敏捷数字电离层垂直探测技术与系统研制

电离层中各种尺度扰动、不均匀结构等暂态现象，以及它们与中低层大气耦合机制是当前电离层物理研究前沿，也是空间天气研究的热点之一。实验探测电离层扰动及其时空快速变化过程是理解和分析研究这一科学问题的最重要方法。针对目前电离层探测技术中缺乏对电离层各种扰动等暂态现象进行时间和空间高分辨连续观测设备的现状，本项目提出通过突破电离层垂直探测系统可移动观测技术，各参数灵活设置、快速捷变与自适应处理技术，以及新的探测脉冲组合与系统参数实现的扰动高分辨观测模式这3项技术难题，开发研制敏捷数字电离层垂直探测系统，并应用于我国电离层观测,进行电离层扰动和时空快速变化的高分辨观测与分析。为研究我国电离层扰动等暂态现象、电离层与中低层大气耦合等物理过程，提供一种有效的探测手段。此外，开发的有关技术可应用于我国拟开展的星载电离层顶部电波探测和未来的行星电离层电波探测等设备的研制中。

本项目针对目前电离层高频垂直探测系统难以流动观测和缺乏对电离层扰动多频高分辨连续观测等问题，通过解决电离层垂直探测系统可移动观测，系统参数快速捷变与自适应处理，以及电离层扰动高分辨连续探测模式这3项技术难题，开发研制成功敏捷数字电离层垂直探测系统，并在我国开展流动观测和对比实验。结果表明，该系统与目前同类广泛使用的美国DPS4D数字测高仪系统相比，占用场地和天线高度均减小约为六分之一，探测速度提高4倍，具有良好的抗干扰能力，在数米高的小型天线下获得了高质量频高图，其电离层扰动探测模式的时间分辨率优于1分钟，多普勒分辨率达到0.04Hz，其综合性能指标达到国际先进水平，在流动观测和连续多频高分辨扰动探测方面具有重要创新，目前国内外还未见具有该功能的电离层垂直探测系统。项目组圆满地完成了项目申请时提出的各项任务，研制成功工作样机2套，发表有关学术论文13篇,其中包括7篇SCI收录论文，获得国家实用新型专利1项。项目取得的成果有力推动了我国在电离层科学探测仪器自主开发研究的进步，为研究电离层扰动等暂态现象、电离层与中低层大气耦合等物理过程，提供了一种有效探测手段。