[发明专利]一种新的电离层区域重构方法

摘要

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。

主权项

1.一种新的电离层区域重构方法，其特征在于，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；(32)将n个垂测站所在的区域任意点θ_i的F₂层临频f_c2,i建模为该点与基准点的经度差对应距离的一次和该点与基准点纬度差对应距离的二次多项式，如式(1)所示：其中，r0为地球半径，a1～a4为待求系数；(33)将四个垂测站的F2层临频和经纬度信息代入式(1)，建立四个方程的方程组，求解出系数a1～a4；(34)利用求解的系数a1～a4和式(1)，重构出n个垂测站所在区域任意点的F2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：F2层电子浓度重构方法包括以下步骤：(41)获取任意点B的F2层临频fc2,B后，根据式(2)计算B点上的扩展因子Δn：式中，fc1,0代表基准站处F1层临频；fc2,0等于基准站处F2层临频；(42)根据式(3)计算B点上F2层第m个高度网格点上的等离子体频率fN(B,m)：fN(B,m)＝(fN(0,m)‑fc1,0)Δn+fc1,0            (3)式中：fN(0,m)代表基准站处F2层第m个高度网格点上的等离子体频率。