卫星信号电离层探测及应用技术

本书系统总结了电离层探测中的各种技术方法，并结合典型的无线电信息系统，介绍了电离层对信息系统的影响效应评估及应用。全书共分10章，包括电离层概述、基于卫星信号的电离层特征参量测量理论与方法、基于GNSS的电离层延迟修正算法研究、基于GNSS的电离层闪烁特性研究、电离层层析成像技术、基于数据吸收技术的电离层TEC地图重构、基于数据吸收技术的电离层电子密度重构、电离层数据同化技术研究、卫星信号电离层探测技术在磁暴期间的应用、电离层对信息系统的影响效应及应用研究。 本书主要面向从事电离层探测和应用工作的科研、工程技术人员，也可作为高等院校电波传播相关专业本科生、研究生和教师的参考书。

第1章 电离层概述
1.1 引言
1.2 电离层的特征参量
1.2.1 电子密度
1.2.2 总电子含量
1.2.3 临界频率
1.2.4 电离层闪烁指数
1.3 电离层的变化特性
1.3.1 电离层的空间变化特性
1.3.2 电离层的时间变化特性
1.4 电离层中的物理化学过程
1.4.1 光化学过程
1.4.2 输运过程
1.5 电离层变化的主要影响源
1.5.1 太阳活动
1.5.2 地磁活动
1.6 电离层探测手段
1.6.1 电离层垂测
1.6.2 无线电波遥测
1.6.3 散射雷达探测
1.6.4 卫星实地探测
本章小结
第2章 基于卫星信号的电离层特征参量测量理论与方法
2.1 引言
2.2 电离层TEC测量
2.2.1 法拉第旋转法
2.2.2 差分多普勒法
2.2.3 差分群时延法/差分载波相位
2.3 电离层闪烁指数与不均匀体参数测量
2.4 电离层电子密度反演
2.4.1 电离层层析成像技术
2.4.2 电离层数据吸收技术
2.4.3 电离层数据同化技术
本章小结
第3章 基于GNSS的电离层延迟修正算法研究
3.1 引言
3.2 电离层延迟修正算法简介
3.2.1 GPS电离层延迟修正算法
3.2.2 Galileo系统电离层延迟修正算法
3.2.3 类Galileo系统电离层延迟修正算法
3.3 两类电离层延迟修正算法精度比较
3.3.1 方法与数据
3.3.2 计算结果分析
3.3.3 小结
3.4 类Galileo系统电离层延迟修正算法精度影响分析
3.4.1 数据源和预报时间提前量的影响分析
3.4.2 时空和太阳活动的影响分析
3.5 对我国BDS电离层修正的初步考虑
本章小结
第4章 基于GNSS的电离层闪烁特性研究
4.1 引言
4.2 振幅闪烁与TEC扰动的关联性分析
4.2.1 方法与观测数据
4.2.2 观测实例
4.2.3 出现率的统计分析
4.2.4 扰动的关联分析
4.3 天地基GNSS测量电离层闪烁特征对比分析
4.3.1 观测数据
4.3.2 观测结果
4.3.3 讨论
4.4 电离层不规则体参数特性分析
4.4.1 相位屏理论与闪烁功率谱分析
4.4.2 数据分析结果
4.4.3 讨论
本章小结
第5章 电离层层析成像技术
5.1 引言
5.2 基于卫星信标的电离层二维层析成像技术研究
5.2.1 卫星信标电离层层析成像原理
5.2.2 电离层层析成像新算法
5.2.3 卫星信标数据处理
5.2.4 计算结果与分析
5.2.5 小结
5.3 基于GNSS和掩星数据联合的电离层三维层析成像
5.3.1 掩星辅助地基GNSS电离层三维层析成像
5.3.2 电离层三维层析成像投影矩阵的构建
5.3.3 电离层层析成像及精度验证数据来源
5.3.4 电离层层析成像结果与讨论
本章小结
第6章 基于数据吸收技术的电离层TEC地图重构
6.1 引言
6.2 基于数据吸收的全球TEC地图重构
6.2.1 NeQuick模型
6.2.2 NTCM-BC模型
6.2.3 数据吸收方法
6.3 模拟仿真验证
6.3.1 模拟仿真验证流程
6.3.2 模拟仿真验证结果
6.4 实测数据验证
6.4.1 实测数据来源
6.4.2 精度验证结果
6.5 TEC重构误差分析与讨论
6.5.1 TEC重构误差的UT变化分析
6.5.2 TEC重构误差的季节变化分析
6.5.3 TEC重构误差的年变化分析
6.5.4 .TEC重构误差的纬度变化分析
6.5.5 TEC重构误差随地磁条件的变化分析
本章小结
第7章 基于数据吸收技术的电离层电子密度重构
7.1 引言
7.2 数据吸收重构三维电子密度
7.3 数据来源
7.4 电离层三维电子密度重构结果
7.5 电子密度重构精度评估与分析
7.5.1 与地基垂测数据的比较验证
7.5.2 不同UT/季节/太阳活动年份电子密度重构精度分析
7.5.3 低纬和高纬区域重构精度的区域变化
本章小结
第8章 电离层数据同化技术研究
8.1 引言
8.2 基于经验背景模型的数据同化方法
8.2.1 数据同化的基本原理
8.2.2 卡尔曼滤波数据同化算法
8.2.3 误差协方差模型
8.3 同化数据来源
8.4 同化数据预处理
8.5 电离层TEC和电子密度重构精度评估
8.5.1 电离层TEC精度评估
8.5.2 电离层电子密度精度评估
8.6 分析与讨论
本章小结
第9章 卫星信号电离层探测技术在磁暴期间的应用
9.1 引言
9.2 数据来源与数据处理
9.3 磁暴期间电离层特征参量变化特征分析
9.3.1 磁暴期间太阳及行星际空间地磁环境
9.3.2 磁暴期间电离层变化分析
9.4 讨论
本章小结
第10章 电离层对信息系统的影响及应用研究
10.1 引言
10.2 电离层对卫星通信系统的影响
10.2.1 卫星通信基本原理
10.2.2 电离层对卫星通信系统的影响分析
10.3 电离层对卫星导航系统的影响
10.3.1 卫星导航系统的组成与定位原理
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