[发明专利]一种电离层垂直剖面建模及参数反演方法

摘要

本发明公开了一种电离层垂直剖面建模及参数反演方法，所述方法包括以下步骤，步骤1：将电离层建模为包含E层、谷层、层、层的四层模型；步骤2：基于建立的电离层模型，推导各层回波虚高的计算公式；步骤3：利用实测电离图数据，结合各层回波虚高计算结果，进行各层电离层参数的反演。本发明所公开的电离层垂直剖面建模及参数反演方法，基于移位切比雪夫多项式模型的约束优化层参数、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，计算层剖面多项式系数，该方法适用于层未充分发育的情况，可以有效提高该种情况下反演精度和稳定性。

主权项

1.一种电离层垂直剖面建模及参数反演方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：将电离层建模为包含E层、谷层、F1层、F2层的四层模型，其中，E层和谷层剖面用抛物模型表示，F1层和F2层剖面用移位切比雪夫多项式模型表示；所述步骤1具体包括：步骤11：电离层电子浓度剖面具体形式如下式所示：上式中各符号的具体含义如下：E层：fNE表示E层等离子体频率；fCE表示E层临频；hmE表示E层峰高；ymE表示E层半厚；hbE＝hmE‑ymE表示E层底高；谷层：fNV表示谷层等离子体频率；fCV表示谷层最小等离子体频率；hmV表示谷层等离子体频率为fCV时对应的电离层高度；ymV表示谷层半厚；h2＝hmE+W，W定义为谷层宽度；F1层：Ti(g)为移位切比雪夫多项式，具有下式所示形式：f_NF1表示F₁层等离子体频率；f_CF1表示F₁层临频；A_i，i＝0～I+1为移位切比雪夫多项式系数，且：h_mF1表示F₁层峰高，且：ΔfC为垂测电离图智能判读软件自动给出的fCF1相对于F1层模型设定临频的偏差；F2层：移位切比雪夫多项式Ti(l)中的l具有下式所示形式：f_NF2表示F₂层等离子体频率；f_CF2表示F₂层临频；C_i，i＝0～N+1为移位切比雪夫多项式系数，且：hmF2表示F2层峰高，且：hmF2＝CN+1，E层和谷层的连接点位于E层峰高hmE，谷层与F1层的连接点位于高度h2处，并且在高度h2处的等离子体频率等于E层临频fCE，谷层包括两个部分：与E层的连接部分和与F1层的连接部分，这两部分的连接点位于高度h1处，F1层与F2层连接点位于F1层峰高hmF1处；步骤12：为了使建立的电子浓度剖面满足连续光滑特性，在层与层的连接点处，基于连接点以上及以下电离层模型分别计算的等离子体频率的平方值以及剖面梯度应该相等，根据这一条件，限定在h＝hmF1处，有：在h＝h2处，有：在h＝h1处，有：步骤2：基于建立的电离层模型，推导各层回波虚高的计算公式；步骤3：利用实测电离图数据，结合各层回波虚高计算结果，进行各层电离层参数的反演。