基于导航信号的电离层闪烁S4指数提取方法研究

【摘要】： 电波穿越电离层时，由于受到电离层不均匀结构的影响，电波的幅度、相位、时延等有时会发生快速的抖动，这就是所谓的电磁波电离层闪烁现象。电离层闪烁会影响卫星通信系统的质量和导航系统的精度。最近几年以来，伴随着空间技术的高速发展和航空航天的需要，空间天气的监测和预报显得十分重要。电离层闪烁的监测和预报正是这一领域的重要课题。目前，无论从空间天气监测和预报的角度，还是从深入认识我国电离层闪烁地区特色的角度，在我国开展针对电离层闪烁的观测和研究工作都十分必要。因此，在这样的背景下研究新的电离层闪烁信息提取方法，为开发我国独立自主的电离层闪烁监测设备提供理论依据和实验准备，是一项具有重要意义的工作。 本文主要研究了以下几个问题： 第一，在讨论了GPS导航信号的跟踪和捕获方法的基础上，重点分析研究了传统电离层闪烁信息提取方法的性能，并提出了相应的修正方法； 第二，提出了一种新的基于软件无线电GPS接收机的电离层闪烁信息提取方法，针对弱信号下GPS接收机难以保持对信号连续跟踪导致不能连续监测S4指数的情况，提出了一种基于FFT频域处理方法计算电离层闪烁S4指数的方法，对应地，也给出了一种简单直接的修正方法； 第三，利用实测数据对电离层闪烁S4指数提取方法及其修正方法进行了验证，证明了其正确性和有效性。 本文的研究为下一步研制我国独立自主的电离层闪烁监测设备提供了理论基础和实验准备。