课题基金 / 基金详情

基于正则化方法的三维电离层电子浓度重构技术研究

批准号:
41804149
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
汪四成
学科分类:
空间物理学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
方涵先、翁利斌、牛俊、王宇、颜冰、孟兴、刘桢迪、闫申

项目摘要

结项摘要

项目成果

汪四成的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
电离层电子浓度的变化显著地影响无线电波的传播,本项目综合利用测高仪、非相干散射雷达、GNSS接收机(地基和空基)以及GNSS掩星试验的电离层观测资料,以国际参考电离层模式(IRI)为背景模式,基于正则化方法(其通过正则化参数来平衡背景信息和观测信息之间的权重)来快速获取准确的中低纬地区的三维电离层电子浓度分布。主要的研究内容包括IRI顶部模式的评估和修正、Tikhonov正则化和全变差正则化算法及其混合正则化方案的建立、结合模型函数方法的单正则化参数和多正则化参数的最优选择,以及定量分析不同类型观测资料对电离层电子浓度重构结果的贡献。在此基础上研究电离层电子浓度的变化规律,重点分析中低纬电离层大尺度波三和波四结构的时空分布和传播机理以及赤道和低纬电离层Rayleigh-Taylor不稳定性的分布特征。
英文摘要
The ionospheric electron density variation can significantly affect the propagation of the radio waves. This work comprehensively uses the measurements from ionosondes, incoherent scatter radars, GNSS receivers (ground and space-based) and GNSS radio occultation experiments, and sets the International Reference Ionosphere (IRI) as the background model, to derive the accurate three-dimensional ionospheric electron density in the middle and low latitude based on the regularization method. The main contents are the evaluation and correction of the IRI topside model, establishment of the Tikhonov regularization algorithm, total variation regularization algorithm and hybrid regularization algorithm, selection of the single and multiple regularization parameters, and quantitative analysis of the contributions to the reconstruction results from different type of measurements. On the basis of the above, we can study the variation of the ionospheric electron density in detail, and mainly focus on the spatial/temporal distribution and propagation characteristic of the ionospheric large-scale wave structures (wavenumber 3 and wavenumber 4) in the middle and low latitude and the variation of the Rayleigh-Taylor instability in the equatorial and low-latitude ionosphere.
电离层电子浓度的变化对短波通信、卫星导航定位等活动有重要影响。为了快速准确地获取区域/全球的三维电离层电子浓度分布,提出了变分方法结合正则化技术的多源观测数据融合算法,该方法通过正则化参数来平衡背景信息和观测信息对反演结果的贡献。主要的研究工作包括:(1)发展了基于正则化技术的电离层重构算法。综合利用测高仪、非相干散射雷达、GNSS地基接收机以及GNSS掩星星座的电离层观测资料,以国际参考电离层模式(IRI)为背景模式,在水平方向和垂直方向引入不同的先验约束条件,构建了多正则化参数的电离层重构算法,采用模型函数方法来确定这些正则化参数,并定量分析了不同观测资料对重构结果的贡献。(2)构建了电离层电子浓度混合同化算法。为了使同化算法在电离层平静状态和扰动状态下均具有较好的精度,构建了兼具气候学静态特征和天气学流依赖特征的背景误差协方差,并定量估计了背景信息对同化结果的贡献。(3)改进了IRI顶部模式。Vary-Chap函数能够很好地表征顶部电离层电子浓度的变化,被认为是改进IRI顶部模式的主要方案。Vary-Chap函数的计算和建模较为困难,提出了含有未知系数的新函数来拟合Vary-Chap标高,这些未知参数可采用非线性最小二乘拟合方法确定。(4)利用重构出的三维电离层电子浓度分布,分析了大尺度行进式电离层扰动以及经向四波结构的时空变化规律。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1029/2020sw002675
发表时间: 2021-12
期刊: Space Weather
影响因子: --
作者: [Sicheng Wang;Sixun Huang;H. Fang]
通讯作者: Sicheng Wang;Sixun Huang;H. Fang
DOI: 10.1029/2020rs007183
发表时间: 2021-01
期刊: Radio Science
影响因子: 1.6
作者: [Xin Ma;H. Fang;Sicheng Wang;Shujie Chang]
通讯作者: Xin Ma;H. Fang;Sicheng Wang;Shujie Chang
Evaluation of the numerical algorithms of the plasma dispersion function
等离子体色散函数数值算法的评估
DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.06.006
发表时间: 2019-09
期刊: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
影响因子: 2.3
作者: [Wang Sicheng, Huang Sixun]
通讯作者: Huang Sixun
DOI: 10.1029/2018ja026091
发表时间: 2019
期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子: --
作者: [Xing Meng, Hanxian Fang, Guozhu Li, Libin Weng, Sicheng Wang]
通讯作者: Sicheng Wang
8
    电离层数据同化技术研究
    国内基金
    海外基金