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基于电离层层析成像技术探测汶川地震前电离层异常 被引量:16
1
作者 杨剑 吴云 周义炎 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2011年第1期9-14,共6页
以2008年5月12日汶川Ms8.0地震为例,利用电离层层析成像技术重建了震前5月8—10日震中附近上空电离层的电子密度分布(UT9:00),发现5月9日出现电离层异常,且该异常在时空上与同一时段的电离层VTEC异常分布结果一致(排除空间天气活动对电... 以2008年5月12日汶川Ms8.0地震为例,利用电离层层析成像技术重建了震前5月8—10日震中附近上空电离层的电子密度分布(UT9:00),发现5月9日出现电离层异常,且该异常在时空上与同一时段的电离层VTEC异常分布结果一致(排除空间天气活动对电离层造成的可能干扰后),认为该异常即是地震的电离层前兆信息。研究表明:电离层层析成像技术在地震预测研究领域有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 电离层 层析成像 地震 电离层异常 重建
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一种改进的电离层层析成像算法 被引量:14
2
作者 吴雄斌 徐继生 马淑英 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期19-28,共10页
针对电离层层析成像算法中确定相位积分常数以及合理选择迭代初值等关键问题,本文提出一种联合使用差分多普勒相位和差分多普勒频率数据的新算法,将相位积分常数的计算以及迭代初值的确定与图像的重建过程统一起来.该算法克服了单独... 针对电离层层析成像算法中确定相位积分常数以及合理选择迭代初值等关键问题,本文提出一种联合使用差分多普勒相位和差分多普勒频率数据的新算法,将相位积分常数的计算以及迭代初值的确定与图像的重建过程统一起来.该算法克服了单独计算相位积分常数的困难,初值的选择也较为合理,数值模拟反演与对实测数据反演的结果证明,本文提出的算法对电离层CT重建更为合理有效. 展开更多
关键词 电离层 层析成像 算法 差分多普勒
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电离层三维层析成像的自适应联合迭代重构算法 被引量:13
3
作者 姚宜斌 汤俊 +2 位作者 张良 何畅勇 张顺 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期345-353,共9页
在电离层层析成像过程中,联合迭代重构算法是一种常用的反演算法.然而,该算法迭代收敛较慢,反演结果精度不高.为此,本文发展了一种自适应的联合迭代重构算法,该算法利用上一轮的电离层电子密度反演结果,自适应地调整松弛因子和加权参数... 在电离层层析成像过程中,联合迭代重构算法是一种常用的反演算法.然而,该算法迭代收敛较慢,反演结果精度不高.为此,本文发展了一种自适应的联合迭代重构算法,该算法利用上一轮的电离层电子密度反演结果,自适应地调整松弛因子和加权参数.通过模拟数据和实测数据对该算法的反演结果进行了验证,并将得到的反演结果与电离层测高仪数据进行了比较,结果表明,该算法能够有效地反演电离层电子密度,且反演结果精度优于常用的联合迭代重构算法. 展开更多
关键词 电离层层析成像 电子密度 总电子含量 联合迭代重构算法
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一种基于截断奇异值分解正则化的电离层层析成像算法 被引量:11
4
作者 欧明 甄卫民 +2 位作者 於晓 徐继生 邓忠新 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期345-352,共8页
提出了一种基于截断奇异值分解正则化(Truncated Singular Value Decomposition,TSVD)的电离层层析成像算法.该算法选择球谐函数与经验正交函数作为表征电离层电子密度空间变化的基函数,以降低背景模型对层析成像的影响;利用广义交叉验... 提出了一种基于截断奇异值分解正则化(Truncated Singular Value Decomposition,TSVD)的电离层层析成像算法.该算法选择球谐函数与经验正交函数作为表征电离层电子密度空间变化的基函数,以降低背景模型对层析成像的影响;利用广义交叉验证法来选择合适的截断参数,提高了算法的稳定性和反演精度.基于中国区域23个观测站的电离层层析成像仿真结果表明:与乘法代数重构算法(Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique,MART)相比,基于TSVD正则化的电离层层析成像算法能够在不需要背景电离层电子密度作为先验条件的情况下,实现电离层电子密度的有效反演. 展开更多
关键词 电离层层析成像 TSVD 球谐函数 经验正交函数 MART
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一种基于LEO卫星信标的电离层层析成像新算法 被引量:4
5
作者 欧明 甄卫民 +3 位作者 刘裔文 邓忠新 熊雯 徐继生 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3469-3480,共12页
LEO卫星信标是电离层监测的重要手段之一.利用电离层层析成像算法,LEO卫星信标能够实现区域电离层电子密度的快速重构.针对LEO卫星信标的特点,本文提出了一种函数基模型与像素基模型组合的电离层层析成像新算法.选择差分相对电离层总电... LEO卫星信标是电离层监测的重要手段之一.利用电离层层析成像算法,LEO卫星信标能够实现区域电离层电子密度的快速重构.针对LEO卫星信标的特点,本文提出了一种函数基模型与像素基模型组合的电离层层析成像新算法.选择差分相对电离层总电子含量作为输入数据源,先通过函数基模型法获取电离层电子密度初始分布,再利用像素基模型法对初始分布进行二次迭代重构,该方法可有效降低电离层层析成像对背景电离层模型的依赖,同时能够实现电离层小尺度扰动结构的有效反演.利用数值仿真方法及低纬度电离层层析成像网的实测数据的反演结果验证了本文提出的新算法的可行性和可靠性. 展开更多
关键词 LEO卫星信标 电离层层析成像 电子密度 函数基模型 像素基模型
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时变三维电离层层析成像重建公式 被引量:16
6
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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一种联合地基GNSS和测高仪数据的电离层层析成像新算法 被引量:1
7
作者 欧明 吴家燕 +2 位作者 陈龙江 甄卫民 吕梦海 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期751-760,共10页
电离层层析成像(computerized ionospheric tomography,CIT)技术是获取区域大范围电离层三维结构非常重要的手段之一.针对单独使用地基GNSS进行三维CIT的不足,提出了一种联合地基GNSS和测高仪数据的三维CIT方法,其综合了测高仪探测电离... 电离层层析成像(computerized ionospheric tomography,CIT)技术是获取区域大范围电离层三维结构非常重要的手段之一.针对单独使用地基GNSS进行三维CIT的不足,提出了一种联合地基GNSS和测高仪数据的三维CIT方法,其综合了测高仪探测电离层垂直分辨率较高和地基GNSS水平分辨率较高的优点,以测高仪数据驱动更新IRI模型,将更新后的IRI模型作为背景电离层模型,再利用改进的代数重建迭代(algebraic reconstruction technique,ART)算法结合地基GNSS TEC数据进行CIT;基于IGS、中国陆态网地基GNSS台站及全球电离层无线电观测网(global ionospheric radio observatory,GIRO)测高仪数据实现了中国及周边区域三维CIT,分别采用Madrigal TEC数据和中国区域独立的测高仪数据对CIT获取的TEC和电子密度进行评估.TEC精度评估结果表明,CIT算法的TEC平均误差和标准差相比IRI模型及CODE GIM数据均有明显降低;电子密度评估结果表明,单纯依赖地基GNSS进行CIT可以提升foF2的精度但无法有效提升hF的精度,而联合测高仪数据后,电离层foF2和hF的重构精度均有明显提升,其中hF的平均误差和标准差从20.6 km和16.5km下降为14.8 km和11.7 km,说明测高仪数据对CIT垂直分辨率的提升作用明显. 展开更多
关键词 电离层层析成像(CIT) GNSS 测高仪 电子密度 TEC hmF2
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基于BDS/GPS数据的中国及周边地区电离层暴层析成像研究 被引量:3
8
作者 尹萍 宁泽浩 闫晓鹏 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期653-662,共10页
随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展.凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究.文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS... 随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展.凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究.文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS中的地球同步轨道(geosynchronous orbit,GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星和中轨轨道(medium earth orbit,MEO)卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区(15~55°N,70~140°E)上空电离层进行重构.首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座(GPS)与双星座(GPS+BDS)层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量(total electron content,TEC)分布图进行深入研究.研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡. 展开更多
关键词 GPS BDS 电离层层析成像 电子密度 磁暴
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一次中强磁暴期间低纬电离层响应的CT成像 被引量:8
9
作者 徐继生 马淑英 +2 位作者 吴雄斌 林根煌 叶公节 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期145-151,共7页
为考察赤道异常区电离层对中等强度磁暴的响应特性,用电离层CT成像方法重建电离层电子密度二维剖面.重建结果表明,暴时低纬电离层电子密度以降低为主,但暴相随纬度和高度而异;磁暴期间,赤道异常峰结构仍然存在,但恢复相期间峰... 为考察赤道异常区电离层对中等强度磁暴的响应特性,用电离层CT成像方法重建电离层电子密度二维剖面.重建结果表明,暴时低纬电离层电子密度以降低为主,但暴相随纬度和高度而异;磁暴期间,赤道异常峰结构仍然存在,但恢复相期间峰的位置向赤道移动;磁暴急始之后约20min,在赤道异常峰区出现电子密度深度耗空,这种耗空遍及从底到顶的整个F区,朝赤道一侧显现水平梯度非常大的陡壁.这种与磁暴急始相联系的电子密度深度耗空现象很有意义,值得进一步研究. 展开更多
关键词 低纬电离层 ct成像 磁暴 电离层
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低仰角射线对电离层CT成像的影响分析
10
作者 赵海生 许正文 吴健 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期44-50,共7页
电离层层析成像(Computerized Tomography,CT)是一个有限视角问题,水平射线的缺失造成CT结果垂直分辨率的严重下降.很多人直观地认为低仰角射线可以弥补水平射线的缺失,然而本文的理论分析和数值模拟研究结果表明,低仰角射线对CT结果的... 电离层层析成像(Computerized Tomography,CT)是一个有限视角问题,水平射线的缺失造成CT结果垂直分辨率的严重下降.很多人直观地认为低仰角射线可以弥补水平射线的缺失,然而本文的理论分析和数值模拟研究结果表明,低仰角射线对CT结果的影响十分微小,其无法弥补水平射线缺失所带来的垂直分辨率的下降.模拟结果显示,增加低仰角射线前后CT反演结果几乎没有变化;而去掉680条低仰角射线和高仰角射线后,CT反演结果差别巨大;去掉680条低仰角射线的CT结果与模型吻合很好;去掉680条高仰角射线的CT反演结果失真严重,几乎无法恢复模型的扰动特征. 展开更多
关键词 电离层层析成像(ct) 低仰角射线 有限视角层析 水平射线 垂直分辨率
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基于选权拟合法的电离层电子密度层析重构 被引量:9
11
作者 闻德保 张啸 +2 位作者 张光胜 欧吉坤 袁运斌 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2014年第8期2395-2403,共9页
附加约束的电离层层析算法是解决电离层电子密度反演中不适定问题的主要方法,为避免此类方法中约束权阵的选取不当对电子密度分布重构产生的不良影响,本文将选权拟合法应用到电离层层析成像技术中.该方法特别设计了依据电子密度空间分... 附加约束的电离层层析算法是解决电离层电子密度反演中不适定问题的主要方法,为避免此类方法中约束权阵的选取不当对电子密度分布重构产生的不良影响,本文将选权拟合法应用到电离层层析成像技术中.该方法特别设计了依据电子密度空间分布特性构造参数权矩阵的方案.新方法有明确的物理意义,挖掘了隐含的信息量,为解决电离层电子密度反演中由于观测数据的不足等因素引起的不适定问题提供了一种新途径,可以得到符合客观实际的结果.数值模拟实验和实测数据的反演结果证实了该算法有效性、可靠性和优越性. 展开更多
关键词 不适定问题 约束权阵 电离层层析成像 电子密度 选权拟合法
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数字钻孔摄像与钻孔CT层析成像测试试验 被引量:7
12
作者 孙卫春 王川婴 闵弘 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期104-108,共5页
数字钻孔摄像从侧视视角对整个钻孔的360°孔壁进行连续摄像,通过图像特征对孔内地质现象进行定性描述和定量分析,具有高分辨率、高井壁覆盖率和直观可信等特征;而钻孔CT层析成像利用弹性波波场特性,获得声波在不同介质中传播速率,... 数字钻孔摄像从侧视视角对整个钻孔的360°孔壁进行连续摄像,通过图像特征对孔内地质现象进行定性描述和定量分析,具有高分辨率、高井壁覆盖率和直观可信等特征;而钻孔CT层析成像利用弹性波波场特性,获得声波在不同介质中传播速率,从而反映井间地质体的几何形态和物理特征。将这两种勘测手段联合能够发挥很好的互补性作用。数字钻孔摄像能够提供直观精确的孔壁全景图像,为钻孔CT层析成像测试结果提供佐证;而钻孔CT可延伸钻孔摄像的二维信息,对地质构造在钻孔间的发育情况进行三维空间上的分析。提出这样一种联合测探手段,并在一定向钻工程勘测中对其可行性进行试验,从而为进一步地质空间模型的建立提供实际支持。 展开更多
关键词 数字钻孔摄像 孔壁全景图像 钻孔ct层析成像 地质体 测试试验
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仿CT扫描模式扩散荧光层析成像方法 被引量:3
13
作者 王欣 高峰 +1 位作者 李娇 赵会娟 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1106-1113,共8页
为了实现高灵敏度、高空间采样密度的扩散荧光层析成像,提出了一种基于光子计数技术的仿CT扫描模式的成像方法.光源经过准直后入射到仿体上,光电倍增管探测得到光源同一水平面101.25°~258.75°均匀分布的8路探测信号.... 为了实现高灵敏度、高空间采样密度的扩散荧光层析成像,提出了一种基于光子计数技术的仿CT扫描模式的成像方法.光源经过准直后入射到仿体上,光电倍增管探测得到光源同一水平面101.25°~258.75°均匀分布的8路探测信号.按照与CT相似的方式,系统旋转仿体以实现对仿体的0°~360°扫描,采用光子计数方式采集多个光源入射角下多个探测位置的光子数信息,获得的大量数据可降低重建过程的病态性,使重建结果更加准确.仿体实验证明,对于荧光剂Cy5.5的探测可以达到2nmol/L左右的浓度和边对边距离5mm的空间分辨率,增加空间采样密度可以提高系统的灵敏度和分辨率. 展开更多
关键词 扩散荧光层析成像 荧光产率 仿ct扫描模式 光子计数 图像重建
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基于GPS的中国区域电离层层析反演结果分析 被引量:4
14
作者 闻德保 周义炎 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2010年第3期55-58,62,共5页
针对电离层单层模型不能反映电离层垂直结构的特点,利用层析成像方法和2003年中国地壳运动监测网络提供的双频GPS载波相位数据,反演中国区域上空电离层电子密度年变化的时间序列值,分析中国区域上空电离层电子密度的周日变化特性,并研... 针对电离层单层模型不能反映电离层垂直结构的特点,利用层析成像方法和2003年中国地壳运动监测网络提供的双频GPS载波相位数据,反演中国区域上空电离层电子密度年变化的时间序列值,分析中国区域上空电离层电子密度的周日变化特性,并研究其在垂直方向上的变化特性以及赤道异常结构的发展和消亡过程;同时讨论了利用GPS资料反演中国区域电离层电子密度所存在的困难和需要进一步解决的问题。 展开更多
关键词 电离层 层析成像 全球卫星定位系统 电子密度 总电子含量
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一次日食电离层效应的CT初步研究 被引量:2
15
作者 吴雄斌 徐继生 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第C00期16-23,共8页
利用电离层CT方法研究了1995年10月24日日全食的电离层效应。文中针对电离层CT重建剖面日变化不连续的情况,提出了一种其于奇异值分解(SVD)技术的时域插值方法。利用该方法提取该次日食所产生的电离层效应,得到日食引起较低高度上... 利用电离层CT方法研究了1995年10月24日日全食的电离层效应。文中针对电离层CT重建剖面日变化不连续的情况,提出了一种其于奇异值分解(SVD)技术的时域插值方法。利用该方法提取该次日食所产生的电离层效应,得到日食引起较低高度上的光化学作用减弱以及输运过程改变等电离层效应的图像,发现较低高度上的光化学过程随着日食的结束而得到恢复,而日食对输运过程造成的影响在食甚之后约2h表现得最为强烈。对同时得到的垂直总电子含量(QTEC)的纬度-时间分布图进行分析也得到与此相应的结果。 展开更多
关键词 ct 电离层 日食 总电子含量 层析 国际参考电离层 光化学
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东亚赤道异常区电离层CT诊断──实验及初步结果 被引量:16
16
作者 徐继生 马淑英 +4 位作者 阳其罕 田茂 霍泰山 叶公节 叶惠卿 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 1995年第5期553-563,T001,共12页
国际上第一个低纬电离层层析(CT)探测台链于1993年11月建成,并开始数据采集.该CT台链沿120°E子午圈由6个卫星信标差分多普勒接收站组成,北起我国上海,南至菲律宾的马尼拉,纬度覆盖范围约20°.该台链... 国际上第一个低纬电离层层析(CT)探测台链于1993年11月建成,并开始数据采集.该CT台链沿120°E子午圈由6个卫星信标差分多普勒接收站组成,北起我国上海,南至菲律宾的马尼拉,纬度覆盖范围约20°.该台链专为电高层赤道异常区电子密度大尺度结构CT成像而设计,其目的是监测研究赤道异常形态与动力学、电离层等离子体泡、行优以及暴时磁层-电离层-热层耦合过程等重要的赤道与低纬区电离层现象.本文介绍该低纬电离层CT实验的有关技术问题,包括接收台站布设、实验设备、数据采集软件和数据预处理方法.文中还给出利用CT技术,由实测斜电子含量数据反演电离层电子密度二维分布图像的几个实例.结果表明,利用低纬电离层CT台链可以有效地监测电离层赤道异常及其它低纬电高层电子密度大尺度结构的时空变化. 展开更多
关键词 电离层 赤道异常 差分多普勒 ct
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电离层CT变换重建方法中的小波外推技术 被引量:3
17
作者 许正文 吴健 曹冲 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期114-121,共8页
电离层CT技术由于数据采集系统结构的局限性,致使所得数据不完全,伪投影中采样不均匀,频域谱值不完全.若用直接Fourier方法重建,必须对伪投影采样施以均匀化和在二维频域内进行估值.本文参照已有的Fourier外推技... 电离层CT技术由于数据采集系统结构的局限性,致使所得数据不完全,伪投影中采样不均匀,频域谱值不完全.若用直接Fourier方法重建,必须对伪投影采样施以均匀化和在二维频域内进行估值.本文参照已有的Fourier外推技术,提出小波外推技术.理论分析和重建结果都说明小波外推技术具有较多优越性. 展开更多
关键词 电离层 ct技术 小波外推技术 F-外推
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一种时变三维电离层CT算法 被引量:2
18
作者 邹玉华 徐继生 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第6期638-643,共6页
提出了利用GPS观测数据获得时变三维电离层电子密度分布的一种CT反演算法。对GPS地面接收台网的合理布设进行了初步的尝试 ,在此基础上 ,利用实际的GPS射线路径和通过IRI90模式计算得到的TEC进行了模拟反演 ,得到了电子密度在一小时内... 提出了利用GPS观测数据获得时变三维电离层电子密度分布的一种CT反演算法。对GPS地面接收台网的合理布设进行了初步的尝试 ,在此基础上 ,利用实际的GPS射线路径和通过IRI90模式计算得到的TEC进行了模拟反演 ,得到了电子密度在一小时内随时间、空间变化的图像。通过与IRI90模式直接得到的电子密度分布图像进行比较 ,证明该算法能重现原始模型中的特征 。 展开更多
关键词 GPS 时变三维电离层 电子密度分布 ct反演算法
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电离层CT模型和算法研究进展 被引量:1
19
作者 闻德保 吕慧珠 张啸 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2014年第5期87-89,共3页
全面系统地分析了国内外电离层CT模型和算法的研究现状及最新进展,展望了电离层CT成像技术的未来发展趋势及广阔应用前景。
关键词 电离层ct 模型 算法 电子密度
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电离层CT技术数据预处理方法的讨论
20
作者 许正文 吴健 曹冲 《电波科学学报》 EI CSCD 1999年第4期403-409,共7页
在电离层CT技术中,若要用直接Fourier方法等变换方法重建成像,必须先根据其数据采集结构特点,用一定的数学方法由大量单个TEC值组合出若干个伪投影。然而,由于布站方式和地球表面曲率的影响,各伪投影中的采样点间距随... 在电离层CT技术中,若要用直接Fourier方法等变换方法重建成像,必须先根据其数据采集结构特点,用一定的数学方法由大量单个TEC值组合出若干个伪投影。然而,由于布站方式和地球表面曲率的影响,各伪投影中的采样点间距随投影角度的不同而变化,且间距不均匀,必须将每个投影中的采样均匀化,然后才可求其Fourier谱。给出了产生伪投影的方法,并依据现有的Fourier外推技术,提出采样点均匀化的短时Fourier外推技术和小波外推技术。目的是解决如何由原始数据得到适用于变换重建方法的数据。 展开更多
关键词 电离层 数据处理 层析成像
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