磁暴期間電離層的CT重建.pdf

1、人類生活離不開通訊,而電離層是衛(wèi)星通訊的必經(jīng)信道,又是天波通訊的反射鏡。由于電離層結(jié)構(gòu)本身的不穩(wěn)定性導(dǎo)致通訊質(zhì)量和全球定位系統(tǒng)GPS的導(dǎo)航定位精度的下降,給人類生產(chǎn)與生活帶來了極大的不便。因此,電離層研究一直吸引著科研人員的關(guān)注。
　　科研人員將醫(yī)學(xué)CT技術(shù)應(yīng)用于電離層大尺度結(jié)構(gòu)的重建,衍生出了一門全新的科學(xué)-電離層層析成像技術(shù)(CIT)。早期的電離層層析成像是利用極軌衛(wèi)星Cicada、NNSS的信標(biāo)重建出電離層電子密度隨高度和緯

2、度變化的二維電子密度分布。自從GPS出現(xiàn)之后,電離層探測(cè)技術(shù)有了質(zhì)的飛越。利用GPS信標(biāo)觀測(cè)對(duì)電離層進(jìn)行層析成像能夠很好地重建出平靜及擾動(dòng)條件下電離層電子密度的空間三維分布,對(duì)電離層大尺度結(jié)構(gòu)重建及地球空間環(huán)境對(duì)電離層擾動(dòng)的影響的研究有著很大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　電離層的典型變化時(shí)間是20分鐘,由于GPS衛(wèi)星是高軌衛(wèi)星,在20分鐘內(nèi),GPS衛(wèi)星轉(zhuǎn)過的角度較小以致于在待重建區(qū)域內(nèi)得到的投影數(shù)據(jù)不完備。本論文重建電離層電子密度分

3、布時(shí),將重建時(shí)間間隔取為1小時(shí),假設(shè)電離層電子密度在1小時(shí)內(nèi)不隨時(shí)間變化,首先在理論上推導(dǎo)了電離層電子密度在1小時(shí)內(nèi)不隨時(shí)間變化情況下的CIT重建公式,然后實(shí)現(xiàn)了基于差分相對(duì)TEC觀測(cè)的電離層CIT算法,并利用該算法進(jìn)行模擬重建。不添加掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)700 km以下的電離層添加掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)兩種不同條件下的模擬重建結(jié)果證明了該算法能很好地重建出電離層電子密度的大尺度空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)只利用地基GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建時(shí),可以得到水平分辨率較好的