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,電離層探測技術(shù)有了質(zhì)的飛越。利用GPS信標(biāo)觀測對電離層進(jìn)行層析成像能夠很好地重建出平靜及擾動條件下電離層電子密度的空間三維分布,對電離層大尺度結(jié)構(gòu)重建及地球空間環(huán)境對電離層擾動的影響的研究有著很大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　電離層的典型變化時間是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,將重建時間間隔取為1小時,假設(shè)電離層電子密度在1小時內(nèi)不隨時間變化,首先在理論上推導(dǎo)了電離層電子密度在1小時內(nèi)不隨時間變化情況下的CIT重建公式,然后實現(xiàn)了基于差分相對TEC觀測的電離層CIT算法,并利用該算法進(jìn)行模擬重建。不添加掩星觀測數(shù)據(jù)和對700 km以下的電離層添加掩星觀測數(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觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行重建時,可以得到水平分辨率較好的