地球—电离层波导系统中的电磁特性研究
发布时间：2021-05-20 06:52
论文针对地球—电离层波导系统内极低频/特低频电磁波产生的谐振电磁现象，即舒曼谐振（Schumann Resonance, SR）电磁现象进行研究。近些年来对舒曼谐振电磁现象的研究表明，它的变化与全球的闪电雷暴活动、电离层D层观测、太空天气以及全球气候变化等相关。论文采用三维时域有限差分（Finite Difference Time Domain, FDTD）算法结合多边形网格法建模技术深入研究了地球—电离层波导系统内的极低频/特低频电磁波的传播问题和对其影响的相关因素。论文的主要研究内容及创新点现归纳如下：一、以多边形网格法建模技术和时域有限差分算法为理论基础，建立三维地球—电离层波导系统几何模型。推导麦克斯韦积分方程对应的FDTD离散迭代方程，分析了其数值特性，并在不同的仿真实验条件下验证了模型的正确性和有效性；二、在波导系统模型中导入真实的全球地质信息参数和电离层电导率信息参数，形成一个完整的地球—电离层波导系统仿真模型。通过系列仿真实验并同测试结果的比较表明，本文的模型可以用来研究真实的地球—电离层波导系统中的极低频/特低频电磁波的传播问题；三、引入Prony算法，从大量的极低频...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
图表清单
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究工作及内容安排
1.3.1 本文主要研究工作
1.3.2 本文的内容安排
第二章 三维地球—电离层波导系统的建模与分析
2.1 地球—电离层波导系统简介
2.2 地球—电离层波导系统的多边形网格法建模
2.2.1 球面多边形网格的构建
2.2.2 球面多边形网格参数的提取
2.2.3 三维地球—电离层波导系统模型的建立
2.3 FDTD 算法的引入
2.3.1 多边形网格编号及 FDTD 元胞的建立
2.3.2 Maxwell 积分方程的 FDTD 离散形式
2.3.3 数值特性分析
2.3.4 激励源和边界条件
2.4 地质和电离层电导率信息引入
2.4.1 地质信息引入
2.4.2 电离层电导率信息
2.5 OpenMP 并行算法
2.6 本章小结
第三章 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响研究
3.1 舒曼谐振
3.1.1 舒曼谐振概述
3.1.2 舒曼谐振参数的提取
3.2 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响
3.2.1 引言
3.2.2 仿真模型的设置
3.2.3 不同电离层电导率模型中的舒曼谐振参数
3.2.4 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响
3.2.5 小结
3.3 本章小结
第四章 舒曼谐振变化规律的仿真研究
4.1 昼夜变化和季节变化对舒曼谐振参数的影响
4.1.1 引言
4.1.2 闪电活动对舒曼谐振的影响
4.1.3 昼夜变化和季节变化对舒曼谐振参数的影响
4.1.4 小结
4.2 过去三十年来舒曼谐振参数变化的分析
4.2.1 复杂电离层电导率信息的提取和导入
4.2.2 过去三十年来舒曼谐振参数变化的分析
4.2.3 小结
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述[J]. 尼鲁帕尔·买买吐孙,张永仙. 地震. 2012(01)
[2]舒曼谐振的数据处理方法及其应用研究[J]. 周洪娟,于海雁,乔晓林. 系统工程与电子技术. 2012(01)
[3]汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象[J]. 张学民,申旭辉,欧阳新艳,蔡晋安,黄建平,刘静,赵庶凡. 电波科学学报. 2009(06)
[4]震前电离层TEC异常扰动的研究[J]. 林剑,吴云,祝芙英. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(08)
[5]地基高频加热激励ELF/VLF波对辐射带高能电子的准线性散射[J]. 顾旭东,赵正予,倪彬彬,王翔,邓峰. 物理学报. 2008(10)
[6]电离层延迟改正模型综述[J]. 章红平,平劲松,朱文耀,黄珹. 天文学进展. 2006(01)
[7]用FDTD及Z变换方法分析电离层中电磁波传播[J]. 吴跃丽,葛德彪,叶明. 杭州电子工业学院学报. 2002(06)
[8]几种新的吸收边界条件在电磁散射中的应用[J]. 邵振海,洪伟. 电波科学学报. 1999(03)
[9]电离层人工调制的极低频辐射和在潜艇通信中的应用探讨[J]. 夏明耀,陈志雨. 电子科学学刊. 1995(02)
[10]国际参考电离层用于中国地区时的修正计算方法[J]. 刘瑞源,权坤海,戴开良,罗发根,孙宪儒,李忠勤. 地球物理学报. 1994(04)
本文编号：3197304
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
图表清单
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究工作及内容安排
1.3.1 本文主要研究工作
1.3.2 本文的内容安排
第二章 三维地球—电离层波导系统的建模与分析
2.1 地球—电离层波导系统简介
2.2 地球—电离层波导系统的多边形网格法建模
2.2.1 球面多边形网格的构建
2.2.2 球面多边形网格参数的提取
2.2.3 三维地球—电离层波导系统模型的建立
2.3 FDTD 算法的引入
2.3.1 多边形网格编号及 FDTD 元胞的建立
2.3.2 Maxwell 积分方程的 FDTD 离散形式
2.3.3 数值特性分析
2.3.4 激励源和边界条件
2.4 地质和电离层电导率信息引入
2.4.1 地质信息引入
2.4.2 电离层电导率信息
2.5 OpenMP 并行算法
2.6 本章小结
第三章 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响研究
3.1 舒曼谐振
3.1.1 舒曼谐振概述
3.1.2 舒曼谐振参数的提取
3.2 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响
3.2.1 引言
3.2.2 仿真模型的设置
3.2.3 不同电离层电导率模型中的舒曼谐振参数
3.2.4 太阳质子事件和 X 射线爆发对舒曼谐振参数的影响
3.2.5 小结
3.3 本章小结
第四章 舒曼谐振变化规律的仿真研究
4.1 昼夜变化和季节变化对舒曼谐振参数的影响
4.1.1 引言
4.1.2 闪电活动对舒曼谐振的影响
4.1.3 昼夜变化和季节变化对舒曼谐振参数的影响
4.1.4 小结
4.2 过去三十年来舒曼谐振参数变化的分析
4.2.1 复杂电离层电导率信息的提取和导入
4.2.2 过去三十年来舒曼谐振参数变化的分析
4.2.3 小结
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述[J]. 尼鲁帕尔·买买吐孙,张永仙. 地震. 2012(01)
[2]舒曼谐振的数据处理方法及其应用研究[J]. 周洪娟,于海雁,乔晓林. 系统工程与电子技术. 2012(01)
[3]汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象[J]. 张学民,申旭辉,欧阳新艳,蔡晋安,黄建平,刘静,赵庶凡. 电波科学学报. 2009(06)
[4]震前电离层TEC异常扰动的研究[J]. 林剑,吴云,祝芙英. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(08)
[5]地基高频加热激励ELF/VLF波对辐射带高能电子的准线性散射[J]. 顾旭东,赵正予,倪彬彬,王翔,邓峰. 物理学报. 2008(10)
[6]电离层延迟改正模型综述[J]. 章红平,平劲松,朱文耀,黄珹. 天文学进展. 2006(01)
[7]用FDTD及Z变换方法分析电离层中电磁波传播[J]. 吴跃丽,葛德彪,叶明. 杭州电子工业学院学报. 2002(06)
[8]几种新的吸收边界条件在电磁散射中的应用[J]. 邵振海,洪伟. 电波科学学报. 1999(03)
[9]电离层人工调制的极低频辐射和在潜艇通信中的应用探讨[J]. 夏明耀,陈志雨. 电子科学学刊. 1995(02)
[10]国际参考电离层用于中国地区时的修正计算方法[J]. 刘瑞源,权坤海,戴开良,罗发根,孙宪儒,李忠勤. 地球物理学报. 1994(04)
本文编号：3197304
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3197304.html
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