电离层闪烁的建模研究

发布时间：2021-08-17 04:51

　　电离层闪烁是由电离层不规则体引起的穿过不规则电离层的无线电信号的幅度和相位的暂时性急剧变化现象,严重情况下会使卫星信号接收机产生失锁。这种现象和地方时、太阳活动等太空自然现象有着极其密切的关系。所以,特别是对于全球定位系统（GPS）如此发达的今天,电离层闪烁现象已经成为太空科学和航天技术的研究焦点。电离层闪烁效应的仿真研究一直是电离层研究的重中之重。本文提出了一个建立电离层闪烁模型的算法,能够直接计算无线电波穿过不规则电离层时的闪烁现象。在研究过程中采用理论研究、建模仿真与闪烁效应实际观测结论相结合的方法,把建模仿真结果和实际电离层闪烁效应观测结果相比较,以验证电离层闪烁仿真模型的正确性。首先,第一章详细地介绍了国内外电离层闪烁效应的研究现状,第二章详细地介绍了电离层特性以及导致电离层闪烁效应的原因。其次,针对电离层闪烁效应的当前最新研究成果,利用电波传播理论,从电离层这种随机波动的介质中的电波传播的波动理论、电离层闪烁理论、电离层闪烁模型三方面出发进行了研究。在第三章中,首次提出了基于宽角抛物线方程近似的电离层闪烁算法,利用快速傅里叶变换方法,推导出了不但物理意义清晰而且方便应用的电... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 电离层闪烁的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内电离层闪烁研究现状
    1.3 论文主要研究内容和结构安排
2 电离层闪烁问题的研究
    2.1 电离层闪烁简介
    2.2 闪烁的特征
        2.2.1 电离层闪烁的全球分布
        2.2.2 电离层闪烁随地方时的变化
        2.2.3 电离层闪烁随季节的变化
        2.2.4 电离层闪烁和太阳活动强弱及年份的变化关系
    2.3 研究电离层闪烁的必要性
    2.4 电离层闪烁基本知识
        2.4.1 闪烁的概念
        2.4.2 电离层闪烁指数
    2.5 电离层闪烁产生的原因
    2.6 不规则体的概念及几种常见形式
        2.6.1 磁赤道F区不规则体
        2.6.2 赤道电离层E区不规则体
3 闪烁模型的建立
    3.1 电离层闪烁基础理论
        3.1.1 不规则体密度谱分析
        3.1.2 闪烁理论分析
    3.2 电离层闪烁模型的建立
        3.2.1 传统抛物线方程的建立
        3.2.2 多相位屏技术的引入
    3.3 算法的设计
        3.3.1 传统抛物线近似解
        3.3.2 抛物线方程的宽角近似
        3.3.3 两种近似的比较
    3.4 闪烁相位的推导
        3.4.1 相位功率谱和电子密度功率谱的关系
        3.4.2 多相位屏的生成
    3.5 要说明的问题
4 闪烁效应的仿真分析
    4.1 仿真模拟环境的设置
    4.2 幅度闪烁效应的仿真分析
        4.2.1 幅度闪烁与电子密度变化率的关系
        4.2.2 幅度闪烁和不规则体尺度的关系
        4.2.3 幅度闪烁和入射波频率的关系
        4.2.4 幅度闪烁和功率指数p的关系
        4.2.5 幅度闪烁和太阳通量变化的关系
    4.3 相位闪烁效应的仿真分析
        4.3.1 相位闪烁和电子密度变化率的关系
        4.3.2 相位闪烁和不规则体尺度的关系
        4.3.3 相位闪烁和入射波频率的关系
        4.3.4 相位闪烁和功率指数p的关系
        4.3.5 相位闪烁和太阳通量的关系
    4.4 仿真结果的验证以及和实际数据的比较
        4.4.1 比较条件的设置
        4.4.2 仿真信号的幅值和相位功率谱与已有观测的比较
        4.4.3 仿真信号的幅值与观测的比较
    4.5 小结
5 仿真软件设计
    5.1 概述
    5.2 软件需求分析及功能说明
        5.2.1 需求分析
        5.2.2 软件开发环境及功能
    5.3 软件模块划分及功能介绍
    5.4 软件的关系图及工作流程
    5.5 软件界面实际效果图
6 总结和展望
参考文献
附录A
附录B
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3347093