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电离层闪烁对静止气象卫星测距系统的影响

周海莺  黄锦渊  祝春萌  翁炜霖  
【摘要】:微波具有直线传播及穿越电离层而不被反射的能力,因此被广泛用于卫星通信中。FY-2系列静止气象卫星测距就是通过测量微波信号在地面与卫星之间的传播时间来计算出卫星到地面站的距离,从而实现对空中卫星的准确定位。微波在空中传播时要穿越电离层,电离层存在的不规则体结构会引起穿越电离层的信号的强度和相位快速随机起伏,造成信号畸变,导致地面接收到的卫星信号信噪比降低,信号捕捉跟踪困难「4」,甚至引起信号中断,这种现象称电离层闪烁。我国境内电离层闪烁高发区大致位于东经100°-130°,北纬10°-26°,广州气象卫星地面站地理位置为东经113°北纬10°,正好处于磁赤道与北异峰区间,是电离层闪烁的频发区域「5」。电离层闪烁有明显的日落后1-2小时出现、向东漂移,最后在本地午夜时分消散的特点,赤道地区闪烁强度和出现频率随太阳黑子数的增加而增强「5」。按照太阳活动规律,太阳黑子的数量大约是以11年为周期循环增长及减少。当时间进入2011年,越来越多的太阳黑子表明太阳进入了一个最活跃的时期。而根据太阳黑子活动规律,预计太阳活动将在2012年、2013年达到顶峰。电离层闪烁与太阳活动强弱有很大的相关性,太阳活动上升,闪烁次数上升。2011年3月春分前后北京时的20:30-00:30,广州站FY-2系列静止气象卫星测距系统频繁出现跟踪不稳定的情况,并且有一个规律,就是先发生在西边的FY-2D星,约一小时后转移到东边的FY-2C星,约北京时0:30后,跟踪不稳定现象自行消失,4月份后跟踪不稳定的现象没有再出现。经过多方面的原因查找与测量分析,在排除设备故障及传输环节原因、排除卫星本身原因、排除主站对卫星实行轨道控制和姿态控制造成的原因、排除设备供电系统原因、排除干扰原因等因素后,通过与广州站2011年3月GPS监测到的电离层S4闪烁资料的分析比对,发现其中3月1日、25日、26日、27日、28日跟踪不稳定时恰好这几天S4闪烁数值较高,因此认为电离层闪烁极有可能是造成广州站FY-2系列静止气象卫星测距系统跟踪不稳定的的因素。本文对这一相关因素作了初步的分析,这项工作我们还将继续开展和观察下去,直至找到确切的依据。这对即将到来的太阳活动高发年的测距工作具有指导意义,即在太阳活动高发时,提早做好相应的准备工作,高效高质地完成好测距任务。

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