[发明专利]一种新的电离层区域重构方法

说明书

本发明公开了一种新的电离层区域重构方法，包括如下步骤：（1）获取各垂测站实测层临频以及地理位置：（2）反演基准站电离层剖面：（3）根据各探测站获取的临频，重构局部区域层临频：（4）根据各垂测站的电离层剖面以及重构的临频，重构局部区域的电子浓度。本发明所公开新的电离层区域重构方法，可以在不依赖电离层参考模型的情况下，获取电离层电子浓度分布，方法简单有效。

技术领域

本发明属于电离层研究及应用领域，特别涉及该领域中的一种新的电离层区域重构方法。

背景技术

目前主要有两类方法来实现实时重构电离层，一类是利用参考电离层模型作为背景电离层，另一类是不利用参考电离层模型作为背景电离层。其中参考电离层模型本身包含了电离层电子浓度分布的物理信息。

对于不利用参考电离层模型作为背景电离层的方法有，Stanislawska将地理统计学的Kriging方法应用于电离层的实时重构中，直接利用临界频率进行重构；Samardjiev利用距离倒数幂的方法对电离层重构进行了研究等等。

对于利用参考电离层模型作为背景电离层的方法有，Stanislawska的Kriging方法仅利用实测的临界频率foF2对临界频率foF2的重构，王世凯则根据太阳黑子数和临界频率foF2之间具有的线性关系，选取国际参考电离层模型IRI作为背景电离层，利用Kriging方法进行重构；根据准抛物模型，对垂测电离图进行反演，根据获取的多个站的准抛物模型的参数进行插值，获取任意点的准抛物模型参数，进而对电离层进行实时重构。

以电离层参考模型为参考的电离层重构方法可以获得整个区域的电离层电子浓度分布，但是对模型依赖性强，计算复杂；不以电离层参考模型为参考的电离层重构方法只能重构出临界频率foF2，不能获取电离层电子浓度分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种不依赖于电离层参考模型并能同时获取电离层电子浓度分布的电离层区域重构方法。

本发明采用如下技术方案：

一种新的电离层区域重构方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

(1)获取各垂测站实测F₂层临频以及地理位置：

根据需要重构的区域选取参与计算的垂测站，并根据各垂测站的垂测电离图获取探测站的实测F₂层临频f_c2,i和F₁层临频f_c1,i，同时获取参与计算的垂测站的地理位置θ_i，其中为经度，θ_i为纬度，i＝1,2,…,n，n≥4，n表示垂测站的个数；

(2)反演基准站电离层剖面：

使用基于模式法、移位切比雪夫多项式模型的约束优化F₁层参数、F₂层参数的垂测电离图反演方法，即得到谷参数后，选取层较高区域回波描迹数据，在保证剖面连续光滑的约束条件下，计算F₁层剖面多项式系数，同样，在保证剖面连续光滑的约束条件下，选取F₂层回波描迹数据，计算F₂层剖面多项式系数，最后，基于所有数据点计算虚高和实测虚高误差和最小准则，选取对应初始设置下得到的剖面参数最终确定电离层剖面；

(3)根据各探测站获取的临频，重构局部区域F₂层临频：

利用n个垂测站的实测F₂层临频，重构局部区域F₂层临频，具体计算步骤为：

(31)选择n个垂测站位置的平均位置作为基准点，即基准点处的经纬度θ₀，为经度，θ₀为纬度，分别为n个垂测站经纬度的均值；