Восстановление параметров распределения концентрации электронов в ионосфере с использованием сигналов региональной сети приемных устройств спутниковой радионавигационной системы GPS

• Автор: Рыжков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 134 с. : ил

Оглавление
Введение.

Глава 1. Методы исследования ионосферы
1.1. Анализ существующих методов диагностики состояния ионосферы
1.1.1. Методы вертикального и наклонного зондирования ионосферы
1.1.2. Метод частичных отражений
1.1.3. Метод некогерентного рассеяния
1.1.4. Трансионосферные методы зондирования
1.2. Анализ существующих методов моделирования ионосферы
1.2.1. Теоретические модели
1.2.2. Эмпирические модели
1.2.3. Гибридные модели
1.3. Трансионосферное зондирование с использованием двухчастотных сигналов среднеорбитальных СРНС. Уравнение трансионосферного зондирования
1.4. Методы решения уравнения трансионосферного зондирования. Постановка задачи исследований
Выводы по первой главе
Глава 2. Разработка метода решения уравнения трансионосферного зондирования
2.1. Параметризация решения системы интегральных уравнений
2.2. Выбор аналитической формы профиля высотного распределения электронной концентрации
2.3. Пакет прикладных программ и методика обработки экспериментальных данных
2.3.1. Структура и основные алгоритмы пакета программ для обработки экспериментальных данных
2.3.2. Универсальная библиотека подпрограмм
2.3.3. Блок предварительной обработки. Методика обработки

экспериментальных данных
2.3.4. Блок моделирования сигналов навигационных ИСЗ и пространственного распределения ЭК
Выводы по второй главе
Глава 3. Оценка эффективности предложенного метода по экспериментальным данным
3.1. Минимальные размеры рабочей зоны
3.2. Геометрия эксперимента
3.3. Оценка точности восстановления максимального значения электронной концентрации и высоты максимума (в сравнении
с данными дигизонда и 1Ш-90)
3.4. Оценка точности восстановления пространственного распределения электронной концентрации (в сравнении с данными радара НР и 1Л1-90)
3.5. Оценка точности восстановления полного электронного содержания
Выводы по третьей главе
Глава 4. Оценка эффективности применения метода восстановления пространственно-временного распределения электронной концентрации для решения практических задач
4.1. Методика относительных навигационных определений. Схема эксперимента
4.2. Оценка эффективности снижения ионосферных погрешностей при решении задач относительной навигации для наземных пользователей
4.3. Оценка эффективности снижения ионосферных погрешностей при решении задач относительной навигации для высотных пользователей
Выводы по четвертой главе
Заключение
Литература
Введение
Диссертация посвящена разработке метода восстановления параметров пространственно-временного распределения электронной концентрации в ионосфере на основе параметризации решения системы интегральных уравнений для задержек навигационных сигналов, измеренных сетью двухчастотных приемных устройств GPS.
Актуальность темы. Как известно, ионосфера оказывает значительное влияние на функционирование широкого круга радиотехнических средств, использующих канал распространения радиоволн «Земля-Космос». Совершенствование систем навигации орбитальных станций и космических кораблей многоразового использования, коррекция положения низкоорбитальных навигационных искусственных спутников Земли (ИСЗ), радиолокационное слежение за космическими объектами и другие практические задачи предъявляют повышенные требования к точности описания пространственно-временного распределения электронной концентрации (ЭК) в ионосфере.
В настоящее время для получения информации о распределении ЭК в ионосфере над заданным районом земного шара используют метод дистанционного зондирования и метод моделирования. В первом случае ЭК измеряют с помощью средств ионосферного мониторинга (станции вертикального и наклонного зондирования, радары некогерентного рассеяния, метод частичных отражений, трансионосферное зондирование сигналами низкоорбитальных ИСЗ). Во втором случае пространственно-временное распределении ЭК получают с помощью глобальных и региональных моделей ионосферы. Заметим, что в обоих случаях наряду с достоинствами имеется ряд известных недостатков, ограничивающих широкое применение этих методов. Так, традиционные средства ионосферного мониторинга не удовлетворяют современным требованиям глобальности и оперативности получения информации о ЭК. Для этих средств измерений характерны стационарность, высокая стоимость и, как следствие, их ограниченное количество. Для моделей ЭК

(1.17)

Кратковременная нестабильность частот / ’ имеет величину порядка 10'12. При этом отличие частот /5,к от номинальной / ~ 1,5 ГГц составит <#»1,5*10'3 Гц и можно считать ошибку определения (р'1, (/‘'?-//?)*/, накапливающуюся за время распространения сигнала (/ «0,07 с) вследствие нестабильности частот /5,к пренебрежимо малой («КТ4 “цикла”) по сравнению с уровнем шума.
С учетом сказанного выражение (1.17) может быть записано, как

где Д Д=Д5 -5К.

Оценим порядок (рк. Максимальное время распространения фазы сигнала ^р'^/ не превышает 10'2с, а АД«1(Г3с. Тогда при/«• 1,5*109 Гц имеем <^«1,7*107.

Разность фаз (рп в приемнике может быть измерена в пределах интервала [-/г,+;г]. Следовательно, целое число циклов фазы IV, накапливающихся
при распространении сигнала от навигационного ИСЗ до приемника остается неизвестным, т. е. имеет место так называемая “целочисленная неопределенность”, а разность фаз (рд может быть представлена в виде дробной (в пределах одного цикла) и целой частей Д (рк и М, соответственно
<рвк=ь<р% +А = -/^-/ДД

(1.18)