費低、易于實現的優(yōu)點,在電離層的探測研究中占據著重要的地位。低軌衛(wèi)星信標所測得的全電子含量(Total Electron Content,TEC)資料是電離層層析成像的重要數據來源之一。氣象、電離層及氣候衛(wèi)星觀測系統(tǒng)(COSMIC)的成功發(fā)射,提升了衛(wèi)星信號的來源,豐富了中國及其周邊地區(qū)在中低緯區(qū)域的電離層TEC資料,其上攜帶的三頻信標也為高精度的電離層層析成像奠定了基礎。與傳統(tǒng)的雙頻信標技術相比,最新的三頻信標技術通過將三個頻率兩兩差分大大提高了TEC模糊系數,降低了相位積分常數在TEC求解中的計算誤差,提升了電子密度重構的精度。本文利用三頻信標所測得的TEC資料,進行了中低緯地區(qū)的高精度電子密度二維分布重構,并分析了磁暴事件對TEC變化趨勢的影響。主要研究內容如下:1、計算了平均電離層高度對絕對TEC計算精度的影響由于最新的COSMIC-Ⅱ衛(wèi)星軌道較低,運行高度在520公里到550公里范圍內,繼續(xù)使用380Km作為平均電離層高度會導致較大的計算誤差。本文利用NeQuick模型計算不同高度下的絕對TEC計算誤差,比較得出了誤差最小的平均電離層高度,此時相位積分常數的計算誤差最大不超過1TECu。實測數據計算得到的垂直TEC也驗證了其精度。2、基于TEC實測數據進行了高精度的電子密度重構本文以IRI模型為初始值,基于低緯電離層層析網所測TEC數據重構了中低緯地區(qū)的電離層電子密度,比較了乘法代數迭代法與代數迭代法在電子密度重構中的計算效率與計算精度,其重構得到的夜間TEC值誤差在0.2TECu左右。利用重構的高精度電子密度二維分布分析了電子密度在不同時間段隨緯度、高度的變化情況,以及赤道異常區(qū)在日夜期間的不同表現形式和變化情況。3、分析了磁暴事件對高精度TEC二維分布的影響利用地基GPS接收站臺網,可以獲得大量的垂直TEC數據。本文提出了一種高精度TEC地圖重構方法,利用亞大地區(qū)60個GPS臺站的實測數據,基于Kriging內插方法對各臺站的垂直TEC數據進行插值處理,實現了亞大區(qū)域高分辨率TEC二維分布的重構,并與實測數據對比驗證了本方法的精度和有效性�；诟叻直媛实亩S分布圖,分析比較了區(qū)域TEC值在不同日期隨時間、緯度的變化情況,重點對比分析了磁靜日與磁暴日期間南北半球不同緯度的電離層TEC值在磁暴期間的不同表現特征,并給出了磁暴期間不同緯度TEC的變化趨勢所存在的差異及其解釋,相關研究成果為區(qū)域高分辨率電離層監(jiān)測系統(tǒng)的建立提供了方法支撐。
【圖文】：

無線電射頻信標儀主要用來量測電離層閃爍，利用多個地面站接收三頻信標并做數據分析，即可得到電離層結構。透過分析 TGRS 接收 GNSS衛(wèi)星所發(fā)出、經過電離層與大氣層時所折射的無線電波，便可得到大氣層與電離層中的溫度、壓力、水氣與電子密度等訊息。離子速度儀有兩種實功能，第一種可推導的溫度與直線速度，可推導出離子的入射離子速度儀實地量測可以幫助 TGRS 的掩反演的準確度美國空軍 U.S.AIR FORCE統(tǒng)由美國空軍（U.S.Air Force）單位負責，，委托給 Space X 公司側肯尼迪太空中心進行發(fā)射。發(fā)射搭乘獵鷹重型發(fā)射火箭：火箭為 3 組，載具重量為 125 公噸，總推進力達 10.8M 牛頓。負責把預定軌道：距地面距離為 520~550 公里的低傾角(24 度)圓形軌道

圖 2. 3 衛(wèi)星軌道與掩星數量對比圖（來自 http://www.cosmic.ucar.edu）COSMIC-Ⅱ是由臺灣太空中心與美國國家海洋和大氣管理局發(fā)起的聯(lián)合任務[52]其中美國方面負責：1、 提供無線電掩星載荷；2、 提供運載火箭系統(tǒng)；3、 建設管理地面接收站；4、 在美國成立數據處理中心。臺灣方面負責：1、 衛(wèi)星系統(tǒng)的提供與配置；2、 衛(wèi)星任務的開展與執(zhí)行；3、 衛(wèi)星控制中心與臺灣站的遙測，跟蹤與指揮；4、 在臺灣建設數據處理中心。臺美雙方合作負責提供科學載荷。至今為止，COSMIC-Ⅱ計劃執(zhí)行狀況如下：
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P352.7

【參考文獻】

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本文編號：2616195