中國低緯地區(qū)TEC耗空分布特征研究.pdf

1、低緯地區(qū)是電離層閃爍高發(fā)區(qū)域。電離層閃爍會對高頻通信、星地通信以及GNSS（Global Navigation Satellite System）導(dǎo)航定位等系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致通信誤碼率上升、導(dǎo)航定位精度下降。等離子體泡不規(guī)則結(jié)構(gòu)是引起低緯地區(qū)電離層閃爍的主要原因。利用GNSS信標(biāo)監(jiān)測電離層時，等離子體泡不規(guī)則結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為TEC（Total Electron Content）耗空。目前可利用的地基GNSS觀測數(shù)據(jù)越來越多，通過人工方法檢

2、測和統(tǒng)計TEC耗空的特征已難以實現(xiàn)對TEC數(shù)據(jù)的及時處理。因此，通過軟件自動檢測TEC耗空對于研究TEC耗空（等離子體泡不規(guī)則結(jié)構(gòu)）的時空分布特征具有重要的意義。
　　中國低緯地區(qū)是等離子體泡不規(guī)則結(jié)構(gòu)和電離層閃爍的高發(fā)區(qū)域。本文首先利用中國低緯地區(qū)的GNSS觀測數(shù)據(jù)研究開發(fā)了一套自動檢測TEC耗空的軟件，然后利用不同采樣間隔的GNSS觀測數(shù)據(jù)對該軟件的適用性和可靠性進行了驗證，最后利用該軟件分析處理了桂林地區(qū)2013年電離層閃爍

3、頻發(fā)月份的GNSS觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并分析了桂林地區(qū)TEC耗空的時空分布特征。本文的主要工作如下。
　　一、利用中國低緯地區(qū)GNSS雙頻載波相位數(shù)據(jù)，通過編程自行開發(fā)了一套自動檢測電離層TEC耗空的軟件。該軟件自動檢測電離層TEC耗空的步驟如下：首先根據(jù)GNSS雙頻載波相位數(shù)據(jù)計算得到相對TEC數(shù)據(jù)，然后修正由信號失鎖、相位周跳等異?，F(xiàn)象引起的相對TEC數(shù)據(jù)異常（包括TEC數(shù)據(jù)缺失和TEC數(shù)值躍變兩種情況），得到連續(xù)的相對 TEC數(shù)據(jù)

4、，最后依據(jù) TEC擾動指數(shù)ROT（Rate Of change of TEC）和ROTI（Rate Of TEC Index）隨時間的變化特征，通過設(shè)定閾值條件自動檢測TEC耗空并統(tǒng)計出TEC耗空的特征（包括耗空的開始時間、結(jié)束時間、持續(xù)時間、最大深度以及相應(yīng)的地理位置）。其中，閾值條件包括判斷相對TEC數(shù)值分布連續(xù)性的閾值、ROT絕對值的閾值、ROTI的閾值以及計算ROTI所用滑動窗的時間間隔。
　　二、利用本文開發(fā)的自動檢測電

5、離層TEC耗空的軟件，分別對桂林站（地理坐標(biāo)：25.29°N,110.33°E）1s采樣間隔、三亞站（地理坐標(biāo)：18.3°N,109.6°E）15s采樣間隔、香港站（地理坐標(biāo)：22.43°N,114.34°E）30s采樣間隔的GNSS觀測數(shù)據(jù)進行了分析處理，通過改變閾值條件檢測出各臺站上空的TEC耗空，由此驗證了該軟件的適用性和可靠性。
　　三、利用本文開發(fā)的自動檢測電離層TEC耗空的軟件，對桂林地區(qū)2013年3、4、7、8、9、

6、10月的GNSS觀測數(shù)據(jù)進行了分析處理，統(tǒng)計并研究了桂林地區(qū)的TEC耗空的時空分布特征。統(tǒng)計結(jié)果表明：
　　1) TEC耗空主要發(fā)生在20LT至次日凌晨2LT，且20LT至24LT為TEC耗空高發(fā)時段；
　　2) TEC耗空的持續(xù)時間通常在40min之內(nèi)，很少超過60min；
　　3) TEC耗空的最大深度通常小于20TECU，且最深TEC耗空主要發(fā)生在地理緯度20°N～26°N區(qū)域（磁緯10°N～16°N，即赤道異常