利用COSMIC掩星数据分析电离层扩展F层现象 (1)
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一１０６—
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ＣＯＳＭＩＣ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｉｎ ２００９，ａ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｓｐｒｅａｄ Ｆ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｆｏｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｓｐｒｅａｄ Ｆ．１ｃｌｌｅ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎｄ ｌｏｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｐｒｅａｄ Ｆ
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文章编号：１６７舶２３６（２０１１）Ｉｌ－０１０６－－０４
ＣＯＳＭＩＣ
ｏｃｃｕｌｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｓｐｒｅａｄ Ｆ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｂｙ ＷＵ （ＳｃＪ｜１０川ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎ＃ｎｅｅｒ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｄｅ ＳＮＲ８ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｚｉ—ｈａｏ．ＺＯＵ
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第１９卷
Ｖ０１．１９
第１１期
Ｎｏ．１ １
电子设计工程
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１１年６月
Ｊｕｎ．２０１ １
利用ＣＯＳＭＩＣ掩星数据分析电离层扩展Ｆ层现象
巫子好，邹玉华，王自辉
（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林５４１００４） 摘要：利用２００９年的ＣＯＳＭＩＣ掩星观测数据，分析电离层扩展Ｆ层不均匀结构引起的ＧＰＳ卫星Ｃ／Ａ码信噪比闪烁， 研究全球范围内扩展Ｆ层的出现随地理位王、地方时变化的统计特征。初步分析结果表明，扩展Ｆ层在３月份主要出 现在低纬地区和两极地区．主要发生在地方时日落至午夜之阃，有时可廷至午夜后数小时。本文结果和以往利用其他 观测手段获得的结果较为一致，说明ＧＰＳ掩星技术可以作为现潮全球扩展Ｆ层的一种有效手段。 关键词：扩展Ｆ层；ＣＯＳＭＩＣ系统；无线电掩星；闪烁 中图分类号：Ｐ３５２．７ 文献标识码：Ａ
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美目与古障№Ｅ共同音作∞ＣＯＳＭＩＣ计划（Ｃｏｍｎｌ岫Ⅻ Ｃｌｉ～ｔｅ）．台 湾将其＃为“尔摩沙Ⅱ星！号”划．即ＦＯＲＭＯＳＡＴ一３／
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扩展Ｆ层名称源于早期测高仪的观测。当时发现反射回 波有时并不集中．而是在频率范围上“扩展”开来，故由此而 得名。当无线电信号穿越这样一层电子密度不均匀区域时， 信号的振幅、相位发生剧烈的变化，一般把这种现象称之为 电离层闪烁。扩展Ｆ层闪烁会给无线电通信、导航、定位等造 成重要影响ｉｔｌ。它在一个很宽的频带内造成电波的散射及振 幅和相位的闪烁。因而从理论研究和应用角度，都是夜晚电 离层中的一个重要现象圆。电离层闪烁主要发生在赤道异常 区（地磁的：ｔ：１５。）附近。低纬地区的电离层的闪烁主要受覆盖 地磁赤道地区的Ｆ层的不规则体的产生和发展影响。在日落 后由于受Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定机制和重力波的共同影响， 等离子体泡等不规则结构将在赤道Ｆ层底部生成并上升到 电离层顶鄙．其问以羽状烟云的形式离开磁赤道沿磁力线向 南北扩散（：ｔ：１５。的赤道畸形峰值区域）。形成电浆泡和羽状结 构。这两种结构能够引起非常强烈的闪烁效应，即在赤道和 低纬地区引起跨电离层传播的无线电波闪烁四。过去的大量 的赤道闪烁的事件和形态被报告．表明扩展Ｆ层通常发生在 地磁赤道两侧的±２００的范围内。最强的区域分布在以异常峰 （：１：１５。）为中心的两个带状区域内。闪烁事件在当地时的日落 到午夜之间的时间段非常显著．但有时也可延伸到午夜后数 收稿日期：加１ １埘一１５
１仪器设备
所谓的无线电掩星技术是指正在被地球大气所遮掩的 Ｇ】Ｐｓ卫星发出的导航信号被一装载在低地球轨道卫星（ＬＥＯ）
稿件编号：２０１１０３０８５
作者简介：巫子好（１９８３一），男，河南焦作人，硕士研究生。研究方向：微波检测。
万方数据
巫于好等利ｍ ＣＯＳＭＩＣ掩星＿扯据分析电离层扩展Ｆ屉现象
ｔ∞ＧＰｓ接ｑ机日《№。ＡＭ月ⅫｃＰｓⅡ女女睦的鞔遵高 度为２０ ０００ ｋｍ周期为１２ ｈ。ｊ ｃＰｓⅡＥ发射的自渡信号 穿过镕球大气目时自ｆ大气对自＆Ｆ§折射蛀应电渡射 ‰发±弯曲．＆低轨Ⅲｇ±的高精度ｃＰｓ接收ｎ接口Ⅻｔ§ 信号时，侬据目Ｉ∞ＪＬ日＊ｉⅡ月应∞＆＊Ⅱｔ就能将接 ｃｅｎｋｒＩ握供∞ＣＯＳＭＩＣ的ｋｖｅ】ｌｂ中∞∞ｎｈｌ散据资料。 ∞ｎＬｖ［女”∞※＃率为Ｉ Ｈｚ￥直＊＆∞目镕｛事∞＾
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所有大标准差的剖ｉ都被仔细ｍ手动审桉，ｍ确定缩程 计算的№确＃。§★＃￥§Ⅱ＊ｉⅢｉ∞９５％（对＆的散值 为００３）“ｔ＃９９％（对应的敦值为０ １）ｕｔ的掩星的ｍⅢ 分布分别绘制到Ｔ目５ｔ。目中各点代表大ｆ ９５％事件∞标
№＃白勺事件自大ｆ嗍事件的标准ｉ的事件所发生日勺位置。
目中的３条黑色曲线分Ⅲ为＊氆∞赤ｍ自＊ｍ纬＆∞±２０。。 Ｈ目５日Ｈｉ＆大＃准ｉ的事件目ｉ∞分布ｆ鞋赤道附近， 有一部分倒井的是分布＃极Ｅ附瑶．南半球的高纬出现＆较 日＆。￥§烈的扰动发±＃低％地Ⅸ．选与Ｂ知的闪烁现象
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小时。事件发生的频率具有很强的季节性，太阳周期性，地磁 活动．经度相关性和极端的天气变化。分（至）月所有经度范 围通常都具有很高（低）的发生频率。北美洲这个部分例外。 其最强闪烁发生在１２月到１月之间；太平洋的中心部分在７ 月到８月之间表现的为分月的闪烁水平。 在过去几十年的扩展Ｆ层研究中，主要是基于地基探测 数据进行分析．例如：垂直测高仪、非相干散射雷达，气象气 球等１４１。近些年随着空间技术的发展，特别是ＧＰｓ导航系统的 成功应用。利用ＧＰＳ信号来进行电离层的研究逐渐发展起 来。ＧＰＳ信号探测电离层分为地基与天基两种方法。地基探 测技术顾名思义是指ＧＰＳ信号接收机是位于地球上的。受到 较大地域限制，影响了其应用范围。天基探测技术有时也称 为空基探测技术。是指在距地球表面一定的距离的空间设置 ＧＰｓ信号接收机。其优点是克服了地理环境的影响，能够得 到较多的探测数据。目前正在实施的天基ＧＰｓ探测计划基础 理论之一是无线电掩星技术嘲。随着无线电掩星技术的发展 为电离层探测提供了一种新的方法。
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文章编号：１６７舶２３６（２０１１）Ｉｌ－０１０６－－０４
ＣＯＳＭＩＣ
ｏｃｃｕｌｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ
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第１９卷
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第１１期
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电子设计工程
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２０１１年６月
Ｊｕｎ．２０１ １
利用ＣＯＳＭＩＣ掩星数据分析电离层扩展Ｆ层现象
巫子好，邹玉华，王自辉
（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林５４１００４） 摘要：利用２００９年的ＣＯＳＭＩＣ掩星观测数据，分析电离层扩展Ｆ层不均匀结构引起的ＧＰＳ卫星Ｃ／Ａ码信噪比闪烁， 研究全球范围内扩展Ｆ层的出现随地理位王、地方时变化的统计特征。初步分析结果表明，扩展Ｆ层在３月份主要出 现在低纬地区和两极地区．主要发生在地方时日落至午夜之阃，有时可廷至午夜后数小时。本文结果和以往利用其他 观测手段获得的结果较为一致，说明ＧＰＳ掩星技术可以作为现潮全球扩展Ｆ层的一种有效手段。 关键词：扩展Ｆ层；ＣＯＳＭＩＣ系统；无线电掩星；闪烁 中图分类号：Ｐ３５２．７ 文献标识码：Ａ
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扩展Ｆ层名称源于早期测高仪的观测。当时发现反射回 波有时并不集中．而是在频率范围上“扩展”开来，故由此而 得名。当无线电信号穿越这样一层电子密度不均匀区域时， 信号的振幅、相位发生剧烈的变化，一般把这种现象称之为 电离层闪烁。扩展Ｆ层闪烁会给无线电通信、导航、定位等造 成重要影响ｉｔｌ。它在一个很宽的频带内造成电波的散射及振 幅和相位的闪烁。因而从理论研究和应用角度，都是夜晚电 离层中的一个重要现象圆。电离层闪烁主要发生在赤道异常 区（地磁的：ｔ：１５。）附近。低纬地区的电离层的闪烁主要受覆盖 地磁赤道地区的Ｆ层的不规则体的产生和发展影响。在日落 后由于受Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定机制和重力波的共同影响， 等离子体泡等不规则结构将在赤道Ｆ层底部生成并上升到 电离层顶鄙．其问以羽状烟云的形式离开磁赤道沿磁力线向 南北扩散（：ｔ：１５。的赤道畸形峰值区域）。形成电浆泡和羽状结 构。这两种结构能够引起非常强烈的闪烁效应，即在赤道和 低纬地区引起跨电离层传播的无线电波闪烁四。过去的大量 的赤道闪烁的事件和形态被报告．表明扩展Ｆ层通常发生在 地磁赤道两侧的±２００的范围内。最强的区域分布在以异常峰 （：１：１５。）为中心的两个带状区域内。闪烁事件在当地时的日落 到午夜之间的时间段非常显著．但有时也可延伸到午夜后数 收稿日期：加１ １埘一１５
１仪器设备
所谓的无线电掩星技术是指正在被地球大气所遮掩的 Ｇ】Ｐｓ卫星发出的导航信号被一装载在低地球轨道卫星（ＬＥＯ）
稿件编号：２０１１０３０８５
作者简介：巫子好（１９８３一），男，河南焦作人，硕士研究生。研究方向：微波检测。
万方数据
巫于好等利ｍ ＣＯＳＭＩＣ掩星＿扯据分析电离层扩展Ｆ屉现象
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