抽象性
上几篇论文报告GPS闪失和异常区域漂移在2002年巴西同源点赤道实验期间的形态本文描述扰动电离层介质 产生这些闪烁使用10赫兹GPS传噪测量波亚维斯塔(2.9摄氏度,60.7摄氏度)、阿尔塔弗洛雷斯塔(9.9摄氏度,56.1摄氏度)和坎波格兰德(20.5摄氏度,54.7摄氏度)分析法是新法,与基于Born或Rytov近似值的闪烁分析理论不同,它因多分片效果而闪动索引饱和值有效时有效我们的主要发现是:(1) 扰动强度往往最大接近赤道异常点和早期回发局部时间;(2) 扰动强度总体强和持续比博亚维斯塔省长2小时;(3) 相位光谱指数相似,但随局部时间从2.5升至4.5;(4) 区间异常漂移估计与空间接收器技术所提供一致
开工导 言
电离层自由电子分布取决于太阳辐射、迁移和化学重组损耗受不稳定机制约束,在广度空间尺度上产生大规模耗竭和异常环境电子密度(平面扰动)。无线电波传播这些异常经历散射和分片,引起振荡和相位随机波动,即闪烁卫星信号闪烁严重削弱AFSATCOM等卫星通信系统性能一号,2卫星全球导航卫星系统,如全球定位系统[GPS3-5空间雷达用于无云日夜观测地球表面6-8..赤道电离层异常相联作用通常是全世界最强见,发生形态取决于局部时间、季节、经度、太阳循环、磁活动并显示高度夜间变异性九九..电离层异常和闪烁对日益依赖跨电层无线电传播的现代技术系统构成最重要的空间天气威胁之一数位等离子不稳可能在日落后赤道电离层操作,互换不稳导致环境电子密度大规模耗竭(常称赤道等离子泡)据信是引起L波段卫星信号闪烁的主要异常源2-5..
协同点赤道实验于2002年10月至12月在巴西展开其目的是探索闪染发生形态和等离子不稳发生赤道电离层物理过程在这次实验中,多电离层监测工具,包括ionosides、光学成像仪、甚高频接收器和GPS接收器部署到接近同磁度线的三个站点,一个磁赤道站点,另外两个磁共接点站
数位作者报告GPS闪存和异常区间漂移模式实验,例如Batista等[10MUELLA等[11公元前[12sbral等[13和德保拉等[14..本文描述扰动电离层介质 产生这些闪烁为此目的,我们开发了一种新技术,称为迭代参数估计法(IPE),从从低纬度电离层辐射传播生成的点火强度测量时间序列推导电离层扰动参数不同于基于Born或Rytov近似值的闪存分析理论,IPE技术对闪存索引强散有效 多分片效果的饱和泛泛性对于适当分析COPEX运动期间GPS闪烁作用至关重要,因为这些观测中有很大比例处于强散射机制中,并有强散射机制 频繁接近或超出一致性11..弱散论无法令人满意地应用分析这些观察IPE技术只需强度波动推导扰动参数也是有益的PGS相位测量从COPEX运动中也可以获取,但由于周期频繁滑动和相位锁事件失传而复杂化,而相位锁事件在闪存强时发生。IPE使用相屏近似15-18号并用数值倒置技术估计屏幕参数,这些参数与电离层扰动模型相匹配并观察闪烁第四秒方程可分析性决定字段波动,我们必须用数值迭代来确定最优参数,因此无法保证倍化的独特性
论文的目的是探索在巴西COPEX运动期间电离层扰动特征的横向局部时间变异IPE技术开发使用地面观察调查这些变异原地电离层扰动测量在若干方面有限第一时间覆盖原地任何地理区域内测量都稀疏,而闪存地面观察则持续进行第二原地密度观测通常是在顶端电离层进行,而L波段信号的散射一般被认为集中在密度最高的F区峰不清楚如何推断F区高密度波动原地顶端测量数据(当异常值未升至卫星轨道高度时显然无法实现)原地)观察)使用陆基GPS闪存观察特征电离层扰动的一个长处是所有电离层高度异常均由卫星信号取样
本文组织如下:段内2描述设备 和测量使用 我们的分析段内3显示分析数据的方法方法解析分三部分第一,描述相位波动模型 后GPS卫星信号渗透电离层第二,我们描述技术使用此关联函数建模地面强度波动频谱第三,我们描述一种迭代技术,用它推导波变参数,将模型频谱与测量强度波动频谱相匹配内段4显示分析结果并描述其意义节中汇总这些结果5.
二叉实验技巧
在2002年COPEX实验期间,空军研究实验室操作Ashtech华府S-CGRS模型双频全球定位系统接收器分布在巴西三个地点:BoaVista(2.9N60.7W)、AltaFloresta(9.9S56.1W)和CampoGrande(20.5S54.7W)。BoaVista位于赤道异常北角, AltaFloresta位于磁赤道附近,CampoGrande位于赤道异常南角图一号显示三站和局部磁场几何位置,表几何一号提供地理和地磁坐标三大站都分布在大致相同的磁度度上3个AFRLGP接收器记录C/A代码载波对噪比1575.42MHzL1频率,速率为每秒10个样本数据收集时间为2002年10月至12月,这是太阳高活动期附加细节spex实验汇总10-14......................................为了验证目的,我们比较结果与Muella等计算区异常漂移[11使用GPS空间接收器技术,并使用与GPS接收器同地办公的四道甚高频接收器空格甚高频接收器测量本研究提供给我们的分区异常流几何校正描述19号说明地球静止卫星透视角和渗透点位置磁下角的不应用GPS空格接收器测量由Muella等提供[11算出这些几何特效很遗憾,甚高频或GPS空格接收器都没有带误差条给我们表22提供350千米电离层渗透点位置并透视三个COPEX站高频西端链路(接收者通道1-2)和东端链路(接收者通道3-4)
本文考虑2002年11月1日至2日晚间采集测量数据,因为在此期间所有3个AFRLGP接收器都运行,所有3个高频空格接收器运行,空间GP接收器估计区流速度可供验证晚间ex实验中其他人的典型特征,有中度磁活动(Kp范围介于2摄氏5-和10.7cm太阳通量为160W/m2/Hz不幸的是,在COPEX运动期间只有几晚其他所有工具同时运行,这些晚间大多数比2002年11月1日至2日晚上磁性活性强后继14有限分析晚间低对中磁活动,因为比较不同技术更容易估计区间异常漂移,而实际漂移是规律化的,在没有风暴时间扰动电场时缓慢变化
分析用接收器报告C/no代理信号强度从原始强度波动时间序列中,我们选择大约静止数据段,闪度指数计算为标准偏差归并信号强度超过0.3使用这一阈值标准是为了尽量减少接收器噪声对闪烁统计的贡献卫星高度截取30度避免多路并减少无线电波可能通过多等离散泡传播的可能性固定性要求强制执行以确保时间序列接受光谱表示四分钟数据段用于分析,而不是一分钟数据段,这在闪烁研究中已相当习惯化,例如[3..产生这种选择的原因是IPE分析提供最精确结果时,所有波段都有助于强度波动解决,包括比Fresne解决小频率需要分析较长数据段然而,在这些相对较长段持续时间中,静止性要求对强制执行显得越发重要。为了确认数据(近似)静态性,我们计算 分分钟播音并分四分钟播音固定段被确定为连续4分1分钟 值异于对应4分钟 小于0.1平均强度在四分制时段缓慢变化,视卫星高度角超过30度截断时间对50%装饰强度 )用FFT技术从分段时间序列计算我们计算强度波动时段 从测量时间序列使用Welch法20码即4分钟数据段分解为1分钟子段汉明窗口应用至FFT分析前每个分钟子段,然后平均有50%重叠均值演算以最小化光谱泄漏造成的波段噪声20码..生成电光谱密度范围从最小可解频率1/60秒=0.0167赫兹到Nyquist频率10Hz/2=5赫兹不等
3级分析法
3.1.电离层扰动模型
后里诺开发16选择持续置换坐标系 测量平面向主传播方向传播几何图显示2.坐标系定义源电离层渗透点(IPP) , 并 中位电离层层沿传播路径的每一点 , 并 轴向北对地磁 东对地磁 下向电离层层厚度假设含有均匀分布异常 .角形θ传播角IPPφ磁度向量角
as in163D空间频谱电子密度波动 建模权法外标度如下 内一号) 强力乱流 异常光谱索引 异向波数外尺度波数 与外波波流相关 ,as .在这个模型中 电子密度变化需要保留有限性异常度尺度 光谱稀释为纯权法形式 .赤道区域电子密度异常高度延展并适应地磁场解析异常异步 Rino16使用坐标系缩放旋转详细描述此变换18号..应用此变换一号后直线集成沿视线电离层,后Fleier变换表示相位波动适切函数 内2) 经典电子半径 射波波长 分离距离横向平面 修改贝塞尔函数顺序 并 欧拉伽马函数.方程分解2上方先导出16并出现在论文中11)G级几何增强因子 方程分解3中出现16可有排版误差因子因子 外端应显示3)缩放因子 并 内3长相相交并发磁场系数学 , 并 依赖传播方向和异常轴向16: 去哪儿 内5) 磁倾角 角向偏向偏向xz平面计算为0使用国际地磁参比域200021号使用假设电离层外壳高度350千米计算电离层渗透点位置
现时宜引入1千米尺度垂直集成扰动[22号: 自层厚度(图层厚度)以来,以这种形式评价扰动强度是常见的 和扰动强度并列成产品,不需独立识别5,22号-24码..定性散射强度使用 ,而不是 上位偏向,因为前位单为随机介质属性,而后位依赖随机介质、传播几何学和射电波频率
直至此点电离层扰动模型纯空间量,而时序场波动则由实验接收者测量假设随机介质不变测量区间(这是泰勒冷入假设),空间波动和时间波动可因依赖模型有效扫描速度而相关有效扫描速度与Rino光谱模型一致16,18号万事通 假设异常偏移完全面向区域,持续置换坐标系扫描速度由 去哪儿 区域异常流速 , , 电离层渗透点速度组件分别分布于磁向北、磁向东和向下方向内8),术语含盐θ记录连续置换坐标系随传播射线路径有效扫描速度对正常传播的特殊情况有特别简单解释 无限长的异常本案中 等值区间异常流速减去IPP速度分区分量斜传播总例和有限异常轴比用于计算本文沿袭宽带反射模型实施方法22号并25码IPP速度相平行部分在计算前已被清除8减少光谱涂片GPS定位速度使用SGP4/SDP4空间轨迹卫星传播器计算26..
下一节使用模型处理相位波动相关函数2和相屏理论计算接收平面强度波动模型频谱
3.2计算模型强度频谱
相片屏幕近似化是跨层无线电传播问题中广泛应用的简化假设相屏近似时,波与扩展异常层互换代之以等值薄相换屏15-18号,27号..近似忽略异常层内部演化的分片效果,当散射强度强时可相当大尽管如此,多位作者(例如见[27号并参考文献)证明等效相屏精确复制以复杂配方预测的振荡和相春化,该配方容分层内分片,条件是相片屏高度适当选择本文使用相屏近似法,以便电离层扰动使用小数参数描述(即那些指定等相屏的参数)。
当平面波在一个薄相位变换屏幕上发生时,接收平面强度波动频谱垂直距离 屏外可使用Booker和MajidiAhi提议的算法计算28码..算法提供密度频谱满足微屏近似场四分位的微分方程1520-14节])Booker和MajidiAhi方法并不限于微散射条件,与屏幕参数相关分析结果也是如此 上标16..宽带模型实施这些分析结果22号,29使用经验校正 强散置基于 问题假设里卡统计通过直接解决第四刻方程 无需假设里卡统计 当散射强度强第四刻方程以各种其他形式解决30码-32码Booker等[27号Booker和MajidiAhi配方28码提供相同水平计算最精确结果Booker和MajidiAhi方法可与Rino模型相容使用2)
开始定义Fresnel参数 信号波长和倾斜传播距离 : 下一步,我们形成两个函数 依赖跨平面分离距离 和空间波数 : 最后,强度波动频谱由 二乘法显示11而不是4像布克和MajidiAhi论文28码偏向频谱转换为偏向频谱与Rino相容16..积分 in11)随机性挑战性评价偏差弱时尤其如此 频谱中显示Fresne我们使用QUADPACK自适应分解算法三十三评估11)强度频谱计算后,闪存索引可归并所有波数频谱计算: 再一次,我们有一个配方 涉及空间量, 时间序列强度波动测量 实验可显示变量变化 时序强度波动和空间波数 相关 时间光谱密度 空间功率光谱密度 相关 时间强度频谱为人知后装饰时间 对应模型频谱可用Fourier变换评价 获取强度相关函数并随后判定时差50%装饰
3cm3迭代参数估计
前几节描述计算与电离层屏幕相对应的强度波动时段技术自由参数为相片屏幕高度 )反异步参数 并 外标 乱流强度 异常光谱索引 区域异常流速 )模型中所有其他参数都可以从信号频率和传播几何计算本文假设 , 并 =10千米敏感度研究结果显示,如此计算强度频谱对数值不敏感 曾比 约20强总的来说,我们不能毫不含糊地衡量 单从GPS观察 大于Fresnel断层尺度大于Fresnel断层尺度的尺度自然通过分片滤出,因此对地面强度波动作用微乎其微(强聚焦除外)。二次敏感度研究确定相光谱索引 确定使用IPE技术时对所选值不敏感 只要后者大于Fresnel尺度有效扫描速度 区域异常流速估计 取决于相片屏幕假设高度假设定值 =350千米计算有了这些假设 剩余独立参数 , 并 脱机这些参数指定电离层屏幕,并将通过将模型强度频谱与下描述的观察强度频谱相匹配从闪烁观察中估计
我们定义测量模型强度频谱差异的度量 和测量强度频谱 日志域中 : 给屏幕参数初始猜想 , 并 确定这些参数最优值,通过最小化最小化模型强度频谱最适切 .下坡简单法34号执行多维最小化二进制15计算正负频率 分母频率差是一个规范化因素复用频段从 至 .我们选择 最小非零频率后按Welch法平均频谱20码对应0.0167赫兹2.频率 选择为最大可用频率我们通过识别频率样本从测量强度频谱估计此频率 db并取 频率将前5%样本与余下95%样本分离-35db截取为接收器专用并用数值实验判定
我们注意到,如上所述IPE分析是一种计算密集过程论文显示计算需要三天以上(时钟时间)制作Pentium类四角形工作站快速方法是可能的,但前向传播计算在C节描述3.2代之以近似计算如下第一,生成屏幕相位数值实现特征为自相关函数2)下一波平面波通过屏幕和自由空间向下向地传播(例如使用相屏技术8,35码或24码))最后,这一过程重复多次并平均结果集合生成平滑强度频谱,最小方与测量强度频谱相匹配时需要平滑度频谱
4级结果与讨论
4.1.IPE技术实例应用
方法解析3电离层屏幕参数推导技术 因赤道电离层传播而时间序列强度波动图3示例显示IPE技术使用GPS测量二例图中强度波动时间序列3(a)与晚间测得的相对弱散数相对应(26:00UT)。C/NO对后台水平和测焦强度索引有几分DB波动 相对小强度波动率用装饰时间量化 =1.2秒适中测量时GPS卫星传播几何学、磁场配置和速度计算,见C节描述3i技术提供电离层屏幕参数 , 并 ms.相应有效扫描速度 ms.上头 光谱适配为 0.052模型强度频谱均取3(b)红色曲线和测量频谱3(b)黑曲线)显示Fresnel环的证据,当电离层散射层相对薄时微散发散射微弱 相光指数相对浅 频率小于Fresnel断裂频率 受偏差抑制自由空间传播28码..频率大于 密度频谱沿动法和斜率等值屏幕光谱索引图中强度波动时间序列3(c)与晚间稍早发现强散射案例对应 (23:34UT)。C/nounes深淡20DB,闪存索引 接近饱和值1.0淡化发生得更快 装饰时间 sec部分归因于多散效果 产生小尺度特征接收平面28码,36号并部分归因于快速有效扫描速度 m/s)5..小于Fresnel断段尺度的分片效果小于弱片案例效果小于反折片效果小于反折片效果小于反折片28码..频率大于 少于1/ 强度频谱与权法大相偏差 通过在反频散射效果下扩大并加速频率大于1/ 强力定律频谱恢复,但这些频段光谱电量往往小于接收器噪声底层在这种情况下,当散射强时无法直接从密度波动斜率测量电离层屏幕光谱索引IPE技术为回避问题提供方法相片光谱索引(并因此也包括异常光谱索引)可检索,即使测量频谱不显示权法体系
(a)
(b)
(c)
d)
4.2直接测量参数
我们先介绍从GPS观察直接测量的参数的姿态和局部时间结构(即不作IPE分析)。图4显示垂直等价总电子内容变异 和装饰时间 )纬度和局部时间分配测量与350千米电离层渗透点的纬度和局部时间对应电子总内容从GPS观察中计算出,使用2频技术37号..图中显示技术执委会所有可用数据样本(60秒斜率)4(a).闪存索引和装饰时间图4(b)并4(c)显示数据样本仅指强度时间序列中静态段 中描述2.正因如此 赤道站Alta Floresta样本比异常站Boa Vista和CampoGrande少,因为AltaFloresta闪存值弱得多。
(a)
(b)
(c)
从图中观察4(a)深开发赤道异常点在今天晚上(2002年11月1日至2日)出现北峰位于博阿维斯塔北几度南峰异常点位于坎波格兰德南几度技术执委会数据多漏洞在本地午夜前显露出来,当时闪失活动导致GPSL1或L2载量器失锁(或两者并发)。技术执委会的这些漏洞排除技术执委会与技术执委会直接量化关联 强点火期间,但图中清晰可见4最大数 值通常发生于赤道异常点或近端,并发生于早期回放局部时间装饰时间往往短短 刻度强(即闪电强度强)时(e-e-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i- 大于0.5-0.6,但本规则可能有例外总体说来,装饰时间取决于散射强度和有效扫描速度5,36号..
此时此刻,我们可以处理IPE方法的有效性问题,即应用到该具体数据集的问题。布克特等[27号表示我们用来解决第四刻方程的方法 限于小角散射 中位 信号波长(GPSL1信号0.19m) 相关强度波动相关长度可以从有效扫描速度计算 装饰时间 原封 .自我们计算 并τ对应用IPE技术的每一案例,我们可以清晰计算相关长度最小关联长度我们在这个数据集中遇到40米8x10最大散射角对称4级弧度比1小得多,因此使用IPE传播计算即使在实验期间观察到的最强干扰条件中也有效
4.3参数由IPE分析
解析解析3应用IPE技术提供电离层屏幕参数,产生模型强度频谱,最能匹配最小方位感测到的强度频谱图5显示χ2最小方值适合本文所介绍IPE技术的所有应用(所有三个站合并使用)。选择放弃IPE结果χ2适配度超出0.5阈值,视之为差差差介于模型和测量间从直方图中可以看出,基于此拒绝IPE结果的数量极小图6显示闪存索引和从模型强度频谱计算时与从测量直接计算时对比测量和建模闪存索引和装饰时间之间的近似协议表示最小方位搭配精度和电离层扰动模型复制观察结果能力
(a)
(b)
图7显示电离层屏幕参数取自IPE对今晚(2002年11月1日至2日)GPS观察的分析垂直集成扰动强度计算值 范围约20年,范围从1x1034号向1x1036号.比较图7(a)并4(a)显示最大值 通常在异常点附近、Boa Vista向北和CampoGrande向南相遇最大值C级kL级CampoGrande接收器观察,CampoGrande闪存2小时比BoaVista持续2小时与dePaula等人报告的结果一致[14表示Grande山比BoaVista山更猛烈, 原因有二:高后垂直等离子流效应和峰值电子密度延迟崩溃综合作用(CampoGrande上方)。自几何分布方面不反射 光指随机介质即可推理出此参数可能比闪存索引与区域垂直技术执委会相联得更好 取决于介质和传播几何光靠GPS观察无法量化确认这一假设,因为闪存本身(使我们无法测量TEC)导致锁事件多失TEC使用卫星链路高强度排查的困难广为人知,例如38号..
(a)
(b)
(c)
电离层屏幕相光索引值公元前从IPE分析推断出,一般介于2.5至4.5不等。三个COPEX台站相光谱索引没有显著差异图7(b)显示光谱索引明显增加并增加局部时间,作者认为这是一个新结果增量 增加局部时间可能显示小波特征的侵蚀(下降)随时间演化反之,值 下图7(a))或 下图4(b))今晚不显示多少腐烂与局部时间增加的证据,除非25里特后再没有任何数据样本满足需求 和静态性光谱索引急速上升而闪烁强度不变的观察可能显示,虽然小尺度特征正在消退,但Fresnel尺度附近的大尺度特征(按400米排序)对L波段闪烁作用最大作用,只受微小影响
图7(b)显示异常区流速度 )从IPE分析推导异常区流速度在所有三个COPEX站基本相同,一般介于100米至200米/秒之间,但当地早期计算值除外。前后约20: 30LT估计 Boa Vista异常小(小于100m/s)和CampoGrande异常大(大大于200m/s)。早期局部时赤道等离子泡产生等离子流流仍在演化,除分区分量外还具有垂直速度分量Rino等指出[16-18号电离层扰动模型2仅对完全开发的异常值有效,这些异常值翻译时不演进此外,我们假设异常性运动纯粹区域化,这在本地早期显然不正确。本文后期我们将显示20:30LT后IPE推导区域异常移位优于用空间接收器技术测量分区移位有意思的是,使用IPE技术推算区间漂移时可能只使用单接收器此项能力可提供新契机测量只有单接收器的地点异常区间漂移速度
4.4.4相位反射特征
参数显示 , 并 并加假设值 外尺度 和异步比 完全指定电离层屏幕及其翻译速度为了完整性,我们还显示两种额外参数的横向局部时间变异性,即相位闪烁特征并可从其他参数计算出,即相位波动频谱和绝对相位变异强度里诺16显示电离层屏幕描述为段2,如果分片分解效果被忽视,一维相位波动时谱可表示为 去哪儿 值时段强度为1赫兹参数显示 可用屏幕上的其他参数和几何表示,这些参数在IPE分析后已知: 集成化 遍历频率表示绝对相位差 注意相位偏差取决于外部波数,我们不测量相位差值报告 ,必须视之为与我们外部尺度具体选择相近(10千米)。还必须注意表达式16)和(b)17取出时忽略分片分片效果,当散射强时该相片变得重要8..尽管如此,参数 并 文献中广泛使用来描述闪烁对GPS跟踪环性能的影响三十九,40码.....
图8显示线性局部时间变换参数 并 2002年11月1日至2日晚间强度相位谱T级范围从-60db(弱点)到-15db(强点)不等,本地异常站BoaVista和CampoGrande早期发现最大值绝对相位偏差达500弧方形,完全进入强多分片机制28码..绝对相位偏差最大值发生在异常峰值附近 Boa Vista向北和CampoGrande向南我们注意到使用IPE技术有可能估计参数 并 即使是由于相位锁丢失无法直接分析GPS相位观察研究闪失锁和GPS定位精度的影响时,这可能有所帮助,其中主要挑战之一是描述相位锁丢失时发生条件特征,尽管相位锁丢失排除直接测量 并 [5..
(a)
(b)
4.5本地时间变换三站
图中显示图4,7并8允许检验参数函数纬度和局部时间选择此格式是为了比较参数与赤道异常结构,该异常随纬度和局部时间变化尽管如此,屏幕参数对局部时间依赖也许在图中更清晰显示九九.图中显示图九九包括所有数据,而不论测量时的纬度图9(a)显示依赖 本地时间最大值 BoaVista和CampoGrande异常站相遇图中可见扰动强度方面明显的横向对称9(a)中输入 CampoGrande值比BoaVista值大微小变化 本地时间在这个特殊夜晚, 但闪烁超过我们的阈值 康波格兰德持续2小时比波亚维斯塔持续2小时前文所评论的相光索引9(b)显示从2.5局部日落升至4.5局部午夜频谱突变可能再次显示小波特征正在消蚀图9(c)显示相位波动频谱强度随局部时间增加而下降发件人17)很容易显示 和所有其他参数除 常备状态 增量将大致线性下降 对数尺度条件下相片闪烁强度随局部时间增加而下降求知同赤道等离子泡变化随时间变化的强度和光谱索引自COPEX运动测量数据取自固定磁度剖面接收器,因此无法跟踪单泡演化,因为单泡向区滑动使用分区分布式接收器链推断屏幕参数在参考框架随泡流变化
(a)
(b)
(c)
4.6.空间接收器非例区测量比较
IPE分析为电离层屏幕参数提供估计值,这些参数产生时空强度波动,最接近最小方位值观测屏幕参数之一是区域方向的翻译速度 .模型推断异常流速,不是直接测量密度异常扫过空间两点速度,空间接收器技术提供空间接收器技术 和IPE分析 都会出错使用空格GP接收器测量分区异常漂移时,对这一问题和其他潜在误差源的极佳讨论可见[19号..Muella等详细分析区域异常流速,使用spacedGPS接收器技术[11和德保拉等[14..
本节中,我们比较IPE技术提供区间漂移估计数与BoaVista、AltaFloresta和CampoGrande合用四道甚高频接收器提供估计数,并比较MUELLA等提供GPS空间接收器测量数11..穆埃拉估计值测量波亚维斯塔、卡钦波和坎波格兰德上弗洛雷斯塔测量值(9.9摄氏度和56.1摄氏度)与穆埃拉卡钦波测量值(9.5摄氏度和54.8摄氏度)比较,因为这些站相近GPS空间接收器漂移估计和IPE漂移估计都考虑到了磁场传播几何学,还考虑到了电离层渗透点运动关于甚高频空间接收器测量,这些几何考量没有计算出来,但如果从高海拔角观察卫星,这些校正小于此值。因此,我们只显示东端链路结果,东端链路比西端链路高端可见度
图10显示使用IPE技术估计区域流速与高频东端链路(3-4通道)提供估计数和MUELLA等提供GPS空间接收器测量数的比较[11..约20:30LT后,IPE估计比高频空间接收器估计数和GPS空间接收器估计数均优所有三种技术都显示局部早期相当分散,大概是因为等离子泡仍在演化,并有高速高垂直分量
(a)
(b)
(c)
IPE推理流出与甚高频和GPS空间接收器流出估计值一致这一事实令人鼓舞,并可能为IPE估计值提供信任 并 参数不易获取独立验证数据并研究电离层屏幕参数平均季节行为
我们应当强调IPE技术并不打算替代空间接收器技术空间接收器技术直接测量区间异常移位19号已经应用,而IPE分析提供模型推算漂移估计举例说,如果使用不同的异常模型(例如双构光谱模型),IPE漂移估计值会改变正因如此,无法期望IPE技术像空间接收技术那样可靠估计区域漂移此外,反转过程的非线性使人不清楚如何为这些漂移估计提供误差界虽有这些限制,IPE技术应有益于希望区间漂移估计但只有单接收器的地面站
5级备注和结论
在本报告中,我们介绍一种新技术,称为迭代参数估计法,从从低纬度电离层传播生成的点火强度测量时间序列推导电离层扰动参数分析法是新法,与基于Born或Rytov近似值的闪烁分析理论不同,当闪烁索引时强散有效 多分片效果的饱和IPE使用相屏近似值和数值倒置技术估计电离层屏幕参数,这些参数与电离层扰动模型和闪烁相容更具体地说,IPE提供一组屏幕参数产生模型强度频谱,最能匹配最小方位感测到的强度频谱第四秒方程可分析性决定字段波动,我们必须用数值迭代来确定最优参数,因此无法保证倍化的独特性
电离层底层扰动模型16..模型假设电子密度异常特征为单单线电法光密度函数三大维同异变赤道电离层实际扰动对比由大规模确定式结构(赤道等离子泡)组成,小尺度随机结构嵌入这些泡[17,24码..此外,有证据表明,基于二构权法模型在某些情况下更能描述等离子波流特征[41号..尽管有这些限制,基于此配方的宽带闪存模型显示能非常令人满意地描述从甚高频到L频段等频率跨层信号闪存情况(例如见[22号..........................................IPE技术本身不受约束使用任何特定的扰动模型,当然有可能扩展方法以适应二分频谱等
iPE技术用于调查从10HzGPC/NO测量量暴动强度往往最大 接近赤道异常点 和早期后天局部时间我们注意到Muella etal的结果[42号表示最强烈闪烁不完全发生在异常点的顶部,相反发生在顶端,TEC梯度最大由于我们分析中考虑的观察有限,以及我们技术执行委员会估计中因闪失锁差,我们既无法证实也无法反驳这一说法晚间我们想, 乱流强度随局部时间变化不大, 但在CampoGrande比BoaVista强并持续两个小时三站相光谱索引相似,但随着局部时间的增加从2.5大增到4.5大增假设光谱斜坡的这一变化可能随着小波流特征逐步消蚀而发生卷流大尺度(离裂缝大尺度大化)可能较慢地腐烂,以便扰动强度逐步下降光谱索引局部时间依赖的另一种解释是,产生这些异常点的物理机制可能因生成泡的时间而异。GPS接收器从地面固定位置运行后,无法区分长期衰减的旧泡泡和后来本地时间开发的新泡泡需要做更多工作以解决这一问题都希望原地密度观察或纵向分布式GP接收器链可能使我们能够判断光谱索引如何变化,视之为泡泡开发时局部时间函数即便我们只检查GPS强度波动而非GPS相位测量,我们仍能推导相位波动强度和基于理论考量的绝对相位差从分析中推断出绝对相位偏差达500rad2深入强多片机制相片闪烁强度推导随着局部时间增加而下降我们发现使用IPE技术估计区间异常流出与使用甚高频和GPS空间接收技术相容令人鼓舞的结果显示,IPE分析可提供点火监测点区域异常漂移的有用估计值,这些监测点只配有单接收器,无法使用空间接收器技术
自2002年COPEX运动以来,南美洲能提供高速率(10Hz或更快)闪烁观察的GPS接收器数目急剧增加低纬度电离层传感器网络43号,44号包括超过35个接收器,并包括5个ionsondes分布式磁场线与COPEX相似应用IPE分析沿田线收集的GPS闪烁观察可例行系统调查电离层扰动生成低纬度射波闪烁使用纵向分布式全球定位系统接收器链跟踪单个等离子泡演化以判定扰动如何演化这样的调查可能有助于更好地解释为什么光谱斜度随局部时间而大幅提高
感知感知
作者想感谢Robert Livenston提供高频空间接收异常估计值和Marcio Muella在巴西COPEX实验期间提供GPS空间接收异常估计值这项工作得到了AFRLFA8718-09-C0041合同的支持,并得到了AFORSR的资助。