一种实测数据驱动的电离层法拉第旋转效应估计方法技术

本发明专利技术公开了一种实测数据驱动的电离层法拉第旋转效应估计方法，包括如下步骤：步骤A，输入无线电信号的发射点位置和接收点位置，计算信号的传播路径：步骤B，利用全球电离层TEC地图分布，插值得到信号传播路径上的垂直总电子含量TEC：步骤C，利用信号传播路径上的实测TEC数据驱动电离层模型，计算传播路径上的电子密度：步骤D，利用国际参考地磁场模型IGRF，计算传播路径上的地磁场强度：步骤E，利用复合辛普森数值积分法，计算电离层法拉第旋转角。本发明专利技术所公开的估计方法，有效提升了电离层三维电子密度的精度，可用于修正电离层法拉第旋转效应对电波信号的影响，从而为远程预警雷达、星载SAR、射电望远镜等应用提供电波环境保障支撑。境保障支撑。境保障支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种实测数据驱动的电离层法拉第旋转效应估计方法


[0001]本专利技术属于电波环境信息保障领域，特别涉及该领域中的一种实测数据驱动的电离层法拉第旋转效应估计方法。

技术介绍

[0002]电离层作为日地空间环境的重要组成部分，会对穿越其中的无线电波产生折射、反射、法拉第旋转(Faraday Rotation)等效应，从而影响卫星导航、通信、雷达等诸多无线电信息系统的性能。法拉第效应即线极化电波穿过电磁场时，极化面相对入射角会产生偏转，偏转的角度即为法拉第旋转角。
[0003]对于远程预警雷达而言，在对近地空间目标进行预警跟踪时，雷达发射的电磁波会在电离层中传播，电离层作为磁化等离子体，会导致电磁波产生法拉第旋转，从而对雷达探测性能造成影响；对于合成孔径雷达(SAR)而言，L波段星载SAR在太阳活动高峰年，法拉第旋转角将超过100
°
，而单程5
°
的法拉第旋转角就会明显影响地面特性的重构；对于P波段星载SAR成像，实测的偏振数据无法直接应用于地表的分类；对于巨型射电望远镜和现代孔径阵列射电望远镜而言，高精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实测数据驱动的电离层法拉第旋转效应估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，输入无线电信号的发射点位置和接收点位置，计算信号的传播路径：步骤A1，将发射点位置和接收点位置的纬度、经度和高度坐标转换为空间直角坐标，分别标记为(X0,Y0,Z0)和(X1,Y1,Z1)，转换表达式为：其中R
e
为地球半径，e2＝0.00669437999013；步骤A2，将信号发射点位置和接收点位置转换为站心直角坐标(N,E,U)，转换表达式为：T为旋转矩阵，计算方法如下：T为旋转矩阵，计算方法如下：分别表示发射点的经度和纬度坐标；步骤A3，计算发射点和接收点间的仰角E，计算表达式为：步骤A4，计算发射点和接收点间的方位角A，计算表达式为：步骤A5，计算发射点和接收点间电波传播路径上，高度为h处网格点的经纬度坐标计算公式如下：ψ0为发射与接收点间的地心夹角，计算公式如下：
h0表示发射点的高度坐标；步骤B，利用全球电离层TEC地图分布，插值得到信号传播路径上的垂直总电子含量TEC：步骤B1，从互联网下载全球电离层TEC地图；步骤B2，输入信号传播路径上网格点的地理坐标查找其四个相邻网格点的起始和终止纬度坐标起始和终止经度坐标(λ1,λ2)；步骤B3，计算归一化的经度变量和纬度变量(x
h
,y
h
)，计算方法如下：)，计算方法如下：式中：Δλ
h
＝λ
h
‑
λ1，步骤B4，插值得到信号传播路径上的全部坐标点处的垂直总电子含量TEC，计算方法如下：W1(x,y)＝f(x,y)W2(x,y)＝f(1
‑
x,y)W3(x,y)＝f(1
‑
x,1
‑
y)W4(x,y)＝f(x,1
‑
y)W(x,y)＝f(x,y)＝x2y2(9
‑
6x
‑
6y+4xy)I为待求点的垂直电离层TEC，W
i
(x
h
,y
h
)为Junkins加权函数，i为网格点的编号；表示网格点的垂直电离层TEC；步骤C，利用信号传播路径上的实测TEC数据驱动电离层模型，计算传播路径上的电子密度：步骤C1，提取传播路径上任意点对应的地理纬度、经度和电离层总电子含量，记为j为对应的网格点编号，λ
j
分别为第j个网格点对应纬度和经度；步骤C2，利用NeQuick模型计算对应穿刺点的电离层总电子含量，记为步骤C3，计算观测值与模型值两者的差值dI
j
，公式表达为：ER
j
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧明，熊雯，甄卫民，许娜，陈龙江，吴家燕，王妍，陈丽，陈亮，冯健，於晓，刘钝，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：