高纬电离层气候学特征研究--EISCAT雷达观测及与IRI模式的比较

利用1988～1999年欧洲非相干散射EISCAT（European Incoherent Scatter）雷达观测数据,对不同太阳活动周相、不同季节的极光椭圆区电离层F区电子密度进行统计分析,研究其气候学特征,并与IRI 2001模式比较.EISCAT观测到的电子密度显示出显著的太阳活动高年“冬季异常”和太阳活动低年半年变化等现象.EISCAT实测电子密度随时间和高度的平均二维分布和500 km高度以下总电子含量TEC,从总体来看与IRI 2001模式预测结果符合较好.但高年在TEC达到最大值前后,IRI 2001模式预测的电子密度高度剖面与EISCAT观测结果有显著差别：F2峰以上IRI 2001模式预测的电子密度过大,造成TEC明显高于雷达观测值.另外,在太阳活动下降相,EISCAT观测显示出明显的半年周期季节变化特征,但IRI 2001模式未能预测出此下降相季节变化.     

借助连续的GPS TEC测量记录到的地震前电离层异常

本文旨在通过全球定位系统（GPS）地面接收器得到的总电子含量（TEC）来研究地震发生前的电离层异常．利用连续15天的TEC中值和相关的四分位距（IQR）作为参考来识别1999年9月到2002年12月之间台湾地区20个M≥6．0的地震发生前的异常信号。结果表明在其中的16个地震发生的前5天18：00—22：00LT（LT=UT＋8h）之间出现了电离层异常。80％的成功率表明用GPSTEC记录大地震前的电离层异常是有效的。     

激发态氮分子N*2在电离层中的作用的模拟研究

激发态氮分子N*2在电离层F区中起着重要的作用,它使F区占主导地位的O+离子的损失率增大,从而使该区的电子浓度减少. 本文利用理论电离层数值模型,通过考虑与不考虑N*2的作用,对包括1990年6月、1997年5月、1998年5月以及2000年4月磁暴事件在内的时间区间的电离层响应情形进行模拟研究,并与实测结果进行对比. 结果表明,N*2对电离层电子浓度的影响在太阳活动高年非常明显,在太阳活动低年虽有些影响,但效果并不明显,其程度远不如高年. 在太阳活动高年,不仅是磁暴期间,在较宁静期间也必须考虑N*2的影响. 而且,在考虑N*2的作用时,还与激发态振动温度Tν有关,在采用Tν=Tn（其中Tn为背景中性大气的温度）的简化处理时,所得结果与观测结果的符合程度不如对Tν进行精确计算时所得的结果好. 模拟结果还表明,太阳活动高年,N*2作用的结果主要是使150km高度以上的F区电离层电子浓度减少,而对150km以下高度的电离层电子浓度则影响不大. 另外,N*2基本不影响F2层峰高hmF2的值.     

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。     

全球定位系统的新进展(讲座五)——信号时延差对电离层延迟的影响

介绍电离层延迟改正时需要顾及信号时延差影响的原因,同时讨论并推导了采用各种双频信号进行测距时的电离层延迟模型。     

新的区域电离层模型及单频长基线精度分析

电离层延迟是影响GPS精密定位的主要因素,对单频接收机的影响尤为明显。介绍了一种新的基于区域双频观测网构建电离层模型的方法,并选取德国境内平均基线超过300 km(最长基线为461 km)的一个长距离观测网连续10 d的数据对模型进行了检测分析。实验证明,基于该电离层模型,网内单频接收机用户可获得接近双频观测数据的解算精度,即使对于200 km的长距离基线,单频数据的基线解算结果都能够达到平面方向6 mm,高程方向2.5 cm。区域电离层延迟模型构造方法可被有效应用于GPS、GLONASS和GALILEO等各类卫星导航定位系统,满足事后、实时或准实时单频接收机精密数据处理的需要。     

基于Holt-Winter的电离层延迟预报模型

区域CORS系统为电离层延迟的研究提供了新的技术和数据平台,可利用参考站实际观测数据解算电离层延迟。根据电离层延迟具有周日性和季节性的特征,提出利用Holt-Winter模型对实算的电离层延迟进行预报。利用JSCORS的实测数据,对Holt-Winter的无季节模型、加法模型和乘法模型进行实例分析。结果表明,加法模型和乘法模型的预报效果较好,加法模型要稍优于乘法模型。     

改进的方差分析在电离层TEC短期预报中的应用

本文在研究了目前存在方法的基础上,将数理统计中的方差分析周期叠加外推法应用于电离层短期预报,并对其作了改进。采用IGS提供的电离层TEC数据作为原始数据比较了该方法改进前后的预报精度,分别利用中国区域内不同地理位置的40天的数据进行分析预报,预报结果显示改进后的方法预报精度可达到1.1TECU左右,优于改进前。改进后的预报效果依然与经纬度有关,在中国区域内随着纬度的减小、经度的增加,预报精度会降低。通过与目前常用方法比较分析,该方法预报结果精度较高、所需计算参数少、简单易行,可以较好地应用于电离层短期预报。     

太阳耀斑对电离层天顶方向电子总量的影响

对2000年7月14日太阳耀斑爆发期间北京、武汉、上海3个观测站的GPS数据进行了精化处理,计算出各个卫星交叉点沿天顶方向上的电子总量,并对是否消除仪器偏差的计算结果进行了比较,从时间域、空间域上分析了这次耀斑爆发时电离层电子总量变化的特点。结果表明：利用精化的GPS数据才能更好地反映出太阳耀斑爆发时电离层电子总量的突变情况和变化规律。分析1998年11月22日和2000年7月14日耀斑爆发期间的GPS资料,还发现在耀斑爆发前一天与耀斑爆发相对应的一个时间段内,如果卫星交叉点的运动轨迹是从高纬到低纬的运动,这些交叉点的VTEC(天顶方向上的电子总量)值在该时间段内有迅速增长的异常现象。这是否是耀斑爆发的“前兆”现象,值得进一步研究。