检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2019年第19期68卷 307-316页

作者：姜春华赵正予武汉大学电子信息学院

本文模拟研究了背景电离层在一维和二维扰动下产生等离子体泡的过程,在模拟过程中引入行进式电离层扰动(traveling ionosphere disturbances,TIDs)模型激发生成电子密度的二维扰动,同时通过改变化学复合率来研究不同复合率对等离子体泡... 详细信息

本文模拟研究了背景电离层在一维和二维扰动下产生等离子体泡的过程,在模拟过程中引入行进式电离层扰动(traveling ionosphere disturbances,TIDs)模型激发生成电子密度的二维扰动,同时通过改变化学复合率来研究不同复合率对等离子体泡结构形态的影响.模拟结果表明,复合率对等离子体泡的生成速度有较大影响,复合率越大,激发等离子体泡所需时间越长.另外,在二维扰动情况下电离层生成等离子体泡的速度要比一维扰动情况下的速度慢.在一维扰动情况下,不同复合率对等离子体泡结构形态影响不大,而在TIDs激发的等离子体泡中,不同复合率对等离子体泡的结构形态有较大影响.在较小复合率的情况下,TIDs激发的等离子体泡可以产生分叉结构,并伴有大量小尺度的等离子体泡结构,同时模拟结果存在等离子体泡底部收缩现象.模拟结果还表明,当存在大量小尺度等离子体泡时,单个等离子体泡周围的极化电场方向在非线性的演化过程中可能会发生变化,因此并不是所有底部等离子体泡都能够抬升到电离层顶部,只有其周围极化电场方向一直是东向的等离子体泡,才能够进一步抬升到电离层顶部.

关键词：化学复合率赤道等离子体泡行进式电离层扰动数值模拟

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我国低纬电离层闪烁和周跳的统计特征比较

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地球物理学报 2018年第1期61卷 18-29页

作者：程洁徐继生蔡磊武汉大学电子信息学院武汉430072

本文利用位于我国中南部电离层闪烁监测台网2012年至2015年的观测数据,比较分析了GPS(Global Positioning System)信号闪烁与周跳的统计特征以及太阳活动和地磁扰动对闪烁与周跳的影响.结果表明,闪烁活动与周跳出现随地方时、月份、太... 详细信息

本文利用位于我国中南部电离层闪烁监测台网2012年至2015年的观测数据,比较分析了GPS(Global Positioning System)信号闪烁与周跳的统计特征以及太阳活动和地磁扰动对闪烁与周跳的影响.结果表明,闪烁活动与周跳出现随地方时、月份、太阳活动和地磁扰动变化的统计特征类似,且周跳出现的可能性随S4指数增高显著增大,说明闪烁与周跳存在密切的关联,是引起周跳的一种重要因素.一天之中,闪烁和周跳主要出现在日落后至黎明前,午夜前出现最频繁,白天仅偶尔出现.在赤道异常峰及其邻近区域,一年之中,闪烁和周跳主要出现在春秋季,春季闪烁活动和周跳出现明显比秋季频繁,呈现春秋不对称性,冬夏季节闪烁和周跳都很少出现.闪烁活动与周跳出现的逐年变化显著依赖太阳活动水平,随太阳活动水平升高而增强,而地磁扰动与闪烁活动与周跳出现呈负相关,地磁扰动对闪烁活动与周跳出现整体上起抑制作用.平均而言,越靠近磁赤道的台站闪烁活动越频繁,随纬度升高,闪烁活动频次逐渐降低,且闪烁活动的开始时间随纬度升高而滞后,暗示引起GPS信号闪烁的电离层不规则结构主要起源于磁赤道区.此外,分析还发现,闪烁活动与周跳出现的空域有相当好的一致性,主要分布在观测点上空仰角55°以下、方位角150°~240°的空域内.

关键词：电离层不规则结构闪烁周跳统计特征

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GPS-CHAMP掩星探测的E_S层不规则结构经度变化规律(2001—2008)

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地球物理学报 2016年第8期59卷 2739-2746页

作者：廖孙旻徐继生程洁武汉大学电子信息学院武汉430072

本文利用GPS-CHAMP高分辨率的掩星探测数据,考察了ES层不规则结构随地理经度和随季节、倾角磁纬与太阳活动的变化特征.研究发现,ES层不规则结构的经度变化以波数1~5分量为主,呈现出多重波数特征.在低纬度带存在显著的波数4分量,其幅度... 详细信息

本文利用GPS-CHAMP高分辨率的掩星探测数据,考察了ES层不规则结构随地理经度和随季节、倾角磁纬与太阳活动的变化特征.研究发现,ES层不规则结构的经度变化以波数1~5分量为主,呈现出多重波数特征.在低纬度带存在显著的波数4分量,其幅度存在季节依赖,在夏季和秋季明显高于春季和冬季.ES层不规则结构出现率随倾角磁纬的变化表现为赤道区和中纬度区较低,低纬区和极区较高.ES层不规则结构出现率的季节变化和年均值的逐年变化表现为夏季出现最频繁,秋季次之,冬春季最弱,随太阳活动水平的减弱而降低.

关键词： ES层闪烁不规则结构经度变化 GPS-CHAMP掩星

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电离层中纬槽极小的位置变化及其控制因素研究

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地球物理学报 2015年第1期58卷 12-19页

作者：刘裔文徐继生徐良尹凡武汉大学电子信息学院武汉430072

本文利用2000年至2009年CHAMP卫星朗缪尔探针实地测量的电子密度数据,分析了电离层中纬槽的位置变化及其控制因素.研究结果表明:(1)地磁平静期电离层中纬槽的位置随磁地方时和经度变化;(2)电离层中纬槽的位置对地理经度的依赖表现为西... 详细信息

本文利用2000年至2009年CHAMP卫星朗缪尔探针实地测量的电子密度数据,分析了电离层中纬槽的位置变化及其控制因素.研究结果表明:(1)地磁平静期电离层中纬槽的位置随磁地方时和经度变化;(2)电离层中纬槽的位置对地理经度的依赖表现为西半球槽的位置高于东半球;(3)AE指数和SYM-H指数与槽的位置变化显著相关,表明极光电集流和环电流是中纬槽位置变化的重要控制因素;(4)太阳风电场晨-昏分量的量值变化显著影响中纬槽位置,而其极性变化的影响相对较弱.研究结果对中纬槽建模有一定的参考价值.

关键词：电离层中纬槽磁暴中纬槽位置变化控制因素 CHAMP卫星

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多频段EMIC波共振散射辐射带相对论电子的损失时间尺度研究

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地球物理学报 2023年第9期66卷 3610-3622页

作者：雷良建马新顾旭东付松朱琪易娟倪彬彬武汉大学电子信息学院武汉430072

作为地球磁层中一种分布广泛的电磁波,电磁离子回旋波(Electromagnetic ion cyclotron waves,简称EMIC波)是地球辐射带相对论电子的重要损失机制.EMIC波通常呈现H+、He+和O+三种不同频段,不同频段对相对论电子的散射效应和损失时间尺度... 详细信息

作为地球磁层中一种分布广泛的电磁波,电磁离子回旋波(Electromagnetic ion cyclotron waves,简称EMIC波)是地球辐射带相对论电子的重要损失机制.EMIC波通常呈现H+、He+和O+三种不同频段,不同频段对相对论电子的散射效应和损失时间尺度大不相同.准线性理论是定量分析不同频段EMIC波对地球辐射带相对论电子散射效应的重要工具,我们利用基于准线性理论开发的Full Diffusion Code(FDC),分别计算了H^(+)、He^(+)、O^(+)三种频段EMIC波在不同空间范围、背景等离子体条件以及不同传播角模型下对辐射带相对论电子的弹跳平均投掷角散射系数,建立了L=1.5~7,背景等离子体参数α*(=f_(pe)/f_(ce))=6~30范围内的多频段EMIC波电子散射系数矩阵库.进而,我们计算了辐射带相对论电子在不同频段EMIC波散射作用下的损失时间尺度,获得了在不同磁层条件下EMIC波损失沉降相对论电子的定量信息.这些结果对于提升地球辐射带动力学过程建模水平、开展辐射带空间天气预报具有重要价值.

关键词：多频段电磁离子回旋波波粒相互作用投掷角散射系数电子损失时间尺度

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大尺度场向电流及其与单色极光电子的联系--Swarm卫星观测

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地球物理学报 2020年第4期63卷 1262-1270页

作者：张琬蔡红涛周康俊张宏高顺祖武汉大学电子信息学院武汉430072

Swarm卫星A/C在480km左右高度伴飞,通过二者磁场观测数据,可在不需假设无限大垂直电流片的情况下更加真实地计算出场向电流(FAC).本文利用最新的Swarm观测数据,研究了大尺度场向电流的时空分布特征,及其对行星际条件的依赖;结合极光沉... 详细信息

Swarm卫星A/C在480km左右高度伴飞,通过二者磁场观测数据,可在不需假设无限大垂直电流片的情况下更加真实地计算出场向电流(FAC).本文利用最新的Swarm观测数据,研究了大尺度场向电流的时空分布特征,及其对行星际条件的依赖;结合极光沉降粒子时空分布信息,探究了场向电流可能载流子及其源区.分析发现:(1)IMF Bz分量主要控制FAC的强度大小,By分量主要改变FAC的结构与分布,最为明显的是0区FAC;(2)昏侧1区上行FAC与单色极光电子的高发区域具有较高的重合度,且在不同行星际条件下均表现出相类似的纬度分布;(3)在上述区域内,FAC密度与单色极光电子能通量表现出较好的相关性.这表明单色极光电子对昏侧1区上行电流起着重要贡献.

关键词：场向电流行星际磁场单色电子极光

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顶部电离层离子密度经度结构的特征及其随季节、太阳活动和倾角的变化

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地球物理学报 2015年第6期58卷 1843-1852页

作者：陈亚楠徐继生武汉大学电子信息学院武汉430072

本文利用DMSP卫星测量数据和傅里叶分解和重构方法,研究了地磁平静期顶部电离层总离子密度(Ni)经度结构的多重波数特征及波数4的年变化、逐年变化、地方时差异和随倾角的变化.傅里叶分解和重构的结果表明,顶部电离层平均Ni的经度结构中... 详细信息

本文利用DMSP卫星测量数据和傅里叶分解和重构方法,研究了地磁平静期顶部电离层总离子密度(Ni)经度结构的多重波数特征及波数4的年变化、逐年变化、地方时差异和随倾角的变化.傅里叶分解和重构的结果表明,顶部电离层平均Ni的经度结构中同时含有以波数1至波数4为主的多重分量,不同波数分量的幅度和相位各不相同.对波数4分量的分析表明,波数4的幅度在春秋季最强,北半球夏季高于冬季;随太阳活动水平增强,波数4分量的幅度增高,至太阳活动高年幅度达到最高,此后随太阳活动水平降低而减小,与F10.7呈正相关;春秋季和北半球夏季波数4分量在傍晚最强,晚上和上午次之,黎明最弱,从09LT到21LT,波数4的相位依次滞后,暗示向东移动.分析还发现,日落期间波数4幅度依赖倾角,春秋季随倾角的变化呈双峰结构,两个极大出现在倾角±18°附近,暗示赤道等离子体喷泉效应对顶部电离层经度结构的控制作用.

关键词：顶部电离层离子密度经度变化多重波数傅里叶分解

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亚暴期间等离子体对流速度及热层纬向风速度变化的统计学分析

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地球物理学报 2016年第6期59卷 1939-1947页

作者：刘丁维王慧黄韬曹雪张科灯武汉大学电子信息学院武汉430072

本文利用2001年至2005年间CHAMP卫星及DMSP（F13,F15）卫星观测数据,对亚暴发生前后,亚暴初始位置所在磁地方时（Magnetic Local Time,MLT）东侧2h（＋2h,MLT）至西侧4h（-4h,MLT）范围内等离子体对流速度（Vy）及热层纬向风速度（Uy）... 详细信息

本文利用2001年至2005年间CHAMP卫星及DMSP（F13,F15）卫星观测数据,对亚暴发生前后,亚暴初始位置所在磁地方时（Magnetic Local Time,MLT）东侧2h（＋2h,MLT）至西侧4h（-4h,MLT）范围内等离子体对流速度（Vy）及热层纬向风速度（Uy）的变化进行了统计学分析.研究发现在亚暴发生后的1.5h内,所有MLT区间的Vy均明显增大,且峰值位置的地磁纬度向赤道侧移动,1.5h后,Vy减小,峰值的纬度向极区移动,表明亚暴的发生能显著增强等离子体对流速度;在亚暴发生位置的西侧0-2h内,Vy增幅最大,这表明亚暴对热层的影响主要在西侧,影响最大的区域是西侧0-2hMLT区间;Uy在亚暴发生后3h持续增大,其对亚暴的响应相较于Vy有1.5h的延迟.

关键词：亚暴等离子体对流热层纬向风响应延迟

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基于混合遗传算法的斜测电离图参数反演

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地球物理学报 2014年第3期57卷 703-714页

作者：宋欢胡耀垓赵正予姜春华武汉大学电子信息学院武汉430072

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在"... 详细信息

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在"过早收敛"和局部搜索能力差等缺陷,从而导致反演精度下降,影响反演结果的可靠性.本文提出将基于模拟退火的混合遗传算法应用到斜测电离图的参数反演中,该算法不仅把握总体能力强,且具有较强的局部搜索能力,是遗传算法和模拟退火算法的优势互补.为了验证该算法反演结果的可靠性和稳定性,首先分别采用遗传算法、模拟退火算法和混合遗传算法对合成的电离图进行反演,反演参数包括临界频率,最大电子浓度和半厚度.通过对三种算法反演结果的对比,得出混合遗传算法的反演结果最接近真实值,需要的迭代次数也远远小于其他两种算法;通过改变种群大小和总迭代次数来判断参数值的改变对三种算法反演结果的影响,得出混合遗传算法有效地降低了参数的选取对反演结果的影响.然后用这三种反演算法对实测电离图进行反演,并将它们的反演结果与斜测链路中点的实际垂测数据进行比较,结果显示混合遗传算法84.62%的反演结果可以控制在误差范围之内,高于遗传算法(76.93%)和模拟退火算法(65.38%).这些都表明了混合遗传算法的反演结果具有较强的可靠性,在反演的寻优能力和稳定性上要明显优于遗传算法和模拟退火算法,对实测电离层图的反演具有很强的借鉴意义和应用价值.

关键词：斜测电离图参数反演混合遗传算法遗传算法模拟退火算法

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单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法

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物理学报 2018年第6期67卷 135-145页

作者：黄科李松马跃田昕周辉张智宇武汉大学电子信息学院武汉430072

单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件,更易实现高密度、高覆盖率的目标采样,是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题,其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷... 详细信息

单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件,更易实现高密度、高覆盖率的目标采样,是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题,其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷达方程、单光子探测器的概率与统计理论为基础,建立了漂移误差的理论模型,给出了漂移误差与平均信号光子数、均方根脉宽等系统参数之间的理论关系式.同时,结合单光子探测概率模型给出了一种漂移误差的修正方法,并搭建实验系统对漂移误差模型和修正方法进行了验证.在回波信号均方根脉宽为3.2 ns、平均回波信号光子数为0.03到4.3个情况下,未经修正的漂移误差最大达到46 cm,经修正后的均方根误差为1.16 cm,平均绝对误差为0.99 cm,达到1 cm量级,漂移误差对测距精度的影响基本可以忽略.该方法可以解决漂移误差制约单光子激光测距精度提高的瓶颈问题.

关键词：激光测距单光子漂移误差误差补偿

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