基于电离层扰动监测的空间目标探测方法研究

发布时间：2020-05-18 08:16

【摘要】：近年来,随着人类空间活动和卫星导航系统的增多,对电离层各种特征参数的监测需求也越来越强烈,对电离层的研究不仅可以促进人类认识近地空间系统,而且对近地空间的军事活动等具有重要的意义。国内外学者在电离层探测上已经开展了大量的研究工作,如何进一步提高电离层电子含量(Total Electron Content,TEC)的探测精度,成为电离层研究的关键问题。本文基于Kalman滤波将国际参考电离层(International Reference Ionosphere,IRI)模型中数据与GPS(Global Positioning System,GPS)地基反演得到的数据进行融合,从而提高了电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)的近实时反演精度。本文在空间目标活动与电离层相互作用的基础上,综合利用GPS地基反演算法和数据融合算法对电离层扰动进行分析,从而探测出空间目标的活动。本文主要从以下四个方面展开研究:1、针对太阳活动和地磁活动对电离层的影响进行了分析,阐述了空间目标活动对电离层造成的影响,并通过数值仿真分析了电磁波在等离子体中的传播特性,详细分析了电磁波的衰减常数随碰撞频率、电磁波频率以及等离子体频率的变化情况。2、详细研究了电离层观测和反演技术,主要对GPS电离层掩星观测技术、电离层层析重建技术和GPS双频地基反演技术进行了阐述,同时分析了这些观测技术的优劣,并利用GPS双频地基反演得到了高纬度区域、中纬度区域、低纬度区域的电离层VTEC。3、对现有的电离层模型进行了介绍,并对电离层格网模型中的两种插值算法进行了阐述,通过实验分析了两种插值算法的优缺点。同时,提出利用Kalman滤波将IRI-2016与GPS双频地基反演的数据进行融合,在高纬度区域、中纬度区域、低纬度区域对比该融合算法与GPS双频地基反演的优劣,结果表明数据融合能够有效提高电离层反演的精度。4、分别利用GPS地基反演算法和数据融合算法,对2012年某运载火箭发射前后时间段电离层VTEC进行观测。利用地面观测站监测到空间目标活动对电离层造成的扰动,从而验证了基于电离层扰动监测空间目标活动的可行性。
【图文】：

(a) (b)图 2-2 2014 年与 2016 年 SSN 指数对比 (a)2014 年 SSN 指数;(b)2016 年 SSN 指数对比 2014 年太阳活动高年与 2016 年太阳活动低年 F10.7 指数，结果如图 2-3所示 从图中可以发现，2014 年为太阳活动高年，F10.7 指数明显较大，而 2016年为太阳活动低年，F10.7 指数明显小于 2014 的值，同时其变化幅度也相对较小 (a) (b)

而 2016 年的 SSN 指数较小，变化较小 (a) (b)图 2-2 2014 年与 2016 年 SSN 指数对比 (a)2014 年 SSN 指数;(b)2016 年 SSN 指数对比 2014 年太阳活动高年与 2016 年太阳活动低年 F10.7 指数，结果如图 2-3所示 从图中可以发现，2014 年为太阳活动高年，F10.7 指数明显较大，而 2016年为太阳活动低年，F10.7 指数明显小于 2014 的值，，同时其变化幅度也相对较小
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P352.7

【参考文献】

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本文编号：2669433