衛(wèi)星信號電離層探測及應(yīng)用技術(shù)

第1章 電離層概述．．． 11．1 電離層的物理化學過程．．． 11．1．1光化學過程．．． 11．1．2 輸運過程．．． 21．2 電離層變化的主要影響源．．． 21．2．1 太陽活動．．． 21．2．2 地磁活動．．． 31．3 電離層的變化特性．．． 41．3．1 電離層的空間變化．．． 41．3．2 電離層的時間變化．．． 51．4 電離層特征參量．．． 71．4．1 電子密度．．． 71．4．2 總電子含量．．． 81．4．3 臨界頻率．．． 81．4．4 電離層閃爍指數(shù)．．． 91．5 電離層探測手段．．． 91．5．1 電離層垂測．．． 91．5．2 無線電波遙測．．． 101．5．3 散射雷達探測．．． 101．5．4衛(wèi)星實地探測．．． 10第2章 基于衛(wèi)星信號的電離層特征參量測量理論與方法．．． 112．1 電離層TEC測量．．． 112．1．1 法拉第旋轉(zhuǎn)法．．． 112．1．2 差分多普勒法．．． 122．1．3 差分群時延法．．． 132．2 電離層閃爍指數(shù)及不均勻體參數(shù)測量．．． 152．3 電離層電子密度反演．．． 172．3．1 電離層層析成像技術(shù)．．． 172．3．2 電離層數(shù)據(jù)吸收技術(shù)．．． 202．3．3 電離層數(shù)據(jù)同化技術(shù)．．． 21第3章 導航系統(tǒng)電離層TEC修正精度分析與改進．．． 283．1 引言．．． 283．2 類Galileo系統(tǒng)電離層修正算法精度分析．．． 283．2．1 基于雙頻用戶的電離層TEC解算．．． 283．2．2單頻用戶電離層TEC解算．．． 363．2．3 基于GNSS電離層閃爍探測技術(shù)．．． 393．3 類Galileo系統(tǒng)電離層修正算法改進分析．．． 403．3．1 NeQuick模型再現(xiàn)電離層板厚的能力分析．．． 403．3．2 對我國BDS系統(tǒng)電離層修正的初步考慮．．． 483．4本章小結(jié)．．． 51第4章 電離層閃爍特性研究．．． 534．1 引言．．． 534．2基于GNSS的電離層閃爍特性研究．．． 534．2．1振幅閃爍與TEC擾動的關(guān)聯(lián)性分析．．． 534．2．2 天地基GNSS測量電離層閃爍特征對比分析．．． 654．2．3電離層不規(guī)則體參數(shù)特性分析．．． 804．3 討論．．． 894．4 本章小結(jié)．．． 91第5章 電離層層析成像技術(shù)．．． 935．1 引言．．． 935．2基于衛(wèi)星信標的電離層二維層析成像技術(shù)研究．．． 955．2．1 衛(wèi)星信標電離層CT原理．．． 955．2．2 電離層CT新算法．．． 955．2．3 衛(wèi)星信標數(shù)據(jù)處理．．． 975．2．4 計算結(jié)果與分析．．． 995．2．5 小結(jié)．．． 1065．3 基于GNSS和掩星數(shù)據(jù)聯(lián)合的電離層三維層析成像．．． 1075．3．1 掩星輔助地基GNSS電離層三維CT成像．．． 1075．3．2 電離層三維CT成像投影矩陣的構(gòu)建．．． 1115．3．3 電離層CT及精度驗證數(shù)據(jù)來源．．． 1165．3．4 電離層CT成像結(jié)果與討論．．． 1185．4 本章小結(jié)．．． 128第6章 基于數(shù)據(jù)吸收技術(shù)的電離層TEC地圖重構(gòu)．．． 1296．1 引言．．． 1296．2 基于數(shù)據(jù)吸收的全球TEC地圖重構(gòu)．．． 1306．2．1 NeQuick模型．．． 1306．2．2 NTCM-BC模型．．． 1316．2．3 數(shù)據(jù)吸收方法．．． 1326．3 模擬仿真驗證．．． 1356．3．1 模擬驗證流程．．． 1356．3．2 模擬驗證結(jié)果．．． 1376．4 實測數(shù)據(jù)驗證．．． 1406．4．1 實測數(shù)據(jù)來源．．． 1406．4．2 精度驗證結(jié)果．．． 1416．5 TEC重構(gòu)誤差分析與討論．．． 1446．5．1 TEC重構(gòu)誤差的UT時變化分析．．． 1446．5．2 TEC重構(gòu)誤差的季節(jié)變化分析．．． 1456．5．3 TEC重構(gòu)誤差的年變化分析．．． 1466．5．4 TEC重構(gòu)誤差的緯度變化分析．．． 1466．5．5 TEC重構(gòu)誤差隨地磁條件的變化分析．．． 1476．6 本章小結(jié)．．． 148第7章 基于數(shù)據(jù)吸收技術(shù)的電離層電子密度重構(gòu)．．． 1507．1 引言．．． 1507．2 數(shù)據(jù)吸收重構(gòu)三維電子密度．．． 1517．3 數(shù)據(jù)來源．．． 1547．4 電離層三維電子密度重構(gòu)結(jié)果．．． 1557．5 電子密度重構(gòu)精度評估與分析．．． 1597．5．1 與地基垂測數(shù)據(jù)的比較驗證．．． 1597．5．2 不同UT時季節(jié)太陽活動年份電子密度重構(gòu)精度分析．．． 1647．5．3 低緯和高緯區(qū)域重構(gòu)精度的區(qū)域變化．．． 1667．6 本章小結(jié)．．． 166第8章 電離層數(shù)據(jù)同化技術(shù)研究．．． 1688．1 引言．．． 1688．2 基于經(jīng)驗背景模型的數(shù)據(jù)同化方法．．． 1698．2．1 數(shù)據(jù)同化基本原理．．． 1698．2．2 Kalman濾波數(shù)據(jù)同化算法．．． 1698．2．3 誤差協(xié)方差模型．．． 1708．3 同化數(shù)據(jù)來源．．． 1728．4 同化數(shù)據(jù)預(yù)處理．．． 1748．5 電離層TEC和電子密度重構(gòu)精度評估．．． 1758．5．1 電離層TEC精度評估．．． 1758．5．2 電離層電子密度精度評估．．． 1798．6 分析與討論．．． 1878．7 本章小結(jié)．．． 192第9章 衛(wèi)星信號電離層探測技術(shù)在磁暴期間的應(yīng)用．．． 1949．1 引言．．． 1949．2 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理．．． 1959．3 磁暴期間電離層特征參量變化特征分析．．． 1969．3．1 磁暴期間太陽及行星際空間地磁環(huán)境．．． 1969．3．2 磁暴期間電離層變化分析．．． 1979．4 討論．．． 2159．5 本章小結(jié)．．． 218第10章 電離層對信息系統(tǒng)的影響效應(yīng)及應(yīng)用研究．．． 21910．1 引言．．． 21910．2 電離層對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響效應(yīng)．．． 22010．2．1 衛(wèi)星通信基本原理．．． 22010．2．2 電離層對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的效應(yīng)．．． 22110．3 電離層對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的影響．．． 22410．3．1 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的組成與定位原理．．． 22410．3．2 電離層對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的影響．．． 22610．4 電離層對雷達系統(tǒng)的影響．．． 23610．4．1 路徑偏移．．． 23610．4．2波束展寬．．． 23710．4．3脈沖展寬．．． 23810．4．4法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)．．． 23810．4．5電離層閃爍效應(yīng)．．． 23910．5 電離層對星載合成孔徑雷達（SAR）的影響．．． 24010．5．1合成孔徑雷達簡介．．． 24010．5．2電離層對合成孔徑雷達的影響．．． 24010．5．3電離層對合成孔徑雷達干涉測量的影響．．． 243參考文獻．．． 257