基于GPS观测分析青岛地区电离层板厚变化特性

基于青岛站2000年8月至2006年4月间半个太阳活动周的GPS和测高仪的同步观测,提取期间的电离层TEC和 f_o F₂的小时观测数据,联合分析该地区电离层板厚的日变化、季节变化和随太阳活动变化,研究表明青岛地区电离层板厚在日出前时段出现明显的增强峰,并随季节和太阳活动呈现出较复杂的变化关系.利用板厚的相对偏差,探讨了电离层板厚扰动变化分布特征.      

京津冀地区电离层时空特性分析

为了研究分析京津冀地区的电离层时空变化特性,为本地区提供高精度导航定位和授时(PNT)服务,该文以国际GNSS服务(IGS)中心提供的2000—2018年的全球电离层总电子含量(TEC)格网模型产品数据为基础,研究该区域电离层时空分布特性及太阳活动与电离层的相关性。结果表明:电离层TEC与F10.7指数相关系数为0.83,与太阳黑子数相关系数为0.78,与太阳活动呈现出高度相关性;京津冀地区TEC每日最大值出现在UTC4时左右,电离层TEC具有较明显的27 d周期特性,在太阳活动高年及TEC极大递减年会出现冬季异常现象;白天,同一经度TEC值随纬度的升高而降低;同一纬度TEC值随经度的升高没有明显变化。     

总电子含量赤道异常变化特性分析

利用国际GNSS服务组织提供的总电子含量格网数据,从全球角度分析了电离层赤道异常的变化规律,并结合相关研究结论做了比较分析。首先,利用2011年3月21日(春分)的总电子含量格网数据分析了电离层赤道异常区域随时间变化的规律;然后,利用2000—2012年的总电子含量格网数据和太阳黑子数据,统计分析了120°E上空电离层赤道异常出现的地理纬度和强度的变化规律,并以2002年(太阳活动高年)和2008年(太阳活动低年)为例做了进一步分析。结果发现:电离层赤道异常区域随太阳直射点位置的变化,自东向西移动,分布在地磁赤道的两侧,具有南北半球的非对称特性;电离层赤道异常出现在当地时间T 12:00:00—T 16:00:00,日落后持续2~3h;电离层赤道异常峰值强度与太阳活动强度存在正相关关系;电离层赤道异常具有明显的季节变化规律,表现出了"半年度异常"和"冬季异常"现象。     

广西及周边地区电离层时空特性分析北大核心CSCD

针对电离层延迟对导航定位精度的影响,该文利用IGS提供的2012—2015年的电离层VTEC数据,基于时序分析、快速傅里叶分析和线性回归分析方法,研究了广西及周边地区电离层的时空变化,结合相应的太阳、地磁活动数据分析太阳活动、地磁活动与电离层的相关性。结果显示:广西及周边地区电离层VTEC值在纬向上随纬度升高而降低,在经向上几乎不变;探测得到VTEC具有365.7天的年周期和182.9天的半年周期;无论在太阳活动高、低年,VTEC春季达最大值,2014年和2015年出现冬季异常现象;VTEC变化与太阳长期活动存在较好相关性,相关系数在0.57左右;VTEC在地磁活动高发期时与Dst有较好的相关性,相关系数达0.52。     

广西及周边地区电离层时空特性分析

针对电离层延迟对导航定位精度的影响,该文利用IGS提供的2012—2015年的电离层VTEC数据,基于时序分析、快速傅里叶分析和线性回归分析方法,研究了广西及周边地区电离层的时空变化,结合相应的太阳、地磁活动数据分析太阳活动、地磁活动与电离层的相关性。结果显示:广西及周边地区电离层VTEC值在纬向上随纬度升高而降低,在经向上几乎不变;探测得到VTEC具有365.7天的年周期和182.9天的半年周期;无论在太阳活动高、低年,VTEC春季达最大值,2014年和2015年出现冬季异常现象;VTEC变化与太阳长期活动存在较好相关性,相关系数在0.57左右;VTEC在地磁活动高发期时与Dst有较好的相关性,相关系数达0.52。     

利用COSMIC-1/2 IonPrf产品分析中国区域近15年电离层时空变化特征

利用2006—2020年中国区域的COSMIC-1/2(constellationobservingsystemformeteorologyionosphereand climate-1/2) IonPrf产品数据,分析了中国区域电离层时空变化特征。首先介绍新一代COSMIC-2在中国以及全球区域的数据质量状况;然后对IonPrf产品的数据质量控制和电离层特征参数提取方法进行说明;最后,以不同时间尺度统计分析了中国区域近15年电离层特征参数在一个完整太阳活动周期不同活动水平下的时空变化特征。统计结果表明,中国区域电离层变化具有与太阳活动相关的周年变化、季节变化和日变化特征;周年变化中具有明显空间分布特征,以30°N左右为界,中国南方地区峰值密度NmF2、峰值高度HmF2和电子总含量（total electron content,TEC）年均值普遍高于北方地区;在月份季节变化中,NmF2和TEC最大值一般出现在3月、10月,最小值出现在6月、7月,仅中国南方部分地区存在冬季异常现象,且春、夏季的HmF2均值大于秋、冬季;在日变化中,NmF2和TEC的最大值主要出现在地方时（local t...     

基于GNSS的川藏高原电离层活动特性分析

研究川藏高原地区的电离层活动特性，能够为本地区提供高精度导航定位和授时服务。本文基于欧洲轨道确定中心(CODE)2014—2019年的全球电离层格网(GIM)总电子含量(TEC)数据和太阳参数F_10.7的修正指数F_10.7p,利用时间序列分析、相关性分析以及快速傅里叶分析的方法，对川藏高原地区的电离层时空特性进行分析。实验结果表明：(1)川藏高原不同季节的TEC存在差异，尤其是在太阳活动高年时，体现了TEC的年度异常、半年度异常和冬季异常。(2)川藏高原的TEC主要周期表现为26.4、121.7、182.6、219.1、365.0 d,体现了TEC的27 d周期变化，半年变化，年变化。(3)受赤道异常影响，低纬度地区(30°N以下)的TEC较大。TEC在08:00:00—20:00:00相对较大，在20:00:00—08:00:00较小，这一特征在各经度处相同。     

卫星导航服务的全球电离层时变特性分析

针对电离层对无线电波应用技术的影响,该文利用IGS提供的1998年—2012年的全球电离层TEC数据,结合相应的太阳活动数据,采用时间序列分析、相关性分析以及等值线图等数理统计的方法,分析了全球电离层的时变特性;分析了电离层TEC、F10.7和太阳黑子数的相关性,发现3者之间的相关系数高度线性相关。通过电离层日变化规律的研究发现:电离层TEC日极大值出现的时刻集中在当地时间12时至16时,其中14时占38.47%,12时占26.58%,16时占19.05%;夜间TEC值与太阳活动强度密切相关,在太阳活动低峰年,夜间全球电离层TEC平均值在5TECU左右,在太阳活动高峰年,夜间全球电离层TEC平均值在17TECU左右,最大值可达24TECU。最后,从日地距离和太阳活动强度两个方面,讨论了全球电离层TEC季节变化规律以及成因。     

SAMI2物理模型与东亚扇区GPS TEC数据 比较研究

SAMI2 (Sami2 is Another Model of the Ionosphere)是美国海军实验室开发的电离层物理模型.利用该物理模型,模拟了东亚扇区不同太阳活动强度、不同纬度地区三个站的电离层电子浓度总含量 (TEC). 通过模拟结果与GPS观测站 TEC 数据的比较,检验 SAMI2 在此扇区的电离层 TEC 计算精度. 结果表明,物理模型输出的电离层 TEC 具备与观测数据一致的周日变化、季节变化,太阳活动变化. 周日分布上,上午时段SAMI2? TEC 与观测数据吻合度优于午后时段;季节分布上,SAMI2 TEC 在冬季与观测值偏差小于其他季节;SAMI2? TEC 与GPS TEC 相关系数各站均达到0.87以上,与赤道地区Guam站相关性最好;太阳活动低年计算结果优于太阳活动高年;多数情况下,SAMI2 TEC 相对GPS TEC 偏大. 本文结果为基于SAMI2模型构建背景误差分布特征,开展该区域电离层数值预报研究可行性提供了理论支持.      

磁暴期全球电离层电子含量变化分析研究

电离层电子含量(TEC)受太阳活动影响较大,磁暴发生时,TEC变化在全球范围内变化不一,研究该时期的TEC扰动变化情况对电离层的研究至关重要．本文以2015年3月特大磁暴为研究对象,利用包括北斗系统在内的全球卫星导航系统（GNSS）TEC数据和中国区域的电离层测高仪f _oF2数据,对此次电离层磁暴的扰动特性进行研究并讨论其可能的物理机制．      

第24太阳活动周武汉电离层VTEC变化特性分析

利用2008-2015年(第24太阳活动周)中国地壳运动监测网络（CMONOC）武汉站(30.5°N, 114.4°E)GPS双频接收机监测的垂直总电子含量（VTEC）数据,分析电离层VTEC变化特性,并讨论VTEC与太阳活动的相关性．结果表明,VTEC估值周日变化在14:00-16:00LT左右达到最大值;同时,电离层VTEC也表现出明显的逐日变化特性,特别是在VTEC峰值处呈现较大差异．在太阳活动高年(2011-2015),VTEC变化呈现明显的双峰结构,即所谓的“半年异常”现象,春季峰值大于秋季峰值,“冬季异常”也更为明显．在各个季节(除春季外),VTEC与F_10.7p的相关性最好,与F_10.7的相关性次之,与太阳黑子数（SSN）的相关性稍弱;秋季VTEC与太阳活动的相关性最好(Max_F10.7p=0.92232, Max_SSN=0.85575),冬季VTEC与太阳活动的相关性最差(Min_F10.7p=0.79028, Min_SSN=0.72703)．      

电离层活动对GNSS的影响和抑制方法

一、引言从2011年开始,"太阳风暴"这个词在各大媒体出现的频率越来越高。剧烈的太阳黑子活动会扰动电离层环境,直接影响GNSS(全球导航卫星系统)的性能,轻则影响卫星定位精度,重则导致卫星通信失灵。因此,有必要了解电离层活动的现状,并探讨如何抑制其对GNSS的影响。二、太阳活动和电离层电离层随着纬度、经度的变化有着复杂的空间变化,并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子等周期变化。电离层中的电子密度主要受太阳活动的影响。1.太阳黑子与电离层长期变化     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

以MSIS90大气模型、3D NeUoG电离层模型和IGRF11地磁场模型为基础,用三维射线追踪法模拟了无线电掩星中电离层二阶项残差的变化,研究了其在不同太阳活动强度、不同地方时、不同方位角下的变化,以及在全球的分布特征。结果表明,二阶项残余误差通常在亚cm级水平,但在较高太阳活动水平下,或当掩星发生地位于中低纬度地区,掩星方位角约为0°或180°时,二阶项残余误差可达到cm级,而且在全球分布呈现出“三峰”结构。     

2011年电离层和太阳活动指数的准21.5天振荡分析

利用傅里叶变换,对2011年电离层总电子含量、太阳黑子相对数、太阳远紫外线0.1~50 nm波段和26~34 nm波段辐射数据、地磁场Kp指数和Dst指数进行功率谱分析,研究了2011年日地空间的准27 d周期振荡。发现在电离层和太阳活动指数中存在偏离27 d的21.5 d准周期振荡,同一时间内地磁活动指数没有发现这一现象,推断这可能是由太阳活动区演变引起的。对近几个太阳活动周的分析表明,21~23 d的准周期信号会在太阳活动上升期重复出现。利用太阳中央子午线左右[-10°,10°]经度范围内的太阳活动区面积,进一步证实2011年地球电离层和太阳指数数据中的21.5 d准周期振动可能是太阳活动区的演变与太阳较差自转的综合影响。利用全球电离层格网数据,研究了地球电离层准27 d周期振荡的全球分布。     

海口地区扩展F和GPS电离层闪烁发生时间相关性分析

对2012年8月至2013年7月太阳活动高年海口地区扩展F和GPS L1频段电离层闪烁进行了发生时间相关性分析。结果表明,该地区的GPS电离层闪烁与扩展F具有较好的相关性,二者发生的相关系数为095.受太阳活动高年低纬电离层不均匀体发展演化特性和设备观测方式的影响,观测到的电离层闪烁起始时间稍早于扩展F。扩展F结束时间比电离层闪烁结束时间有所滞后,分析认为,在低纬电离层不均匀体的消亡阶段,1 km以下中小尺度的不均匀体首先消失。      

太阳黑子数对电离层总电子含量的影响

针对太阳活动影响电离层变化的问题,该文利用2000年到2020年太阳黑子数和IGS组织提供的全球电离层总电子含量(TEC)格网数据,借助数理统计、相关系数及时间序列等方法,研究了太阳黑子数与电离层TEC之间的关系.实验结果表明:①两者之间的相关性具有分段变化的性质,分段变化由太阳黑子数的临界点L决定,因此确定了太阳黑子数与TEC日均值相关性的分段函数,并给出了太阳黑子数临界点L;②太阳黑子数的变化会引起电离层TEC值的变化,而这个变化具有1～3 d的滞后性,其中电离层TEC日均值滞后于太阳黑子数2d最为明显;③太阳黑子数和电离层TEC值具有明显的相关性,但太阳黑子数与电离层TEC值之间年相关性强弱不均.     

基于GIM的芦山地震电离层异常分析

利用IGS(国际卫星定位导航服务组织)提供的GIM数据对2013-04-20发生的Mw7.0芦山地震震区上空电离层信息进行了研究。选取震中附近格网点进行包络线法异常分析及通过绘制全球电离层异常图来分析异常。通过分析发现,震前存在明显的电离层异常,在4月14日即震前第6天存在异常;异常区域沿着赤道共轭分布,不断移动。通过分析地磁指数、太阳活动水平等信息量,发现电离层异常与地震有较明显的关系。     

全球电离层对2015年3月17日强地磁暴的响应分析

强地磁暴会引起电离层剧烈扰动,这对卫星导航定位精度有严重影响。文中采用空基-地基观测数据分析了全球电离层对2015-03-17强地磁暴的响应特征。结果表明,在地磁暴期间电离层扰动明显,且各地响应特征并不一致。从纬度上看,中低纬地区电离层TEC和foF2有明显增加趋势,而高纬地区电离层TEC和foF2明显小于背景值。从经度上看,电离层扰动主要分布在欧洲-非洲扇区和美洲扇区,该区域TEC高于背景值30 TECU,foF2高于背景值5 MHz。表明此次电离层对地磁暴的响应与热层O/N_2比的变化有关。     

Linux Shell在电离层TEC格网数据提取和分析中的应用

电离层延迟误差是卫星导航和定位中不可忽略的重要误差,全球电离层总电子含量(TEC)格网数据因其将全球按规则的经纬度格网化,并给出了相应格网点的电离层TEC值,从而为用户使用提供了极大的便利．本文基于Linux Shell脚本编写简单、快速和容易维护等优点,利用Shell脚本对电离层TEC格网数据进行提取和分析处理,主要包括全球和自定义区域电离层TEC数据提取、均值计算、格网经纬度互差计算、最值提取等应用,可为基于全球电离层格网(GIM)数据对全球或区域电离层TEC周年变化、季节变化、周日变化规律以及时空变化特性等相关规律的分析研究提供一定的参考.