地球大气对流层和电离层中无线电信号的空间传播特性的研究,对通信、遥感和提高全球定位系统GPS的导航定位精度等有着重要意义。抛物方程(Parabolic Equation,PE)(确定及随机的)是研究对流层和电离层电波传播的重要方法,论文基于抛物方程研究对流层和电离层电波传播的一些问题。获取高精度的电离层信息对电离层研究具有重要意义,也是无线电定位和通信中的一个重要问题,本文对电离层统计逆散射及层析成像方法进行了研究。　　 论文主要创新性工作如下:　　 1.采用高阶Padé近似抛物方程研究对流层大角度电波传播特性,分析Padé近似的误差,用第二类辅助函数对阻抗边界条件建模。　　 2.提出基于后向散射测量重建电子密度统计参数的电离层统计逆散射方法。由随机抛物方程的积分解出发,推导了多站和单站体制下电离层后向散射场的二阶矩统计量(包括双频双点互相干函数)与不规则体电子密度起伏相关函数之间的关系。　　 3.提出一种电离层不规则体高度的估计方法,针对测量数据稀疏情况提出一种基于优化方法的电离层统计反演方法。　　 4.提出基于稀疏约束的电离层层析成像方法,与传统电离层层析成像方法相比,该方法在TEC数据不足和低信噪比等条件下仍能实现高精度的电离层成像。　　 5.将稀疏约束最优化方法应用于联合地基-掩星观测的电离层层析成像,在不加入任何先验信息前提下(除电子密度分布的可稀疏性质外)可用较少的联合观测数据对电离层较好成像。