电离层不同传播模式信号多普勒频移的实验研究

介绍了试验采用的设备和工作参数。依据试验数据,统计分析了电离层不同传播模式信号的多普勒频移、射线距离、信号强度、能量频谱的距离展宽和频率展宽,给出了不同传播模式信号多普勒频移、射线距离和信号强度间的比较结果。最后通过分析电离层不同传播模式信号多普勒频移与射线距离间的变化关系,得到了对不同传播模式多普勒频移变化规律的一些新的认识。

电离层不均匀体对短波信号影响的实验研究

通过斜向探测设备获取的实验数据,分析Es传播模式和F2层低角模式反射高度处波状扰动情况下,电离层不均匀体对信号幅度、相位、瞬时多普勒频移及FFT频谱信号的影响。试验结果显示,Es层的不均匀体会造成反射信号幅度快速变化,信号相对相位出现扰动;穿过Es层的F2层模式信号没有Es层不均匀体信号的变化特性。小幅度波状变化的F2层反射信号幅度和瞬时多普勒频移有同样周期和同比幅度变化的周期振荡。FFT频谱分析显示,Es层不均匀体会造成信号频谱的扩展;而F2层波状扰动周期在积累时间内没有较大变化时,频域信号有多个离散的频谱,当扰动周期有明显变化时,频域信号是一个连续的扩展频谱。

电离层不同传播模式信号衰落特性的实验研究

采用可分辨不同传播模式的新型斜向探测设备和技术同时记录了不同传播模式的信号衰落实验数据.基于最小均方根误差的概率分布最大似然参数估计和小概率事件的Kolmogorov-Smirnov假设,统计并分析了不同传播模式电波信号的衰落特性.实验结果表明:1 000 km左右单程电路单跳模式的时域信号幅度衰落并非瑞利分布,亦非正态分布,但频域信号幅度衰落满足正态分布.

电离层短波三维射线追踪及其应用研究

从三维射线追踪的Haselgrove方程出发,采用龙格-库塔法求解沿射线路径的电波传播参数,实现了电离层短波数字三维射线追踪,重点对数字三维射线追踪具体实现的一些关键问题处理进行了深入分析研究。本研究工作是结合传播工程技术问题开展的,以一类具体的电离层模型,给出了三维射线追踪在一些传播工程中的具体应用。

基于IRI模型的垂测电离图自动判读算法

提出了一种基于IRI模型背景,模糊理论、约束外推、ARTIST算法相结合的垂测电离图自动判读算法。该算法可以实时、自动给出电离层分层信息及各层参数,对于常规电离图判读正确率接近百分之九十,对于异常电离图也可以给出较合理的判读结果。

电离层参数短期预报研究进展

对国内外电离层参数短期预报方法进行了综述,重点介绍了几种作者最新研究的电离层f_0F_2参数短期预报方法.包括基于混沌时间序列分析的电离层f_0F_2参数提前15min(分钟)准实时预测方法、基于人工神经网络技术的提前1h(小时)现报方法、提前1～3d(天)的神经网络预测方法、相似日短期预报方法以及综合预报模型方法.利用中国垂测站多年的观测数据对各种算法的预测精度进行了评估,并与国内外相关算法进行了定性或定量比较,各种预报方法都在前人的预报精度基础之上有了一定的提高.其中提前15min(分钟)预测方法平均相对误差小于4%,平均绝对误差小于0.2MHz,可以用于实时性和精度要求较高的短波系统;提前1小时预报方法在太阳活动高年平均预测相对误差小于6%,均方根误差小于0.6MHz,太阳活动低年平均预测相对误差小于10%,均方根误差小于0.5MHz,平均相对误差比前人研究的自相关方法提高3个百分点左右;对于提前1～3d(天)短期预报,综合预报模型方法充分利用了神经网络方法、自相关方法以及相似日方法的优点,获得了高于任何一种单一方法的精度,对于中国9个垂测站(海口、广州、重庆、拉萨、兰州、北京、乌鲁木齐、长春、满洲里)在不同太阳活动性条件下的历史数据进行了精度测试,提前1天和提前3天预测的平均相对误差分别小于10%和小于15%,达到了国内先进水平.此外,该方法还可以综合更多预报方法,具有进一步提高预报精度的潜力.文中提出的针对不同尺度进行电离层参数预测的方法具有一定的理论基础,且精度高、易实现,对从事电离层短期预报算法研究及相关专业的学者具有一定的参考价值.

基于相空间重构的f_0F_2一步预测算法研究

利用低纬度地区某垂测站2005年3月和4月两个月f_0F_2参数共5856个数据样本,对提前15min的一步预测算法进行了研究.基于混沌时间序列的相空间重构方法,以相近邻点轨迹具有相似性为预测理论基础,采用k最近邻点的方法对下一时刻的f_0F_2进行预测.对邻点个数的选取采用了训练法和自适应选择法,对选出的邻点采用平均法和自回归两种方法进行处理,并对几种不同方法的预测结果进行了比较.结果证明,基于相空间重构的一步预测算法预测精度较高,并且容易实现,运算速度高,适用于电离层参数准实时预报.

中国南部地区Es层出现规律统计及分析

利用中国地区广州和海口两个常规观测站一个太阳周的历史数据（1996～2006年），根据突发E层（Es层）临界频率的不同取值范围对我国南部地区Es的出现概率和临界频率的变化规律进行了统计与理论分析。统计结果显示，中国地区是Es高发区，对于各种强度的Es层都是在夏季白天时段出现概率最大，最大可以达到90％以上；此外，Es层临界频率具有与F2层临界频率类似的变化规律，在正午时刻前后达到最大值，但Es层出现概率与太阳活动性没有绝对的依存关系。可见，Es层对夏季高频通信影响很大，白天时段受影响程度更大。

利用人工神经网络预测电离层foF2参数

利用人工神经网络技术实现了电离层f_oF_2参数提前1小时预测.从f_oF_2时间序列本身的变化特征出发,根据时间序列相关分析结果确定网络输入参数.选用当前时刻f_oF_2值,预测时刻前一天的f_oF_2值,预测时刻前7天f_oF_2平均值,当前时刻前7天f_oF_2平均值,f_oF_2的一阶差分及表示当前时刻t的变量共六个参数作为神经网络输入,下一时刻值作为神经网络输出.对于太阳活动高年平均预测相对误差小于6%,均方根误差小于0.6 MHz,太阳活动低年平均预测相对误差小于10%,均方根误差小于0.5 MHz.

一种基于HF返回散射电离图推断Es层参数的新方法

建立了一种Es层模型,该Es电子浓度的垂直分布剖面采用准抛物(QP)模型描述,沿水平方向的变化采用准余弦和线性模型相结合,其内部电子浓度分布具有连续性和光滑性。同时,Es和背景电离层的连接也是连续而且光滑的。基于该Es模型,利用三维数字射线追踪技术,研究了不同参数情况下Es对电波传播的影响,合成了不同参数经Es层反射的返回散射电离图前后沿描迹,在仿真研究的基础上,提出了一种基于返回散射电离图推断Es参数(包括Es临频、高度、厚度、Es发生区域)的新方法,实测数据验证的结果表明:该方法能够很好的拟合实测返回散射电离图,表明了Es模型和推断Es参数方法的有效性。