人工源VLF信号处理与空间电磁异常扰动特征研究

发布时间：2017-07-28 18:21

  本文关键词：人工源VLF信号处理与空间电磁异常扰动特征研究

  更多相关文章： 甚低频电场功率谱 电磁波传播 电场衰减 DEMETER卫星 电离层异常

【摘要】：法国于2004年成功发射DEMETER卫星,其长达六年的运行为空间对地电磁观测积累了丰富的基础资料。世界上多个国家均在开展在轨卫星监测数据的应用研究,提取和识别地震前后的电离层异常信息已成为当前地震监测预报研究的热点。本文利用2005年1月至2010年11月DEMETER卫星记录的来自澳大利亚人工源VLF发射站NWC的19.8kHz频点的电场功率谱密度数据,采用统计、插值、拟合的方法,分析了VLF频段电磁波在卫星高度的空间分布特征和衰减变化规律,并对地震电离层效应进行了震例研究,为认识电磁场的空间分布及异常扰动特性提供参考依据。本文主要创新之处为采用多种数据处理方法,针对卫星观测数据,分析得到了VLF频段电磁波的空间分布特征和不同方位的衰减特征,为进一步识别和提取地震异常奠定了基础。主要研究成果概括如下:(1)基于人工源的VLF电磁波空间传播特征:VLF电场在研究区及其磁共轭区有着很强的对应关系,存在南、北2个强电场中心涡;日侧和夜侧VLF电场中心点坐标相对地面发射站(NWC)都发生了坐标偏移;日侧,VLF电场呈现出周期性的年变化,并且每年峰值出现的月份集中在6、7、8月;2005—2010年衰减常数b(-0.004)保持在一个平稳变化的过程中,VLF电场衰减速率基本稳定。(2)不同方位甚低频电磁波衰减特性:研究区上空,电场北部衰减梯度最小,东部衰减梯度最大;位于北半球的磁共轭区,南部衰减梯度最小,北部衰减梯度最大;研究区与磁共轭区的电场均在偏向磁赤道地区的方向衰减梯度最小,而在背离磁赤道方向衰减则比较快;研究区的电场衰减梯度总体比磁共轭区要大,反映磁共轭区电场除了地—电离层波导传播的电磁波,还叠加了来自其他磁通管的电磁波能量等。(3)汶川地震电离层效应分析:汶川地震震中位于磁共轭区电场中心的南部,南部电场强度较其他三个方位要强;2005—2010年的4、5、6月,电场南部的衰减梯度较其他三个方位(东部、西部、北部)小;2008年,磁共轭区电场南部的衰减系数在震前2个月就降为最低,3—4月电场频谱强度逐渐增大,5月份电场强度最大,且电场向南分布最为明显,可能与地震孕育辐射的电磁信号有关。
【关键词】：甚低频电场功率谱 电磁波传播 电场衰减 DEMETER卫星 电离层异常
【学位授予单位】：防灾科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.728
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 引言9-16
• 1.1 研究意义10
• 1.2 研究现状10-14
• 1.3 内容安排14-16
• 第二章 电离层中VLF电磁波传播基础16-19
• 2.1 电离层基础知识16-17
• 2.2 地震电磁辐射的生成机制17
• 2.3 电磁波传播计算模型17-18
• 2.4 小结18-19
• 第三章 DEMETER卫星及人工源发射站介绍19-25
• 3.1 DEMETER卫星19-22
• 3.2 人工源发射站22-24
• 3.3 小结24-25
• 第四章 VLF电磁波空间传播特征与衰减分析25-37
• 4.1 VLF电磁波空间传播特征统计分析25-30
• 4.2 不同方位VLF电磁波能量衰减分析30-36
• 4.3 小结36-37
• 第五章 震例分析37-56
• 5.1 汶川地震概况37
• 5.2 VLF电场数据选取37
• 5.3 数据计算及结果分析37-55
• 5.4 小结55-56
• 第六章 结论及研究展望56-59
• 6.1 成果与结论56-57
• 6.2 进一步研究工作57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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本文编号：585402