DEMETER电磁卫星高能粒子在汶川地震中的初步应用

本文利用法国DEMETER电磁卫星的IDP粒子探测器数据,以汶川地震为例,在尽可能排除太阳活动和地磁活动干扰的情况下,分析了汶川地震前后高能粒子日变化情况,探索其作为汶川地震前兆信息的可能性.分别采用了时间序列统计分析、空间对比分析和重访轨道对比分析等方法.结果显示5月6日100～600KeV能谱段的粒子通量增幅强度高达6σ,异常区域集中在震中的西北部区域约47°N～53°N,91°E～93°E之间,考虑到磁壳指数L约1.8～2.0之间,这一增幅现象可能是由于高能质子受地磁场扰动影响向西加速漂移的结果.同时对比6日100～500KeV能谱段通量与其前三个月的重访轨道背景场,得出6日谱通量明显高于其重访轨道背景场一个数量级.最后,对于以上现象可能的物理机制进行了相关讨论.

基于DEMETER卫星数据研究汶川M_(S)8.0地震前ELF电磁短临异常

1引言。地震电磁辐射现象是指伴随着地震孕育过程而产生的电磁辐射源释放出的某种电磁信号,且大多出现在地震前几天至几小时内地震孕育的后期,近地表大气层、上大气层、电离层、甚至磁层都存在电磁辐射异常(Pulinets et al,2004)。因此,具有短临预测的应用前景。于海雁等(2010)对DEMETER卫星记录的电磁数据研究发现,电磁辐射呈现出很强的平面波特征,传播方向为上行传播;曾中超等(2009)利用DEMETER卫星于地震前3—7天在震中附近记录到了电子浓度、电子温度和氧离子浓度出现的剧烈变化(变化率均超20%)。

DEMETER卫星观测到的智利7.9级地震前的电离层电磁扰动

利用法国DEMETER卫星观测的电离层电磁数据,分析了2007年11月14日智利7.9级地震前10天内的电磁信号记录,结果发现在震前1周内,低频电磁扰动开始在比较宽的纬度范围内增强,震前3天异常信号幅度达到最大,并在低纬度地区尤其突出.以5天为间隔,比较分析了多参量的空间图像,发现在震前5天异常幅度和范围扩大,震中位于异常区域的边缘地带.分析认为,这次地震前的异常信号与孕震区电磁辐射信号增多及空间加热扰动有关.

基于“电磁陷阱”的自适应卫星通信干扰策略

针对基于Q-Learning的自适应卫星节点,结合传统与智能干扰方式,提出一种“电磁陷阱”的诱骗干扰策略。通过设置诱骗模块、热启动模块、反智模块,形成干扰闭环,达到“诱骗反智”的作战效果。仿真结果表明:相比其他算法,该方法可有效干扰自适应卫星节点,提升干扰精确度,降低通信吞吐量。

电磁频谱监视卫星三星星座截获能力仿真

分析了当前基于窗口函数截获概率模型存在的问题,提出基于能量的截获概率分析模型,将卫星星座和地面辐射源的轨迹、姿态、天线方向图、天线扫描策略、接收机灵敏度、发射机功率等参数纳入模型。利用此模型,分析三星对单目标、重点区域目标的截获能力。并探究目标波束仰角、波束宽度对单目标截获概率的影响,以及卫星不同天线方向图、扫描策略对区域目标截获概率的影响。仿真结果可以为电磁频谱监视卫星的轨道设计,波束扫描设置提供依据。

基于孪生网络的卫星电磁探测目标跟踪算法

针对如何提高卫星电测探测目标跟踪的稳定性和精确度问题,为避免繁琐的目标采集过程,提出基于孪生网络的卫星电磁探测目标跟踪算法。首先,建立电磁探测卫星多星调度模型,为电磁探测目标匹配合适的卫星和工作模式,完成目标电磁信号采集;其次,利用孪生网络对目标信号进行训练,通过消除目标信号中干扰的杂波获取目标的电磁特征信息和真实位置信息;最后,采用粒子滤波算法实现卫星电磁探测目标的稳定跟踪。测试结果表明,该算法能有效提高目标跟踪效率,具有较高的稳定性和精确度。

卫星用电磁屏蔽材料的结构设计研究

随着空间技术的飞速发展,卫星在现代通信中的地位越来越突出。卫星在有限空间中装载了大量电子元件,面临的电磁环境十分复杂,为了保证正常工作,在设计之初就需要将抗电磁干扰纳入考虑范畴。从电磁屏蔽理论出发,介绍了卫星用电磁屏蔽材料的结构设计,分析了影响电磁屏蔽效能的各种因素,如电导率、厚度、周期单元尺寸。通过对蜂窝结构屏蔽材料的仿真模拟,发现蜂窝截止波导表现出优越的电磁屏蔽效果,在卫星电磁屏蔽方面有着较好的应用前景。

DEMETER卫星监测的极低频和超低频电磁场数据分析

分析了DEMETER卫星上测量的极低频(ELF,3—30 Hz)和超低频(SLF,30—300Hz)水平磁场.其统计变化规律与地面上实测的此频段大气噪声变化规律一致,并且数值差异也符合电波传播规律,说明卫星上监测的电磁场来源于地面.同时对DEMETER卫星上测量的ELF和SLF归一化波阻抗进行了深入地分析,由电子密度与离子密度计算出的归一化波阻抗与由实测电磁场计算出的归一化波阻抗均有差异.现有观测资料并不完全"自洽",尚有问题需深入研究.

电磁兼容性分析在5G基站与卫星地球站共存场景中的应用探讨

随着5G网络的部署和卫星通信的发展,5G基站与卫星地球站之间的共存成为一个重要的课题。电磁兼容性分析方法在评估两者共存情况和干扰影响方面起着关键作用。本文提出了电磁兼容性分析方法在5G基站与卫星地球站共存场景中的应用策略。通过仿真分析,论证了电磁兼容性分析方法在5G基站与卫星地球站共存中的应用效果。本文可为5G基站与卫星地球站共存的电磁兼容性评估提供参考。

卫星地球站电磁环境测试研究

卫星地球站电磁环境测试的质量关系到地球站的通信质量。结合对某拟建地球站电磁环境测试实例,文章介绍卫星地球站电磁环境测试过程和方法,给出测试所需了解的设台参数、测试系统的组成与灵敏度要求,对干扰允许值的计算方法和测试的具体步骤进行分析,对测试结果进行评价分析。最后,通过天际线测试,评估站址周围障碍物对地球站接收天线的影响。

电磁干扰对卫星通信影响的探讨

为解决卫星通信在电磁干扰下通信质量不好、稳定性不强等问题,对电磁干扰的来源及特征进行研究,分析电磁干扰对卫星通信的影响,提出解决电磁干扰问题的具体措施,以期为相关人员提供参考。

DEMETER卫星磁场波形数据分析方法初探

为充分利用法国DEMETER地震电磁卫星中心提供的磁场波形数据对地震事件进行分析研究,详细介绍了峰度演化方法,并对峰度演化方法的有效性进行了检验,最后将峰度演化方法应用于汶川地震前后DEMETER卫星所记录到的实际数据。分析研究发现,所采用的方法能够较好的处理DEMETER卫星记录到的磁场波形数据;汶川地震发生之前较长时间段内,磁场数据的峰度随时间的变化较为平缓,从地震发生前10天开始,其峰度演化在距离震中最近位置时刻附近出现尖峰现象,预示着有外部场源的信号的介入,这种现象在地震发生以后较长时间段内一直存在,这与此次地震的临震和余震对应较好,在对磁场的影响进行排除后,更进一步增强了尖峰现象和地震之间的联系。

利用DEMETER卫星数据统计分析全球M_w≥7.0地震的电离层电子浓度异常

基于法国DEMETER卫星ISL探测器升轨数据,统计分析了2005—2009年全球37个Mw≥7.0级地震前后电离层电子浓度变化.结果发现,共有19个地震(51%)前观测到了较为明显的电子浓度异常扰动现象,其中大部分表现为异常增强;观测到的电子浓度异常现象一般出现在震前1～5天内,也有部分地震前出现两次及以上扰动现象.分析表明,在赤道和中低纬地区更容易观测到明显的电子浓度扰动,即异常震例基本发生在纬度±40°以内(18次),更是以±20°内居多(13次).此外,震源深度对电子浓度扰动的影响并不明显,而震级大小则与扰动幅度基本上呈正相关;震前出现的电子浓度异常有时会受到地磁活跃的共同影响,此时的扰动幅度一般较大.地震电离层扰动现象是复杂多变的,需要联合地基和天基手段共同观测,并从机理上加强研究.

基于DEMETER卫星原位等离子体参量的震前异常提取方法研究及震例分析

基于法国DEMETER卫星等离子体分析仪和Langmuir探针观测到的原位等离子体参量,研究了参量随纬度变化、空间插值、空间差值、滑动中值、相关性分析等5种异常提取方法,并将这些方法应用于2006年1月—2010年4月期间国内6.0级以上、国外部分7.0级以上29次地震的震例分析中.由于等离子体参量具有一定的相关性,因此对于震中附近的轨道数据大于等于2个参量出现异常时,本研究才将其视为震前异常.通过研究发现,29次地震中有15次出现电离层原位等离子体参量的震前异常,异常时间大约为1—7天,震中东西两个方向均可能出现异常,但异常区域多偏向磁赤道.

利用DEMETER卫星数据分析强震前后的电离层异常

基于法国DEMETER卫星观测的离子温度(Ti)、VLF电磁场单频点频谱数据探索了2008年5月12日汶川MS8.0、2010年1月12日海地MS7.3和2010年2月27日智利MS8.8等3次强震前后与地震有关的电离层异常现象.结果发现,汶川地震前3天(5月9日)震中北偏西方向离子温度明显升高,震前4天(5月8日)VLF磁场低于200Hz的频段范围频谱在震中2°以内有明显突升;智利地震前9天(2月18日)震中北东方向离子温度有剧烈扰动,震前4天(2月23日)VLF磁场100—160Hz频段范围内出现突升;海地地震震前没有观测到明显的异常现象,但地震发生当天(震后约4—5小时)的Ti,40—160Hz频段电场频谱,以及120—480Hz磁场频谱均有明显突升,应为地震发生后能量释放所引起.分析认为,不同地震由于发震机制等各种情况的不同,其地震前后的表现也各不相同.虽然目前没有直接的证据表明本文研究的异常变化是由地震的孕育和发生引起的,但在数据处理中已尽可能排除了太阳、地磁等因素的影响,并且研究结果与前人的研究经验吻合,因此本文发现的异常可能与地震发生的关系较大.

九江地震前DEMETER卫星观测到的电离层异常

通过对法国DEMETER卫星观测的电磁场、电子和离子浓度及温度数据的分析，表明2005年11月26日江西九江Ms5．7地震前存在空间电离层异常现象，其中2005年11月17日、18日和21日在单个半轨道上存在较明显的异常变化，异常同步出现在电磁场和等离子体部分参量上，2005年11月22日、23日在20°～30°N范围内出现大面积的升温现象。此外，除震中区上空附近有异常变化外，在南纬的震中磁共轭区也观测到相应的扰动。

DEMETER卫星探测到的强震前O^+浓度变化

利用DEMETER卫星观测数据,采用level-2图像目视解译的方法和重访轨道对比方法,对2006年5月3日发生在汤加群岛的7.9级地震进行分析.从震前6天、震前2天、震前1天和震后2天的level-2图像可看到,电场和等离子体参量在震中上空偏北的位置出现扰动信号,震前的扰动信号幅度随地震时间临近有所增强,扰动持续时间也相应增加;震后2天扰动信号依然存在,其幅度并未减弱.通过对比震前1天的轨道在2006年至2008年内的重访轨道,发现O^+浓度存在三类较规律的变化特征,即在夏季时,北半球的值高于南半球;冬季时则相反;二分季节时,南北半球含量相当.本文给出了地震和磁暴对O+浓度的不同影响,地震影响最靠近震中位置轨道上的O+浓度,而磁暴影响全球轨道上O^+浓度分布.同时获取了DEMETER卫星上朗缪尔探针在上述重访轨道同步探测的电子浓度数据,发现电子浓度与O^+浓度存在同步增加.等离子体浓度增加的现象可能与地震产生异常电场进而影响电离层结构有关.

DEMETER卫星记录到的电离层加热现象

在法国DEMETER卫星运行期间,地基电离层加热装置SURA和HAARP开展了一系列加热试验,记录到各类电离层异常信息,发现电离层加热过程中卫星观测的电离层扰动信号包括HF发射泵波及边带泵波、VLF人工源增强及频谱拓展、ULF/ELF/VLF调制波、ELF电磁扰动、ULF谐振波、等离子体特征参量扰动及高能粒子沉降等.由于传播及耦合机制的差异,发射泵波可以穿透电离层直达卫星高度,其观测概率最高达到68%以上,其他扰动受发射调制模式及当地电磁环境等影响,观测概率相对较低,均在40%左右,有些甚至是某次试验中出现的个别事例.结合中国地震电磁监测试验卫星飞行轨道设计及载荷配置等,对未来开展加热试验进行了分析论证,并参考DEMETER,卫星试验结果给出了一些建议.

DEMETER卫星数据格式解析与数据入库效率研究

该文旨在解译DEMETER卫星载荷的二进制数据格式,并实现海量电磁数据导入ORACLE数据库的入库技术,为高效分析卫星数据和研究地震-电磁效应奠定基础。考虑到海量数据入库耗时太长,因此基于入库效率提出了3种不同的数据入库方法,并采用C和OO4O(Oracle Objects for OLE)接口编程实现。从入库耗时和后续科学分析的便利性对3种入库方法的效率进行比较和分析,采用最优方案建立了Demeter卫星数据库,为后期基于Oracle的高效数据读取和分析提供了技术依据。