地基GPS与掩星联合的电离层层析成像方法研究

欧 明，甄卫民，徐继生，刘 钝，於 晓

(1.武汉大学电子信息学院,湖北 武汉 430079;2.中国电波传播研究所,山东 青岛 266107)

0 引 言

电离层层析成像(CIT)是随着卫星无线电探测技术的发展而兴起的一种电离层测量技术,它利用星载无线电信标设备发射的无线电波从外部扫描电离层,根据电离层对波作用的积分效应(低维投影效应)确定目标介质的高维分布。1986年Austen等[1]在国际上首次提出CIT的设想,利用该设想并结合极轨卫星的观测数据,可重构出电离层电子密度的二维分布。由于电离层层析技术适合监测大尺度的电离层电子密度的时空分布,且建造和运行费用低廉,这一新设想立即引发了国际上相继开展电离层CT成像的实验和理论研究[2-3]。

随着上世纪90年代以来全球卫星导航系统的兴起,基于全球定位系统GPS的电离层层析技术逐渐发展起来。自从Kunitsyn等[4]在国际上首次证实了基于高轨卫星系统的电离层层析技术的可行性以来,许多研究者开展了基于GPS观测的电离层层析成像技术研究。Hansen等[5]最早给出了函数基电离层层析公式,并利用随机反演方法和WAAS系统的GPS数据反演获得电离层电子密度分布。Ruffini等[6]利用相关函数法对全球电离层进行了层析成像,Howe等[7]借助于Kalman滤波方法仿真重构了四维电离层结构。Yizengaw等[8]利用澳大利亚140°E子午线附近五个IGS站的实测数据进行了电离层反演研究。在国内,徐继生[9]、邹玉华[10]、闻德保[11],乐新安[12]等也开展了相关研究并取得许多有意义的成果。

由于地基GPS电离层层析成像观测本身的局限,如信号传播路径主要是垂直方向、观测视角有限等,基于地基GPS的CIT只有融合一定的先验知识才能获得唯一解。……