一、中国中纬地区电离层总电子含量的太阳活动性变化（论文文献综述）
陈强[1]（2021）在《基于EWT和改进RVM的TEC预测与地震电离层异常分析》文中指出电离层是地球空间的重要部分,电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）是描述电离层时空分布和特征变化的重要指标之一,电离层TEC的预报可以为人们研究电离层无线电波延迟改正、地震前兆分析和地震事件的发生机制等问题提供数据基础。近年来,电离层TEC预报和地震异常探测技术成为众多专家和学者的热门研究方向,然而由于电离层自身的复杂性以及对地震异常发生机制的解释理论等的缺乏,TEC预报和对地震异常探测的方法均有待改善。基于此,本文利用经验小波变换和改进相关向量机对电离层TEC预报、地震异常探测方法进行改进,并结合具体震例进行综合分析,具体内容如下:1.阐述了电离层的结构,介绍了太阳活动和地磁活动对电离层TEC的影响,使用连续和交叉小波变换对电离层TEC和太阳黑子数之间的周期进行分析,发现2012、2014和2015年份部分时段电离层TEC和太阳黑子存在约为27d的共振周期。2.介绍混沌理论和自适应核学习相关向量机的原理,提出基于混沌理论的a RVM预报新模型,并使用该模型与时间序列模型分别对不同太阳活动强度、不同经纬度的多个时段TEC进行预报和评价,得出基于混沌理论的a RVM预报模型的预测效果优于时间序列模型。3.介绍了经验小波分解的原理,并使用其与小波分解、经验模态分解三种方法对电离层TEC进行分解和评价,得出使用EWT对TEC的分解效果更好;结合经验小波分解,提出基于混沌理论的EWT-a RVM预报模型,并使用其与单一的a RVM预报模型以及时间序列模型对电离层TEC数据进行建模分析和预报精度评定。实验表明,基于混沌理论的EWT-a RVM模型在太阳活动低年和高年预报值相较于单一的a RVM模型精度进一步提高,可以较好地用于TEC预报,考虑将其作为地震期间的TEC背景值预报模型。4.使用汶川、玉树、九寨沟三次震例的TEC数据进行分析,通过传统四分位距法、滑动时窗法以及基于混沌理论的EWT-a RVM预报模型进行背景值预报和异常点分析。发现:（1）汶川地震发生前第13d、第9d、第6d和第3d的异常现象可能是震前预兆信息;（2）青海玉树地震发生前第12d、第2d、地震当天异常现象可以看作是由地震造成的异常扰动;（3）四川九寨沟地震发生前12至11天均出现TEC异常,可以将其作为震前预兆信息。（4）在三次地震发生前12天左右会出现电离层TEC异常现象,该现象可能是孕育地震引起的,可以进一步分析。
赵凌新[2]（2021）在《北半球中高纬电离层F2层电子密度变化特性研究》文中研究说明地球电离层是距地面约60-1000km的中性大气成分被太阳辐射而部分电离的区域。该区域是连接近地空间和外层空间的纽带,是日地系统能量传输的关键区域,也是空间天气产生效应的重要场所。电离层中电子密度随高度变化,而F2层通常是电子密度最高的区域,F2层峰值电子密度（NmF2）常常用来表征电离层的日变化特征。受到电离层中电动力学等过程的影响,NmF2的演化过程常常偏离Chapman理论,即出现“异常”现象,表现为NmF2在不同的太阳光照条件下异常增强,异常减小。而这些电离层“异常”能够直接影响超视距雷达探测、无线通信导航等,因而一直是国内外研究的热点。目前前人的研究主要集中在中低纬电离层“异常”现象的分布特征与产生机制等方面,而由于中高纬电离层动力学过程较为复杂,该区域电离层“异常”现象的分布特征与产生机制至今远未弄清楚。本文聚焦中高纬电离层“异常”现象,并依据电离层NmF2日变化所对应不同太阳光照条件（光致电离）下出现的“异常”现象,将其分为:夜间增强、黄昏增强和午前“咬失”。利用北半球中高纬地区电离层数字测高仪长达16年连续观测数据,统计研究了上述“异常”现象的季节分布特征和随太阳活动水平的变化特征,并结合中高纬电离层经验模型E-CHAIM对这些“异常”现象进行模拟研究,探究其区域分布特征及造成这些特征的影响因素等。本文主要研究结果如下:1、夜间增强现象。在北半球中高纬地区,夜间由于没有光照,光致电离作用完全消失,正常情况下电离层NmF2在夜间会迅速减小,但有时NmF2在夜间会停止减小转为增加并且在午夜附近达到峰值,这便是夜间增强现象。夜间增强现象主要发生在当地冬季11、12、1、2四个月份,其发生率和相对增强幅度与太阳活动水平呈负相关。该现象主要是由于等离子体在电动力学漂移作用下从等离子层和顶部电离层向F2层注入造成的。E-CHAIM模型的模拟结果与观测相符,重现了夜间增强现象,并获取了北半球中高纬地区的夜间增强的时空分布特征:主要分布在欧洲东部到亚洲东北部（60°N,60°E周围）,以及沿着地磁50°N分布的宽度为10°左右的带状区域内。该分布特征可能与不同经度地磁场倾斜造成的向下等离子通量不同,以及地磁场经向变化导致径向风和电场漂移变化有关。2.黄昏增强现象。在北半球中高纬地区,午后由于光照减弱光致电离作用也随之减弱,正常情况下电离层NmF2在午后会逐渐减小,但有时NmF2在午后接近黄昏期间停止减小而转为增加,并且在日落附近达到峰值,这便是黄昏增强现象。黄昏增强现象主要发生在当地夏季5、6、7、8四个月份,其发生率和相对增强幅度与太阳活动水平呈负相关。该现象主要是日落附近光致电离作用和赤道向中性风引起的F2层抬升共同作用的结果。E-CHAIM模型的模拟结果与观测相符,重现了黄昏增强现象,并获取了北半球中高纬地区的黄昏增强的时空分布特征:主要分布在北美洲中部（45°N,90°W周围）、欧洲西部（55°N,15°E周围）和亚洲东北部（60°N,150°E周围）,并且沿着地磁50°N分布。该分布特征与北半球日落附近hmF2显着升高的区域分布特征密切相关。3.午前“咬失”现象。在北半球中高纬地区,上午由于光照增强光致电离作用也随之增强,正常情况下电离层NmF2在上午会逐渐增大,并在正午附近达到峰值,但有时NmF2在上午停止增加且转为显着下降,并且在午前达到极小值,这便是午前“咬失”现象。午前“咬失”现象主要发生在当地夏季5、6、7、8四个月份,随着太阳活动水平的升高,发生率和咬失程度均升高。该现象主要是由于中性风引起的等离子体向下输运和电子温度升高引起的等离子体向上扩散共同作用的结果。本文研究结果有助于深入理解中高纬电离层动力学过程,为电离层和空间天气建模预报提供了理论支撑,具有非常重要的科学意义和应用价值。
马羽璋[3]（2021）在《极区电离层离子上行现象研究》文中进行了进一步梳理极区电离层是地球开向太空的“天然窗口”,是众多空间天气现象的天然“显示屏”。太阳风-磁层耦合引起的各类动力学过程如大尺度对流电场和粒子沉降等,能沿着磁力线直接映射到极区电离层,形成众多不同尺度的不均匀体结构,如暴时密度增强（Storm Enhanced Density,SED）,舌状电离区（Tongue of Ionization,TOI）,极盖区等离子体云块（Polar Cap Patch）等。而大尺度对流和粒子沉降也会通过摩擦（离子）加热和电子加热等手段调制等离子体压力梯度,进而推动电离层的离子沿磁力线向上运动形成离子上行（Ion Upflow）。大多数的上行离子在上行到一定高度后由于缺乏足够的加热/加速,会在重力的作用下落回电离层;然而一部分上行离子会受到平行电场、波粒相互作用等过程的进一步加热/加速,继续沿磁力线向外运动形成外流（Ion Outflow）。外流离子会逃逸到磁层空间,成为磁层等离子体的补充,并影响或者调制磁层的动力学过程（如磁暴期间的环电流）。因此,离子上行是太阳风-磁层-电离层耦合系统中的关键过程之一。极隙区、极光椭圆和极盖区是离子上行的主要源区,离子上行的形成与这些区域中的动力学过程,以及诸多不均匀体结构的形成与演化息息相关。然而,由于极区电离层动力学过程极为复杂多变,这些不均匀体的形成和演化极易受到太阳风-磁层-电离层/热层耦合动力学过程中众多因素的控制与影响,使得这些不均匀体所伴随的离子上行的加速机制、分布特征和离子源区等至今尚无定论。因此,本文通过事件分析、统计与建模等手段对极区电离层中不均匀体伴随的离子上行现象展开研究,希冀厘清极区电离层离子上行相关机理与分布特征,提升对极区电离层-磁层耦合过程的认识。本文结合美国国防气象卫星（Defense Meteorological Satellite Program,DMSP）、地基全天空相机和非相干散射雷达等观测数据,对极区电离层中的不同区域、不同不均匀体中的离子上行现象进行研究,统计分析了不均匀体和离子上行的空间分布、统计特征和加速机制。并基于已有的全球电离层-热层耦合模型对不均匀体伴随的离子上行进行模拟分析。在此基础上,我们进一步开展等离子体层-电离层/热层耦合建模,以研究极区电离层/热层离子上行逃逸路径及物理机制。本文主要结果归纳如下:1.极盖区中的离子上行极盖区是极区中粒子沉降较少、缺乏足够加热过程的区域。因此,极盖区中的离子通常表现为下行。为研究极盖区中何时发生离子上行,以及离子上行的空间分布和可能的物理机制,我们基于极盖区边界高能粒子沉降能通量的截止和水平对流速度的反转等特征,开发了极盖区边界的自动判定方法。并选取离子上行速度大于50 m/s且具有三个以上连续数据点的区域作为极盖区中的离子上行事件。我们利用该自动判定方法在2010至2014年的DMSPF16、F17的北半球观测数据共判定出14771个极盖区穿越事件。统计结果显示:（1）极盖区中的离子上行主要发生于对流速度和离子上行速度较高的晨侧扇区,昏侧扇区的离子密度虽较高但离子上行发生率较低;（2）极盖区中的离子上行发生率随着对流速度和太阳活动性增加而增加,且随着太阳天顶角的降低而增加;（3）极盖区中对流速度较低时,离子上行速度随着天顶角增加而增加,在太阳天顶角的0°时（春秋分）达到峰值;对流速度较高时,离子上行速度随着太阳天顶角的增加而减小。离子上行通量随对流速度和太阳天顶角的变化与离子上行速度表现相似,两者的变化均体现了磁力线上离子的时间演化效应和摩擦加热对离子上行的协同作用。2.极光椭圆中的离子上行极光椭圆伴随有较强的粒子沉降和场向电流,其引起的电子加热可形成双极电场并调制电子压力梯度形成离子上行。因此,极光椭圆是极区电离层主要的离子上行源区。我们利用2010至2013年DMSP卫星观测数据开展了极光椭圆内场向电流和离子上行相关性的统计研究。统计结果表明:（1）I区场向电流区域的离子上行率比Ⅱ区更高,为极光椭圆内的主要离子上行区域;（2）地磁活动较为活跃时,场向电流和离子上行发生率均会显着升高,且纬度分布会向赤道方向拓展;（3）晨侧 06-09 Magnetic Local Time（MLT,磁地方时）、正午 10-14 MLT、昏侧15-18 MLT和午夜22-01 MLT四个扇区更易观测到离子上行,且晨侧的离子上行发生率要高于昏侧;（4）极光椭圆中晨侧区域的对流速度较大,离子温度显着升高,表明存在较强的离子（摩擦）加热;昏侧区域的软电子沉降通量和电子温度较高,表明电子加热可能占主导;正午和午夜区域分别对应着极光活动较为活跃的极隙区和亚暴粒子沉降区,其软电子沉降通量较高,离子和电子温度均明显升高,表明在正午和午夜区域中离子加热和电子加热协同作用,形成离子上行。3.极盖区等离子体云块伴随的离子上行等离子体云块的密度通常为极盖区背景的两倍及以上,当加热过程较为充分时,会产生显着的离子上行通量,此时等离子体云块将成为重要的离子上行源区。因此,我们开发了极盖区等离子体云块的自动判定方法,并对等离子体云块伴随的离子上行展开统计研究,最终在2010-2014年的DMSP卫星观测数据中判定出3565个等离子体云块。统计结果表明:（1）地磁纬度较低的极盖区边缘区域的对流速度、电子温度、场向电流和离子上行发生率明显高于地磁纬度较高的极盖区中央区域,然而极盖区中央区域的离子温度要高于极盖区边缘区域;晨侧的对流速度和离子上行发生率高于昏侧,而昏侧的离子密度和等离子体云块发生率较高;（2）通过统计分析,我们找到了区分冷等离子体云块和热等离子体云块的判定依据:当离子温度与电子温度的比值小于0.8（Ti/Te>0.8）或者电子温度大于离子温度加600K（Te>Ti+600 K）时,等离子体云块应为热等离子体云块;反之则为冷等离子体云块;并且我们发现冷等离子体云块主要发生在离子温度相对较高的极盖区中央区域;而热等离子体云块主要发生在电子温度相对较高的极盖区边缘区域;（3）统计结果表明热等离子体云块更易伴随离子上行,主要是由电子加热和摩擦（离子）加热共同作用的结果。4.西行浪涌所伴随的离子上行西行浪涌是亚暴期间产生的强烈极光现象,其伴随的粒子沉降可通过电子加热形成离子上行。我们利用两个亚暴期间西行浪涌事件的地基全天空相机和非相干散射雷达观测数据,深入研究了极盖区的流通道与西行浪涌及其伴随的离子上行的联系。观测结果表明:（1）证实了来自极盖区的低电子密度和低电子温度的流通道可以触发并促进西行浪涌的演化;（2）西行浪涌中的极向对流和极光粒子沉降伴随有明显的离子上行,表明离子上行可能是电子沉降引起的电子加热和极向对流的上行分量共同作用的结果。5.等离子体层-电离层/热层耦合建模研究离子上行我们利用全球电离层-热层模型（GITM）对2001年3月31日的SED事件及其伴随的离子上行建模研究,并与GPS-TEC（Total Electron Content,总电子含量）和DMSP卫星观测数据进行对比分析。结果表明:模型可较好的重现SED事件,并发现SED伴随的离子上行可能源于对流增强引起的摩擦加热和极向对流的投影效应。为更好的研究极区离子上行的逃逸路径及其物理机制,我们以GITM模型为基础,尝试开发电离层-等离子体层耦合的离子上行模型。目前耦合模型的等离子体层部分已基本完成,搭建了整体架构、厘清了基本方程和运算逻辑,并初步模拟了顶部电离层到等离子体层的离子外流。结果显示氢离子在电场和磁场梯度的作用下可以从电离层顶部外流到等离子体层高度,验证了等离子体层模型模拟离子上行的有效性。并初步探究了等离子体层与电离层/热层耦合过程,为等离子体层-电离层/热层耦合模型的构建及离子上行的物理机制研究等奠定了一定的基础。本文基于天基和地基观测数据对极区不同区域及典型不均匀体结构的离子上行现象的统计特征和物理机制进行了系统研究,展示了不同因素对离子上行的作用与贡献,提升了极区不同区域、不均匀体与离子上行现象之间的物理关系的认知。利用GITM模型模拟研究了 SED伴随的离子上行,并尝试搭建研究离子上行的等离子体层-电离层/热层耦合模型。等离子体层部分的构建已经完成并可用于模拟离子外流。
杨昆谕[4]（2021）在《改进的MEEMD-LSTM电离层建模及其异常值探测研究》文中认为探究电离层延迟误差的产生,为GNSS信号处理和短期的震前探测提供理论和数据依据,是提升GNSS定位导航精度的一种重要方法。本文基于经典经验模态分解、排列熵、向量机与长短时神经网络的相关理论对中国地区2013年全年电离层变化以及震区短时异常构建模型,进行了全面分析与测算,并从时空维度分析了电离层变化规律性与异质性进程,主要对如下内容进行了分析总结:（1）详细介绍了电离层产品的详细内容,并利用IGS国际数据分析中心提供的电离层格网产品分析电离层TEC值在发生太阳活动、地磁活动、时间变化时产生的相关性变化。相关性分析的结果表现出,电离层TEC的变化与太阳活动呈现强相关性,随太阳活动的剧烈产生相应的活跃性。（2）分别介绍经验模态分解方法集合,其中包括经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）,集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）和补充集合经验模态分解算法（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）,并且引入了集合平均经验模态分解方法（Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition,MEEMD）及改进的MEEMD分解算法（加入SVM的集成模式分解）。分别利用各种方法对模拟信号进行分解以及测算分析,比较几种算法对真实信号的模拟情况,发现改进的MEEMD算法可以有效地分解电离层TEC数据,改善模态混叠现象,提升电离层测算效率。（3）针对全球电离层TEC的时空预测问题,提出了一种改进的MEEMD-LSTM电离层TEC预测模型,并详细描述了其原理。提取了2013年的电离层格网产品并使用前9个月的电离层TEC数据用于建模,通过ARMA模型与改进的MEEMD-LSTM预测模型分别对建模剩下的后三个月数据做成的检验组进行了预测,并对预测结果进行了详细分析,发现新模型的均方根误差（0.02）小于ARMA模型的均方根误差（0.04）,提升了电离层数据时间分辨率上的预测效率值。（4）将改进的MEEMD-LSTM电离层TEC模型放到实际应用中来探测地震时期电离层异常值,对2013年4月20日四川地区发生的地震进行探测。测算分析结果可发现,本文使用的新方法有效地降低了传统的预测过程中存在的系统误差,剔除了与地震无关的波动因素,在震中地区4月20日附近出现非地震表征的电离层扰动情况下,该模型可有效地探测出异常值。因此,在考虑到时间空间各方面因素影响及变化的情况下,基于改进的MEEMD-LSTM预测模型构建的震前预测模型能够有效地检测出震前的TEC异常,有效的降低了非地震活动引起的TEC变化而产生的虚假警告,从而突出地震活动引起的TEC变化。
王秀英,杨德贺,周子涵,崔静,周娜,申旭辉[5]（2021）在《ZH-1卫星得到的中国及邻区顶部电离层背景特征》文中提出利用ZH-1（CSES）卫星LAP载荷原位电子密度数据对中国及邻区（0°—54°N,70°—140°E）的顶部电离层背景分布及随季节变化进行了详细分析,研究结果显示:（1）研究区赤道异常的纬度延伸范围、随经度分布形态及它们的季节变化,具有与其他研究结果一致的规律性.（2）中纬度区,白天电子密度存在一个低值带,夜间电子密度呈现高值带.昼夜对比结果显示夜间电子密度升高现象在研究区中纬以上所有季节都存在,但在向低纬延伸时与赤道异常现象呈互补分布,此强彼弱,反之亦然.（3）白天观测的电子密度,半年异常表现为随纬度升高,两峰值出现时间由春秋季向夏季演变,最终过渡到中纬只有夏季峰值的年变形态;季节异常仅在赤道附近4°范围内出现.夜间观测的电子密度,北纬22°以上、50°以下出现半年异常,22°以下出现季节异常.（4）月均值背景总体上表现为夜间电子密度较白天相对波动更剧烈;其中白天电子密度,分季、夏季较冬季波动更剧烈,赤道异常区较中纬区波动更剧烈;夜间电子密度,在所有时、空上波动水平大致相当.（5）研究区电离层背景时空变化特征较为复杂,数据波动亦随时空有变化,对电离层相关科学问题的研究需关注数据背景的分析.综合这些结果及与其他同期观测数据的比较结果,我们认为ZH-1卫星原位电子密度观测数据的相对变化与其他数据集一致.同时,研究区背景数据也呈现了以往研究中未被发现的特征.ZH-1卫星观测数据具有一致的地方时和观测地点,为电离层相关科学问题的系统性研究提供了一个很好的数据集.
赵坤娟[6]（2020）在《基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究》文中认为电离层对卫星信号的影响一直是全球卫星导航系统GNSS（Global Navigation Satellite System）数据处理中主要的误差源之一。基于GNSS的电离层研究主要包括电离层延迟监测方法研究,建模和预报研究,以及电离层产品的应用。随着我国北斗卫星导航系统BDS（Bei Dou Navigation Satellite System）全球组网建设完成,使得基于GNSS的电离层研究有了更多的机遇和可能性。一方面,北斗系统的星座不同于其他卫星导航系统,在赤道上空包含特有的地球静止轨道GEO（Geostationary Earth Orbit）卫星,可实现高精度电离层延迟监测;另一方面,我国建立了独立的国际GNSS监测评估系统（international GNSS Monitoring and Assessment System,i GMAS）,使得研究电离层有了可靠的数据支撑和分析基础。因此本文依托i GMAS重点开展了北斗GEO卫星的电离层监测、北斗全球广播电离层延迟修正模型BDGIM（Bei Dou Global broadcast Ionospheric delay correction Model）评估、i GMAS电离层产品长期预报方法研究。论文研究结果可促进i GMAS监测系统的完善和发展,为我国北斗卫星导航系统和电离层相关技术的发展和应用提供支撑。论文研究的主要成果和创新点如下:（1）利用北斗GEO卫星对地静止的特性,基于近几年的观测数据和频间偏差产品,开展了固定穿刺点处电离层TEC的连续监测试验研究。BDS特有的GEO卫星和地面站相对位置固定,其电离层穿刺点几乎固定不变,可对固定穿刺点处电离层进行连续不间断监测。因此论文提出利用GEO卫星双频观测数据对固定穿刺点处电离层TEC监测的方法。首先通过比较北斗码伪距和载波相位观测值的不同组合,分析得到B1&B2双频组合计算电离层延迟为最优组合。然后采用相位平滑伪距方法计算电离层延迟TEC,相较其他电离层数学模型,该方法的优点是不会引入模型误差,连续三年监测结果与IGS格网产品比较误差约为2TECU。最后利用GEO电离层连续的监测结果,分析了太阳活动的电离层响应特征。（2）在北斗三号全球系统开通之前,基于i GMAS全球跟踪网等数据,以GNSS多系统的事后精密电离层产品和双频实测电离层产品为参考,开展了北斗电离层模型（BDGIM）评估方法研究和实际的试验评估,并与其他广播电离层模型进行了比较分析。评估结果表明:a)与BDSKlob相比BDGIM模型在性能上有了较大提升,电离层改正精度大约提高了20%,并弥补了BDSKlob模型在高纬度和两极区域异常的缺点;b)BDGIM模型和GPSKlob模型相比,模型参数更新率快,对全球范围内的电离层延迟描述更精确,北半球和赤道区域的电离层改正优势明显,南半球中纬度区域和GPSKlob模型精度相当,南半球高纬度区域会出现精度略逊于GPSKlob模型;c)BDGIM模型在电离层平静时期和春季异常时期的表现都优于BDSKlob、GPSKlob模型,在较长时间尺度上BDGIM模型也是可靠的。d)通过与双频实测电离层的对比,BDGIM的差值STD约为1～2.5 TECU;BDSKlob的差值STD约为2～3 TECU,GPSKlob的差值STD约为1.7～6.8 TECU。（3）基于i GMAS电离层产品研究了电离层TEC的长期预报方法,提出了电离层TEC的直接序列预报方法和间接系数预报方法,并对实际预报效果进行了验证。研究电离层TEC的长期预报方法,对于卫星导航系统自主运行,以及相关科学研究等具有重要意义。直接序列预报方法是利用自回归滑动平均ARMA（p,q）模型直接对每个格网点上的电离层VTEC序列进行预报,而间接系数预报方法是将电离层VTEC转换成球谐系数后,对球谐系数序列应用ARMA（p,q）模型进行预报。利用i GMAS电离层产品对提出的两种方法进行检验和比较,结果表明,在15天以内,上述两种方法的预报结果较好,和参考值比较具有很好的一致性,预报值和参考值之差小于3 TECU的格网点数占比75%以上,在每天太阳直射阶段和参考值的差值略大,在4 TECU以内,超过15天时,间接系数预报方法的精度略高于直接序列预报方法。通过6次30天的预报得到的2019年下半年结果显示,两种方法电离层预报的精度基本在80%以上。另外,直接序列预报方法适用于区域性预报,间接系数预报方法适用于全球性预报;临时预报采用直接序列预报方法较为省时,而连续自动化预报采用间接系数预报方法更省时省存储空间。
王宇晨[7]（2020）在《基于地基GNSS的电离层TEC研究》文中提出电离层是指地球上空60～1000km范围的大气区域,与人类生活密切相关。电离层的变化,对导航定位、无线电通信等有很大影响。因此,利用现代科技手段进行地球空间探测,了解电离层的物理结构和特性,具有重要意义。GNSS观测电离层具有全天时、全天候、全球性等优点。本文研究内容主要有:（1）详细论述了GNSS监测电离层的技术原理和方法,制定了针对区域电离层监测的有意义的方案。（2）选择2014年中国陆态网络在北京地区的四个监测站的观测资料解算穿刺点的电离层TEC值,并使用三种数学函数模型（多项式函数、低阶球谐函数、广义三角级数）拟合,分别解算DCB值,和IGS中心的电离层文件中的值比较,分析了不同模型解算的精度;（3）利用模型拟合后反算出的穿刺点处的电离层VTEC值,统计得到三种模型的残差均值和均方根误差;选择北京中心位置（39°56′N,116°20′E）的电离层TEC拟合结果和欧洲定轨中心（CODE）发布的GIM产品中的值进行比较,验证了函数模型拟合的准确性;（4）选择多项式函数模型,利用2013～2017年的观测资料建立电离层TEC模型,解算出2013～2017年电离层TEC的每日均值,分析了随时间变化规律以及电离层TEC值和太阳活动的关系。（5）通过地磁指数分析电离层TEC对磁暴的响应,最后采用BP神经网络预测电离层TEC。实验得到,三种函数模型在北京地区的拟合精度相当,多项式函数模型拟合精度略高于其他模型。电离层TEC值和太阳活动高度相关,在太阳活动高年明显大于太阳活动低年。电离层TEC值呈现周年变化特性和季节变化特性;电离层TEC对磁暴的响应主要体现在地磁指数的变化;利用BP神经网络模型进行电离层预测时,输入参数越多,精度越高。
朱永兴[8]（2020）在《北斗系统全球电离层建模理论与方法研究》文中研究指明电离层延迟是卫星导航系统的主要误差源。北斗卫星导航系统（BDS）已由北斗区域系统（北斗二号系统,BDS-2）发展为北斗全球系统（北斗三号系统,BDS-3）,服务范围也由区域拓展全球。BDS-3具有星座全球分布、区域异构的特点,卫星播发了S和L频段多个导航信号,本文从BDS-3卫星观测数据质量分析、差分码偏差（DCB）估计、电离层总电子含量（TEC）估计、BDS全球电离层建模和BDS-3广播电离层模型（BDGIM模型）性能分析等方面研究了GNSS电离层建模相关理论与方法。主要研究内容和创新点如下:1.提出了BDGIM模型约束的DCB解算方法,解算得到的BDS-3卫星新信号DCB精度优于1.0ns,解决了绝对电离层TEC估计问题。该方法不依赖于外部高精度电离层产品,可以应用于单站卫星、接收机DCB实时解算。2.基于BDS星座中GEO、IGSO、MEO运行速度和轨道面不同的分析,设计了基于临近穿刺点TEC变化和日界TEC跳变的电离层TEC精度综合评估方法,充分考虑了BDS星座中GEO、IGSO、MEO运行速度和轨道面不同的特点,采用该方法分析B1I/B2I载波相位平滑伪距双频组合估计的电离层TEC精度优于3.0TECu。3.构建了顾及经纬度方向异性的反距离加权插值（IDW）方法,充分考虑了电离层TEC经纬度方向梯度,采用连续12年“两分两至”日前后的IGS-GIM产品分析表明,电离层TEC插值精度比常规IDW方法提高25%左右。4.构建了顾及粗差影响的Kriging插值方法,采用2014年“两分冬至”日前后的IGS-GIM产品和GNSS双频观测量进行试验验证,结果表明,该方法有效抑制了粗差数据影响,全球插值精度约为1.0～4.0TECu,优于改进的IDW方法。5.提出了BDGIM模型约束的BDS全球电离层建模方法,克服了现有BDS-3地面跟踪站分布稀疏问题,以BDGIM模型作为虚拟观测量约束球谐函数模型建模,采用平方根信息滤波仿实时方法按照5min时间间隔解算模型参数,BDS全球电离层建模精度约为2.0～5.0TECu,相比原有BDGIM模型提升约为6.5%。6.构建了北斗全球电离层时延修正模型（BDGIM）性能评估指标体系,系统评估了BDGIM模型性能,以IGS-GIM产品和GNSS双频观测量为基准,分析认为BDGIM模型改正精度明显优于GPS采用的Klobuchar模型,在全球范围改正中误差约为4.0TECu,改正比例约为75%。7.针对BDS-3卫星新信号体制,深入分析了各频点观测数据质量,为优选观测量组合开展电离层TEC研究提供参考。采用BDS-3组网卫星数据分析表明,BDS-3卫星各频点伪距多路径误差为0.11m～0.27m,对比BDS-2卫星B1I、B3I频点,随高度角变化的异常现象已基本消除;BDS-3卫星各频点载波相位观测噪声为0.11mm～0.37mm。
赵瑜馨[9]（2020）在《电离层扰动的指数研究及模拟》文中提出电离层扰动是空间天气预报的主要任务之一,也是电离层物理研究的重要问题。电离层不仅受到来自上层的太阳活动、地磁活动的影响,还与共存的热层发生耦合,低层的大气活动同样会对电离层产生扰动,因此电离层扰动呈现出复杂、多尺度、不规则的变化特征。当电离层发生扰动时,电子密度发生变化,对远距离短波通信、卫星通信与导航定位、超短波视距雷达系统的工作性能以及航天器的测控产生影响。研究电离层扰动的物理机制及指数预报对于避免空间天气事件的经济损害,维护人类空间活动的安全十分必要。将电离层扰动从背景分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点。白谱法在电离层数据处理中的应用为提取电离层扰动特征提供了一种新的数学方法。基于白谱法构建的单站指数Js、区域指数Jr和全球指数Jp能够很好的反映单站、区域及全球电离层扰动情况,Js空间分布图（Js map）能够直观地反映电离层扰动的二维空间变化特征。本文基于以上三种指数对典型的磁暴及台风过程中电离层的扰动进行研究,验证了该方法在不同扰动强度情况下的可行性与优势。本文首先利用电离层Js指数、Jr指数和Jp指数及太阳、行星际参数对2015年3月“圣帕克里克”事件和2017年9月“中元节”事件中两个G4级磁暴过程及电离层各区域对磁暴的响应过程进行分析。在两次事件中,局地电离层扰动强度相差不大,但“圣帕克里克”事件中由于激波快速压缩导致南向磁场显着增强并持续时间更长,因此电离层呈现大范围长时间的整体扰动,而“中元节”事件中三次ICME只引起南向磁场的短时增强,因而引起的电离层扰动持续时间较短,呈现阶段性区域扰动。在此基础上,本文尝试使用白谱法提取太阳、地磁、电离层及中性大气密度的扰动,并构建新指数。新指数去除了背景趋势,从而可以明显看到上游到下游连锁的响应过程。经过白谱法处理后太阳及电离层指数JF10.7,JSSN,JSSA及Jp TEC中明显去除了F10.7指数、SSN、SA及GTEC中太阳活动周的下降趋势。“圣帕克里克”事件中Dst及AE的原始值和新指数大于“中元节”事件,而Ap指数的原始值和新指数则相反。不同地磁指数的表现不同可能由于观测台站分布地磁纬度不同,使用的地磁场数据种类不同,以及数据时间精度不同造成的。虽然“圣帕特里克”事件中太阳活动均非常强烈,但整体电离层扰动小于“中元节”事件,而300km左右大气密度扰动大于“中元节”。这可能是由于“圣帕特里克”事件中顶部电离层等离子体密度突然增加,造成F2层以下的电子密度偏低,太阳风能量被顶部电离层捕获造成的。电离层不仅受到上层太阳活动、地磁活动以及与之共存的热层耦合作用的影响,下层中性大气也会对电离层产生影响。本文基于中国区域高分辨率TEC（Total Electron Content）数据以及反映电离层空间变化特征的二维Js map,对2013年9月超强台风“天兔”期间的电离层扰动情况进行研究,给出了电离层对台风的二维响应特征。研究发现,台风路径附近区域电离层扰动最强,并且台风接近大陆（包括大的岛屿）时电离层活动可能会改变。此外,本文利用三维电离层/热层耦合模型GITM-R模拟了2016年9月台风“莫兰蒂”激发的重力波对我国东南沿海区域电离层的扰动。受限于100km处对电离层及中性大气的观测数据匮乏,下边界重力波强迫输入的确定通过台风GNSS TEC观测的环形电离层行扰参数以及重力波色散关系来进行估算。模拟40min后,距离台风眼位置1000 km内重力波的水平相速度和周期稳定在168.83m/s和17 min,与观测的重力波参数相吻合。电离层TEC扰动的大小随时间逐渐增加,扰动从圆心径向向外扩展,且扰动大小各向异性。本文还分析了不同波长及频率的重力波对的电离层扰动的影响,发现扰动幅度与周期呈负相关,与波长呈正相关。
张诗涵[10]（2020）在《基于卫星原位观测的中低纬电离层不规则结构分布特征研究》文中进行了进一步梳理电离层是地球上层大气的重要组成部分,也是日地空间环境中连接近地大气和外层空间的重要枢纽,它还与卫星导航、无线通信以及人类空间活动息息相关。此外,电离层中的各种粒子因受到中性风、电场等不稳定因素的影响而发生复杂的变化,形成了各种不同尺度的电离层电子密度不规则结构（简称电离层不规则结构）。在中低纬地区,电离层不规则结构的发生率最大且影响最为严重,因此,研究中低纬地区的电离层不规则结构的分布特征颇具意义。欧空局的Swarm卫星由三颗近极轨道卫星组成,其携带的朗缪尔探针为研究中低纬电离层电子密度不规则结构的时空变化特征提供了丰富的原位观测数据。作为近极轨道卫星,Swarm卫星更为研究中低纬电离层电子密度不规则结构沿经向方向的变化特征提供了帮助。目前,关于沿地磁子午线方向（即经向方向）的中低纬电离层不规则结构变化特征的研究比较少。有鉴于此,本文利用2014年1月至2016年12月期间Swarm卫星原位观测提供的电子密度观测数据开展了如下工作。一、每颗Swarm卫星的飞行范围为地理纬度87.35°S–87.35°N,且飞过该地理纬度范围所需时间约为47分钟。Swarm卫星朗缪尔探针原位观测获得的电子密度数据以天为单位存储在不同的数据文件中。本文使用Matlab软件开发了一套对中低纬地区（指地理纬度范围40°S–40°N）Swarm卫星原位观测的电子密度数据进行分段提取的程序,并验证了程序的正确性。二、为了研究中低纬地区的电离层不规则结构的分布特征,首先通过编程自行开发了一套自动识别、分类中低纬电离层不规则结构的程序,然后使用该程序对2014年1月至2016年12月期间在地理纬度40°S–40°N区域内三颗Swarm卫星原位观测得到的电子密度数据进行了自动识别和分类,然后对程序自动识别和分类的结果进行了人工验证。人工验证结果证明了本文开发的自动识别、分类中低纬电离层不规则结构的程序的适用性。三、由于对沿地磁子午线方向（即经向方向）的中低纬电离层不规则结构变化特征的研究仍然比较少,因此,本文分析了2014年1月至2016年12月三颗Swarm卫星在亚太地区（即地理经度范围为90°E至150°E的地区）和南美地区（即地理经度范围为-81°E至-63°E的地区）原位观测得到的电子密度观测结果。分析结果表明,中低纬电离层不规则结构主要发生在地方时夜间（即地方时18h–6h）,这与广义R-T机制产生低纬电离层不规则结构的结论是一致的。2014年至2016年,随着太阳活动强度的逐渐减弱,中低纬电离层不规则结构的发生率也逐年减小,这与前人研究得出的电离层不规则结构发生率与太阳活动强度之间的关系是一致的。2014年至2016年期间,大多数情况下（亚太地区的发生率为52%–83%,南美地区的发生率为54%–69%）中低纬电离层不规则结构呈现出南北半球对称性。这说明,在亚太地区和南美地区,可以利用位于南、北半球两个磁共轭区域的其中一个区域的中低纬电离层不规则结构观测数据预测另一个区域是否出现中低纬电离层不规则结构。该方法为研究中低纬电离层不规则结构的分布特征提供了新的思路。此外,与亚太地区电离层不规则结构高发于春秋两季不同的是,南美地区每年的1月、9月、10月、11月和12月观测到的“含有电离层不规则结构事例”的数量较多,2月至8月期间观测到的“含有电离层不规则结构事例”的数量相对较少。这与前人研究得出的南美地区电离层不规则结构的季节分布特征是一致的。四、由于海洋和地缘政治原因,地球上有大片地区无法设立地基GNSS（Global Navigation Satellite System,即全球导航卫星系统）台站以研究电离层不规则结构引起的L波段电离层闪烁现象,Swarm卫星的电子密度原位观测数据为研究上述地区的电离层不规则结构的分布特征提供了丰富的数据源。本文将2014年1月至2016年12月的Swarm卫星的电子密度原位观测和三亚台站的地基GPS电离层闪烁观测在同时、同地监测到的电离层不规则结构进行了对比,将对比结果分为Swarm卫星原位观测和三亚地基GPS电离层闪烁观测都监测到电离层不规则结构的事例、仅Swarm卫星原位观测监测到电离层不规则结构的事例、仅三亚地基GPS电离层闪烁观测监测到电离层不规则结构的事例三种情况。本文的分析结果表明,两种手段都监测到电离层不规则结构的概率为27.27%,仅由Swarm卫星原位观测监测到电离层不规则结构的概率为60.61%,仅由三亚地基GPS电离层闪烁观测监测到电离层不规则结构的概率为12.12%。这说明尽管利用不同的观测手段进行同时、同地监测是深入研究中低纬电离层不规则结构分布特征的一种新思路,但Swarm卫星电子密度原位观测和地基GPS电离层闪烁观测这两种观测手段得到的结果的一致性不太好。本文对导致这两种观测手段得到的结果一致性不好的可能原因进行了分析。
二、中国中纬地区电离层总电子含量的太阳活动性变化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中国中纬地区电离层总电子含量的太阳活动性变化（论文提纲范文）
（1）基于EWT和改进RVM的TEC预测与地震电离层异常分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 电离层研究意义 |
| 1.1.2 TEC预报模型的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电离层TEC预测研究现状 |
| 1.2.2 地震期间电离层TEC预报研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 电离层概述及变化分析 |
| 2.1 电离层概述 |
| 2.1.1 电离层垂直结构分析 |
| 2.1.2 电离层水平结构分析 |
| 2.1.3 电离层不均匀结构分析 |
| 2.2 中国地震局GNSS数据服务平台 |
| 2.3 电离层的影响因素 |
| 2.3.1 太阳活动和地磁活动介绍 |
| 2.3.2 太阳活动与地磁活动指数 |
| 2.3.3 地磁活动对电离层的影响 |
| 2.3.4 太阳活动对电离层的影响 |
| 2.4 太阳黑子数与TEC数据的周期性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于混沌理论的a RVM电离层TEC预测模型 |
| 3.1 算法原理简介 |
| 3.1.1 混沌理论概述 |
| 3.1.2 自适应核学习相关向量机 |
| 3.2 基于混沌理论的a RVM预测理论 |
| 3.3 基于混沌理论的a RVM电离层TEC预测分析 |
| 3.3.1 数据与评价指标 |
| 3.3.2 实验分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 基于混沌理论的EWT-a RVM电离层TEC预测模型 |
| 4.1 经验小波分解 |
| 4.2 经验小波分解精度分析 |
| 4.2.1 评价指标 |
| 4.2.2 实验分析 |
| 4.3 基于混沌理论的EWT-a RVM电离层TEC预测模型 |
| 4.4 基于混沌理论的EWT-a RVM电离层TEC预测分析 |
| 4.4.1 数据选取与实验方案 |
| 4.4.2 实验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 地震电离层异常分析 |
| 5.1 传统异常探测方法 |
| 5.1.1 平均值法和中位数法 |
| 5.1.2 四分位距法 |
| 5.1.3 滑动时窗法 |
| 5.2 利用基于混沌理论的EWT-a RVM算法对地震TEC异常分析 |
| 5.3 汶川地震电离层异常分析 |
| 5.3.1 探测阈值的计算 |
| 5.3.2 TEC参考背景值预报流程 |
| 5.3.3 汶川地震期间TEC异常分析 |
| 5.4 青海玉树地震电离层异常分析 |
| 5.4.1 探测阈值的计算 |
| 5.4.2 TEC参考背景值预报 |
| 5.4.3 青海玉树地震期间TEC异常分析 |
| 5.5 四川九寨沟地震电离层异常分析 |
| 5.5.1 探测阈值的计算 |
| 5.5.2 TEC参考背景值预报 |
| 5.5.3 四川九寨沟地震期间TEC异常分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的论文、获奖情况 |
| 致谢 |
（2）北半球中高纬电离层F2层电子密度变化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 中高纬电离层概述 |
| 1.1.2 影响电离层电子密度日变化的主要过程 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 研究动机和内容 |
| 第2章 研究手段 |
| 2.1 电离层无线电探测 |
| 2.1.1 磁化等离子体和A-H公式 |
| 2.1.2 测高仪工作原理 |
| 2.1.3 观测数据的选取及处理 |
| 2.2 电离层模型 |
| 2.2.1 国际参考电离层模式(IRI) |
| 2.2.2 北极高纬电离层经验模型(E-CHAIM) |
| 第3章 夜间增强现象研究 |
| 3.1 夜间增强典型事件描述 |
| 3.2 数据处理方法 |
| 3.3 夜间增强现象统计研究 |
| 3.3.1 统计结果 |
| 3.3.2 讨论 |
| 3.4 E-CHAIM对北半球中高纬夜间增强的模拟结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 黄昏增强现象研究 |
| 4.1 黄昏增强典型事件描述 |
| 4.2 数据处理方法 |
| 4.3 黄昏增强现象统计研究 |
| 4.3.1 统计结果 |
| 4.3.2 讨论 |
| 4.4 E-CHAIM对北半球中高纬黄昏增强的模拟结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 午前“咬失”现象研究 |
| 5.1 午前“咬失”典型事件描述 |
| 5.2 数据处理方法 |
| 5.3 午前“咬失”现象统计研究 |
| 5.3.1 统计结果 |
| 5.3.2 讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加会议、交流和获奖情况 |
| 参加会议和交流情况 |
| 获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）极区电离层离子上行现象研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太阳风、磁层、电离层/热层概述 |
| 1.1.1 太阳风 |
| 1.1.2 磁层 |
| 1.1.3 电离层/热层 |
| 1.2 太阳风-磁层-电离层耦合过程 |
| 1.2.1 磁层-电离层大尺度对流 |
| 1.2.2 粒子沉降 |
| 1.3 离子上行 |
| 1.3.1 离子上行概述 |
| 1.3.2 离子上行机制 |
| 1.3.2.1 离子加热 |
| 1.3.2.2 电子加热 |
| 1.3.2.3 其他影响因素 |
| 1.4 极区电离层不均匀体及其伴随的离子上行 |
| 1.4.1 暴时密度增强 |
| 1.4.2 亚极光带极化流 |
| 1.4.3 极盖区等离子体云块 |
| 1.4.4 极光 |
| 1.5 论文主要工作 |
| 1.6 论文创新点 |
| 第二章 研究手段 |
| 2.1 观测手段 |
| 2.1.1 美国国防气象卫星 |
| 2.1.2 非相干散射雷达 |
| 2.1.3 全天空相机 |
| 2.2 数值模型 |
| 2.2.1 全球电离层-热层模型 |
| 2.2.2 热层-电离层电动力学通用环流模型 |
| 第三章 极盖区/极光椭圆中的离子上行 |
| 3.1 极盖区中的离子上行 |
| 3.1.1 极盖区离子上行判定 |
| 3.1.2 统计结果分析 |
| 3.2 极光椭圆离子上行 |
| 3.2.1 极光椭圆离子上行判定 |
| 3.2.2 统计结果分析 |
| 3.3 章节小结 |
| 第四章 极区电离层不均匀体伴随的离子上行 |
| 4.1 等离子体云块伴随的离子上行 |
| 4.1.1 等离子体云块判定 |
| 4.1.2 统计结果分析 |
| 4.2 西行浪涌伴随的离子上行 |
| 4.2.1 西行浪涌事件一 |
| 4.2.2 西行浪涌事件二 |
| 4.2.3 观测结果讨论 |
| 4.3 章节小结 |
| 第五章 等离子体层-电离层/热层耦合离子上行模型初探 |
| 5.1 电离层/热层模型 |
| 5.1.1 模型简介 |
| 5.1.2 基本方程 |
| 5.1.3 电离层/热层模型有效性验证 |
| 5.1.3.1 暴时密度增强及其伴随的离子上行观测 |
| 5.1.3.2 模拟与观测结果的对比分析 |
| 5.2 等离子体层模型 |
| 5.2.1 模型简介 |
| 5.2.2 基本方程 |
| 5.2.3 等离子体层离子上行/外流模拟结果分析 |
| 5.3 等离子体层与电离层/热层耦合初探 |
| 5.4 章节小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 发表文章目录 |
| 参加会议目录 |
| 获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）改进的MEEMD-LSTM电离层建模及其异常值探测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 电离层简介 |
| 1.2 研究背景、目的和意义 |
| 1.2.1 电离层研究的背景和意义 |
| 1.2.2 电离层TEC预测模型的探究意义 |
| 1.3 电离层TEC研究现状 |
| 1.3.1 电离层TEC预测方法研究 |
| 1.3.2 电离层TEC值与地震探测的交互性 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 电离层变化特性分析及影响因素 |
| 2.1 电离层TEC介绍 |
| 2.2 电离层数据与格网产品介绍 |
| 2.2.1 IGS全球数据分析中心 |
| 2.2.2 INOEX文件介绍 |
| 2.3 电离层TEC与日地活动交互性分析 |
| 2.3.1 太阳活动交互性分析 |
| 2.3.2 地磁活动交互性分析 |
| 2.3.3 季节变化交互性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电离层MEEMD经验模态信号分解法适用性分析 |
| 3.1 经验模态信号分解算法 |
| 3.1.1 经典EMD分解算法 |
| 3.1.2 EEMD分解算法原理 |
| 3.1.3 CEEMD分解TEC信号原理 |
| 3.2 MEEMD分解算法分解过程 |
| 3.2.1 加入新的排列熵组合算法 |
| 3.2.2 加入排列熵的MEEMD预测TEC原理 |
| 3.3 改进MEEMD算法电离层TEC建模适用性分析 |
| 3.3.1 支持向量机延拓算法 |
| 3.3.2 支持向量机改进的MEEMD算法 |
| 3.3.3 算法结果比较分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 改进的MEEMD-LSTM电离层建模及震时电离层异常值探测 |
| 4.1 电离层建模基础理论 |
| 4.1.1 ARMA模型经典预测算法 |
| 4.1.2 LSTM预测模型原理 |
| 4.2 改进的MEEMD-LSTM电离层TEC预测模型精化方法 |
| 4.2.1 预测模型数据及实现方法 |
| 4.2.2 改进算法建模结果分析 |
| 4.3 改进的MEEMD-LSTM模型震时电离层异常值探测应用 |
| 4.3.1 经典四分位距法电离层TEC值异常探测 |
| 4.3.2 改进的MEEMD-LSTM组合预测模型震前异常值探测分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望建议 |
| 参考文献 |
| 个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 一、个人简介 |
| 二、获奖情况 |
| 三、攻读硕士期间参与科研项目 |
| 四、攻读硕士期间发表学术论文 |
| 致谢 |
（5）ZH-1卫星得到的中国及邻区顶部电离层背景特征（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 数据及计算方法 |
| 1.1 卫星及LAP载荷基本情况 |
| 1.2 研究区域及计算参数 |
| 2 研究区电离层背景 |
| 2.1 空间分布特征 |
| 2.2 中纬区背景分布特征 |
| 2.3 季节变化特征 |
| 2.4 背景误差分析 |
| 3 分析与讨论 |
| 3.1 观测数据地方时 |
| 3.2 空间气候现象 |
| 3.2.1 赤道异常 |
| 3.2.2 半年/季节异常 |
| 3.2.2.1 白天观测数据 |
| 3.2.2.2 夜间观测数据 |
| 3.2.3 夜间电子密度升高现象 |
| 3.3 数据波动误差 |
| 3.4 LAP数据质量简要分析 |
| 4 总结 |
（6）基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 电离层相关研究的国内外现状 |
| 1.3 论文主要内容与结构安排 |
| 第2章 GNSS相关内容及电离层基本理论 |
| 2.1 GNSS的发展现状及IGS和 iGMAS的简介 |
| 2.2 卫星导航定位原理及相关误差源分类 |
| 2.3 电离层的基本理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于北斗GEO卫星的电离层监测方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双频实测电离层监测原理和精度分析 |
| 3.2.1 双频观测值的选取及平滑方法 |
| 3.2.2 组合观测值计算电离层的精度分析 |
| 3.3 利用北斗GEO卫星的优势 |
| 3.4 监测固定穿刺点处TEC结果及分析 |
| 3.4.1 单站电离层监测结果 |
| 3.4.2 典型测站连续监测结果与分析 |
| 3.5 利用监测结果分析太阳活动的电离层响应特征 |
| 3.5.1 太阳活动表征指数与分析电离层响应的思路 |
| 3.5.2 第24太阳活动周的电离层响应特征及其分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 北斗三号BDGIM模型性能评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 广播电离层模型算法 |
| 4.3 测站分布、参数选择与评估方法 |
| 4.4 评估结果及分析 |
| 4.4.1 全球格网点上不同电离层模型计算结果与分析 |
| 4.4.2 各个站点上空不同电离层模型计算结果与分析 |
| 4.4.3 与双频实测电离层的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 iGMAS电离层产品的长期预报方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 时间序列模型及其性质 |
| 5.3 直接序列预报方法和间接系数预报方法 |
| 5.4 预报结果及其分析 |
| 5.4.1 直接序列预报方法预报结果 |
| 5.4.2 间接系数预报方法预报结果 |
| 5.4.3 两种方法预报结果对比及其分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 地磁活动的电离层响应特征分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 地磁暴的指数和形态及分析电离层响应的思路 |
| 6.3 地磁活动对应的测站电离层响应实例与分析 |
| 6.3.1 测站TEC序列和强磁暴期间DST指数相关性 |
| 6.3.2 电离层增量dTEC和强磁暴期间DST的相关性 |
| 6.3.3 较平静地磁环境下的电离层响应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文的主要结论及创新点 |
| 7.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于地基GNSS的电离层TEC研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 绪论 |
| 1.2 GNSS概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文的研究目的和意义 |
| 第2章 GNSS定位原理与方法 |
| 2.1 卫星信号 |
| 2.2 计算卫星位置 |
| 2.3 距离测量 |
| 2.4 绝对定位 |
| 2.5 相对定位 |
| 2.6 差分定位 |
| 2.7 国际GNSS服务 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 电离层特性及监测原理 |
| 3.1 电离层物理结构 |
| 3.2 电离层折射 |
| 3.3 电离层延迟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 总电子含量TEC计算原理与方法 |
| 4.1 总电子含量 |
| 4.2 电离层单层模型 |
| 4.3 穿刺点经纬度的计算 |
| 4.4 投影函数 |
| 4.5 利用GNSS观测数据测定电离层TEC |
| 4.6 电离层延迟改正模型 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 实验设计与结果 |
| 5.1 原始数据处理 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.3 实验成果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 实验结论 |
| 6.2 存在的不足和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）北斗系统全球电离层建模理论与方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 北斗系统及地面跟踪站发展 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 GNSS卫星观测数据质量分析 |
| 1.3.2 GNSS卫星频间偏差估计及分析 |
| 1.3.3 GNSS卫星电离层TEC估计及监测分析 |
| 1.3.4 GNSS电离层建模模型方法 |
| 1.3.5 GNSS卫星广播电离层模型 |
| 1.4 研究内容及安排 |
| 第二章 GNSS电离层理论及模型 |
| 2.1 电离层的基本特性 |
| 2.1.1 电离层概述 |
| 2.1.2 电离层表征量 |
| 2.1.3 电离层对导航信号影响 |
| 2.1.4 电离层单层假设 |
| 2.2 GNSS观测量估计电离层TEC |
| 2.2.1 伪距和相位观测量 |
| 2.2.2 双频观测量估计电离层TEC |
| 2.2.3 卫星和接收机频间偏差估计 |
| 2.2.4 投影函数 |
| 2.2.5 虚拟电离层TEC观测量 |
| 2.3 常用电离层模型 |
| 2.3.1 反距离加权插值模型 |
| 2.3.2 Kriging插值模型 |
| 2.3.3 球谐函数模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 BDS-3卫星观测数据质量分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 北斗卫星信号调制方式 |
| 3.3 GNSS数据质量评估数学模型 |
| 3.3.1 载噪比 |
| 3.3.2 伪距观测量精度 |
| 3.3.3 载波相位观测量噪声 |
| 3.4 BDS-3卫星观测数据质量分析试验 |
| 3.4.1 载噪比分析 |
| 3.4.2 伪距多路径误差分析 |
| 3.4.3 载波相位观测量噪声分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 北斗卫星测距信号DCB估计方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 北斗卫星频间偏差定义 |
| 4.3 BDS-2信号频间偏差精度分析 |
| 4.3.1 BDS-2 卫星信号DCB分析 |
| 4.3.2 BDS-2 接收机单站DCB估计方法 |
| 4.4 BDGIM模型约束的BDS-3 新信号DCB估计方法 |
| 4.4.1 模型算法 |
| 4.4.2 试验数据 |
| 4.4.3 IGS-GIM产品约束的DCB解算试验 |
| 4.4.4 BDGIM模型约束的DCB解算试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 电离层TEC监测及精度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同频段组合估计电离层TEC精度分析 |
| 5.2.1 理论误差分析 |
| 5.2.2 BDS-3试验卫星数据试验分析 |
| 5.3 GEO卫星电离层TEC分析及闪烁监测 |
| 5.3.1 北斗GEO卫星电离层IPP分析 |
| 5.3.2 北斗GEO卫星电离层TEC分析 |
| 5.3.3 北斗GEO电离层TEC相关性分析 |
| 5.3.4 北斗GEO电离层TEC闪烁监测 |
| 5.4 BDS双频观测量估计电离层TEC分析 |
| 5.4.1 试验数据 |
| 5.4.2 一种新的电离层TEC精度评估方法 |
| 5.4.3 电离层TEC估计精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 BDS-3 电离层TEC全球建模方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 顾及经纬度方向异性的IDW插值 |
| 6.2.1 基本原理 |
| 6.2.2 经纬度方向异性调节因子设计 |
| 6.2.3 试验分析 |
| 6.2.4 最优方案长期插值精度分析 |
| 6.3 顾及粗差影响的KRIGING插值 |
| 6.3.1 基本原理 |
| 6.3.2 粗差剔除统计量构造 |
| 6.3.3 粗差剔除统计量验证 |
| 6.3.4 Kriging方法全球插值精度分析 |
| 6.4 基于BDGIM模型约束BDS全球电离层建模方法 |
| 6.4.1 原理方法 |
| 6.4.2 数据处理策略 |
| 6.4.3 试验分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 BDS-3 BDGIM模型精度分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模型算法及性能评估指标体系 |
| 7.2.1 模型算法 |
| 7.2.2 模型特点分析 |
| 7.2.3 评估指标体系 |
| 7.3 BDS-3 BDGIM模型性能分析 |
| 7.3.1 分析方法及数据 |
| 7.3.2 试验结果分析 |
| 7.4 BDS-3与GPS、GALILEO广播电离层模型性能比较 |
| 7.4.1 试验数据及方法 |
| 7.4.2 全球改正精度分析 |
| 7.4.3 不同纬度改正精度分析 |
| 7.4.4 不同区域改正精度分析 |
| 7.4.5 磁暴期间改正精度分析 |
| 7.5 BDS-3 BDGIM模型精度提升预期 |
| 7.5.1 基本思路 |
| 7.5.2 数据源对模型精度影响 |
| 7.5.3 增加非播发系数对模型精度影响 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 主要工作和结论 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介 |
（9）电离层扰动的指数研究及模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 电离层概述 |
| 1.1.1 电离层基本结构 |
| 1.1.2 光化学过程与输运过程 |
| 1.2 背景电离层 |
| 1.3 电离层扰动 |
| 1.3.1 太阳活动及其地磁效应对电离层的扰动 |
| 1.3.2 低层大气活动对电离层的扰动 |
| 1.4 研究意义 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 1.6 章节安排 |
| 第2章 电离层扰动的研究方法 |
| 2.1 电离层指数 |
| 2.1.1 电离层指数的研究历史 |
| 2.1.2 白谱法原理及具体算法 |
| 2.2 电离层模式 |
| 2.2.1 电离层模式的研究历史 |
| 2.2.2 GITM-R模式简介 |
| 第3章 磁暴期间电离层扰动的指数研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数据与方法 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 “圣帕特里克”事件 |
| 3.3.2 “中元节”事件 |
| 3.3.3 两个事件中空间天气因果链的指数化分析 |
| 3.3.4 小结 |
| 第4章 台风期间电离层扰动指数化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数据 |
| 4.3 结果和分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 利用GITM模拟台风期间电离层扰动 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究方法 |
| 5.2.1 模式描述及网格设置 |
| 5.2.2 同心重力波强迫估算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 对台风“莫兰蒂”的模拟 |
| 5.3.2 不同波长及频率的重力波下TEC扰动大小 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.1.1 主要研究结果 |
| 6.1.2 创新性分析 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于卫星原位观测的中低纬电离层不规则结构分布特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 中低纬电离层不规则结构的研究意义 |
| §1.2 中低纬电离层不规则结构的研究历史和现状 |
| §1.3 本文研究内容与结构 |
| 第二章 中低纬电离层不规则结构简介 |
| §2.1 电离层简介 |
| §2.1.1 电离层分层结构 |
| §2.1.2 中低纬地区的常见电离层现象 |
| §2.2 中低纬电离层不规则结构 |
| §2.2.1 扩展F |
| §2.2.2 等离子体泡 |
| §2.2.3 等离子体块 |
| §2.3 小结 |
| 第三章 观测数据的处理方法 |
| §3.1 Swarm卫星观测数据处理方法 |
| §3.1.1 Swarm卫星简介 |
| §3.1.2 Swarm卫星 2 Hz朗缪尔探针原位观测数据简介 |
| §3.1.3 Swarm卫星 2Hz朗缪尔探针原位观测数据的处理方法 |
| §3.2 三亚GPS电离层闪烁数据处理方法 |
| §3.2.1 三亚GPS电离层闪烁数据简介 |
| §3.2.2 三亚GPS电离层闪烁现象的检测方法 |
| §3.3 小结 |
| 第四章 基于Swarm卫星原位观测自动识别并分类中低纬电离层不规则结构的方法 |
| §4.1 自动识别并分类中低纬电离层不规则结构的方法 |
| §4.1.1 南北半球对称事例和南北半球非对称事例的定义 |
| §4.1.2 自动识别并分类中低纬电离层不规则结构的方法 |
| §4.2 自动识别并分类中低纬电离层不规则结构程序的验证 |
| §4.3 小结 |
| 第五章 基于Swarm卫星原位观测研究中低纬电离层不规则结构磁子午方向分布特征 |
| §5.1 亚太地区分析结果 |
| §5.2 南美地区分析结果 |
| §5.3 小结 |
| 第六章 低纬电离层不规则结构的卫星原位观测和地基GPS电离层闪烁观测的相关性研究 |
| §6.1 Swarm卫星原位观测和地基GPS电离层闪烁观测的对比方法 |
| §6.2 Swarm卫星原位观测和地基GPS电离层闪烁观测的对比结果 |
| §6.3 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 本文工作总结 |
| §7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间主要研究成果 |
四、中国中纬地区电离层总电子含量的太阳活动性变化（论文参考文献）
- [1]基于EWT和改进RVM的TEC预测与地震电离层异常分析[D]. 陈强. 东华理工大学, 2021
- [2]北半球中高纬电离层F2层电子密度变化特性研究[D]. 赵凌新. 山东大学, 2021(12)
- [3]极区电离层离子上行现象研究[D]. 马羽璋. 山东大学, 2021(11)
- [4]改进的MEEMD-LSTM电离层建模及其异常值探测研究[D]. 杨昆谕. 桂林理工大学, 2021(01)
- [5]ZH-1卫星得到的中国及邻区顶部电离层背景特征[J]. 王秀英,杨德贺,周子涵,崔静,周娜,申旭辉. 地球物理学报, 2021(02)
- [6]基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究[D]. 赵坤娟. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020
- [7]基于地基GNSS的电离层TEC研究[D]. 王宇晨. 中国地质大学(北京), 2020(04)
- [8]北斗系统全球电离层建模理论与方法研究[D]. 朱永兴. 战略支援部队信息工程大学, 2020(01)
- [9]电离层扰动的指数研究及模拟[D]. 赵瑜馨. 中国气象科学研究院, 2020(03)
- [10]基于卫星原位观测的中低纬电离层不规则结构分布特征研究[D]. 张诗涵. 桂林电子科技大学, 2020(04)