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基于NWC甚低频信号的日出效应的观测与分析 被引量：8
1
作者 王市委 顾旭东 +6 位作者 罗凡 彭锐 陈欢 李光剑 倪彬彬 赵正予 袁丁 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4300-4311,共12页
频率在3~30 kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)波具有较小的传播损耗和较高的趋肤深度,可以在地球-低电离层波导中实现长距离传输,广泛应用于航海导航、对潜通信等领域,且在电离层遥测方面具有十分重要的意义.基于武汉大学自主研发的... 频率在3~30 kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)波具有较小的传播损耗和较高的趋肤深度,可以在地球-低电离层波导中实现长距离传输,广泛应用于航海导航、对潜通信等领域,且在电离层遥测方面具有十分重要的意义.基于武汉大学自主研发的VLF接收机在武汉接收的NWC(North West Cape)台站信号,本文通过分析2018年4月23日—2020年7月22日的观测数据研究了日出期间NWC信号的幅度响应及其特点和规律.结果表明NWC信号日出期间的幅度响应主要包括两种极小值结构:2个幅度极小值(SR1、SR2)的Type I结构和3个幅度极小值(SR1、SR2、SR3)的Type II结构.在以SR1出现时间为时间零点进行时序叠加分析后发现,Type I结构比Type II具有更强的规律性和稳定性.在Type I结构下,SR2出现时间的波动范围、平均值、标准差分别为43~65 min、54.2 min、4.4 min,而在Type II结构下,SR2和SR3出现时间的波动范围分别为48~93 min、80~120 min,平均值分别为64.7 min、96.4 min,标准差分别为10.2 min、11.7 min.在27个月的观测期内,3—7月份Type I结构的出现概率100%,未出现Type II结构,而在1—2月和8—12月Type I结构出现的概率明显下降,最低降至1月份的20.7%,而Type II在1月、2月、11月的出现概率均高于70%.按春秋分交替变化(周期1和周期2)的统计结果,在周期1内Type I和Type II结构出现的概率分别为91.5%、8.5%,而在周期2内Type I结构出现的概率降至41.9%,Type II结构出现概率则升至58.1%,这表示观测期间内Type II结构主要出现在秋冬季,春夏季发生概率较低. 展开更多
关键词 NWC甚低频信号 日出效应 幅度响应 观测与分析
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利用甚低频信号相位变化特性判断X射线耀斑类型的研究 被引量：1
2
作者 王喆 牛有田 +5 位作者 周康泼 王照迪 郭松浩 赵修坤 李贝 郑智渊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2402-2411,共10页
甚低频(Very Low Frequency,VLF)信号在地面—电离层波导中传播,当太阳耀斑爆发时日地空间中X射线通量增大,使电离层电子密度分布受到影响,进而导致地面—电离层波导状态发生改变,造成接收到的VLF信号出现异常.本研究利用位于河南省新... 甚低频(Very Low Frequency,VLF)信号在地面—电离层波导中传播,当太阳耀斑爆发时日地空间中X射线通量增大,使电离层电子密度分布受到影响,进而导致地面—电离层波导状态发生改变,造成接收到的VLF信号出现异常.本研究利用位于河南省新乡市的VLF信号接收站,对俄罗斯Alpha导航系统发射的VLF信号进行长期的监测和观察后,发现X射线耀斑爆发引起VLF信号相位产生缓变型和急始型两种类型响应.与美国气象卫星(GOES)观测的耀斑数据进行对比,发现VLF信号相位产生两种类型响应与耀斑到达峰值所用时长在耀斑持续时长中的占比有关,缓变型相位对应的耀斑到达峰值时长在耀斑持续时长中占比通常在30%~40%之间,急始型则不高于30%.研究X射线耀斑与VLF信号相位响应之间的对应关系,对进一步研究VLF信号传播及不同类型X射线耀斑的成因有积极的推动作用. 展开更多
关键词 太阳耀斑 甚低频信号 Alpha站台信号 相位突然异常 急始型X射线耀斑 缓变型X射线耀斑
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交错阵列甚低频信号产生方法研究 被引量：1
3
作者 崔岸婧 李道京 +2 位作者 周凯 王宇 洪峻 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2020年第5期925-938,共14页
10 kHz量级甚低频电磁波信号具有较强的地物穿透能力,可用于地质勘探。由于其天线尺寸在10 km量级,其应用场合受到限制,研究基于适当尺寸高频雷达天线的甚低频电磁波信号产生方法具有重要意义。该文提出基于高频阵列天线产生甚低频信号... 10 kHz量级甚低频电磁波信号具有较强的地物穿透能力,可用于地质勘探。由于其天线尺寸在10 km量级,其应用场合受到限制,研究基于适当尺寸高频雷达天线的甚低频电磁波信号产生方法具有重要意义。该文提出基于高频阵列天线产生甚低频信号的概念,利用阵列天线合成产生近光速远离运动雷达多普勒信号,实现信号频率的大幅降低。给出了发射波形、交错阵列设计和阵列参数选择方法。将周期脉冲串信号作为辐射单元信号,增大合成信号脉宽。利用阵列产生的脉宽展宽量填补脉冲信号的休止期,在目标区合成时间连续的甚低频信号。采用峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)、阵列发射信号与合成信号的频谱对比评价合成低频信号的性能和发射信号的能量利用率。该文仿真了百米量级阵列100 MHz辐射单元信号在目标区合成10 kHz甚低频信号的情况:9行阵列构成交错阵列、辐射单元信号脉宽设置为0.115μs时,合成信号频谱的峰值旁瓣比和积分旁瓣比分别为–13.34 dB和–9.44 dB,10 kHz低频信号在合成信号中的能量占比为89.79%。该文分析了辐射单元间距误差、辐射单元信号时间、相位与幅度误差以及目标偏离预定位置的影响。仿真结果表明了该文方法的有效性。 展开更多
关键词 频率变换 电磁波多普勒效应 交错阵列 周期脉冲串信号 甚低频信号
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东西传播路径上JJI台站甚低频信号的日出效应研究 被引量：3
4
作者 王市委 倪彬彬 +5 位作者 顾旭东 林仁桐 李光剑 罗凡 彭锐 陈欢 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期145-156,共12页
甚低频(VLF, Very Low Frequency)波的频率范围为3~30 kHz,因其在地球-电离层波导中传播损耗小、传输距离远而被用于低电离层遥测的相关研究.本文基于武汉大学自主研发的甚低频探测系统在湖北随州(31.57°N,113.32°E)的观测数... 甚低频(VLF, Very Low Frequency)波的频率范围为3~30 kHz,因其在地球-电离层波导中传播损耗小、传输距离远而被用于低电离层遥测的相关研究.本文基于武汉大学自主研发的甚低频探测系统在湖北随州(31.57°N,113.32°E)的观测数据,详细研究了中纬度地区来自日本JJI(32.04°N,130.81°E)甚低频台站信号沿东西方向传播的日出效应.在对日出期间接收信号的幅度极小值进行统计分析后发现,幅度极小值出现时间的分布与随州或JJI日出时间的变化趋势基本一致.日出期间JJI信号的幅度响应主要包括type Ⅰ和type Ⅱ两种结构,分别对应2个幅度极小值和3个幅度极小值的情况.其中,type Ⅰ结构主要发生在春夏两季,幅度极小值出现的平均时间落后随州日出时间24 min左右;type Ⅱ结构主要发生在秋冬两季.基于波模干涉理论对日出期间两种不同模式的JJI甚低频信号进行模拟研究,结果表明,在JJI-随州的东西向传播路径上,若只考虑前两阶模的影响,模拟结果与观测结果差异明显;若考虑前三阶模的影响,那么模拟结果与观测结果基本一致.由此可见,JJI甚低频信号在短路径上传播时高阶模会对信号的传播产生较大的影响,分析此类路径上甚低频台站信号的传播特征时需要考虑前三阶模甚至更高阶模的作用. 展开更多
关键词 甚低频台站信号 日出效应 干涉理论 高阶模
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复杂海洋环境噪声下甚低频声信号检测方法 被引量：11
5
作者 马石磊 王海燕 +2 位作者 申晓红 何轲 董海涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2495-2503,共9页
针对复杂海洋环境中的探测潜艇目标问题,开展复杂海洋环境噪声下的甚低频信号检测研究。采取更加符合实际的列维分布描述复杂海洋低频环境噪声,并基于对数矩法估计实测噪声的分布参数,为后续的系统参数选取提供先验知识;提出随机共振来... 针对复杂海洋环境中的探测潜艇目标问题,开展复杂海洋环境噪声下的甚低频信号检测研究。采取更加符合实际的列维分布描述复杂海洋低频环境噪声,并基于对数矩法估计实测噪声的分布参数,为后续的系统参数选取提供先验知识;提出随机共振来检测复杂海洋环境噪声下的甚低频信号,分析列维噪声下的2阶随机共振方法;推导列维噪声下随机共振系统匹配参数,建立2阶双稳态匹配随机共振信号检测系统。仿真实验结果表明:2阶匹配随机共振检测器比传统相关检测器的检测性能优越很多;在虚警概率0.01条件下要使得检测概率达到0.9,比相关检测器所需输入信噪比降低10 dB.通过外场湖中试验,验证了该系统对水下移动航行器产生甚低频声信号的有效检测。 展开更多
关键词 潜艇 海洋环境 甚低频信号 水下目标探测 水声信号处理 列维噪声 随机共振
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基于张衡一号卫星波动观测的人工甚低频台站信号特征统计分析
6
作者 王亚璐 项正 +6 位作者 泽仁志玛 倪彬彬 刘阳希子 张学民 欧阳新艳 吴迎燕 申旭辉 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4451-4463,共13页
地基人工甚低频(10~30 kHz)台站信号可以穿透电离层,甚至泄露进地球磁层,从而导致内辐射带高能电子的沉降.研究人工甚低频台站信号的特征对于研究辐射带电子的损失具有重要的科学意义.基于张衡一号卫星2019—2022年的电场观测数据,本文... 地基人工甚低频(10~30 kHz)台站信号可以穿透电离层,甚至泄露进地球磁层,从而导致内辐射带高能电子的沉降.研究人工甚低频台站信号的特征对于研究辐射带电子的损失具有重要的科学意义.基于张衡一号卫星2019—2022年的电场观测数据,本文对全球10个人工甚低频台站在电离层中的信号特征进行了研究,统计分析了电离层中人工甚低频台站信号的昼夜差异、季变规律、对地磁活动水平的依赖性,及其在地磁共轭区的分布特征.结果表明,人工甚低频台站信号会传播至台站上空电离层及其共轭区,信号辐射范围及强度与台站的发射功率呈正相关.电离层电子密度对甚低频信号的传播具有重要影响,在夜侧和当地冬季,电离层电子密度相对较小时,泄露进入内磁层的人工甚低频台站信号较强,而信号强度受地磁活动影响很弱.在台站上空,信号增强区域以穿刺点为中心呈现近圆形分布,并存在明显的波模干涉效应,在共轭半球,信号增强区域中心相对共轭穿刺点会发生极向漂移(L<2的台站)或赤道向漂移(L>2的台站),但所有台站的电波能量都被限制在1/2赤道电子回旋频率磁壳以内的区域.这些统计观测特征表明,发射台站位于较低L值(L<1.4)的人工甚低频台站信号在内磁层中主要以非导管模式传播到共轭半球,而发射台站位于较高L值(L>2.6)的人工甚低频台站信号主要以导管模式传播. 展开更多
关键词 地基台站 人工甚低频台站信号 张衡一号卫星 统计分析 导管和非导管传播
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基于范阿伦双星EMFISIS观测数据的NWC和NAA人工甚低频台站信号的内磁层全球统计分布 被引量：7
7
作者 项正 林显浩 +6 位作者 陈薇 王勇 陆鹏 龚文颖 马文琛 花漫 刘阳希子 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3860-3869,共10页
地球表面的人工甚低频台站信号可以穿透电离层泄漏进地球磁层导致内辐射带电子沉降到两极大气.因此研究人工甚低频台站信号的空间全球分布特性对于分析辐射带电子的损失具有重要科学意义.本文使用范阿伦双星从2013年到2018年共计6年的... 地球表面的人工甚低频台站信号可以穿透电离层泄漏进地球磁层导致内辐射带电子沉降到两极大气.因此研究人工甚低频台站信号的空间全球分布特性对于分析辐射带电子的损失具有重要科学意义.本文使用范阿伦双星从2013年到2018年共计6年的高质量的波动观测数据,统计了NWC(19.8 kHz)、NAA(24.0 kHz)两个人工VLF台站信号的全球分布,分析了台站信号的电场功率谱密度对地理经纬度、磁壳值L、磁地方时MLT、地磁活动水平的依赖性.结果表明,在内磁层中,人工台站VLF信号主要沿着台站位置对应的磁力线传播,夜侧强度高于日侧,冬季高于夏季.这种日夜和夏冬差异的形成是因为夜侧和冬季的日照强度较弱,电离层电子密度较低,VLF信号较容易穿透电离层进入磁层.此外人工VLF台站信号的全球分布受地磁活动的影响很弱.这些统计观测结果给出了NWC和NAA两个重要人工VLF台站信号强度的全球分布特征,为进一步分析人工VLF台站信号与地球辐射带电子的波粒相互作用提供了关键信息. 展开更多
关键词 人工甚低频台站信号 范阿伦双星 全球分布 内磁层
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电流/电压转换器在甚低频接收机的应用 被引量：1
8
作者 赵福台 顾旭东 倪彬彬 《现代电子技术》 北大核心 2019年第14期1-4,共4页
自然界雷电辐射和人工台站发射的甚低频信号广泛应用于电离层遥感探测、地球空间环境地基监测、全球航海通信与导航等领域。文中基于电流/电压转换器构建甚低频接收机的低噪、高灵敏度模拟前端。通过分析、仿真电流/电压转换器构建模拟... 自然界雷电辐射和人工台站发射的甚低频信号广泛应用于电离层遥感探测、地球空间环境地基监测、全球航海通信与导航等领域。文中基于电流/电压转换器构建甚低频接收机的低噪、高灵敏度模拟前端。通过分析、仿真电流/电压转换器构建模拟前端的灵敏度和频率响应,设计测试及实验表明,电流/电压转换器模拟前端能有效接收自然界天电信号和人工台站信号,具有很强的有效性与实用性。 展开更多
关键词 电流/电压转换器 甚低频信号 接收机 空间探测 低噪模拟前端 灵敏度分析
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基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析 被引量：13
9
作者 易娟 顾旭东 +5 位作者 李志鹏 林仁桐 蔡毅徽 陈隆 倪彬彬 乐新安 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3223-3234,共12页
频率为3~30kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型(LWPC,Long-Wavelength Propagation Capabili... 频率为3~30kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型(LWPC,Long-Wavelength Propagation Capability)能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度,进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型(IRI,International Reference Ionosphere)对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进,并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC(North West Cape)台站信号幅度进行比较分析,结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致,但是在夜间存在差异,造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性,验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变,在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC,改善了VLF电波传播过程的预测分析效果,提供了一种长波导航通信质量的评估方法. 展开更多
关键词 NWC甚低频台站信号 长波传播模型 国际参考电离层模型 通讯导航
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