[发明专利]一种基于星载电磁矢量传感器装置的电离层测量方法

说明书

本发明公开了一种基于星载电磁矢量传感器装置的电离层测量方法，方法包括：在当前时刻，获取利用星载电磁矢量传感器接收的来自于发射器的透射电磁波信号；基于坡印廷定理，根据电磁矢量传感器接收的N次快拍信号获取电磁波信号的入射信息和入射极化信息；根据发射器在当前时刻的位置信息以及姿态信息确定出发射器的初始极化面，根据所述的初始极化面和入射极化信息计算出电磁波信号对应的法拉第旋转角；根据所述法拉第旋转角以及地磁场强度沿电磁波信号传播方向的平均值，计算出当前时刻时电磁波信号传播路径上的电子浓度。应用本发明实施例，可以基于卫星平台测量出电离层的电子浓度。

技术领域

本发明涉及电离层测量技术领域，更具体涉及一种基于星载电磁矢量传感器装置的电离层测量方法。

背景技术

电离层电子浓度总含量(total electron content，TEC)又称电离层电子浓度柱含量、积分含量等，为电离层包括等离子体层的电子密度对某一信号沿路径的积分值。理论上，TEC的空间分布及时间变化，反映了电离层的主要特性，因此通过探测与分析电离层TEC参量，可以研究电离层不同时空尺度的分布与变化特性，如电离层扰动，电离层的周日、逐日变化，电离层年度变化，以及电离层的长期变化等。一般来说，获得地球电离层包括等离子体层的电子密度对确定电离层活动的状态是至关重要的。这一信息可用于纠正卫星通信中的传播延迟、预测空间天气以及由地磁暴和太阳耀斑引起的电离层扰动。

现有技术中电离层TEC探测手段以卫星信标测量为主，如微分多普勒方法、法拉第旋转方法等。随着全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的大范围使用，采用GPS双频信标方法测量获取电离层TEC参量成为当前最为重要的和广泛采用的方法。该方法利用局域与全球的GPS台网观测，通过实时处理与传输，并采用不同的TEC mapping方法，可以进行大范围电离层TEC的现报。

但是，这种卫星-地基台站链路测量获取大范围电离层TEC参量的方式也有一定的缺点：(1)由于地基平台是固定位置的，没有地基台站、或者只有很少地基台站的区域，包括西藏地区、海面上和南北极地区等很难获得TEC数据，而且GPS卫星的运行轨道也是一定的，也就是说，地基平台与GPS链路之间无法经过的地区的电离层TEC数据将会很难获得；(2)地基平台建造费用很高，并且需要人看守，进一步限制了地基平台的大范围建设；(3)地基平台需要一定的占地面积，海上小岛不一定有地方建设地基平台，而且看守岛上的地基平台也存在一定的问题。因此，现有技术中存在无法测量全球的电离层包括等离子体层的TEC数据的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种基于星载电磁矢量传感器的电离层测量方法、装置及系统，以实现全球电离层等离子体层的TEC数据的测量。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种基于星载电磁矢量传感器的电离层测量方法，应用于电离层测量系统，所述系统包括：卫星、发射器以及与卫星通信连接的处理器，卫星上携带有电磁矢量传感器，电磁矢量传感器，用于接收发射器发射的电磁波信号，且电磁矢量传感器包括：三根正交设置的电偶极子以及三个正交设置的磁环；所述电偶极子的中点与所述磁环的圆心重合，所述电偶极子穿过所述磁环之间的交点；所述发射器包括机载广播式自动相关监视系统的信号发射器，所述方法包括：

步骤1：在当前时刻，获取利用星载电磁矢量传感器接收的来自于发射器的透射电磁波信号，其中，发射器包括机载广播式自动相关监视系统的信号发射器；

步骤2：基于坡印廷定理，根据电磁矢量传感器接收的N次快拍信号获取电磁波信号的入射信息和入射极化信息，其中，所述入射信息包括所接收电磁波信号的方位角、俯仰角；

步骤3：根据发射器在当前时刻的位置信息以及姿态信息确定出发射器的初始极化面，根据所述的初始极化面和入射极化信息计算出电磁波信号对应的法拉第旋转角；