基于GPS掩星觀測的電離層F2層形態(tài)學特征研究.pdf

1、電離層能夠影響無線電波的傳輸,其中電離層F2層的電子密度分布特征會顯著影響中、短波的傳播。GPS掩星觀測技術是一種新型的地球探測技術,它具有全球覆蓋、可長期穩(wěn)定觀測等優(yōu)點。本文利用2007年–2011年COSMIC和GRACE兩個GPS掩星觀測系統(tǒng)提供的電離層電子密度剖面數(shù)據(jù)研究電離層 F2層峰電子密度(即NmF2)的全球分布特征。本文主要工作及研究結果如下。
　　(1)對于單次GPS掩星事件提供的電離層電子密度剖面數(shù)據(jù),將電子密

2、度視為隨高度變化的函數(shù)。通過設置2個參數(shù)(即M和k1)對電離層電子密度剖面數(shù)據(jù)進行篩選,以剔除不合理的剖面數(shù)據(jù)。然后,根據(jù)電離層電子密度斜率的正負變化,正確地提取出NmF2和相關的時間、地理位置信息。
　　(2)根據(jù)GPS掩星觀測所獲得的NmF2數(shù)據(jù)的特征,利用遺傳算法對BP人工神經網絡進行優(yōu)化,通過MATLAB編程對優(yōu)化后的BP人工神經網絡結構進行設計。然后,利用經遺傳算法優(yōu)化的BP人工神經網絡對GPS掩星觀測提供的NmF2進行

3、插值處理,獲得NmF2的全球分布圖像。
　　(3)運用上述方法,對2007年–2011年COSMIC和GRACE提供的電離層電子密度剖面數(shù)據(jù)進行處理,在獲取NmF2的全球分布圖像后,重點研究了赤道電離異常、威德爾海異常和廣義威德爾海異常的分布特征和變化規(guī)律。研究結果表明:赤道電離異常、威德爾海異常和廣義威德爾海異常均具有明顯的地方時變化特征和年變化特征。與太陽活動低年(即2007年–2009年)相比,太陽活動高年(即2010年和2