联合DORIS和GNSS数据的四维电离层层析新算法及其应用
发布时间：2021-09-03 20:59
电离层垂直分布特征对电离层物理和空间环境变化的监测都有着重要的意义。电离层层析成像技术（Computerized Ionospheric Tomography, CIT）的出现为监测电离层垂直结构提供了可能,电离层层析通过对电离层进行分层研究,克服了单层假设和投影函数对称性带来的影响,不仅在地球空间环境监测研究中具有很大的优势,在空间定位领域电离层误差的改正方面,也表现出比单层模型更好的优势。近年来,电离层层析技术从算法研究到理论应用等方面都得到了长足的发展,但是受到观测条件和测站分布等多种因素的影响,可靠的电离层层析算法等关键性问题还有待进一步的完善和改进。本文针对电离层层析算法中存在的问题,提出了一种附加双格网约束和速度参数的电离层层析算法。为了综合利用DORIS两频段数据频率比率较高,可获取更高精度TEC的优点,研究实现了一种联合GIM TEC和DORIS ATEC获取绝对TEC的数据处理方案。最后联合GNSS数据、DORIS数据以及测高数据建立四维电离层时变模型,在空间定位和电离层扰动探测等方面验证和探讨了四维时变模型的有效性和应用优势,获得一些有益的结论。具体而言,本文主要研...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球非相干散射雷达站分布示意图
电离层电子密度在垂直方向上呈分层结构，并不是均匀分布的，其典型的分布结构如图2.1所示。在离地球表面约60?1000公里高度范围内，随高度的分布由低到高主要有3层：D层、E层和F (F1与F2)层。大约在300公里处电子密度达到最大值，再往上电子密度缓慢下降，在约1000公里处同磁层衔接。D层位于电离层最低的一层，电离度较低（包括多种原子离子团）的大气所构成的一层，约位于60?90公里的区域。在D层中，由于中性大气成分很大，中性粒子和电子之间的碰撞频繁，进而与分子结合形成负离子，因此D层离子密度大于电子密度，这是D层的一个特点。另外该层的变化特征与太阳活动及大气密度紧密相关。太阳活动高年电子密度大约是太阳活动低年的2?3倍；夏季时电子密度也要比冬季强；在夜间电子大量消失
电子密度重构是典型的求反问题，即基于观测到的STEC来重构待反演区域的电子密度三维分布信息。首先将待反演的观测区域进行三维格网化，如图2.2所示，GPS卫星信号的传播路径可以近似地看成直线。事先选取一组合适的基函数模型化待反演的电离层电子密度19
【参考文献】：
期刊论文
[1]Monitoring traveling ionospheric disturbances using the GPS network around China during the geomagnetic storm on 28 May 2011[J]. SONG Qian,DING Feng,WAN WeiXing,NING BaiQi,ZHAO BiQiang. Science China（Earth Sciences）. 2013(05)
[2]北美地区夜间中尺度电离层行进式扰动的GPS台网监测研究[J]. 宋茜,丁锋,万卫星,刘立波,宁百齐. 地球物理学报. 2011(04)
[3]基于EOF的实时三维电离层模型精度分析[J]. 施闯,耿长江,章红平,唐卫明. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(10)
[4]电离层层析成像的一种改进算法[J]. 肖宏波,史小红,王晓颖. 西安工业大学学报. 2008(02)
[5]重力卫星和测高卫星五年来的进展[J]. 陈俊勇. 测绘科学. 2005(05)
[6]GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析[J]. 徐继生,邹玉华,马淑英. 地球物理学报. 2005(04)
[7]GPS载波定位中双差观测值权的合理确定[J]. 高成发,赵毅,万德钧. 测绘科学. 2005(03)
[8]一种时变三维电离层CT算法[J]. 邹玉华,徐继生. 电波科学学报. 2003(06)
[9]时变三维电离层层析成像重建公式[J]. 徐继生,邹玉华. 地球物理学报. 2003(04)
[10]东亚赤道异常区电离层结构与扰动的CT成像[J]. 徐继生,吴雄斌,马淑英,田茂,俞胜兵,K.C.Yeh,S.J.Franke,W.H.Tsai,K.H.Lin. 中国科学E辑:技术科学. 2000(02)
博士论文
[1]利用地基GNSS数据实时监测电离层延迟理论与方法研究[D]. 耿长江.武汉大学 2011
[2]中低纬电离层模拟与数据同化研究[D]. 乐新安.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2008
[3]基于地基GPS的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D]. 章红平.中国科学院研究生院（上海天文台） 2006
[4]GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析[D]. 邹玉华.武汉大学 2004
[5]基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D]. 袁运斌.中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所） 2002
[6]磁暴期间全球电离层扰动形态分析和理论研究[D]. 尚社平.中国科学院空间科学与应用研究中心 2000
硕士论文
[1]非相干散射雷达的电离层电子浓度剖面观测数据的经验正交函数分析[D]. 梅冰.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2007
本文编号：3381849
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球非相干散射雷达站分布示意图
电离层电子密度在垂直方向上呈分层结构，并不是均匀分布的，其典型的分布结构如图2.1所示。在离地球表面约60?1000公里高度范围内，随高度的分布由低到高主要有3层：D层、E层和F (F1与F2)层。大约在300公里处电子密度达到最大值，再往上电子密度缓慢下降，在约1000公里处同磁层衔接。D层位于电离层最低的一层，电离度较低（包括多种原子离子团）的大气所构成的一层，约位于60?90公里的区域。在D层中，由于中性大气成分很大，中性粒子和电子之间的碰撞频繁，进而与分子结合形成负离子，因此D层离子密度大于电子密度，这是D层的一个特点。另外该层的变化特征与太阳活动及大气密度紧密相关。太阳活动高年电子密度大约是太阳活动低年的2?3倍；夏季时电子密度也要比冬季强；在夜间电子大量消失
电子密度重构是典型的求反问题，即基于观测到的STEC来重构待反演区域的电子密度三维分布信息。首先将待反演的观测区域进行三维格网化，如图2.2所示，GPS卫星信号的传播路径可以近似地看成直线。事先选取一组合适的基函数模型化待反演的电离层电子密度19
【参考文献】：
期刊论文
[1]Monitoring traveling ionospheric disturbances using the GPS network around China during the geomagnetic storm on 28 May 2011[J]. SONG Qian,DING Feng,WAN WeiXing,NING BaiQi,ZHAO BiQiang. Science China（Earth Sciences）. 2013(05)
[2]北美地区夜间中尺度电离层行进式扰动的GPS台网监测研究[J]. 宋茜,丁锋,万卫星,刘立波,宁百齐. 地球物理学报. 2011(04)
[3]基于EOF的实时三维电离层模型精度分析[J]. 施闯,耿长江,章红平,唐卫明. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(10)
[4]电离层层析成像的一种改进算法[J]. 肖宏波,史小红,王晓颖. 西安工业大学学报. 2008(02)
[5]重力卫星和测高卫星五年来的进展[J]. 陈俊勇. 测绘科学. 2005(05)
[6]GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析[J]. 徐继生,邹玉华,马淑英. 地球物理学报. 2005(04)
[7]GPS载波定位中双差观测值权的合理确定[J]. 高成发,赵毅,万德钧. 测绘科学. 2005(03)
[8]一种时变三维电离层CT算法[J]. 邹玉华,徐继生. 电波科学学报. 2003(06)
[9]时变三维电离层层析成像重建公式[J]. 徐继生,邹玉华. 地球物理学报. 2003(04)
[10]东亚赤道异常区电离层结构与扰动的CT成像[J]. 徐继生,吴雄斌,马淑英,田茂,俞胜兵,K.C.Yeh,S.J.Franke,W.H.Tsai,K.H.Lin. 中国科学E辑:技术科学. 2000(02)
博士论文
[1]利用地基GNSS数据实时监测电离层延迟理论与方法研究[D]. 耿长江.武汉大学 2011
[2]中低纬电离层模拟与数据同化研究[D]. 乐新安.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2008
[3]基于地基GPS的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D]. 章红平.中国科学院研究生院（上海天文台） 2006
[4]GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析[D]. 邹玉华.武汉大学 2004
[5]基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D]. 袁运斌.中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所） 2002
[6]磁暴期间全球电离层扰动形态分析和理论研究[D]. 尚社平.中国科学院空间科学与应用研究中心 2000
硕士论文
[1]非相干散射雷达的电离层电子浓度剖面观测数据的经验正交函数分析[D]. 梅冰.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2007
本文编号：3381849
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