ISAPE2018在杭州电子科技大学召开

2018年12月4-6日,第十二届国际天线、传播和电磁理论学术研讨会(The 12th International Symposium on Antennas,Propagation and EM Theory,简称:ISAPE2018)在杭州电子科技大学科技馆报告厅召开,来自国内外的300多名专家学者和青年代表参加了此次会议。

高频频率预测方法中国区域的精细化研究

提出了一种适用于中国及邻近区域高频天波传播的精细化频率预测方法:该方法基于ITU-R频率预测方法体系,在应用中国参考电离层模型的基础上,利用1976—2006年10个电离层观测站近三个太阳活动周期电离层特征数据的统计分析结果,充分考虑预测参量随空间位置、昼夜以及太阳活动的变化特性,重建了E层、F1层和F2层OWF-MUF和HPF-MUF转化因子的时空映射.利用中国境内2008年1月6条链路和2012年3月9条链路的观测结果,对本文所述方法和ITU-R建议方法进行对比分析,对比结果显示本文所述方法较ITU-R建议方法在预测精度上有了明显的改善:MUF、OWF、HPF预测的均方误差分别降低了0.28、0.16、0.45MHz,最大误差降低量为0.90、0.55、1.31MHz,均方相对误差平均降低了4.79%、2.97%和4.91%,最大误差降低量分别为10.14%、8.63%和11.75%.

中国地区电离层TEC暴扰动研究

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI,对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9h(10.5h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.

ITU-R P.1546方法在中国陆地典型区域适用性研究

在解读、剖析ITU-RP.1546方法的基础上,通过对比北京周边平原地区和贵州喀斯特山区的测试结果和预测结果,分析了该方法在两类中国陆地典型区域的适用性.分析结果表明:1)在3s和30s高程精度下,平原地区均表现出较好的适应性,但提升高程精度可一定程度上减小预测误差;2)山区在3s高程精度下具有良好适应性,粗粒度的高程数据将对发射天线等效高度及场强插值、地形余隙角修正值产生较大影响,其中3s与30s高程精度下的地形余隙角修正值的均值相差30.85dB.研究结果可为ITU-R建议所提供传播预测方法的区域性应用及本地化研究等方面提供参考依据.

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟。模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%。本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系。研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,而以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域。此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报。

中国地区电离层f_oF_2的重构方法研究

提出了一种以中国参考电离层为背景的中国地区电离层foF2的区域重构方法,该方法根据foF2时间和空间相关性,将foF2的估计值与中国参考电离层模型值之差的相对值作为区域变化参量,引入电离层距离、经度因子和纬度因子等参数实现了电离层区域重构.利用我国电离层foF2的数据,对该方法的重构精度进行了评估,实现了中国地区的电离层区域预报.

中国典型区域Es特性研究

利用中国海口、长春和拉萨三个站1976—1986年一个太阳周的观测数据,对中国典型区域的Es特性进行了研究.分析了不同强度Es(f_0E_s>3,5,7,9 MHz)出现概率随本地时、季节以及太阳活动的变化规律,并对电离层Es遮蔽情况(包括全遮蔽和半遮蔽)进行了系统分析.研究结果表明,各种强度的Es出现概率均是白天大于夜间,夏季高于其他季节,随太阳活动性变化规律不明显,地区差异较大,大部分情况拉萨站Es出现概率最高;对于全遮蔽和半遮蔽特性,不同站也表现出不同的分布规律.

PMSE人工电子加热和过冲实验的初步研究

极区中层夏季回波(PMSE)是发生在极区中层顶附近的一种异常强大的雷达回波,它具有明显的分层现象,加热有时能引起过冲现象.电波环境特性及模化技术国家重点实验室从2006年开始开展PMSE加热实验,通过三年的PMSE观测及加热实验,观察到PMSE回波强度具有明显的分层现象,并且层数之间变化迅速.另外本文也得到PMSE加热特征曲线OCC(Overshoot Characteristic Curves)图,回波功率随高度变化的剖面图、回波强度随时间的变化图,存在明显的过冲现象.本文开展的PMSE加热实验研究,为将来我国独立开展PMSE研究打下了一定的基础.

电离层暴时经验模型STORM在中国区域的适应性研究

利用中国区域内9个垂测站1976—1987年一个太阳活动周期的电离层暴时f_0F_2数据,统计分析了电离层暴事件的等级,以及不同等级的电离层暴随季节和地磁纬度的分布特征.研究发现,中小型电离层暴在春秋季发生的概率较大,不同季节的发生次数与地磁纬度具有明显的关系.利用STORM模型对电离层暴时f_0F_2和大型及特大型电离层暴时f_0F_2的预测值与月中值进行了比较.结果表明,除了冬季误差增大外,发生电离层暴时STORM模型能够有效地改善月中值模型.增加中国的暴时数据,并提高对冬季的暴时参数f_0F_2的预测是改善STORM模型的重要因素.建立合适的暴时指数来预测f_0F_2是未来研究的重点.

中国电离层f0F2、M（3000）F2与国际参考电离层IRI——86的比较

本文对太阳活动第二十一周(1977—1986年)我国九个电离层垂测站实测 f_0F_2和 M(3000)F_2月中值与 IRI—86模式的计算结果进行了分析。指出 IRI一86模式使用于中国计算 f_0F_2和 M(3000)F_2时,在低纬地区和中纬的某些地区有较大的系统偏差。因此,在我国使用时需要谨慎。

地磁暴期间中国中低纬电离层的CIT研究

利用电离层层析成像技术(Computerized Ionospheric Tomography,CIT)处理115°E子午圈附近6个台站的GPS观测数据,分析了2004年11月地磁暴期间中国中低纬电离层的响应情况.结果表明,电离层呈正相扰动,且不同高度上的响应不同,800 km以下电子密度有不同程度的增加,且在峰值高度附近增幅最大,800 km以上地磁暴的影响并不显著;伴随地磁能量的注入,赤道异常峰极向扩展;随磁扰强度的降低,电子密度也逐渐恢复至平静水平.这些结果与以往的理论和观测结果一致,初步估计扰动是由热层暴环流引起的,并受到赤道异常峰移动的影响.

利用MF雷达对耀斑期间电离层D区电子密度的观测研究

利用MF雷达观测资料对X级别耀斑爆发期间在66—80 km高度之间的电子密度进行了研究,观测到了耀斑爆发期间电子密度的突然增加,在较低高度上的电子密度的时间变化趋势与耀斑的软X射线辐射通量相关.电子密度的变化强度依赖于具体的耀斑参数,有些耀斑引起的电子密度增加高达400 cm-3,有些仅为100 cm-3左右.但耀斑期间在这一高度区间增加的总电子含量增量仅占耀斑辐射引起的整个电离层总电子含量增量的千分之一左右.最后,利用恢复阶段电子密度的时间变化过程估算了1997年11月4日耀斑期间部分高度上的有效复合系数.

CBMT第二界面成像理论和实验研究

长期以来,固井质量测井主要利用声波法探测水泥环第一界面进而评价固井质量,水泥环第二界面是水泥封隔系统的最薄弱环节,其胶结状况评价则一直是固井质量评价的重大难点,通常只能根据声波变密度测井曲线进行定性评价,第二界面胶结评价是测井追求的目标。该文在中海油服自主研发的扇区水泥胶结成像测井仪器CBMT 基础上,利用CBMT 仪器测量的贴壁全波波形,采取系统的数值模拟配以适当的实验室物理模拟相结合的方式,研究了利用水泥环外侧反射波进行第二界面胶结状况评价的技术可行性及影响因素,得出了在CBMT 仪器贴壁全波波形中,来自于水泥环外侧的反射波幅度与第二界面胶结差扇区大小关系明显,利用其对水泥环第二界面胶结状况进行评价是可行的结论,并对第二界面胶结差扇区分辨率、适应的水泥环厚度及地层条件进行了探讨。

第24太阳活动周中国地区电离层闪烁统计特性研究

利用第24太阳活动周中国多个地区GNSS电离层闪烁监测站数据,统计分析中国中低纬地区电离层闪烁特性.结果显示:电离层闪烁主要发生在春秋分及夜间20:00-02:00 LT时段;在28°N以南地区,纬度越低电离层闪烁强度和发生概率越高;电离层闪烁发生概率与太阳活动呈正相关,太阳活动上升年电离层闪烁发生概率高于下降年;不同强度地磁活动条件下,电离层闪烁均可能发生,且与地磁活动强度整体呈负相关.通过研究电离层闪烁统计特性,可以为电离层闪烁机理的深入研究、预报及工程应用提供参考.

中国电离层 f0F1与国际参考电离层的比较

本文对我国八个电离层垂测站,在第二十和二十一两个太阳活动周(1967～1986年)中二十年实测 f_0F_1资料与 IRI 计算结果进行了系统的分析比较。指出将IRI 用于我国计算 f_0F_1时,其数值大小偏差较小,而 F_1层的出现时间与实测结果差别较大。为此,提出了更加适合我国情况的建议。

基于深度卷积神经网络的频高图特征提取研究

本文提出了一种利用深度卷积神经网络的频高图特征提取方法,在频高图不同层回波信息标记的基础上,构建包含降采样部分和上采样部分的频高图回波识别网络模型,实现了频高图不同回波信息自动识别.利用试验获取的频高图数据,通过人工对频高图中电离层不同层的回波信息分别标记,生成网络模型样本数据集.以随机方式,选取样本数据集80%的数据作为训练数据,其余数据作为测试数据.经网络模型训练和测试,结果显示网络模型能够自动有效地识别测试频高图中不同层的回波信息.在此基础上,结合数字图像处理中的腐蚀算法和连通域思想,针对性地设计滤波器,滤除已识别回波信息中的噪声、干扰、多跳回波,能够实现测试频高图特征参数的有效提取.并且通过与传统方法比较,该方法特征提取精度整体上优于传统方法,可为频高图特征的自动、精确提取提供一种新的技术方法.

电子地图业在卫星导航应用中的发展对策研究

本文分析了卫星导航应用中与地理信息产业相关的电子地图产业在国内外发展的现状与趋势,研究了新时期中国导航电子地图业的基本特征和作用,提出了电子地图产业的发展对策。

基于多模型神经网络的湿度廓线反演研究

为提升微波辐射计对大气廓线探测的精度,利用ARM大气观测站提供的地基微波辐射计、毫米波测云雷达以及探空数据,构建了两种添加不同云信息的反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型(添加入云和出云高度的C-BPNN模型与添加雷达反射率因子的Z-BPNN模型)与一种未添加云信息的BPNN模型(记为BPNN0),并对反演结果进行了对比,结果表明:C-BPNN模型和Z-BPNN模型在任何天气下(有云或无云),得到的反演误差都小于BPNN0模型;C-BPNN相较于另外两种模型反演结果具有更高的稳定性。对3种模型各自反演结果最好的个例分析发现,C-BPNN与Z-BPNN模型主要的误差存在于高空无云但是相对湿度却出现跃变的情况,说明神经网络模型对初始权值与阈值较为敏感,因此通过遗传算法(genetic algorithms,GA)对BPNN模型进行优化。经GA优化后的反演结果表明:BPNN0模型与C-BPNN模型具有明显优化效果,而Z-BPNN模型优化效果则不明显。

曲靖非相干散射雷达观测研究进展与展望

本文介绍了我国曲靖非相干散射雷达的主要技术方案,结合实测数据分析表明该雷达具备了电离层电子密度与等离子体温度观测、空间碎片凝视探测与月球二维成像探测等能力,可用于研究电离层F层气候学特征、电子密度暴时变化与异常增强等天气事件、E-F谷区结构与变化、约3 cm以上尺寸空间碎片的分布特征与模型、月球不同区域的散射回波特性等.下一步将重点开展低电离层与北驼峰结构及演化过程、电离层暴时与扰动特性观测.

北极航道短波组网通信效应及极区粒子沉降对其影响的研究

北极航道是指穿过北冰洋,连接大西洋和太平洋的海上航道,北极航道的快速发展对世界政治经济格局将产生深远影响。现有极区单台站短波通信易受极区恶劣空间环境因素的影响,可通率不高,无法对北极航道船舶的安全航行提供可靠保障。本文针对北极航道短波通信保障需求,搭建基于确定性模型的短波通信覆盖区评估理论框架,探究复折射指数射线追踪功率计算方法,进而评估北极航道短波组网通信效应,同时开展了高能粒子沉降等极区电离层扰动对北极航道短波传播效应影响的研究,旨在为短波组网北极航道通信效能评估与站网规划设计提供理论基础。