电离层高频斜向探测技术选频应用论文

武汉电离层斜向探测系统的时间同步设计石书祝;赵正予;李婷【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2009(024)006【摘要】为武汉电离层斜向探测系统设计了一种新的时间同步方式.该同步方式利用全球定位系统(GPS)接收机输出的时钟信号校正高性能恒温晶振输出的参考时钟信号,从而获得稳定可靠的秒脉冲信号来用作斜测系统的时间同步信号.在预定的探测时刻,单片机利用该信号控制斜测系统的发射端和接收端同时开始工作,从而实现时间同步.实验结果表明:该时间同步方式在获得GPS卫星信号的情况下,时间同步精度可达到30ns.而在未获得GPS卫星信号的24小时内,时间同步精度可达到1μs.在获得和一定时间内未获得GPS卫星信号的情况下,采用该时间同步方式的武汉电离层斜向探测系统都成功地获得了斜向探测电离图,从而很好地满足了探测需求.【总页数】6页(P1089-1093,1178)【作者】石书祝;赵正予;李婷【作者单位】武汉大学电子信息学院,湖北,武汉,430079;武汉大学电子信息学院,湖北,武汉,430079;武汉大学电子信息学院,湖北,武汉,430079【正文语种】中文【中图分类】TN011.2【相关文献】1.应用武汉电离层斜向返回探测系统测量回波相位 [J], 陈罡;赵正予;王烽2.武汉电离层斜向返回探测系统波形发生器设计 [J], 石书祝;赵正予;李婷;陈罡3.多通道电离层斜向探测系统的接收通道设计与实现 [J], 周超;张援农;杨国斌4.基于FPGA+ARM的电离层斜向探测系统设计 [J], 李江华;杨国斌;张援农;姜春华;刘桐辛5.新型电离层斜向返回探测系统接收机设计 [J], 聂学东;赵正予;时雨;姚惟琳;陈罡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种新型的电离层短波探测发射天线宋晓远;聂贺峰;张峰;宋宗凤【摘要】提出了一种新型3MHz~30MHz频段宽带短波天线，该天线应用在电离层短波探测系统中，用于发射电离层探测信号。

简述了电离层短波探测系统的工作原理，介绍了电离层短波探测系统中对发射天线的的技术要求，分析了目前电离层短波探测系统中使用的短波发射天线的技术缺陷。

通过建模仿真对新旧天线进行了技术参数对比，并在实际应用中进行了对比测试，测试结果表明，新型天线可以更好地满足电离层短波探测系统对发射天线的要求。

%new type of 3MHz~30MHz broadband short-wave antenna, which is applied to the ionosphere short-wave detection system to launch the ionosphere detection signal. The working principle of the ionosphere short-wave detection system is outlined. The technical requirements of the transmitting antenna in the ionosphere short-wave detection system are introduced. The technology defects of the current ionospheric short-wave transmitting antenna used in the detection system are analyzed. Through modeling and simulation, the technical parameters of the old and the new antenna are compared, and contrast test is conducted in practical application. The test result shows that the new antenna can better meet the requirement of transmitting antenna ionosphere short-wave detection system.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(000)034【总页数】5页(P101-104,105)【关键词】新型3MHz~30MHz频段宽带短波天线;电离层短波探测系统;发射天线技术要求;空间方向图裂瓣问题的解决;实验对比【作者】宋晓远;聂贺峰;张峰;宋宗凤【作者单位】中国电子科技集团公司第二十二研究所，新乡453003;中国电子科技集团公司第二十二研究所，新乡453003;中国电子科技集团公司第二十二研究所，新乡453003;中国电子科技集团公司第二十二研究所，新乡453003【正文语种】中文【中图分类】TN011电离层具有时变、不均匀、各向异性、色散、吸收、双折射及随机等电磁特性，这些特性会引起无线电折射、吸收、闪烁、多径效应、极化旋转、色散和多普勒频移等变化，导致通信、导航、测量和遥感信息质量的降低甚至失灵。

电离层对高频电波传播的影响研究1. 本文概述本文旨在深入研究电离层对高频电波传播的影响。

电离层，作为地球大气层的一部分，由太阳紫外线、射线和太阳风等太阳活动引起的气体电离形成。

这一区域的存在对高频电波（如无线电波、微波等）的传播特性具有显著影响，尤其在无线通信、雷达探测、卫星通信等领域具有广泛的应用价值。

本文将首先介绍电离层的基本结构和特性，包括其形成机制、电子密度分布、以及在不同时间和地点的变化规律。

接着，本文将重点分析电离层对高频电波传播的主要影响，包括信号衰减、折射、散射等现象，以及这些现象对电波传播路径、传播速度和信号质量的影响。

本文还将探讨电离层变化对高频电波传播的影响，包括电离层扰动、电离层暴等极端天气事件对电波传播的影响，以及这些影响对无线通信、雷达探测等实际应用的影响。

2. 电离层特性及其动态变化电离层，也称为电离层或电离大气层，是地球大气层的一部分，其中气体分子和原子因太阳紫外线、射线和太阳风等太阳活动的影响而被电离。

这层电离的大气对高频电波传播有着重要的影响。

电离层的主要特性包括其电子密度、离子密度、温度、压力和高度等。

电子密度是决定电离层对电波吸收和折射性质的关键因素。

电离层的电子密度会随着时间、地理位置、太阳活动等因素的变化而变化，这种变化对高频电波的传播特性有着直接的影响。

电离层的动态变化主要包括昼夜变化、季节变化、太阳活动周期变化等。

昼夜变化是由于太阳照射引起的电离层电子密度的日变化和夜变化。

季节变化则是由于地球围绕太阳旋转，导致不同地区在不同季节受到太阳照射的影响不同，从而影响电离层的电子密度。

太阳活动周期变化则是指太阳活动的强弱对电离层的影响，通常在太阳活动高峰期，电离层的电子密度会增加，对电波传播的影响也会增强。

电离层的动态变化不仅会影响高频电波的传播路径，还会引起电波的衰减、折射、散射等现象。

例如，电离层中的电子会对电波产生吸收作用，导致电波能量衰减电离层中的电子密度梯度会导致电波发生折射，改变电波的传播方向电离层中的不规则结构则会引起电波的散射，使电波的能量分布更广。

斜向探测电离图描迹提取算法研究张成峰;王昶;刘子龙;朱启强【摘要】电离层斜向探测工作在高频段,密集的外部干扰如短波通信,广播电台以及大气噪声等污染了接收数据,严重影响斜向探测电离图描迹的提取.针对上述问题,本文提出了一种提取斜向探测电离图描迹的算法.该算法由频域去干扰,有序统计量OS-CFAR检测,去虚警点三个步骤构成.对实测数据的处理结果表明这种方法的有效性和实用性.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2014(009)001【总页数】4页(P85-88)【关键词】斜向探测电离图;描迹提取;有序统计量检测【作者】张成峰;王昶;刘子龙;朱启强【作者单位】中国电波传播研究所青岛分所,山东青岛266107;中国电波传播研究所青岛分所,山东青岛266107;中国电波传播研究所青岛分所,山东青岛266107;中国电波传播研究所青岛分所,山东青岛266107【正文语种】中文【中图分类】TN011.20 引言斜向探测电离图记录了接收信号的相对群时延(相对传播时间)与频率的关系，主要用于研究不同时间不同频率的电离层传播模式，以实时确定特定链路上可能存在的传播模式、频率范围及射线距离[1]。

当需要斜向探测系统实时准确地提供探测信息时，对探测图形描迹的提取尤为重要。

电离层斜向探测工作的高频段有大量的短波通信，广播电台及大气噪声等外干扰，严重影响斜向探测电离图描迹的提取。

国内外关于斜向探测电离图描迹提取公开发表的文献较少。

文献[2]给出了一种斜向探测电离图度量的方法，但在滤除噪声阶段信号损失严重。

文献[3]给出了一种斜向探测电离图描迹提取的方法，但该方法计算复杂，很难满足实际工程需要。

文献[4]给出了一种斜向探测电离图模式判读的方法，但在去除同频干扰的阶段信号损失严重。

针对斜向探测电离图中含有大量干扰，提出了一种先在频域去干扰后，再进行恒虚警描迹提取的方法。

最后结合电离层本身特性，去除离散的虚警点。

中文翻译摘要根据当前大地测量、地球物理、空间物理和导航等领域的科学研究和工程应用中的若干重要GPS科研项目的需要，近年来，我们系统研究了电离层延迟的高精度模拟和改正方法。

本文报告的内容，是我们研究工作的部分贡献，主要涉及基于GPS的电离层监测及延迟的高精度改正的理论与方法的研究：如何通过修正静、动态单、双频用户的电离层延迟影响，进一步改善GPS 测量的精度和可靠性；增强型GPS广域差分系统的电离层模拟及利用GPS监测电离层的理论和方法等方面关键词：GPS的电离层监测，电离层延迟，GPS广域差分本文主要包括两方面的内容：一、研究背景的一般性描述及相关基础研究的系统总结和介绍,主要涉及：地球电离层研究意义, 地球电离层探测技术与相关理论研究的内容,现代大地测量中电离层问题的由来、严重性与新课题, 地球电离层的基本特性及其对电波传播的影响，GPS定位的基本理论与方法，电离层延迟对GPS测量的影响，GPS的电离层延迟改正的基本方法，基于GPS的电离层研究的基本原理与方法等。

进而论述了解决GPS的电离层延迟影响的重要性和切入点。

二、具体研究工作的系统报告，主要集中在以下几方面:①研究如何利用单台双频GPS接收机的观测信息确定电离层延迟改正模型，为小范围的单频用户服务；②研究如何实时分离GPS观测中的仪器偏差与电离层延迟；③研究如何建立较大区域的电离层格网模型，进而初步设想利用中国地壳运动观测网络深入研究我国领域的电离层的电子浓度变化规律；④研究单频用户在不利条件下，如何更好地利用电离层延迟改正信息；⑤研究利用GPS监测随机电离层扰动的基本理论和框架方案；⑥研究如何综合顾及电离层的周日、季节和年变化，进一步提高利用GPS模拟电离层延迟的能力；⑦研究如何实现星载单频GPS低轨卫星的精密测轨中的电离层延迟改正要求。

1. (局部)电离层延迟的高精度提取系统论述和分析了影响利用GPS观测精确提取电离层延迟信息的各类因素。

2021年1月Journal on Communications January 2021 第42卷第1期通信学报V ol.42No.1基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法李国军，郑广发，叶昌荣，周银萍（重庆邮电大学超视距可信信息传输研究所，重庆 400065）摘 要：为了改善电离层频率预报准确性低、短波通信连通率差以及工程中观测野值对预报精度影响严重等问题，提出一种基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法。

通过研究实测MUF数据的变化规律及观测误差的成因与特征，利用电离层参考模型作为先验信息，改进卡尔曼滤波模型的状态估计方程；引入代价函数机制，通过Huber-M估计实现对预报状态的量测更新，减少观测野值对预报结果的影响，提高所提方法的稳健性。

仿真结果表明，所提方法能有效抑制观测野值带来的不利影响，具有较强的稳健性和稳定性。

关键词：短波通信；电离层探测；频率预报；卡尔曼滤波；M估计中图分类号：TN92文献标识码：ADOI: 10.11959/j.issn.1000−436x.2021011Short-term prediction method of oblique soundingionosphere MUF based on robust Kalman filterLI Guojun, ZHENG Guangfa, YE Changrong, ZHOU YinpingLab of Beyond LOS Reliable Information Transmission, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, ChinaAbstract: To improve the low accuracy of ionospheric frequency forecasting, poor HF communication connectivity, and the severe impact of observational outliers in engineering on forecast accuracy, a short-term prediction method for obli-que detection ionospheric MUF based on robust Kalman filtering was proposed. By studying the variation law of the measured MUF data and the causes as well as characteristics of observation errors, and exploiting the ionospheric refer-ence model as a priori information, the state estimation equation of the Kalman filter model was improved. The cost func-tion mechanism was introduced to realize the measurement update of the forecast state through Huber-M estimation, which reduced the influence of the observation outliers on the forecast results and improves the robustness of the pro-posed method. The simulation results show that the proposed method can effectively suppress the adverse effects caused by the observation outliers and has good robustness and stability.Keywords: HF communication, ionosphere detection, frequency prediction, Kalman filter, M-estimation1 引言电离层是随时间、空间高度变化的复杂系统，它对短波天波的传播、地空和星间的信息链路有着至关重要的影响，是短波通信链路的中间介质。

监测检测电离层的探测与骚扰预报文丨中国电波传播研究所北京研究中心陈玉莲付炜赵阳路韩婧摘要：电离层是指位J •地面60k m 至1000k m 处的被ill 离了的大气层。

电离层对电波传播的影响W 人类活动密切相关，通过对电离以的探测nj 获取ill 离U 物P I !特性参量随丨丨、季节、尔、太阳活动、地_邱坏境等变化的分布、变化规律。

本文主要讲述了电离层探测的方法、太m 活动对电离层的影响、电离层扰动对人炎的影响、对电离层进行常规监测及骚扰预报的ffl 耍性以及电离U 扰动与地谣的关系。

关键电离层探测电离起骚扰颅报电离W 骚扰与短波通倍电离反扰动与地震0引言电离层对电波传播的影响与人类活动密切相关，如无 线电通信、广播、无线电导航、雷达定位等。

尽管当前新 型无线电通信系统不断涌现，但短波这一古老和传统的通 信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘汰，目前 仍在快速发展。

短波通信有自己独有的优点，如短波是唯 一不受网络枢纽和有源中继体制约束的通信方式，短波通 信适用于山区戈壁和海洋等地区，并且比卫星通信便宜等。

基于这些优点，短波通信在捕鱼业、航空业、远洋通信等 领域具有不可替代的地位，因此保障短波的通信质量具有 巨大的经济效益。

短波通信是频率为3M H z 到30M H z 的电磁波主要通过电离层反射进行的远距离无线电通信。

通过对电离层的探测可获取电离层物理特性参量随日、季 节、年、太阳活动、地理环境等变化的分布、变化规律， 这些特性参数将对短波通信、广播、导航、定位等电离层 效应提供修正参数。

1电离层探测方法(1 )电离层探测分直接探测和间接探测。

直接探测是用火箭、卫星等空间飞行器，将探测装置携带到电离层 中，探测电离层等离子体或环境对装置的直接作用，以获 得电离层特性参量；间接探测是依据天然辐射或人工发射 机发射的电磁波通过电离层传播时与等离子体相互作用所 产生的电磁效应和传播特征，推算出电离层特性参量。