[发明专利]一种电离层VTEC扰动与雷电相关性分析方法

说明书

本发明公布了一种电离层VTEC扰动与雷电相关性分析方法，包括以下步骤：S1、电离层VTEC反演计算；S2、分析测站各卫星不同时刻的轨迹路线；S3、分析各卫星轨迹内的雷电数据，选取目标卫星；S4、提取目标卫星的电离层VTEC值；S5、计算目标卫星的电离层VTEC值的三次差值；S6、根据误差理论计算目标卫星电离层VTEC三次差值序列的上下限；S7、分时段统计目标卫星轨迹内的雷电相关参数；S8、分析太阳和地磁活动对电离层的影响；S9、分时段计算电离层VTEC序列与雷电参数序列的相关系数；S10，分析电离层VTEC扰动与雷电的相关性。本发明方法简单、计算量小，能够方便、快捷地的实现电离层VTEC扰动与雷电相关性相关性的分析，具有较高的科研和应用价值。

技术领域

本发明属于电离层异常分析技术领域，主要涉及一种电离层VTEC扰动与雷电相关性分析方法。

背景技术

电离层受多种因素的影响，除了太阳和地磁的影响外，对流层中的雷电等强对流天气现象以及与雷电相关的sprites、elves等大气光学现象也会对其产生影响，诱发电离层扰动。电离层扰动会对穿梭其中的卫星通信、卫星导航和目标监视雷达系统等的信号造成不利影响，引起导航卫星信号幅度和相位快速衰落，影响导航和定位的精度，甚至导致卫星导航接收机失锁，无法定位。

雷电是地球底层大气中超长距离的强放电过程，其在千分之几到十分之几秒的放电过程中产生的能量可达到数十亿到上千亿瓦特，温度为1万～2万摄氏度。雷电产生的大峰值电流、强电磁辐射和冲击波等物理效应会对电离层的形态产生重要影响，引发电离层剧烈扰动。早在1925年，Wilson等就提出了雷电和电离层关联性的假设。其后，国内外众多学者通过VLF、HAIL及数值模式等多种技术手段对雷电与电离层的关系进行了深入研究，证实雷电能够对电离层D层、E层和F层产生重要影响，引起电子密度、廓线等参量剧烈变化的电离层扰动。

电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electric Content，VTEC)是表征电离层的一个重要参量，其具体含义为：底面单位面积对应的整个GPS信号传播路径的柱体中所包含的总电子数，单位是TECU，即1016个电子/m2。GNSS具备无源探测、全球覆盖、成本低、数据量大、在时空上具有很好的连续性等优势，是建立电离层模型的重要基础。利用GNSS观测的双频观测数据，可以方便的求解电离层VTEC值。

发明内容

本发明公开了一种电离层VTEC扰动与雷电相关性分析方法，基于GNSS双频观测数据反演的电离层VTEC数据分析电离层VTEC扰动与雷电相关性的方法，本发明方法计算简单，能够快速对电离层VTEC数据进行降噪，方便、快捷的实现电离层VTEC扰动检测和分析。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

一种电离层VTEC扰动与雷电相关性分析方法，包括以下步骤：

S1、收集GNSS测站双频观测数据，进行电离层VTEC反演计算；

S2、根据各卫星穿刺点经纬度及相应的时间，画图分析测站各卫星不同时刻的轨迹路线；

S3、分析各卫星轨迹路线区域内的雷电数据，选择轨迹内雷电次数多的卫星作为目标卫星，选择雷电与目标卫星轨迹、时间重合的区域作为目标区域；

S4、根据目标卫星的编号提取该卫星的电离层VTEC值；

S5、依次对目标卫星的电离层VTEC值进行求差计算，得到电离层VTEC三次差值；

S6、计算目标卫星电离层VTEC三次差值序列的均方差，根据误差理论计算目标卫星电离层VTEC三次差值序列的上下限；

S7、分时段统计目标卫星轨迹内的雷电相关参数；