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·886· 中国地球物理2011 (24)地磁与高空物理 约束的IRI模型用于地基GPS电离层层析成像 for GPS ConstrainedIRImodel Tomography ground-basedIonospheric 甄卫民1+欧明1张红波1，2於晓1 Yu ZhenWeiminl+Ou Xia01 Zhang Min91 Hongb012 2．武汉大学电子信息学院 武汉430079 1．中国电波传播研究所青岛266107； 电离层层析成像(CIT)是CT技术与卫星无线电信标相结合的一种新型电离层探测技术。自从该技术提 出以来，国内外开展了一系列理论和实验研究，证实了该技术在监测区域大尺度的电离层具有非常重要的 应用价值，早期的CIT主要是利用美国子午仪导航卫星NNSS进行，近年来，由于GPS观测的全天候、 地面台站分布广泛、TEC获取精度高等诸多优势，基于地基GPS数据的电离层层析成像，开始广泛用于 重构出区域电离层电子密度分布。 受CIT实验本身局限性的影响，如台站分布不均匀且数量有限、观测视角有限等将导致观测数据不完 备，利用GPS进行电离层层析成像需要外在的电离层模型加以约束，其中又以国际参考电离层模型～IRI 模型应用最为普遍。由于IRI模型是利用全球地基及星载设备观测的平均电离层状态进行建模的，因此它 仅仅反映的是全球电离层的平均变化状态。此外，由于地基GPSCIT进行电离层成像时卫星与接收机间的 射线路径基本是近垂直方向的，导致其电离层成像的垂直方向分辨率较低。因此，在利用IRI模型用于地 基GPSCIT时，改善IRI模型输出的电子密度分布的垂直分辨率是提高CIT质量的关键。 由于地基单站测高仪能够测量的峰值电子密度高度hmF2，结合IRI模型不同位置hmF2的相关性特征， 分辨率，因此本文提出了利用hmF2输入的约束IRI模型用于地基GPS电离层层析成像。 考虑到GPS卫星轨道较高，在天顶移动的角速度缓慢的原因，往往进行一次CIT实验所需的观测时 间取得较长，期间必须考虑电离层的变化。假定～次观测期间电离层随时间线性变化，采用最大熵正则化 算法与乘法代数重构算法(MART)联合求解，并针对观测射线稀疏的情况采用数据滤波的方法进行图像平 滑处理，以获得时变的电离层层析成像结果。 约束的IRI模型电子密度输出作为背景模型对反演结果精度的影响，结果表明，与直接利用IRI模型相比， 北京、泰安、郑州、武汉、厦门、广州的2004年11月GPSTEC实测数据，综合利用北京站测高仪获取 分布，并将hmF2输入IRI模型输出的区域电子密度最终作为背景输入，最终获取了区域电离层分布。通 过与其它测站处的测高仪电离层foF2测量结果对比分析，约束的IRI模型用于地基GPS电离层层析成像 关性更好，表明利用约束的IRI模型用于地基GPS电离层层析成像进行电离层监测是可靠和有效的。 参考文献 J S C 【1】AustenR，FrankeJ，LiuH．Ionosphericimagingusingcomputerized tomography[J]．Radio 【2】BilitzaD，InternationalReference Ionosphere2000[J]．RadioScience，2001，36(2)：261-275． M P E ofGPSTECto determine 【3】YizengawE，Moldwin L，Essex