[发明专利]一种中国低纬地区电离层闪烁发生概率预报方法

摘要

本发明公开了一种中国低纬地区电离层闪烁发生概率预报方法，所述方法包括基于电离层闪烁指数S4的电离层不均匀体强度CkL反演方法，随太阳活动指数Rz、地磁活动指数Kp、地理位置、季节和时间变化的中国低纬地区电离层不均匀体强度CkL的概率密度分布模型和电离层闪烁发生概率计算方法。本发明提供的方法可依据用户需求计算指定地点、时间、太阳活动指数Rz、地磁活动指数Kp、工作频段、电离层闪烁指数S4阈值等条件下的电离层闪烁事件发生概率。

主权项

一种中国低纬地区电离层闪烁发生概率预报方法，其特征在于，包括：步骤1、用户指定发射机位置、接收机位置、时间、工作频段和电离层闪烁指数S4阈值参数，获得同时间的太阳活动指数Rz和地磁活动指数Kp的预报值；步骤2、对于指定的电离层闪烁指数S4阈值，利用多相位屏理论反演相应的电离层不均匀体强度CkL0阈值；步骤3、依据中国低纬地区电离层不均匀体强度CkL的概率密度分布模型，预报指定地点、时间、太阳活动指数Rz、地磁活动指数Kp条件下的电离层不均匀体强度CkL的概率密度分布，所述步骤3具体为：A、中国低纬地区夜间电离层不均匀体强度CkL的概率密度分布为三段双高斯函数形式，其具体形式为：PDF=Σi=12(η1-ηp)exp[-(log(CkL)-μiσi)2]+ηp]]>其中，PDF为电离层不均匀体强度CkL的概率密度分布，μ1和μ2分别为第一个和第二个高斯函数中值，σ1和σ2分别为第一个和第二个高斯函数半带宽，η1、η2和η3分别为第一个和第二个概率密度高斯函数峰值，以及中段概率密度分布值，B、半带宽子模型CkL低峰半带宽σ1可设定为固定值0.8，而高峰半带宽σ2仅为太阳黑子数函数，在Rz等于0时σ2为1，当Rz大于等于150时σ2为0.7，在这区间为线性变化，σ2=1.0Rz=01.0-0.002×Rz0<Rz<1500.7Rz≥150]]>C、中值μ1和μ2子模型CkL低峰中值μ1和高峰中值μ2仅是纬度、Rz和时间的函数，电离层驼峰区CkL中值与Rz之间的模型为：电离层赤道区CkL中值与Rz之间的模型为：式中，μ1,night为低峰中值夜间值，μ1,day为低峰中值白天值，μ2,night为高峰中值夜间值，μ2,day为高峰中值白天值，日变化函数模型为：f(te)=exp[-(te-tssWss)2]ifte<tss1.0iftss≤te≤tsrexp[-(te-tsrWsr)2]ifte>tsr]]>此处te为海拔高度350km的本地电离层F层日落后经历的时间，tss为日落后峰值时间1.50和半带宽Wss为0.80，tsr为日出变化起始时刻1.75和半带宽Wsr＝2.0，则一天内任意时刻的中值通过日变化函数拟合获得：x＝xday+(xnight‑xday)×f(te)此处，xday为参数白天值，xnight为参数夜间值，D、基于历史数据获得的CkL纬度剖面经验模型fmdl(λ)=C0+(Cc-C0)exp[-(|λ|-λCWC)2]]]>式中，C0为赤道区CkL经验中值31.0，Cc为驼峰区CkL经验中值35.0，λC为驼峰区中心地磁纬度12°，WC为半带宽E、高峰密度峰值η2子模型高峰密度峰值η2是四个环境自变量的因变量，其函数为：η2＝ηmax×f(te)×f(λ)×f(φangle)季节变化子模型为：式中φangle为本地地磁子午面与本地日落线之间夹角，Ws在冬季为12.0，在夏季为15.0，中段密度值η3可以设定为高峰密度峰值η2的固定百分比值22％，由于概率密度函数PDF在整个自变量分布区间的积分值为1，因此，CkL低峰密度峰值η1可由中段密度值η3和高峰密度峰值η2通过反演确定，不需要建模，ηmax=(0.05+0.75×exp[-(Rz-15030)2])×[1.0-0.7×Kp]]]>式中，Rz为太阳活动指数，Kp为地磁活动指数，步骤4、计算大于电离层不均匀体强度CkL0阈值的累积概率，即为相应的电离层闪烁指数S4阈值的发生概率。