[发明专利]一种电离层返回散射交叉探测联合反演方法

说明书

本发明公开了一种电离层返回散射交叉探测联合反演方法，包括如下步骤：（1）建立电离层模型；（2）建立联合反演算法数学模型；（3）基于建立的电离层模型和联合反演算法数学模型，进行电离层返回散射交叉探测联合反演，得到覆盖区域的三维电子浓度分布。本发明所公开的电离层返回散射交叉探测联合反演方法，利用两部返回散射探测系统实现对同一区域电离层从两个不同角度的返回散射探测形成返回散射交叉探测，可得到两个不同角度的多个方位的返回散射前沿数据。本发明建立了电离层返回散射交叉探测联合反演方法，能够融合不同角度的多个方位的返回散射探测前沿数据，大大提高覆盖区域内电离层电子浓度的反演精度。

技术领域

本发明涉及电离层研究及应用领域，特别是涉及一种电离层返回散射交叉探测联合反演方法。

背景技术

在现有技术中，还没有对电离层返回散射交叉探测技术进行联合反演的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种电离层返回散射交叉探测联合反演方法。

本发明采用如下技术方案：

一种电离层返回散射交叉探测联合反演方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

(1)建立电离层模型：对实际电离层简化近似，建立垂直剖面形状不变的电离层电子浓度模型，该模型的数学表达式为：

n(x₁,x₂,x₃)＝n₀(x₃)(1+u(x₁,x₂)) (1)

其中，n(x₁,x₂,x₃)为探测系统覆盖区内的三维电子浓度分布，(x₁,x₂,x₃)是三维区域内某一点的纬度，经度，高度空间坐标，n₀(x₃)是覆盖区域内某一位置处的已知的电子浓度垂直剖面，u(x₁,x₂)表示纬度x₁经度x₂处电子浓度剖面相对于n₀(x₃)改变的比例因子，是待求函数，一旦求解出u(x₁,x₂)代入式(1)便可求得三维电子浓度分布n(x₁,x₂,x₃)；将n(x₁,x₂,x₃)按照经度、纬度和高度划分为离散电子浓度网格，每个节点坐标为其中，i(1≤i≤I⁰)、j(1≤j≤J⁰)、k(1≤k≤K⁰)分别表示该节点坐标在经度、纬度和高度方向上的索引，I⁰、J⁰、K⁰分别表示经度、纬度和高度方向上的节点数，则该模型的离散化形式可表示为：

n(i,j,k)＝n₀(k)(1+u(i,j)) (2)

(2)建立联合反演算法数学模型：

(21)对联合反演问题进行数学描述：在当前电离层状态下，对于第l(l＝1,2)个返回散射探测系统，我们可以获得方位频率f上的最小时延为由u(x₁,x₂)到可以用式(3)所示的非线性运算表示，即：

其中，代表作用于u(x₁,x₂)得到g_l(f,φ)的非线性算子，返回散射交叉探测联合反演问题即为求解泛函方程(3)中的u(x₁,x₂)；