导读:本文包含了电离层不均匀体论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:极区电离层,总电子含量,不均匀体,电离层闪烁
电离层不均匀体论文文献综述
王勇[1]（2019）在《极区电离层不均匀体及闪烁研究》一文中研究指出极区电离层是日地能量耦合系统中承上启下的重要一环,地球磁力线在极区几近垂直进出并向太空开放。因而,各类太阳风-磁层-电离层耦合动力学过程能沿着磁力线映射到极区电离层,使得极区电离层伴随有大尺度对流、粒子沉降等复杂的动力学过程,并出现各种不同尺度的不均匀体,例如:暴时密度增强(Storm Enhanced Density,简称:SED),舌状电离区(Tongue of Ionization,简称:TOI),极盖区等离子体云块(polar cap patch),极光椭圆(auroral oval),中纬等离子体槽区(middle-latitude trough)等等。这些不均匀体边缘常常在各类不稳定过程的作用下形成众多微小尺度的不均匀体,进而引起电离层闪烁,使得极区电离层成为地球上两大闪烁高发区之一。近年来,随着人类航空航天活动的日益频繁和因全球变暖而对北极航道等的迫切需求,人类对极地通讯、导航、定位等的要求越来越急切,因而,对极区电离层扰动和闪烁的监测需求也越来越强烈。在此背景下,极区电离层中不同尺度不均匀体研究及其引起的电离层闪烁监测、建模等工作,日益成为国际热点课题。本文围绕极区电离层不同尺度不均匀体的观测与统计特征及其引起的电离层闪烁等开展深入研究,开发了极区电离层F层不均匀体追踪方法,构建了不同不均匀体与电离层闪烁的广域对比工具,综合研究了极区电离层F层和E层不均匀体的观测与统计特征及相应闪烁的观测特征,最后,深入研究极区电离层闪烁理论并尝试开展电离层闪烁建模工作。本文的主要工作如下:1.利用全域GPS TEC(Total Electron Content)数据开发了极区电离层不均匀体追踪方法,并应用于极盖区等离子体云块的事件及统计研究随着全球导航卫星系统(GNSS)和地面接收机的数量不断增长,全球TEC数据的空间覆盖性越来越好。这为我们提供了一种非常难得的极区电离层电子密度的全域监测方法。为了全面深入的开展极区电离层不均匀体研究,我们利用美国麻省理工学院Haystack观象台开发的madrigal数据库收集、提供的长达10多年且不断增长的全球GPS TEC数据,开发了极区电离层大尺度不均匀体追踪方法-TEC keogram。该工具能从叁个方向同时连续记录各种不均匀体的形成和演化过程。这为我们挑选不均匀体事件和开展统计工作都提供了极大便利。为了进一步验证该方法的有效性,我们对比分析了TEC keogram与SuperDARN观测,发现TEC keogram中出现的极盖区等离子体云块与SuperDARN观测结果一一对应,且具有相似的运动速度。根据极盖区等离子体云块的运动路径,可以估算其平均运动速度、演化时间和寿命等。我们统计了TEC keogram在2015年记录的极盖区等离子体云块随月份和世界时的分布特征,发现该结果与前人的结论较为一致,并进一步估算了极盖区等离子体云块从日侧切割区域运动到夜侧极光椭圆平均所需时间约为2小时(平均运动速度约500m/s)。最后,结合行星际磁场(IMF)叁分量数据,我们发现这些等离子体云块主要出现在南向行星际磁场条件下,且其平均运动速度随南向程度增强而变大,验证了可能的主要产生机制-磁重联。2.开发了极区电离层不均匀体与闪烁广域对比工具,用以研究F层各不均匀体引起的闪烁特征及可能的产生机制基于madrigal全域TEC数据和北极加拿大扇区广域覆盖的CHAIN观测网数据,我们开发了极区电离层不均匀体与闪烁广域对比工具。这一工具可同时连续监测极区电离层中出现的各种不均匀体的演化过程和相关区域的电离层闪烁情况。这一对比工具为我们长期连续广域监测和研究极区电离层不均匀体及其所引起的电离层闪烁现象提供了极大的便利。利用这一工具,我们进行了一个事件分析。该事件发生于2014年2月27日,当天因日冕物质抛射(CME)到达地球而引起了一个较大的磁暴,并在极区电离层形成了暴时密度增强(SED)或舌状电离区(TOI)等高密度结构。同时该SED/TOI在极隙区附近还被“切割”成一系列极盖区等离子体云块。从全域GPS TEC数据中我们可以清晰的看到SED/TOI、中纬等离子体槽(Middle-latitude trough)、极盖区等离子体云块、极光椭圆等不均匀体。与此同时,对比大范围闪烁数据,可以看出不同的不均匀体或区域所对应的闪烁特征各不相同。据此,我们将极区电离层简单的划分为四个区域进行详细分析,这四个区域分别为:SED切割区域,中纬等离子体槽区,极盖区和极光椭圆,发现:SED切割区域及中纬等离子体槽区赤道向边界处的相位闪烁指数随着对流速度增强或翻转而变大,而幅度闪烁指数依然较弱;极盖区两种闪烁指数均较弱;在极光椭圆区域,离开极盖区的极盖区等离子体云块开始进入夜侧极光椭圆,该区域伴随有明显的电离层闪烁现象,其幅度闪烁指数明显高于相位闪烁指数,这是有别于前人的研究发现,这可能与粒子沉降作用于进入极光椭圆的极盖区等离子体云块有关。3.研究了极区电离层偶发E层的观测特征、形成机理及其引起的TEC响应及闪烁特征,拓展了对极区偶发E层的认知范围人们经常关注的不均匀体通常出现在电离层F层。然而,电离层E层也会出现不均匀体。偶发E层(Es layers)就是一种经常出现在电离层E层的不均匀体。由于观测数据的稀缺,我们对极区电离层偶发E层的了解还非常粗浅。基于加拿大Resolute Bay多种观测设备的联合观测(如:测高仪、非相干散射雷达、GPS接收机),我们详细分析了极区电离层偶发E层的观测特征,其在水平上呈带状结构且东西延展大于200km;探讨了偶发E层可能的水平输运与产生机制,由强电场驱动金属离子沉降而形成的偶发E层从日侧向夜侧运动,而与重力波相关的偶发E层则没有表现出明显地移动;确定了偶发E层引起的TEC扰动特征为脉冲型扰动紧随更快更小的扰动,扰动峰值一般小于2TECu(正常值为～0.5TECu);首次报道偶发E层引起的电离层闪烁,其平均功率谱指数分别为-1.10(幅度闪烁)和-1.25(相位闪烁)。4.首次观测证实了传统相位闪烁指数严重依赖于电离层对流速度,挑战了该指数在极区的适用性基于SuperDARN观测的电离层对流速度和CHAIN观测网的传统闪烁指数,我们首次从观测上证实了传统相位闪烁指数与对流速度的依赖程度明显高于幅度闪烁指数,质疑了相位闪烁指数应用于极区电离层的可靠性。一直以来,在极区电离层闪烁研究中,人们长期使用传统相位闪烁指数。然而,由于这一指数的计算方法源自低纬地区,它并不能很好地适应高纬地区,尤其是强对流区域,非常容易造成“Phase without amplitude”现象,即相位闪烁指数增大,而幅度闪烁指数基本不变的特殊现象。为了解释这一现象,人们根据电离层相位屏闪烁理论和定性分析得出:当电离层对流增强时,与闪烁相关的菲涅尔频率会向高频段移动,幅度闪烁中存在菲涅尔频率滤波效应,但在相位闪烁中这一效应并不存在。而接收机自动处理软件采用固定的截止频率来滤波处理接收的幅度和相位信号,并据此计算相应闪烁指数。这样就会导致相位闪烁指数随对流速度增强而显着增大,而幅度闪烁指数由于滤波效应的存在并不会明显变化。但长期以来,这一理论解释一直缺乏直接有效的观测证据。5.初步建立了极区电离层闪烁经验模型,为极区电离层闪烁预报/现报工作奠定了基础人们一直试图利用电离层闪烁模型开展预报/现报工作。然而,这些模型输出大多依然停留在气候学层面上。为了开展全球电离层闪烁气候学模型无法做到的短期现报/预报工作,我们利用样条插值基函数开展高纬电离层闪烁模拟工作,得到更精细的闪烁分布图,并将该结果与线性插值进行对比,发现两者较为一致,验证了该模型的有效性。此外,该模型还可以在单站观测基础上“吸收”更多数据,从而更好地开展极区电离层闪烁模型现报/预报工作。这为今后极区电离层闪烁的应用与服务奠定了良好的基础。总之,本文的研究工作加深了我们对极区电离层不均匀体及闪烁特征的认知,建立了极区电离层F层不均匀体追踪方法与广域不均匀体和闪烁对比工具,开展了极区电离层F层不均匀体及闪烁特征研究,拓展了我们对极区电离层偶发E层的认知,初步建立了极区电离层闪烁经验模型,努力提高我们对极区电离层闪烁的现报和/或预报能力,从而有望改善和提高极区的通讯导航质量。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-24）
吕立斌,李清亮,郝书吉,吴振森[2]（2018）在《大功率高频电波加热电离层中人工沿场不均匀体散射特性的理论与数值模拟研究》一文中研究指出大功率高频电波与电离层的相互作用会引起电子密度扰动,进而产生人工沿场不均匀体,其对无线电波特别是超短波信号有强的定向散射能力,可形成一种新型的超短波通信方式.基于各向异性介质的散射理论,首先通过求解电子密度扰动产生的附加极化势获得电子密度扰动散射方程,然后对电子密度扰动进行高斯自相关处理,并结合入射波/散射波与地磁场方向的空间几何关系,获得电子密度扰动的波数谱表达式,建立了人工沿场不均匀体的散射系数理论模型.利用模型对Platteville站实验中产生的人工不均匀体散射截面积进行了数值模拟,并通过与实测值对比验证了模型的正确性.根据人工沿场散射原理给出了利用其进行无线电信号传输的约束条件.重点仿真分析了人工沿场不均匀体的散射系数和散射覆盖区范围,结果表明:同等条件下,相对于高纬度地区,低纬度地区人工沿场不均匀体的散射系数小5~10dB,但其散射覆盖区的地面范围大,东西向可达3000km,南北向可达1500km,完全可用于超短波信号的超远距离传输.本文结果为中低纬度地区开展相关实验研究提供了理论指导,对利用人工沿场不均匀体进行无线信号的超远距离传输应用研究具有重要意义.(本文来源于《地球物理学报》期刊2018年06期）
刘祎,周晨,顾旭东,倪彬彬,赵正予[3]（2016）在《基于武汉VHF雷达的电离层E区场向不均匀体观测研究》一文中研究指出1.引言:中纬度电离层作为高纬和低纬电离层的连接纽带,除了来自高纬度区域的电场和中性风的扰动,赤道等离子体流也会沿着磁场线注入到中纬度区域,这些因素都会影响着中纬度电离层的结构和形态。此外,在中纬度地区,大气潮汐和重力波的影响也不可忽略。中纬度电离层E层不均匀体的激发机制和时空演化特征与突发E层、背景风场、电子密度梯度和重力波调制有着直接联系,是目前空间(本文来源于《2016中国地球科学联合学术年会论文集（叁十二）——专题58：太阳活动与空间天气效应、专题59：中高层大气-电离层，磁层及相互耦合过程、专题60：比较行星学》期刊2016-10-15）
冯静,倪彬彬,赵正予,柳文,蔚娜[4]（2016）在《利用高频天波返回散射反演电离层水平不均匀结构》一文中研究指出高频天波返回散射探测作为重要的电离层探测手段,能够实现遥远区域电离层空间上的连续监测,探测获取的返回散射扫频电离图显示了探测频率-群路径-回波能量叁者之间的关系.由于电离图包含了探测路径上的电离层状态信息,通过对其反演可以实时获取大面积范围的电离层参数.本文提出了一种基于解空间约束的返回散射前沿反演算法,能够重构电离层水平不均匀结构.针对反演非线性问题,采用Newton-Kontorovich方法进行求解,同时又引入了求解不适定问题的Tikhonov正则化方法,有益于解的稳定性和唯一性.利用模拟数据和实测数据分别对本文建立的算法进行了验证,并与Fridman和Fridman于1994年提出的反演方法进行了对比.结果表明,本文算法反演结果稳定,对返回散射前沿判读误差不敏感,与Fridman和Fridman 1994年方法相比,本文方法对电离层局部精细结构反演更加准确,具有较高的反演精度.本文提出的算法不但能够反演白天和夜间这种电离层较平稳时期的电离层状态,而且对于日出/日落时段等电子浓度分布变化较快情形下的电离层,也有很好的反演效果,表明了该算法在处理复杂多变的实际探测的返回散射电离图中的应用价值.(本文来源于《地球物理学报》期刊2016年09期）
侯维君,李义红,徐步云,牛超,刘代志[5]（2016）在《基于某地区电离层不均匀特点的短波叁维射线追踪仿真》一文中研究指出电离层中电子密度存在各种不均匀分布,对某地区的电离层观测研究发现,电离层不均匀主要表现2种形式,即电离层增强与电离层空腔。为分析电离层不均匀性和地磁场的存在对超视距雷达信号传播路径的影响,利用国际参考电离层模型和国际地磁场参考模型计算等离子体参数和磁场参数,通过对Haselgrove射线方程进行迭代积分,实现了短波叁维射线追踪。分别添加了增强与空腔2种形式的不均匀结构进行仿真,由仿真结果对比分析得出,耗尽对电波传播的影响要大于增强。(本文来源于《国家安全地球物理丛书（十二）——地球物理与信息感知》期刊2016-08-15）
刘钝,闫永宝,郭珊,于晓,冯健[6]（2016）在《电离层闪烁模型中的不均匀体强度建模》一文中研究指出不均匀体强度模型是电离层闪烁建模的重要组成部分.参考国外电离层闪烁建模的思路,利用海口地区2003年至2008年的GPS闪烁观测数据建立了中国低纬地区电离层闪烁不均匀体强度模型,并对模型精度进行了分析.利用2003年至2008年海口地区GPS闪烁数据进行的模型精度分析表明,模型误差为无偏正态分布,误差方差为0.44.利用2013年海口地区和广州地区GPS闪烁数据进行的模型精度分析表明,模型误差基本保持无偏的正态分布特征,误差方差为0.42.利用国外模型进行同样的精度分析,其误差均值为0.33,方差为0.99,且为有偏分布.由此表明,建立的闪烁强度模型在中国低纬地区具有良好的适用性.(本文来源于《电波科学学报》期刊2016年03期）
宋磊,苗建苏,李清亮[7]（2014）在《单站测量电离层不均匀体水平尺度方法研究》一文中研究指出提出了利用单台垂测仪测量电离层不均匀体水平尺度的方法.通过建立电离层不均匀体垂直反射物理模型,将整个电离层不均匀体划分成多个小的反射源.每个反射源分别反射回波到地面垂测点,从反射回波的Doppler谱提取各个反射源回波信号的波前相位信息;利用测得的相位信息通过相位干涉仪原理测量各个反射源的回波方位;结合垂测仪测得的电离层不均匀体的高度信息就能够得到各个反射源的空间分布情况,进而得到整个等离子不均匀体的水平尺度.文中还对实地观测结果进行了分析.(本文来源于《电波科学学报》期刊2014年03期）
宁百齐,李国主,胡连欢[8]（2013）在《低纬电离层不均匀结构叁维干涉观测研究》一文中研究指出电离层不均匀体叁维空间精细结构观测对产生电离层不均匀体的不稳定性过程研究有着重要作用。2012年12月,叁亚VHF电离层相干散射雷达在原东西向6通道天线阵(6组2×2)基础上,在北面增加了1组(2 x 2)接收天线通道,以及相应的天线控制开关部件,具备了利用平面二维天线阵来进行电离层不均匀体叁维干涉测量分析能力。通过控制程控开关实现发射和接收不同的天线系统工作方式:在发射时,采用东西向天线阵和传输线移相方式,合成垂直地球磁力线的窄波束信号,保证探测信号的效率;接收时,采用东西天线阵东、西不同单元和北面天线单元分组独立通道接收。通过发展叁亚VHF雷达叁维干涉分析方法,对不同通道回波原始IQ信号进行有关傅立叶变换和互谱与总集平均等分析,得到不同通道回波信号相位差。针对天线单元的不同组合构建雷达干涉方程式,由回波相位差解算出回波散射点的空间位置信息如天顶角和方位角等,结合不均匀体的强场向敏感性特征和IGRF模型,重建我国叁亚低纬电离层场向不均匀体的叁维空间结构,得到了层状、柱状和其它松散结构等形态,并由不均匀体空间结构位置的变化推算出不均匀体的运动特征,分析研究了不同空间形态不均匀体的发生特征和有关产生机理。(本文来源于《中国空间科学学会空间物理学专业委员会第十五届全国日地空间物理学研讨会摘要集》期刊2013-06-09）
蔚娜,焦培南,杨龙泉,王世凯,晏庆[9]（2013）在《运动着的电离层不均匀体的观测研究》一文中研究指出在电离层斜向探测试验中,得到了具有"微笑"特征的群距离-多普勒谱图,基于简单的几何形状,构建了运动着的电离层不均匀体反射/散射电波的理论模型,给出了该模型下群距离-多普勒谱图的仿真结果.通过改变模型参数,得到的仿真结果和实测结果很好地吻合,证明了"微笑图"现象起因于运动着的电离层不均匀体这一解释的合理性,估计出了电离层不均匀体的运动速度.(本文来源于《电波科学学报》期刊2013年02期）
刘锐[10]（2013）在《电离层及不均匀体漂移速度反演研究》一文中研究指出电离层是一个非线性响应系统,不同触发因素作用后生成的输出扰动不同,因此对电波传播的影响也不同。电离层F区是电离层最主要的区域,尤其是其中的不均匀体,导致几乎所有波段的电磁波产生幅度和相位的闪烁。研究电离层F区中不均匀体的产生、演化、形态及分布规律以及对电波的影响等具有很重要的意义。本文首先从已有的电离层弱闪烁理论——相位屏理论基础上,对地面单站接收到的闪烁信号进行信号处理及功率谱估计,从而得到不均匀体漂移速度,重点研究了如何用合适的功率谱估计方法较为准确的计算电离层不均匀体漂移速度。然后,通过地面固定的一定间距的叁站GPS实测数据,利用“互相关分析方法”得到叁站GPS闪烁信号的时间延迟,进而计算得到了不均匀体的水平漂移速度。接着对测量方法进行了改进分析,并与功率谱分析法进行了比较。最后,利用数字测高仪DPS接收的信号,通过对接收信号进行频移及相位变化分析,利用最小二乘法可以计算电离层漂移速度。根据2010年TR169(o oE19.2,N69.6)观测站和JI91J(o oW76.8,S12.0)观测站,以及1995年南极中山站(o oE76.4,S69.4)的观测数据,主要分析了高低纬不同地区电离层平均漂移速度的统计规律,随季节变化特性,以及Kp指数、太阳活动对高低纬电离层漂移速度的影响。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2013-01-01）
电离层不均匀体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
大功率高频电波与电离层的相互作用会引起电子密度扰动,进而产生人工沿场不均匀体,其对无线电波特别是超短波信号有强的定向散射能力,可形成一种新型的超短波通信方式.基于各向异性介质的散射理论,首先通过求解电子密度扰动产生的附加极化势获得电子密度扰动散射方程,然后对电子密度扰动进行高斯自相关处理,并结合入射波/散射波与地磁场方向的空间几何关系,获得电子密度扰动的波数谱表达式,建立了人工沿场不均匀体的散射系数理论模型.利用模型对Platteville站实验中产生的人工不均匀体散射截面积进行了数值模拟,并通过与实测值对比验证了模型的正确性.根据人工沿场散射原理给出了利用其进行无线电信号传输的约束条件.重点仿真分析了人工沿场不均匀体的散射系数和散射覆盖区范围,结果表明:同等条件下,相对于高纬度地区,低纬度地区人工沿场不均匀体的散射系数小5~10dB,但其散射覆盖区的地面范围大,东西向可达3000km,南北向可达1500km,完全可用于超短波信号的超远距离传输.本文结果为中低纬度地区开展相关实验研究提供了理论指导,对利用人工沿场不均匀体进行无线信号的超远距离传输应用研究具有重要意义.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电离层不均匀体论文参考文献
[1].王勇.极区电离层不均匀体及闪烁研究[D].山东大学.2019
[2].吕立斌,李清亮,郝书吉,吴振森.大功率高频电波加热电离层中人工沿场不均匀体散射特性的理论与数值模拟研究[J].地球物理学报.2018
[3].刘祎,周晨,顾旭东,倪彬彬,赵正予.基于武汉VHF雷达的电离层E区场向不均匀体观测研究[C].2016中国地球科学联合学术年会论文集（叁十二）——专题58：太阳活动与空间天气效应、专题59：中高层大气-电离层，磁层及相互耦合过程、专题60：比较行星学.2016
[4].冯静,倪彬彬,赵正予,柳文,蔚娜.利用高频天波返回散射反演电离层水平不均匀结构[J].地球物理学报.2016
[5].侯维君,李义红,徐步云,牛超,刘代志.基于某地区电离层不均匀特点的短波叁维射线追踪仿真[C].国家安全地球物理丛书（十二）——地球物理与信息感知.2016
[6].刘钝,闫永宝,郭珊,于晓,冯健.电离层闪烁模型中的不均匀体强度建模[J].电波科学学报.2016
[7].宋磊,苗建苏,李清亮.单站测量电离层不均匀体水平尺度方法研究[J].电波科学学报.2014
[8].宁百齐,李国主,胡连欢.低纬电离层不均匀结构叁维干涉观测研究[C].中国空间科学学会空间物理学专业委员会第十五届全国日地空间物理学研讨会摘要集.2013
[9].蔚娜,焦培南,杨龙泉,王世凯,晏庆.运动着的电离层不均匀体的观测研究[J].电波科学学报.2013
[10].刘锐.电离层及不均匀体漂移速度反演研究[D].西安电子科技大学.2013