【摘要】：電離層層析成像由于其本身耗費(fèi)低、易于實現(xiàn)的優(yōu)點,在電離層的探測研究中占據(jù)著重要的地位。低軌衛(wèi)星信標(biāo)所測得的全電子含量(Total Electron Content,TEC)資料是電離層層析成像的重要數(shù)據(jù)來源之一。氣象、電離層及氣候衛(wèi)星觀測系統(tǒng)(COSMIC)的成功發(fā)射,提升了衛(wèi)星信號的來源,豐富了中國及其周邊地區(qū)在中低緯區(qū)域的電離層TEC資料,其上攜帶的三頻信標(biāo)也為高精度的電離層層析成像奠定了基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的雙頻信標(biāo)技術(shù)相比,最新的三頻信標(biāo)技術(shù)通過將三個頻率兩兩差分大大提高了TEC模糊系數(shù),降低了相位積分常數(shù)在TEC求解中的計算誤差,提升了電子密度重構(gòu)的精度。本文利用三頻信標(biāo)所測得的TEC資料,進(jìn)行了中低緯地區(qū)的高精度電子密度二維分布重構(gòu),并分析了磁暴事件對TEC變化趨勢的影響。主要研究內(nèi)容如下:1、計算了平均電離層高度對絕對TEC計算精度的影響由于最新的COSMIC-Ⅱ衛(wèi)星軌道較低,運(yùn)行高度在520公里到550公里范圍內(nèi),繼續(xù)使用380Km作為平均電離層高度會導(dǎo)致較大的計算誤差。本文利用NeQuick模型計算不同高度下的絕對TEC計算誤差,比較得出了誤差最小的平均電離層高度,此時相位積分常數(shù)的計算誤差最大不超過1TECu。實測數(shù)據(jù)計算得到的垂直TEC也驗證了其精度。2、基于TEC實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了高精度的電子密度重構(gòu)本文以IRI模型為初始值,基于低緯電離層層析網(wǎng)所測TEC數(shù)據(jù)重構(gòu)了中低緯地區(qū)的電離層電子密度,比較了乘法代數(shù)迭代法與代數(shù)迭代法在電子密度重構(gòu)中的計算效率與計算精度,其重構(gòu)得到的夜間TEC值誤差在0.2TECu左右。利用重構(gòu)的高精度電子密度二維分布分析了電子密度在不同時間段隨緯度、高度的變化情況,以及赤道異常區(qū)在日夜期間的不同表現(xiàn)形式和變化情況。3、分析了磁暴事件對高精度TEC二維分布的影響利用地基GPS接收站臺網(wǎng),可以獲得大量的垂直TEC數(shù)據(jù)。本文提出了一種高精度TEC地圖重構(gòu)方法,利用亞大地區(qū)60個GPS臺站的實測數(shù)據(jù),基于Kriging內(nèi)插方法對各臺站的垂直TEC數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理,實現(xiàn)了亞大區(qū)域高分辨率TEC二維分布的重構(gòu),并與實測數(shù)據(jù)對比驗證了本方法的精度和有效性�；诟叻直媛实亩S分布圖,分析比較了區(qū)域TEC值在不同日期隨時間、緯度的變化情況,重點對比分析了磁靜日與磁暴日期間南北半球不同緯度的電離層TEC值在磁暴期間的不同表現(xiàn)特征,并給出了磁暴期間不同緯度TEC的變化趨勢所存在的差異及其解釋,相關(guān)研究成果為區(qū)域高分辨率電離層監(jiān)測系統(tǒng)的建立提供了方法支撐。
【圖文】：

無線電射頻信標(biāo)儀主要用來量測電離層閃爍，利用多個地面站接收三頻信標(biāo)并做數(shù)據(jù)分析，即可得到電離層結(jié)構(gòu)。透過分析 TGRS 接收 GNSS衛(wèi)星所發(fā)出、經(jīng)過電離層與大氣層時所折射的無線電波，便可得到大氣層與電離層中的溫度、壓力、水氣與電子密度等訊息。離子速度儀有兩種實功能，第一種可推導(dǎo)的溫度與直線速度，可推導(dǎo)出離子的入射離子速度儀實地量測可以幫助 TGRS 的掩反演的準(zhǔn)確度美國空軍 U.S.AIR FORCE統(tǒng)由美國空軍（U.S.Air Force）單位負(fù)責(zé)，，委托給 Space X 公司側(cè)肯尼迪太空中心進(jìn)行發(fā)射。發(fā)射搭乘獵鷹重型發(fā)射火箭：火箭為 3 組，載具重量為 125 公噸，總推進(jìn)力達(dá) 10.8M 牛頓。負(fù)責(zé)把預(yù)定軌道：距地面距離為 520~550 公里的低傾角(24 度)圓形軌道

圖 2. 3 衛(wèi)星軌道與掩星數(shù)量對比圖（來自 http://www.cosmic.ucar.edu）COSMIC-Ⅱ是由臺灣太空中心與美國國家海洋和大氣管理局發(fā)起的聯(lián)合任務(wù)[52]其中美國方面負(fù)責(zé)：1、 提供無線電掩星載荷；2、 提供運(yùn)載火箭系統(tǒng)；3、 建設(shè)管理地面接收站；4、 在美國成立數(shù)據(jù)處理中心。臺灣方面負(fù)責(zé)：1、 衛(wèi)星系統(tǒng)的提供與配置；2、 衛(wèi)星任務(wù)的開展與執(zhí)行；3、 衛(wèi)星控制中心與臺灣站的遙測，跟蹤與指揮；4、 在臺灣建設(shè)數(shù)據(jù)處理中心。臺美雙方合作負(fù)責(zé)提供科學(xué)載荷。至今為止，COSMIC-Ⅱ計劃執(zhí)行狀況如下：
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P352.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2616195