一个基于GPS的三维电离层成像工具:过程和评估

介绍了一个检验基于地面和隐藏在IRI/GCPM组合模型中的GPSTEC数据的倍增代数重建技术(MART)吸收过程,评估了原始记录产生的电子密度场。通过GPS数据的同化,获得了高北纬地区的电子密度估值,用IRI/GCPM大约提高27.25%,完成了欧洲的7个电子电离层测高仪的比较,NmF2和hmF2规定的平均偏差分别仅为8.5×1010m-3和-6.1km。     

卫星精密定轨的三频观测量IF组合法

随着全球卫星导航系统的发展,GNSS卫星发播多频观测量已成必然趋势。然而,目前IGS分析中心依然使用双频观测量的策略进行轨道、钟差等产品的解算,并没有顾及额外频点观测量对定轨产品带来的效益。本文使用两个双频无电离层组合（IF）作为观测模型,研究第三频点观测量对轨道、钟差及测站位置精度的改善。在观测方程中将卫星端的相位偏差分成时变和时不变分量,通过对两个IF组合的观测方程进行参数重组,推导了与IGS钟差产品基准一致的满秩观测模型。基于超宽巷、宽巷和窄巷双差模糊度构建策略,给出了三频观测量的模糊度固定方法。首先以12颗GPS Block IIF卫星为例,在两种测站布局情况下进行L1/L2 IF双频定轨（S1）、L1/L5 IF双频定轨（S2）、L1/L2和L1/L5两个IF组合的三频定轨（S3）试验。结果表明S3方案最优,测站均匀、不均匀情况下轨道结果S3相较S1分别改善10%以内、10%左右,钟差的RMS略有改善,STD分别改善6.4%、10.0%,而S3相较S2的改善幅度更小,改善百分比基本在5%以内。随后进行了BDS单系统定轨,并使用激光检核轨道,表明三频定轨较B1/B3定轨结果改善显著,但是较B1/B2方案结果改善微弱,可能的原因是天线相位中心误差改正值不准确。     

舒曼共振：测量全球热带气温的最新方法

全球气候突变已成为全世界科学家、企业家和政治家共同关注的焦点问题之一。为了准确地预测全球温度的变化趋势和变化速度，我们必须对全球大气温度进行更为广泛更为精确的测量，研究和发展测量大气温度的新方法。由于全球年平均温度变化不过零点几度，相当于其绝对温度的千分之几，由直接测量全球数千个测点的气温来准确估算全球大气平均温度及其变化是困难的。因此，找出一些依赖于气温的涨落而非线性变化的物理参量是很有用的。这样，测量那些参量的明显变化可以准确地确定温度的细微变化。同地球一电离层谐振腔以及全球范围的闪电活动相联系的舒曼共振的振幅就是这样一种物理量。舒曼共振是一种全球性的电磁现象，它能敏感地反映整个热带大气的温度变化。这就是说，在全球任何一个背景噪声较低的地点设置一个舒曼共振台站，可由这一台站纪录的舒曼共振幅度的明显变化推断全球热带大气气温的细微变化。     

国际参考电离层用于中国地区时的修正计算方法

在充分利用中国电离层台站长期观测资料的基础上，阐述了国际参考电离层用于中国地区时的一种修正计算方法．它采用“亚大地区Ｆ_２电离层预测方法”计算ｆ_０Ｆ_２和Ｍ（３０００）Ｆ_２，合理地描述Ｆ_１层的出现和提高Ｅ层的峰值高度．与实测的电离层数据的系统比较说明，该方法在中国地区使用时，其精度比国际参考电离层有明显提高．     

电离层极风的EISCAT-VHF雷达观测

极风现象从理论上提出已20多年了,实验上一直没有充分地证实这种现象的存在,以及它的形成区域位于高纬顶部电离层中.我们利用欧洲非相干散射协会（EISCAT）的VHF雷达（在挪威Tromsφ）,对H⁺离子极风进行了首次实验研究,结果表明,实验期间观测到H⁺离子在顶部电离层中的运动速度始终向上,且随高度的增加而增大,从而证实在高纬顶部电离层中确实存在着一个永久向上的H⁺离子流,即H⁺离子极风,其速度在1000km 高度上达到1km/s,其通量在此高度上接近于饱和,达到10¹²m^s（-1）,而温度小于0.26eV.在我们的探测高度上仍未发展成超声速极风.     

中纬电离层的低频等离子体不稳定性

本文研究了中纬电离层Rayleigh-Taylor不稳定性和漂移不稳定性的基本性质.如果不存在中性风和背景电场,中纬Rayleigh-Taylor不稳定性的增长率比赤道相应条件下的小.中性风和电场对中纬Rayleigh-Taylor不稳定性有重要影响.当中性风速度达到10m/s时,其作用就超过了重力.漂移不稳定性也受到重力、中性风和电场的影响,离子-中性粒子碰撞能降低漂移不稳定性的增长率.本文的分析表明,在赤道电离层容易产生大尺度的Rayleigh-Taylor不稳定性,在中纬电离层易产生小尺度的漂移不稳定性.     

2018-08-25~29期间全球电离层TEC对地磁暴的响应分析

使用IGS提供的全球电离层地图对2018-08-26地磁暴期间TEC变化进行分析,利用滑动四分位距法提取全球TEC扰动特征,并初步探讨此次磁暴引起的电离层扰动响应机制。结果表明：1）磁暴主相期间,除北极地区外电离层TEC主要表现为正相扰动;在恢复相期间,电离层TEC在北半球呈现长期负扰,而在南半球则相反。2）磁暴期间全球电离层TEC扰动与热层成分O/N₂变化有关。星际磁场南向期间,东向快速穿透电场对全球日间电离层TEC正扰具有很大影响,高能粒子的沉降作用可能是高纬和极区TEC发生正扰的原因;夏冬季节环流会促进电离层在磁暴恢复相阶段的南北不对称响应。     

一种新的中长基线BDS三频模糊度快速解算方法

虽然TCAR能够实现短基线三频模糊度单历元解算,但由于电离层延迟及观测噪声等的影响,中长基线三频模糊度快速解算仍然是导航定位的一大难点。本文提出了一种新的无几何无电离层三频模糊度解算方法。该方法通过对伪距观测值赋予不同的权重,辅助宽巷及窄巷消除电离层残差的影响,使宽巷及窄巷求解只受观测噪声的影响;然后通过多历元的平滑获取宽巷及窄巷模糊度值。通过实测BDS三频长基线数据表明,相比经典TCAR算法,该方法可大大改善中长基线模糊度的求解精度,经过数据平滑并验证基本可以实现中长基线模糊度的快速解算。     

基于Holt-Winters的电离层总电子含量预报

利用IGS中心提供的不同经纬度平静期、活跃期14 d的电离层TEC格网点数据,以前8 d的TEC值作为样本序列,分别采用Holt-Winters加法模型和乘法模型建立TEC预报模型,并预报后6 d的TEC值。结果表明,无论在电离层平静期还是活跃期,2种模型所得预报结果大致相同,并与实际观测数据吻合较好,但加法模型的预测结果能更好地反映电离层TEC的变化特性。