低纬电离层TEC起伏与相位闪烁的统计特征

穿过电离层不规则体传播后的无线电波,其振幅和相位出现快速随机起伏,即电离层闪烁.为了量化电离层不规则体和相位闪烁的强度,本文提出用TEC起伏δTEC作为特征参量,并用δTEC的标准差构建一种新指数σtec.文中证明指数σtec与相位闪烁指数完全等效.在电离层强闪烁期间,经常出现信号短暂失锁和周跳,导致TEC值突跳和不连续.为此,本文设计了一种周跳检测与校正的批处理算法,用于消除TEC值突跳.在此基础上,利用位于我国中南部电离层闪烁监测台网2012—2015年的观测数据,考察了GPS信号相位闪烁和不规则体的统计特征.结果表明,我国低纬电离层不规则体和相位闪烁与振幅闪烁随地方时和月份变化的特征类似,一天之中主要出现在日落后至黎明前,一年之中,春季不规则体出现最频繁、秋季次之,呈现春秋不对称性,冬夏季出现很少.此外,我们还比较分析了指数S4与σtec的联系,两者之间显著正相关表明,小于第一菲涅尔带尺度的小尺度不规则体和大于第一菲涅尔带尺度的大尺度不规则体一般同时存在.

1 Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证

电离层闪烁作为北极区域频发的一种天文灾害,会影响全球导航卫星系统(GNSS)时空服务,需对其进行有效的监测。监测电离层闪烁通常需要高采样频率(50 Hz)的电离层闪烁接收机,但其分布有限,难以提供较大区域(如北极区域)的全面监测。为此本文以1 Hz GNSS观测数据为基础,详细研究了利用大地测量趋势分离、精密单点定位和小波变换等技术提取载波相位观测值中电离层闪烁信号的相关经验参数和方法,构建了可用于监测电离层闪烁的相位闪烁因子,并利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN)提供的11个测站188 d的观测数据对其有效性和准确性进行了验证。结果表明,与常用的ROTI因子相比,本文所提出的闪烁因子与ROTI均能有效地探测到电离层闪烁的发生,但是本文提出的闪烁因子与电离层闪烁接收机直接给出的相位闪烁因子具有更好的相关性,尤其是在有强电离层闪烁发生的时段,这说明该闪烁因子具有更为优良的电离层闪烁监测能力。

基于ROTI和AATR的测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性分析

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重要前提,然而传统电离层闪烁监测接收机(ISMR)分布有限,无法满足闪烁全球监测需求;测地型接收机分布广泛,但从其低采样数据中提取的闪烁因子缺乏新太阳周期长时序监测数据验证,导致其闪烁监测可靠性存疑。为此,本文基于近3 a新太阳周期测地型接收机数据,以ISMR提供的闪烁因子为参考,从代表性空间天气事件闪烁响应、日闪烁发生率、闪烁持续时间概率分布、闪烁日发生规律及其随极昼、极夜、地磁指数的特征变化等方面,对比研究了两种测地型接收机电离层闪烁因子(即电离层总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR)监测北极高纬度区域电离层闪烁的准确性,并给出了ROTI和AATR在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值。结果表明,ROTI和AATR均能较为准确探测到地磁扰动、太阳活动等因素驱动的区域电离层闪烁,并能有效表征电离层闪烁统计学上的日变化规律,但两种闪烁因子不能准确区分闪烁和电离层电子密度梯度变化,导致在电子密度梯度变化剧烈期间存在较高虚警。该研究成果可为准确选择区域电离层闪烁监测因子提供指导。

太阳风对火星探测通信信道的影响及抗闪烁策略研究

太阳上合期间,太阳风严重影响深空通信链路,严重时可能导致通信链路中断。论述了信道与太阳之间的距离是决定太阳风对深空通信信道影响的主要因素,并分析了太阳风对信道影响的具体特征。最后,以中国的火星探测任务为背景,从理论上分析可行的抵抗太阳风影响的通信信道改善策略。

基于深空探测器下行信号的太阳风观测及通信链路的影响综述

在上合期间,日冕和太阳风严重影响深空通信链路。论述了非均匀太阳风对深空通信的影响,综述了基于深空探测器下行信号的太阳风观测,以及通过反演技术进行太阳风和日冕特性研究的国内外进展。以我国的深空探测为背景,提出一套基于探测器下行信号的太阳风观测方案,并可利用现有探测器进行预先观测研究。在我国深空探测任务开始后,在数据通信和测轨的同时,进行全过程的观测实验。