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敏捷数字电离层测高仪系统研制及初步观测
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作者 蓝加平 宁百齐 +3 位作者 朱正平 胡连欢 孙文杰 李国主 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期167-177,共11页
在小型天线和低发射功率条件下,保证电离层测高仪观测数据质量和提高观测速度一直是电离层垂测的技术难点.针对这一问题,基于新近发展的高速数字芯片和射频器件,采用窄带跟踪滤波、脉冲压缩、编码复用和天线均衡匹配等技术,设计和研制... 在小型天线和低发射功率条件下,保证电离层测高仪观测数据质量和提高观测速度一直是电离层垂测的技术难点.针对这一问题,基于新近发展的高速数字芯片和射频器件,采用窄带跟踪滤波、脉冲压缩、编码复用和天线均衡匹配等技术,设计和研制一种敏捷数字电离层测高仪.该系统采用数米高的小型收发天线和便携式主机系统,配置任意频率扫描方式频高图、高分辨率多普勒频高图和斜向探测等多种工作模式,具有可流动观测布站、系统参数灵活捷变及适合快速电离层扰动探测等能力.敏捷数字电离层测高仪为组网观测获得大范围电离层时空变化和电离层快速扰动及传播提供了一种有效的探测手段. 展开更多
关键词 敏捷垂直探测 数字电离层测 电离层扰动
一种提取频高图中O波描迹新方法
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作者 胡辉 周晨 +2 位作者 姜春华 杨国斌 赵正予 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2018年第4期1351-1357,共7页
垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重... 垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重要基础.由于频高图中O波描迹的提取,对于研究不同电离层高度反射回波的扰动特征具有重要的意义,因此本文提出一种新方法用于从频高图中自动提取O波描迹.该方法基于滑动窗口和图像投影技术,首先确定O波和X波描迹的交叉点,然后在此基础上利用O波X波在频高图中的不同分布特征,单独提取出O波描迹,并利用局部加权回归算法对提取的描迹进行拟合.通过云南普洱站记录的频高图数据对该算法进行验证,将自动提取的描迹与人工提取的描迹进行对比,可接受的比例大约85.3%.对比结果表明本文提出的算法能够较好的提取频高图中的O波描迹. 展开更多
关键词 电离层 自动度量 O波描迹
电离层探测系统数据管理与显示软件的设计与开发 预览
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作者 周燚 姜春华 +3 位作者 杨国斌 刘默然 张援农 赵正予 《科技通报》 2018年第1期89-94,共6页
电离层垂直探测是地基电离层探测研究中获取电离层参数最直接的方法,因此成为研究电离层的重要手段。为了观测研究我国西南地区电离层,中国地震局预测研究所,中国科学院空间中心等单位联合武汉大学电离层实验室在云南普洱,四川乐山,海... 电离层垂直探测是地基电离层探测研究中获取电离层参数最直接的方法,因此成为研究电离层的重要手段。为了观测研究我国西南地区电离层,中国地震局预测研究所,中国科学院空间中心等单位联合武汉大学电离层实验室在云南普洱,四川乐山,海南三亚和甘肃张掖等地建立电离层观测站点。为了有效管理电离层垂测站记录的频高图数据,并实时监测各观测站点的基本工作状态,本文设计开发了电离层探测系统数据管理与显示软件。该软件通过观测站记录的电离层foF2参数,对国际参考电离层模型(International Reference Ionosphere,IRI)[1]进行修正,实时提供我国西南地区的foF2态势变化图。同时,该软件通过显示各观测站点的频高图,来远程监测各个站点垂测仪设备的基本工作状态,以方便探测设备和数据的日常管理与维护。 展开更多
关键词 电离层 FOF2 软件开发
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普洱地区午夜之后电离层F2层增层现象的初步分析 预览
4
作者 姜春华 杨国斌 +4 位作者 周晨 周燚 兰婷 赵正予 张援农 《中国科技论文》 北大核心 2017年第3期354-360,共7页
为了研究产生午夜之后电离层F2层增层现象的可能物理机制,基于云南省普洱地区(E101.05°,N22.70°)电离层垂测站的观测数据,采用了频高图固定探测频率回波分析方法即iso-frequency分析法,分析了频高图中不同频率回波虚高的变... 为了研究产生午夜之后电离层F2层增层现象的可能物理机制,基于云南省普洱地区(E101.05°,N22.70°)电离层垂测站的观测数据,采用了频高图固定探测频率回波分析方法即iso-frequency分析法,分析了频高图中不同频率回波虚高的变化趋势和特征。结果表明,该地区午夜之后出现的F2层增层现象和重力波存在一定的联系。此外,顶层电离层或等离子体层的等离子体向下扩展也有助于F2层增层现象的产生。 展开更多
关键词 空间物理 F2层增层 重力波 电离层
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图片式电离图F2层参数自动判读方法研究 被引量:1
5
作者 兰婷 姜春华 +2 位作者 杨国斌 张援农 赵正予 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2017年第1期56-65,共10页
国际交流中大量发布的电离图往往是图片格式的,因此对图片式电离图的参数判读可以更多地收集不同地区的电离层信息.本文主要结合图像处理技术,图像投影方法以及国际参考电离层(IRI),NeQuick2模型对图片式电离图的F2层参数的自动判读... 国际交流中大量发布的电离图往往是图片格式的,因此对图片式电离图的参数判读可以更多地收集不同地区的电离层信息.本文主要结合图像处理技术,图像投影方法以及国际参考电离层(IRI),NeQuick2模型对图片式电离图的F2层参数的自动判读算法进行研究.利用武汉大学电离层实验室研制的电离层探测系统记录的电离图以及子午工程在武汉左岭的DPS-4垂测仪记录的电离图对该自动判读方法进行检验,并将自动判读结果与人工判读的参数进行比较,验证结果表明该自动判读方法有较高的可靠性,稳定性和普适性. 展开更多
关键词 自动判读 像处理 像投影
日本电离层频高图转换方法研究 预览
6
作者 黄光亮 陈罡 +2 位作者 倪彬彬 陈飞龙 李雅贤 《科技通报》 北大核心 2016年第12期42-46,共5页
为了从日本电离层频高图中准确地获取特征参数和电子密度剖面,提出了利用数字图像处理等技术对频高图进行转换的方法。该方法是利用Radon变换、最大类间方差法和连通分量标记法等对频高图进行滤噪优化和格式转换。利用该方法开发出频... 为了从日本电离层频高图中准确地获取特征参数和电子密度剖面,提出了利用数字图像处理等技术对频高图进行转换的方法。该方法是利用Radon变换、最大类间方差法和连通分量标记法等对频高图进行滤噪优化和格式转换。利用该方法开发出频高图批量处理软件,并结合SAOExplorer软件对日本Okinawa地区的频高图进行电离层特征参数的提取和电子密度剖面的自动度量实例分析,通过对转换前后特征参数f0F2的统计分析得到可接受率分别为52.1%和90.1%。结果表明,该方法具有较高的可靠性和精确性。 展开更多
关键词 像处理 数字度量 电离层特征参数 电子密度剖面
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用于高频回波探测的小型环天线的设计与应用 预览
7
作者 竭斌 孙奉娄 陈锟 《信息通信》 2016年第2期45-47,共3页
为了节省研发成本,缩短研发周期,方便电离层流动观测,设计了可用于1MHz~30MHz电离层回波探测的环天线,对该天线进行了辐射性能的仿真和天线阻抗的测量,设计了有源天线的前端信号放大电路。配合通用软件无线电平台USRP,组成了电离层高频... 为了节省研发成本,缩短研发周期,方便电离层流动观测,设计了可用于1MHz~30MHz电离层回波探测的环天线,对该天线进行了辐射性能的仿真和天线阻抗的测量,设计了有源天线的前端信号放大电路。配合通用软件无线电平台USRP,组成了电离层高频回波探测系统,电离层扫频回波探测实验结果显示该天线能够宽频率范围工作,具有应用价值。 展开更多
关键词 小型环天线 USRP 接收机
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南极中山站F-lacuna特征分析 预览
8
作者 杨升高 张北辰 +6 位作者 方涵先 刘俊明 刘建军 李崇银 胡红桥 潘业森 周小珂 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期8-16,共9页
F-lacuna是高纬极区电离层测高仪频高图上经常出现的一种F层回波描迹部分或全部消失的现象,直接影响电离层参数的标定,其表征的电离层物理过程尚未定论.利用南极中山站测高仪频高图数据,本文统计分析了Flacuna在不同太阳风速度水平下的... F-lacuna是高纬极区电离层测高仪频高图上经常出现的一种F层回波描迹部分或全部消失的现象,直接影响电离层参数的标定,其表征的电离层物理过程尚未定论.利用南极中山站测高仪频高图数据,本文统计分析了Flacuna在不同太阳风速度水平下的发生频率,主要对2012年2月15日一次F2-lacuna观测实例的粒子沉降及电离层特性进行了分析.观测特征表明,F2-lacuna发生期间,电离层电子总含量TEC明显减小,昭和站SuperDARN高频雷达观测到的中山站上空电离层Bragg后向散射增强,但对应来自磁层的电子和离子沉降并不明显.这可能是由磁层亚暴引起的极区电离层电流体系扰动,触发电离层F-B不稳定性,产生沿场向排列的小尺度不规则体,其热效应导致F2层密度减小,F2-lacuna出现. 展开更多
关键词 F-lacuna 极区电离层
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基于BP神经网络的电离层频高图F层参数自动度量方法 预览
9
作者 朱正平 吴仁喜 《中南民族大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2015年第2期74-79,共6页
为了改进传统的电离层频高图手动度量方法,提出了基于BP神经网络的数字频高图F层自动度量方法,该方法首先采用阈值去噪、多次回波和泄漏去除,并使用A45方法将频高图转换成单元点;然后采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点图获取O波和X... 为了改进传统的电离层频高图手动度量方法,提出了基于BP神经网络的数字频高图F层自动度量方法,该方法首先采用阈值去噪、多次回波和泄漏去除,并使用A45方法将频高图转换成单元点;然后采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点图获取O波和X波F层描迹;最后根据描迹斜率变化寻找F1和F2层的分界点以及采用曲线拟合技术补偿F2层临界频率区域完成参数判读.该技术应用于中南民族大学新研制的数字测高仪测量的频高图自动度量中,获得了初步结果,度量的foF2和h'F2准确率分别达到81%和78%,结果表明:该方法具有较好的可靠性. 展开更多
关键词 电离层 自动度量 BP神经网络
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一种数字电离层测高仪系统中O波与X波的分离方法 被引量:1
10
作者 王顺 陈紫微 +3 位作者 张锋 宫兆前 方广有 王云冈 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期186-193,共8页
电离层测高仪系统中,O波与X波的分离非常重要.本文提出一种新的O波与X波分离的实现方法,根据电离层回波的极化特性,通过在接收电路上采用数字方法合成圆极化波的方式,实现了对O波与X波的有效分离.与现有DPS-4测高仪系统采用模拟... 电离层测高仪系统中,O波与X波的分离非常重要.本文提出一种新的O波与X波分离的实现方法,根据电离层回波的极化特性,通过在接收电路上采用数字方法合成圆极化波的方式,实现了对O波与X波的有效分离.与现有DPS-4测高仪系统采用模拟域电信号合成圆极化波的方法相比,本文方法通过在数字下变频处理过程中引入±90°相移,消除了在模拟域电信号合成方法中相移器的带宽限制和非线性问题.另外,该方法在实现发射和接收信号的极化状态转换时不需要连续切换多个模拟开关,从而提高了整个系统的稳定性. 展开更多
关键词 电离层测 O波和X波 圆极化天线
北京地区电离层Chapman标高的统计分析 预览 被引量:2
11
作者 解海永 宁百齐 +5 位作者 刘立波 余涛 胡连欢 吴宝元 郑建昌 常首民 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2014年第11期3523-3531,共9页
利用Fm层峰值处的Chapman标高Hm可以构建电离层顶部的电子浓度剖面.本文通过对北京站(40.3mN,116.2mE)从2010年1月到2014年5月的电离层频高图人工度量后获得了F2层峰值处的Chapman标高Hm分析研究了Hm随周日、季节和太阳活动变化... 利用Fm层峰值处的Chapman标高Hm可以构建电离层顶部的电子浓度剖面.本文通过对北京站(40.3mN,116.2mE)从2010年1月到2014年5月的电离层频高图人工度量后获得了F2层峰值处的Chapman标高Hm分析研究了Hm随周日、季节和太阳活动变化,并探讨了Hm与F2层特征参数foF2、hmF2以及IRI底部厚度参数B0的相关性.研究表明,(1)北京地区标高Hm的周日变化明显,在正午左右有最大值,夏季和春秋季的最小值出现在午夜左右,而冬季有两个谷值,在日出后和20:00LT左右;Hm在日出前有较小的增加,但不是很明显;(2)白天标高Hm有明显的季节变化,夏季最强,冬季最弱,而夜间的季节变化较小;(3)Hm随太阳活动的增强而增大,地磁扰动会引起Hm偏离正常水平;(4)Hm与hmFm相关性很弱,但白天和夜间各自的相关性较强,并且夜间大于白天;Hm与B0有很强的相关性;(5)由IRI2012给出的B0与Hm在冬季的相关性很小,表明IRI模式还需要进一步改进. 展开更多
关键词 电子浓度剖面 IRI
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电离层数据库管理共享系统设计与实现 预览 被引量:2
12
作者 刘颖真 诸云强 +3 位作者 罗侃 宁百齐 赵秀宽 胡连欢 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2013年第5期2221-2228,共8页
为了能够对不同阶段、不同类型的电离层数据及其衍生产品进行科学的管理和有效的共享,在分析电离层数据资源内容及特点的基础上,提出了电离层数据库概念模型并设计了5类21个数据表.进一步设计了电离层数据库管理共享系统的逻辑层次... 为了能够对不同阶段、不同类型的电离层数据及其衍生产品进行科学的管理和有效的共享,在分析电离层数据资源内容及特点的基础上,提出了电离层数据库概念模型并设计了5类21个数据表.进一步设计了电离层数据库管理共享系统的逻辑层次和功能体系,以及核心元数据标准.在J2EE环境下,利用JSP等编程语言开发实现了电离层数据库共享系统.系统可根据各类电离层数据间的关系为用户提供多种方式、相互关联的数据查询、数据在线浏览、电离层报表和变化曲线图表自动生成等功能. 展开更多
关键词 电离层 电离层参数 数据库管理系统 数据共享
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极区中层夏季回波与偶发E层关系的初步研究 预览
13
作者 李海龙 吴健 王茂琰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期50-54,共5页
极区中层夏季回波(PMSE,Polar Mesosphere Summer Echoes)是发生在当地夏季极区中层顶附近的一种异常强大的雷达回波。利用电离层测高仪观测到的频高图来确定极区中层夏季回波偶发E层(PMSE—Es,Polar Mesosphere Summer Echoes—Sp... 极区中层夏季回波(PMSE,Polar Mesosphere Summer Echoes)是发生在当地夏季极区中层顶附近的一种异常强大的雷达回波。利用电离层测高仪观测到的频高图来确定极区中层夏季回波偶发E层(PMSE—Es,Polar Mesosphere Summer Echoes—Sporadic E)PMSE—Es现象,进而研究南北半球PMSE现象。利用南极中山站数据结合新的统计方法给出了1999至2003年PMSE—Es出现率季节性变化,与北极对应年的PMSE出现率对比发现:它们的结果趋于一致,特别是在2002年,它们的出现率均明显偏低。这表明PMSE—Es与PMSE现象可能具有一定的相关性,将来可以利用电离层测高仪观测PMSE,监测全球变暖的环境问题。 展开更多
关键词 极区中层夏季回波 中山站
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电离层频高图参数的实时自动度量与分析 预览 被引量:13
14
作者 丁宗华 宁百齐 万卫星 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2007年第4期 969-978,共10页
电离层特征参数的实时获取和分析是电离层空间天气监测预报的重要内容.本文针对电离层频高图参数的实时自动度量和分析问题,提出了一种基于电子浓度高度剖面经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,简称EOF)分析的频高图参数... 电离层特征参数的实时获取和分析是电离层空间天气监测预报的重要内容.本文针对电离层频高图参数的实时自动度量和分析问题,提出了一种基于电子浓度高度剖面经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,简称EOF)分析的频高图参数自动度量方法,并将该方法应用到位于北京空间环境观测站(40.3°N,116.2°E)的CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)数字测高仪观测频高图的实时Ca动度量和分析上.结果表明,该方法具有较好的可靠性和通用性,能实时自动度量频高图的有关参数并反映相关的电离层变化,可作为电离层空间天气实时监测分析的一种有效手段. 展开更多
关键词 电离层参数 实时 自动度量 经验正交函数
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高精度多普勒频高图的获取和分析 预览 被引量:10
15
作者 袁志刚 宁百齐 万卫星 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期 234-239,共6页
电离层高频反射回波的多普勒频移是研究电离层扰动的一个重要参数.在数字测高仪探测中,高分辨率的多普勒频移一般在漂移测量中获得,但这种测量方式探测的频点少,不能获得扰动的高度剖面;而在频高图模式下,虽然工作的频点多,能够获得电... 电离层高频反射回波的多普勒频移是研究电离层扰动的一个重要参数.在数字测高仪探测中,高分辨率的多普勒频移一般在漂移测量中获得,但这种测量方式探测的频点少,不能获得扰动的高度剖面;而在频高图模式下,虽然工作的频点多,能够获得电子浓度的高度剖面的信息,但探测的多普勒频移的分辨率低,无法用来精确检测电离层扰动.实际的电离层高频回波一般为窄带信号,由此本文中提出了一种新的分析方法,利用DGS-256数字测高仪频高图模式下记录的16个多普勒通道的数据,通过反傅里叶变换还原成时域信号,采用最小二乘法估计相邻时间点的相位差,获得高精度多普勒频高图.作为实例,利用该方法分析武汉电离层观象台数字测高仪观测站的观测数据,得到了多频点的多普勒频移曲线.结果表明:在DGS-256数字测高仪频高图模式下能够得到高精度多普勒频高图,这在电离层扰动探测和研究中很有意义. 展开更多
关键词 多普勒 电离层观测
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由频高图换算峰下电子密度剖面同IRI—86电离层剖面之比较 预览
16
作者 罗发根 戴开良 +2 位作者 权坤海 梁丽屏 刘瑞源 《电波科学学报》 EI CSCD 1992年第3期 42-48,共7页
本文介绍了国际通用的峰下电离层频高图换算方法——POLAN。对武昌电离层垂直观测站(114.35°E,30.57°N)选择了一些典型的时间频高图合成中值频高图后用 POLAN 进行剖面换算,将所得剖面同国际参考电离层 IRI—86给出的密度剖... 本文介绍了国际通用的峰下电离层频高图换算方法——POLAN。对武昌电离层垂直观测站(114.35°E,30.57°N)选择了一些典型的时间频高图合成中值频高图后用 POLAN 进行剖面换算,将所得剖面同国际参考电离层 IRI—86给出的密度剖面进行了比较。结果表明,换算所得峰下剖面同 IRI—86计算剖面不完全一致。 展开更多
关键词 电离层 剖面 电子密度
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利用微机对电离层频高图读图及月报表的自动处理 预览
17
作者 王胜利 张仁芳 温波 《电波科学学报》 EI CSCD 1992年第2期 91-94,共4页
<正> 前言电离层是近地环境的一个重要层次,目前对它的研究方法主要是地面垂直探测,然后在胶片上记录下回波描迹,即频高图。从频高图上可以读取电离层的十四个特征参数:f_0F_2,h′F2,M(3000)F2,f_0F1,h°F,M(3000)F1,f_0E,h′... <正> 前言电离层是近地环境的一个重要层次,目前对它的研究方法主要是地面垂直探测,然后在胶片上记录下回波描迹,即频高图。从频高图上可以读取电离层的十四个特征参数:f_0F_2,h′F2,M(3000)F2,f_0F1,h°F,M(3000)F1,f_0E,h′E,f_0E_(?),h′E.,E.TYPE,f_bE.,f_(min),f_x1。再将这些参数位制成月报表,供研究人员使用。以前判读频高图和制作月报表是靠人工完成,工作量大,规则多,容易出错,精度较差。为此,我们研制了这套程序。它利羽微机控制,从原始频高图的判读,直到做出月报表,除人工识别参数输入外,基本上实现了全套自动化,大大节省了人力,提高了读图的精度和计算的准确性。 展开更多
关键词 微机 电离层 月报表
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电离层F1—F2谷区结构及其变化 预览 被引量:1
18
作者 苏元智 黄倍榆 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 1991年第2期 139-146,共8页
本文给出一个从电离层频高图提取F_1-F_2谷区信息的剖面分析方法.利用该方法分析处理了武昌站的垂测记录,揭示了我国中低纬地区上空F_1-F_2谷区形态的某些变化规律和地区特色.对该类谷区的形成机制进行了初步探讨,认为在光化理论中若考... 本文给出一个从电离层频高图提取F_1-F_2谷区信息的剖面分析方法.利用该方法分析处理了武昌站的垂测记录,揭示了我国中低纬地区上空F_1-F_2谷区形态的某些变化规律和地区特色.对该类谷区的形成机制进行了初步探讨,认为在光化理论中若考虑基态与亚稳态两种氧离子的不同作用,可以说明该谷区的出现和基本变化趋势. 展开更多
关键词 电离层 剖面 F1-F2谷区
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电离图自动处理系统的开发(4):主计算机上的电离层数据处理软件 预览
19
作者 彭荣 《电波与天线》 1991年第2期 43-49,共7页
关键词 电离层 数据处理 应用程序
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电离层频高图数据处理系统 预览
20
作者 吴世才 王淑融 《武汉大学学报:自然科学版》 CSCD 1989年第2期 55-60,共6页
本文介绍了Apple-Ⅱ微机与IPS-42探测仪的接口电路,数字式频高图数据的采集、存储、显示、定标和综合处理的程序设计,以及实际应用结果。
关键词 电离层 数据处理系统
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