高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

电离层非相干散射谱和自相关函数估计算法

李林 韩承姣 丁宗华 姬红兵 王亚杰

李林, 韩承姣, 丁宗华, 姬红兵, 王亚杰. 电离层非相干散射谱和自相关函数估计算法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 278-284. doi: 10.11999/JEIT180331
引用本文: 李林, 韩承姣, 丁宗华, 姬红兵, 王亚杰. 电离层非相干散射谱和自相关函数估计算法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 278-284. doi: 10.11999/JEIT180331
Lin LI, Chengjiao HAN, Zonghua DING, Hongbing JI, Yajie WANG. Estimation of Ionospheric Incoherent Scatter Spectrum and Autocorrelation Function[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 278-284. doi: 10.11999/JEIT180331
Citation: Lin LI, Chengjiao HAN, Zonghua DING, Hongbing JI, Yajie WANG. Estimation of Ionospheric Incoherent Scatter Spectrum and Autocorrelation Function[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 278-284. doi: 10.11999/JEIT180331

电离层非相干散射谱和自相关函数估计算法

doi: 10.11999/JEIT180331
基金项目: 电波环境特性及模化技术重点实验室开放基金(201500015)
详细信息
    作者简介:

    李林:男,1980年生,博士,副教授,研究方向为雷达信号处理、信号检测与估值

    韩承姣:女,1994年生,硕士生,研究方向为雷达信号处理

    丁宗华:男,1978年生,博士,高级工程师,研究方向为非相干散射雷达探测技术

    姬红兵:男,1963年生,博士,教授,研究方向为雷达信号处理、目标检测与跟踪

    通讯作者:

    李林 lilin@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: TN958

Estimation of Ionospheric Incoherent Scatter Spectrum and Autocorrelation Function

Funds: The Key Laboratory of Radio Wave Environmental Characteristics and Modeling Technology Open Fund (201500015)
  • 摘要:

    非相干散射谱对电离层各物理参数的研究具有至关重要的作用。现有非相干散射谱模型推导和计算较为复杂,且无法给出相应的自相关函数模型。该文重新推导了电离层非相干谱的简化模型,并提出相应的自相关函数模型。在此基础上,针对非相干散射信号处理中零时延处距离模糊大、分辨率较低,导致自相关函数在不同时延处均衡性较差,影响电离层散射谱估计性能的问题,提出使用自相关函数模型估计零时延自相关值的数据拟合方法。考虑到计算复杂度,提出利用多项式函数逼近自相关函数模型的快速实现方法。最后,通过对实测回波数据处理结果的对比分析,证明了该方法的可行性,对提高电离层探测精度具有重要意义。

  • 图  1  离子谱图

    图  2  4位交替码各时延处的距离模糊图

    图  3  非相干散射理论谱

    图  4  非相干散射自相关函数图

    图  5  QJISR自相关函数图

    图  6  QJISR多高度功率谱图

    图  7  阻尼函数拟合曲线图

    图  8  阻尼拟合修正的多高度功率谱图

    图  9  多项式拟合与阻尼拟合的结果对比图

    图  10  多项式拟合修正的多高度功率谱图

  • GORDON W E. Incoherent scattering of radio waves by free electrons with applications to space exploration by radar[J]. Proceedings of the Ire, 2007, 46(11): 1824–1829. doi: 10.1109/JRPROC.1958.286852
    WEN C H, BRICZINSKI S J, LIVNEH D J, et al. Pulse-level interference and meteor processing of Arecibo ISR data[J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2007, 69(9): 973–980. doi: 10.1016/j.jastp.2007.03.004
    EVANS J V. Theory and practice of ionosphere study by Thomson scatter radar[J]. Proceedings of the IEEE, 1969, 57(4): 496–530. doi: 10.1109/PROC.1969.7005
    王凯丽, 姚明, 邓晓华. 非相干散射雷达电离层参数提取简化算法的仿真[J]. 南昌大学学报(工科版), 2017, 39(2): 200–204. doi: 10.13764/j.cnki.ncdg.2017.02.019

    WANG Kaili, YAO Ming, and DENG Xiaohua. Simulation on a simplified algorithm for ionospheric incoherent scatter radar parameter extraction[J]. Journal of Nanchang University (Engineering &Technology), 2017, 39(2): 200–204. doi: 10.13764/j.cnki.ncdg.2017.02.019
    郑传青, 吴健. 高纬电离层中非麦克斯韦分布等离子体的非相干散射谱的模拟[J]. 地球物理学报, 1994, 37(4): 433–438. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1994.04.003

    ZHENG Chuanqing and WU Jian. A computation of the incoherent radar spectra of non-maxwellian plasma in the high-latitude ionosphere[J]. Chinese Journal of Geophysics, 1994, 37(4): 433–438. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1994.04.003
    徐彬, 吴振森, 吴健, 等. 碰撞等离子体的非相干散射谱[J]. 物理学报, 2009, 58(7): 5104–5110. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.07.115

    XU Bin, WU Zhensen, WU Jian, et al. Incoherent scatter spectrum of a collisional plasma[J]. Acta Physica Sinica, 2009, 58(7): 5104–5110. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.07.115
    薛昆, 许正文, 吴健, 等. 高纬极区离子速度分布函数多项式解及非相干散射谱计算[J]. 空间科学学报, 2015, 35(4): 424–437. doi: 10.11728/cjss2015.04.424

    XUE Kun, XU Zhengwen, WU Jian, et al. Polynomial solutions of the ion velocity distributions and the calculation of incoherent scatter spectra in the high-latitude auroral ionosphere[J]. Chinese Journal of Space Science, 2015, 35(4): 424–437. doi: 10.11728/cjss2015.04.424
    金旺, 杨玉峰, 李清亮, 等. 曲靖非相干散射雷达在空间碎片探测中的应用[J]. 电子学报, 2016, 46(1): 252–256. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2018.01.035

    JIN Wang, YANG Yufeng, LI Qingliang, et al. Application of Qujing incoherent scattering radar in space debris detection[J]. Acta Electronica Sinica, 2016, 46(1): 252–256. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2018.01.035
    鲁自清, 姚明, 邓晓华. 关于非相干散射雷达对电离层参数测量仿真[J]. 计算机仿真, 2017, 34(1): 16–19. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2017.01.004

    LU Ziqing, YAO Ming, and DENG Xiaohua. Parameters detect simulation of incoherent scatter radar[J]. Computer Simulation, 2017, 34(1): 16–19. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2017.01.004
    LI Lin, CHEN Yajie, JI Hongbing, et al. Research on signal modulation and processing for incoherent scatter radar[C]. International Conference on Information, Communications and Signal Processing, Singapore, 2016: 1–4.
    LI Lin, LU Yifeng, DING Zonghua, et al. A modified parameter model-based spectrum estimation method for incoherent scatter radar[C]. International Conference on Image, Vision and Computing, Chengdu, China, 2017: 863–867.
    NYGREN T. Introduction to Incoherent Scatter Measurements[M]. Sodankyla Finland: INVERS OY, 1996: 15–20.
    徐彬, 王占阁, 许正文, 等. 基于各向异性分布的非相干散射雷达谱仿真[J]. 空间科学学报, 2017, 37(6): 710–716. doi: 10.11728/cjss2017.06.710

    XU Bin, WANG Zhange, XU Zhengwen, et al. Simulation of incoherent scatter radar spectra based on inhomogeneous distribution[J]. Chinese Journal of Space Science, 2017, 37(6): 710–716. doi: 10.11728/cjss2017.06.710
    SHEFFIELD J. Plasma Scattering of Electromagnetic Radiation[M]. New York: Academic Press, 1975: 113–122.
    MADSEN K, NIELSEN H B, and TINGLEFF O. Methods for Non-Linear Least Squares Problems[M]. Lyngby: Informatics and Mathematical Modelling Technical University of Denmark, 2004: 17–47.
    王存有, 黄张裕, 汪闩林, 等. BP神经网络与多项式拟合在沉降检测中的应用[J]. 地理空间信息, 2017, 15(6): 107–108. doi: 10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.033

    WANG Cunyou, HUANG Zhangyu, WANG Shuanlin, et al. The application of BP neural network and polynomial fitting in settlement monitoring[J]. Geospatial Information, 2017, 15(6): 107–108. doi: 10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.033
  • 加载中
图(10)
计量
  • 文章访问数:  1777
  • HTML全文浏览量:  953
  • PDF下载量:  58
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-11
  • 修回日期:  2018-08-31
  • 网络出版日期:  2018-09-13
  • 刊出日期:  2019-02-01

目录

    /

    返回文章
    返回