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一种用于天波通信链路仿真分析的抛物方程时域方法
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作者 张东民 《电讯技术》 北大核心 2025年第8期1341-1348,共8页
天波通信利用电磁波在电离层反射实现无线信号的超视距传输,其通信质量与射频装备工作时的电离层状态密切相关。针对传统频域天波仿真模型在波形失真、传输时延和多径时延等时域特征分析上的不足,提出了一种基于抛物方程时域的天波通信... 天波通信利用电磁波在电离层反射实现无线信号的超视距传输,其通信质量与射频装备工作时的电离层状态密切相关。针对传统频域天波仿真模型在波形失真、传输时延和多径时延等时域特征分析上的不足,提出了一种基于抛物方程时域的天波通信链路仿真分析方法。该方法在建立电离层折射指数模型的基础上,采用带内采样和多频点扫描计算的方式,由分步傅里叶变换算法计算收发位置间的信道频率响应,然后基于信道传递函数与脉冲频谱函数,联合傅里叶综合与相关函数法,得到天波传输的波形和多径时延等时域信息。通过与射线追踪法对比,说明了该方法的可行性。利用该方法,对天波通信链路进行了定量计算与分析。结果表明,天波信号衰减、时延和多径效应与工作频段、工作时段以及收发位置密切相关。仿真结果可为短波通信系统的设计论证和效果评估提供参考。 展开更多
关键词 高频电磁波 天波通信 通信链路仿真 抛物方程 多径时延
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赤道地区L-波段电离层闪烁的形态特性 被引量:26
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作者 尚社平 史建魁 +5 位作者 甄卫民 P.M.Kintner 郭兼善 罗熙贵 武顺智 陈丽 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期410-415,共6页
利用空间中心海南台站GPS电离层闪烁监测仪2003年7月到2005年6月两年间的观测资料,对太阳活动下降期间海南地区L波段电离层闪烁特性进行了分析,主要分析结果表明:闪烁主要发生在日落后到午夜附近,其在春秋分附近出现的时间最早,集中出现... 利用空间中心海南台站GPS电离层闪烁监测仪2003年7月到2005年6月两年间的观测资料,对太阳活动下降期间海南地区L波段电离层闪烁特性进行了分析,主要分析结果表明:闪烁主要发生在日落后到午夜附近,其在春秋分附近出现的时间最早,集中出现于22LT左右,在冬季出现一定的时间延迟,在夏季出现的时间最晚,主要出现在午夜附近;闪烁的频率和强度春秋季明显增大,在冬季和夏季明显减小;闪烁主要发生于磁静日期间,这种情形主要集中于春秋分附近;电离层闪烁也可能发生于磁扰/暴期间,这种情形多发生于夏季和冬季期间。相对于地磁活动,太阳活动对闪烁活动的影响相对不明显。 展开更多
关键词 海南地区 L-波段电离层闪烁 统计特性分析
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武汉电离层斜向返回探测系统波形发生器设计 被引量:7
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作者 石书祝 赵正予 +1 位作者 李婷 陈罡 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2009年第4期415-419,共5页
针对传统电离层斜向返回探测雷达无法探测近距离电离层状态和可操作性差的缺点,为武汉电离层斜向返回探测系统(Wuhan ionospheric oblique backscattering sounding system,WIOBSS)设计了一套新型波形发生器.该波形发生器采用等间隔收... 针对传统电离层斜向返回探测雷达无法探测近距离电离层状态和可操作性差的缺点,为武汉电离层斜向返回探测系统(Wuhan ionospheric oblique backscattering sounding system,WIOBSS)设计了一套新型波形发生器.该波形发生器采用等间隔收发探测体制,使WIOBSS不但能探测到大范围内的电离层状态,且能获得所用伪随机序列的最大增益性能.该波形发生器依据软件无线电思想,利用高性能现场可编程门阵列和数字上变频器,搭建了一个通用的硬件平台.该平台所有功能通过可编程软件实现,只要加载相应软件,就可以选择不同类型的伪随机序列,任意改变伪随机序列的长度和发射波形的占空比,从而满足不同电离层状态下的探测需求.该波形发生器采用PXI(peripheral component interconnect extensions for in-struments)总线技术,设计成为一个小型化、高性价比的PXI模块.实验表明,采用该波形发生器的WIOBSS可清晰获得电离层垂直探测和斜向返回探测回波信息. 展开更多
关键词 雷达探测 电离层斜向返回探测系统 等间隔收发 软件无线电 PXI(peripheral component INTERCONNECT EXTENSIONS for instruments)总线
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1997-03-09日全食的甚低频观测与分析 被引量:10
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作者 牛有田 陈建峰 +2 位作者 郝好贞 王海波 张中远 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期64-66,69,共4页
在1997-03-09发生日全食期间,在河南省新乡市对Alpha甚低频(VLF)信号的观测试验发现,日全食对VLF信号传播特性有很大的影响,明显引起VLF相位滞后.讨论了日全食对VLF信号传播影响的机理,并用"波导模"理论对这种影响进行了理论计算.... 在1997-03-09发生日全食期间,在河南省新乡市对Alpha甚低频(VLF)信号的观测试验发现,日全食对VLF信号传播特性有很大的影响,明显引起VLF相位滞后.讨论了日全食对VLF信号传播影响的机理,并用"波导模"理论对这种影响进行了理论计算.计算结果表明:VLF传播路径穿越日全食主食带的情况下,VLF相速比正常情况减小的最大值约为0.101%-0.118%;VLF传播路径穿越80%日偏食带的情况下,该值约为0.064%-0.082%. 展开更多
关键词 日全食 甚低频 等效反射高度 相速
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电离层斜向返回探测系统软件结构 被引量:14
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作者 陈雪涛 赵正予 +1 位作者 刘进华 谢树果 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第6期673-678,共6页
在电离层探测中 ,伪随机噪声编码探测仪与常见的线性调频电离层探测仪相比具有一定的优势。随着软硬件技术的发展 ,按照伪随机编码体制特点 ,将软件与硬件有机结合 ,可以形成具有良好开放性和灵活性的电离层探测仪。该文在介绍伪随机噪... 在电离层探测中 ,伪随机噪声编码探测仪与常见的线性调频电离层探测仪相比具有一定的优势。随着软硬件技术的发展 ,按照伪随机编码体制特点 ,将软件与硬件有机结合 ,可以形成具有良好开放性和灵活性的电离层探测仪。该文在介绍伪随机噪声编码电离层斜向返回探测仪原理和系统结构的基础上 ,使用面向对象的程序设计方法和可视化的开发工具 ,基于消息 /标志交换机制和软件生成时序的思想设计并实现了系统软件。 展开更多
关键词 电离层 斜向返回探测仪 伪随机编码 面向对象 程序设计
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基于三次相位建模的天波雷达污染校正 被引量:10
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作者 游伟 何子述 +2 位作者 陈绪元 胡进峰 何茜 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期875-880,1061,共6页
天波超视距雷达信号传输需要经过电离层反射,而电离层的扰动会对回波的相位造成调制,并展宽回波信号的频谱。杂波谱的展宽将掩盖目标回波,使目标无法检测。因此,在进行目标检测前,需要对回波信号做污染校正,以提高目标的检测概率。污染... 天波超视距雷达信号传输需要经过电离层反射,而电离层的扰动会对回波的相位造成调制,并展宽回波信号的频谱。杂波谱的展宽将掩盖目标回波,使目标无法检测。因此,在进行目标检测前,需要对回波信号做污染校正,以提高目标的检测概率。污染校正的关键在于频率估计。提出使用三次相位来对回波信号进行建模,并基于此模型提出一种新的频率估计算法,能够准确的估计出回波的瞬时频率。仿真结果表明:该算法与已提出的Hankel降秩(HRR)算法相比,能够跟踪更大的频率变化,因而具有更好的校正效果。 展开更多
关键词 天波超视距雷达 电离层污染 三次相位 频率估计
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电离层后向散射探测中m序列和FH序列的应用 被引量:13
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作者 姚永刚 赵正予 +1 位作者 谢树果 黄天锡 《电波科学学报》 EI CSCD 2001年第4期522-528,共7页
在高频电离层后向散射雷达探测中 ,由于电波传播路径长、陆空传播环境复杂 ,因此要保证接收信号具有较高的信噪比一般需要大功率的射频信号 ,或积累足够时间的接收信号。基于间隔收发相干积累雷达体制 ,首先介绍了电离层后向散射探测的... 在高频电离层后向散射雷达探测中 ,由于电波传播路径长、陆空传播环境复杂 ,因此要保证接收信号具有较高的信噪比一般需要大功率的射频信号 ,或积累足够时间的接收信号。基于间隔收发相干积累雷达体制 ,首先介绍了电离层后向散射探测的相位编码脉冲压缩方法以及相关检测的基本原理 ,然后介绍了具有良好周期自相关性的 m序列和 Frank- Heimiller ( FH)序列在等间隔收发应用中的相关检测算法 ,提出了一种简单的针对 m序列的检测误差修正算法。同时给出了使用 m序列和 FH序列进行电离层后向散射探测的信号波形及其调制解调电路模块。 展开更多
关键词 M序列 FH序列 相关检测 电离层散射 后向散射
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小功率便携式电离层斜向返回探测雷达设计 被引量:8
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作者 石书祝 赵正予 +1 位作者 黄硕 李婷 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1429-1434,共6页
采用伪随机编码、脉冲压缩和相干频谱积累技术,获得27 dB的相位编码脉冲压缩增益和21 dB的相干频谱积累增益,从而在小功率下实现远距离探测。采用等间隔收发新型探测体制,实现2 000 km范围内的无距离盲区探测和获得所用伪随机序列的最... 采用伪随机编码、脉冲压缩和相干频谱积累技术,获得27 dB的相位编码脉冲压缩增益和21 dB的相干频谱积累增益,从而在小功率下实现远距离探测。采用等间隔收发新型探测体制,实现2 000 km范围内的无距离盲区探测和获得所用伪随机序列的最大增益性能。依据软件化雷达思想,通过可编程数字信号处理技术来实现雷达的大部分功能,从而使雷达具有良好的可编程、可配置和易升级性能。在整体结构上,采用PXI(外围部件互联总线面向仪器的扩展)总线技术,该雷达设计成为一个模块化、小体积的PXI系统。实际探测结果表明:在发射功率为100 W的情况下,该雷达清晰地获得了2 000 km内的返回散射扫频电离图和返回散射扫频多普勒电离图。 展开更多
关键词 电离层斜向返回探测雷达 伪随机编码 脉冲压缩 相干频谱积累 等间隔收发
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GPS广域增强系统的电离层延迟网格校正法 被引量:16
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作者 王永澄 黄建宇 周其焕 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第12期38-41,共4页
本文介绍了卫星信号电离层延迟的网格校正法原理和算法。最后,使用1996年11月在天津、西安和长春三地的实测数据对网格法性能进行了评估。
关键词 广域增强系统 电离层延迟 网格校正 卫星广播
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电离层不均匀体对短波信号影响的实验研究 被引量:16
10
作者 凡俊梅 马小村 +1 位作者 李雪 焦培南 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期443-448,454,共7页
通过斜向探测设备获取的实验数据,分析Es传播模式和F2层低角模式反射高度处波状扰动情况下,电离层不均匀体对信号幅度、相位、瞬时多普勒频移及FFT频谱信号的影响。试验结果显示,Es层的不均匀体会造成反射信号幅度快速变化,信号相对相... 通过斜向探测设备获取的实验数据,分析Es传播模式和F2层低角模式反射高度处波状扰动情况下,电离层不均匀体对信号幅度、相位、瞬时多普勒频移及FFT频谱信号的影响。试验结果显示,Es层的不均匀体会造成反射信号幅度快速变化,信号相对相位出现扰动;穿过Es层的F2层模式信号没有Es层不均匀体信号的变化特性。小幅度波状变化的F2层反射信号幅度和瞬时多普勒频移有同样周期和同比幅度变化的周期振荡。FFT频谱分析显示,Es层不均匀体会造成信号频谱的扩展;而F2层波状扰动周期在积累时间内没有较大变化时,频域信号有多个离散的频谱,当扰动周期有明显变化时,频域信号是一个连续的扩展频谱。 展开更多
关键词 电离层 不均匀体 行波扰动
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高频泵波加热电离层的数值模拟 被引量:17
11
作者 倪彬彬 赵正予 +1 位作者 项薇 魏寒颖 《电波科学学报》 EI CSCD 2004年第3期274-279,289,共7页
基于高频泵波扰动电离层的欧姆加热理论 ,建立数值模型模拟加热过程中电子温度、电子密度和离子密度随时间的演化及泵波频率、发射功率对加热效果的影响。结果表明 ,地面以 1 .5MW的功率发射一个 1 3MHz的电波 ,可以引起电子温度升高 8... 基于高频泵波扰动电离层的欧姆加热理论 ,建立数值模型模拟加热过程中电子温度、电子密度和离子密度随时间的演化及泵波频率、发射功率对加热效果的影响。结果表明 ,地面以 1 .5MW的功率发射一个 1 3MHz的电波 ,可以引起电子温度升高 80 %、电子密度升高 1 6 %的显著变化。电子温度和电子密度的变化分别在加热开始后几十秒和几分钟内达到饱和。泵波频率和发射功率大小显著影响最终的加热效果 ,但数值结果并没有体现它们之间具有线性关系。和EISCAT雷达 1 985年 2月2 6日对一次加热实验观测结果 (它的发射功率和本文选定的 1 .5MW一致 )的比较表明 ,在 1 80km以下区域 ,该文模型和上述实验观测结果具有很好的一致性 ; 展开更多
关键词 高频泵波 电离层加热 数值模拟
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电离层高频信道互易性研究:中纬度电离层斜向探测实验 被引量:11
12
作者 周晨 赵正予 +1 位作者 杨国斌 邓峰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期142-145,共4页
该文首次利用武汉电离层斜向探测系统(WIOISS)对武汉-万宁和万宁-武汉两条电离层高频信道的互易性进行了分析。WIOISS是基于GPS时间频率同步手段开发的新型电离层斜向探测系统,通过比较由系统扫频工作模式和定频工作模式得到的两条路径... 该文首次利用武汉电离层斜向探测系统(WIOISS)对武汉-万宁和万宁-武汉两条电离层高频信道的互易性进行了分析。WIOISS是基于GPS时间频率同步手段开发的新型电离层斜向探测系统,通过比较由系统扫频工作模式和定频工作模式得到的两条路径下的斜向传播群时延和电离层高频信道散射函数,可以得出武汉-万宁和万宁-武汉的电离层高频链路有较好的互易性。 展开更多
关键词 电离层斜向探测 高频信道 互易性
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电离层斜向传播模式的智能识别 被引量:15
13
作者 凡俊梅 鲁转侠 焦培南 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期471-475,528,共6页
采用数值统计与数字图像处理中形态学算子相结合的方法获得了高质量斜向探测电离图。结合观测描迹统计特性,利用改进的初始局部最大值和约束条件外推方法,实现了斜向探测电离层传播模式的智能识别,利用该方法可以自动提取常规电离图各... 采用数值统计与数字图像处理中形态学算子相结合的方法获得了高质量斜向探测电离图。结合观测描迹统计特性,利用改进的初始局部最大值和约束条件外推方法,实现了斜向探测电离层传播模式的智能识别,利用该方法可以自动提取常规电离图各传播模式对应的频率、群时延及信号能量等信息。 展开更多
关键词 斜向探测电离图 传播模式 数字图像处理 形态学 数值统计
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利用可见性概念改进基于镜像原理的射线追踪法 被引量:15
14
作者 顾晓龙 章文勋 +1 位作者 云正清 金祯荣 《电波科学学报》 EI CSCD 2001年第4期464-467,共4页
研究改进了基于镜像原理的反射线追踪算法。将镜像点用树的结点形式作拓扑表示 ,再建立判据去除无效的像点 ,从而极大提高了计算效率。
关键词 几何光学法 镜像法 射线追踪法 可见性概念
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电离层不同传播模式信号多普勒频移的实验研究 被引量:14
15
作者 凡俊梅 焦培南 +1 位作者 吴振森 娄鹏 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期34-40,73,共8页
介绍了试验采用的设备和工作参数。依据试验数据,统计分析了电离层不同传播模式信号的多普勒频移、射线距离、信号强度、能量频谱的距离展宽和频率展宽,给出了不同传播模式信号多普勒频移、射线距离和信号强度间的比较结果。最后通过分... 介绍了试验采用的设备和工作参数。依据试验数据,统计分析了电离层不同传播模式信号的多普勒频移、射线距离、信号强度、能量频谱的距离展宽和频率展宽,给出了不同传播模式信号多普勒频移、射线距离和信号强度间的比较结果。最后通过分析电离层不同传播模式信号多普勒频移与射线距离间的变化关系,得到了对不同传播模式多普勒频移变化规律的一些新的认识。 展开更多
关键词 电离层 传播模式 多普勒频移
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复杂场景下基于压缩感知的目标电磁散射与成像 被引量:8
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作者 齐聪慧 赵志钦 +1 位作者 徐晶 张海 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期163-168,共6页
研究了处于复杂场景下目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题。首先,建立了目标与复杂环境的电磁散射模型,采用计算电磁学的方法仿真得到了目标的雷达回波数据,进而充分考虑了背景噪声对雷达成像质量的影响。研究发现,目标所处的复杂背景... 研究了处于复杂场景下目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题。首先,建立了目标与复杂环境的电磁散射模型,采用计算电磁学的方法仿真得到了目标的雷达回波数据,进而充分考虑了背景噪声对雷达成像质量的影响。研究发现,目标所处的复杂背景会降低ISAR对目标的成像质量。其次,为减小仿真雷达回波数据所需的计算量,提出采用基于压缩感知(CS)的方法来对该场景进行成像,从而极大降低电磁仿真的计算点数。通过实验发现,在CS成像中,采用数据点使用率为0.4时所得到的成像质量可达到采用转台成像质量的效果。因此,采用基于CS的成像方法,可极大降低目标与场景的电磁散射计算复杂度,使得处于真实复杂场景下的目标电磁仿真和ISAR成像研究切实可行。 展开更多
关键词 ISAR成像 物理光学法 复合散射 压缩感知 基追踪
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多项式建模解电离层相位污染阶数选择新方法 被引量:9
17
作者 李雪 邓维波 +1 位作者 焦培南 姬勇力 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1094-1098,1145,共6页
电离层相位污染使天波超视距雷达杂波频谱展宽,影响舰船等低速目标检测。针对这一问题,近年来发展了基于分段多项式相位建模和高阶模糊函数的(HAF)解电离层污染算法,如何合理地选取模型阶数是该算法的核心。给出了两种改进的自适应多项... 电离层相位污染使天波超视距雷达杂波频谱展宽,影响舰船等低速目标检测。针对这一问题,近年来发展了基于分段多项式相位建模和高阶模糊函数的(HAF)解电离层污染算法,如何合理地选取模型阶数是该算法的核心。给出了两种改进的自适应多项式建模阶数选择方法。并利用仿真方法进行了验证,结果表明:基于高阶模糊函数变换性质的频域和时域阶数选择方法的计算量较现有算法有较大提高,且频域法可在较低信噪比下准确判断多项式阶数。 展开更多
关键词 电离层相位污染 多项式相位建模 多项式阶数 相位污染校正
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高频地波雷达的电离层杂波识别新试验 被引量:9
18
作者 沈伟 文必洋 +2 位作者 李自立 黄晓静 杨静 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期1-5,22,共6页
为了验证电离层杂波干扰的存在及研究其对高频地波雷达性能的影响,武汉大学电波传播实验室在浙江舟山东沙试验基地利用高频地波雷达完成了电离层杂波干扰识别新试验。试验采取改变地波雷达发射天线结构即改变发射天线的波束指向,使得电... 为了验证电离层杂波干扰的存在及研究其对高频地波雷达性能的影响,武汉大学电波传播实验室在浙江舟山东沙试验基地利用高频地波雷达完成了电离层杂波干扰识别新试验。试验采取改变地波雷达发射天线结构即改变发射天线的波束指向,使得电磁波垂直向上发射,进行电离层垂直探测试验;同时也有部分能量向海洋传播,从而获得海面Bragg散射回波。与此相对应地采用垂直极化的三元八木天线向海洋表面发射电磁波,同时获取海洋回波与电离层杂波。详细介绍了试验过程并对实测结果进行了初步分析,并介绍了新近研制的便携式高频地波雷达OSMAR-S的系统结构及其工作参数。 展开更多
关键词 高频雷达 电离层垂直探测 电离层干扰
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时变三维电离层层析成像重建公式 被引量:16
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作者 徐继生 邹玉华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期438-445,共8页
基于GPS信标观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析问题的数学基础 ,在简化电离层电子密度随时间变化的条件下 ,导出了三维平行束层析重建公式 .在二维情况下 ,本文导出的三维平行束层析重建公式与Yeh等给出的二维电离层层析... 基于GPS信标观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析问题的数学基础 ,在简化电离层电子密度随时间变化的条件下 ,导出了三维平行束层析重建公式 .在二维情况下 ,本文导出的三维平行束层析重建公式与Yeh等给出的二维电离层层析重建公式相同 .文中还讨论了有限视角和有限接收机孔径对重建图像的影响 .根据文中给出的三维平行束层析重建公式 ,在这些非理想条件下 ,对一个脉冲源函数进行CT重建的结果表明 ,基于GPS信标观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析是可行的 . 展开更多
关键词 GPS 全球定位系统 电离层传播 无线电波 时变三维层析成像 图像重建 信标观测 电子密度
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基于迭代去噪的返回散射同频干扰修复方法 被引量:5
20
作者 徐彬 吴家骥 +2 位作者 吴振森 凡俊梅 焦培南 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期395-399,共5页
将基于自适应小波阈值滤波和离散余弦变换滤波的迭代去噪技术的图像修复方法引入到返回散射同频干扰的修复问题中,使用澳大利亚的返回散射电离图对算法进行了验证,修复结果的功率信噪比达到40 dB左右。对于实测数据,与传统的修复方法相... 将基于自适应小波阈值滤波和离散余弦变换滤波的迭代去噪技术的图像修复方法引入到返回散射同频干扰的修复问题中,使用澳大利亚的返回散射电离图对算法进行了验证,修复结果的功率信噪比达到40 dB左右。对于实测数据,与传统的修复方法相比,给出的基于小波分解的迭代去噪算法具有更佳统计性能,而且小波方法具有更好的边缘保持能力和结构保持能力,这是返回散射电离图判读的一个重要的性能指标。 展开更多
关键词 返回散射电离图 同频干扰 小波阈值 迭代去噪 图像修复
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