中國(guó)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(huì)對(duì)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(cè)電離層時(shí)，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(cè)數(shù)據(jù)越來(lái)越多，通過(guò)人工方法檢

2、測(cè)和統(tǒng)計(jì)TEC耗空的特征已難以實(shí)現(xiàn)對(duì)TEC數(shù)據(jù)的及時(shí)處理。因此，通過(guò)軟件自動(dòng)檢測(cè)TEC耗空對(duì)于研究TEC耗空（等離子體泡不規(guī)則結(jié)構(gòu)）的時(shí)空分布特征具有重要的意義。
　　中國(guó)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(guó)低緯地區(qū)的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)研究開發(fā)了一套自動(dòng)檢測(cè)TEC耗空的軟件，然后利用不同采樣間隔的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該軟件的適用性和可靠性進(jìn)行了驗(yàn)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(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)并分析了桂林地區(qū)TEC耗空的時(shí)空分布特征。本文的主要工作如下。
　　一、利用中國(guó)低緯地區(qū)GNSS雙頻載波相位數(shù)據(jù)，通過(guò)編程自行開發(fā)了一套自動(dòng)檢測(cè)電離層TEC耗空的軟件。該軟件自動(dòng)檢測(cè)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(jì)算得到相對(duì)TEC數(shù)據(jù)，然后修正由信號(hào)失鎖、相位周跳等異?，F(xiàn)象引起的相對(duì)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(duì) TEC數(shù)據(jù)

4、，最后依據(jù) TEC擾動(dòng)指數(shù)ROT（Rate Of change of TEC）和ROTI（Rate Of TEC Index）隨時(shí)間的變化特征，通過(guò)設(shè)定閾值條件自動(dòng)檢測(cè)TEC耗空并統(tǒng)計(jì)出TEC耗空的特征（包括耗空的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、持續(xù)時(shí)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(duì)TEC數(shù)值分布連續(xù)性的閾值、ROT絕對(duì)值的閾值、ROTI的閾值以及計(jì)算ROTI所用滑動(dòng)窗的時(shí)間間隔。
　　二、利用本文開發(fā)的自動(dòng)檢測(cè)電

5、離層TEC耗空的軟件，分別對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理，通過(guò)改變閾值條件檢測(cè)出各臺(tái)站上空的TEC耗空，由此驗(yàn)證了該軟件的適用性和可靠性。
　　三、利用本文開發(fā)的自動(dòng)檢測(cè)電離層TEC耗空的軟件，對(duì)桂林地區(qū)2013年3、4、7、8、9、

6、10月的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理，統(tǒng)計(jì)并研究了桂林地區(qū)的TEC耗空的時(shí)空分布特征。統(tǒng)計(jì)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(shí)段；
　　2) TEC耗空的持續(xù)時(shí)間通常在40min之內(nèi)，很少超過(guò)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