Загоризонтное позиционирование с использованием многочастотного наклонного зондирования ионосферных радиолиний

• Автор: Катков, Евгений Вениаминович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 208 с. : ил.

1. ОСОБЕННОСТИ МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЯ В ДКМ ДИАПАЗОНЕ

1.1. Позиционные методы определения местоположения объектов

и их погрешности

1.2. Радиофизические аспекты местоопредеоения объектов

с использованием радиоволн ДКМ диапазона

1.3. Определение дальности по Земле с использованием одночастотного режима зондирования ионосферы
1.4. Изменчивость ионосферы, влияющая на характеристики распространение радиоволн ДКМ диапазона
1.5. Сравнение результатов измерений и расчетов траекторных характеристик декаметровых радиоволн для моделей регулярной ионосферы

1.6. Постановка задач диссертационного исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕПРЕРЫВНЫХ ЛЧМ СИГНАЛОВ

2.1. Принцип наклонного ЛЧМ-зондирования ионосферы
2.2. Разработка математической модели для расчета дальности
по Земле с использованием плоскослоистой модели ионосферы
2.3. Разработка математической модели для расчета дальности по Земле
с использованием модели квазипараболического ионосферного слоя
2.4. Методика численного синтеза ионограмм наклонного зондирования ионосферы
2.5. Сглаживание экспериментальных данных
2.6. Выводы
3. РАСЧЕТ ДАЛЬНОСТИ И МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
С ПОМОЩЬЮ ЛЧМ-ИОНОЗОНДА
3.1. Разработка алгоритмов расчета дальности по Земле в модели плоскослоистой ионосферы и параболического слоя Д с использованием экспериментальных ионограмм
3.2. Выбор параметров оптимальной фильтрации ионограмм. Результаты вычислительного эксперимента
3.3. Исследование точности определения дальности по Земле с использованием плоскослоистой модели ионосферы
3.4. Исследование точностных характеристик местоопределения объектов с использованием плоско слоистой модели ионосферы
3.5. Определение параметров профиля электронной концентрации
в F слое ионосферы над средней точкой трассы
3.6. Исследование потенциальной точности определения дальности с использованием квазипараболической модели ионосферы
3.7. Исследование коэффициента удлинения коротковолновых радиотрасс
3.8. Выводы
4. НАТУРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ РАДИОЛИНИИ И МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
4.1. Экспериментальная техника. Условия проведения экспериментов 13
4.2. Анализ реальной точности определения дальности по Земле
с использованием плоскослоистой модели ионосферы
4.3. Анализ реальной точности местоопределения объектов
на Земле с использованием плоскослоистой модели ионосферы
4.4. Анализ реальной точности определения параметров слоя F
4.5. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов расчета коэффициента удлинения трассы
4.6. Реализация различных методов местоопределеия с испльзованием зеркальной модели
4.7. Анализ реальной точности определения дальности по Земле и местоположения объектов с использованием квазипараболической модели. Сравнение точностных характеристик методик 17
4.8. Выводы
Заключение
Литература
Список сокращений
АЧХ амплитудно-частотная характеристика
ВЗ вертикальное зондирование (ионосферы)
ДКМ декаметровый (диапазон)
КВ короткие волны
лчм линейно - частотная модуляция
мнч максимальная наблюдаемая частота
мпч максимальная применимая частота
ннч наименьшая наблюдаемая частота
нпч наименьшая применимая частота
нз наклонное зондирование (ионосферы)
вив внезапные ионосферные возмущения
пив перемещающиеся ионосферные возмущения
МП местоположение объекта
ско среднее квадратическое отклонение
пип пакет прикладных программ
LT Local Time (местное время)
IRI International Reference Ionosphere
итс Universal Time Coordinated (глобальное время)

ния показывают на отличия измеренных средних характеристик углов места от рассчитанных строгим в геометрооптическом приближении методом для заданной модели регулярной ионосферы, их зависимость от времени суток, сезонов, протяженности трасс, используемых рабочих частот, активности Солнца.
В работе [26] исследована возможность использования результатов наклонного ЛЧМ зондирования для определения угловых - частотных характеристик. Синхронно с работой ЛЧМ ионозонда осуществлялись прямые многочастотные измерения углов прихода (пеленга и угла места) с помощью широкоапертурного корреляционного интерферометра. Анализ угловых - частотных характеристик и временных вариаций углов прихода показал, что на исследуемой трассе в заходные часы суток регулярно наблюдаются квазипериодические вариации углов прихода. Исследования подтвердили известный теоретический факт бокового отклонения лучевых траекторий под воздействием регулярных горизонтальных градиентов электронной концентрации в ионосфере. Рассматриваемый эффект проявляется в смещении измеренного азимута прихода сигнала. Величина эффекта составила ~ 3°.
Как отмечалось, при не известных угловых характеристиках для расчета дальности, необходимо знать действующую высоту отражения радиоволны в данный момент времени. Эти сведения могут быть получены из данных ВЗ ионосферы. Важно отметить существенное различие экспериментальных значений СКО действующей высоты отражения радиоволн НЗ от рассчитанных по данным о случайных вариациях действующих высот отражения радиоволн при ВЗ ионосферы, хотя эти данные и применяются в расчетах дальности по Земле. Причина отличий заключается в пространственной интерполяции данных ВЗ ионосферы, что при расстояниях между станциями больше 1000км методики расчета, использующие прогностические модели ионосферы, приводит к линеаризации интерполированных значений [8]. В реальной ситуации изменения действующей высоты вдоль трассы могут существенно отличаться от квазилинейных. Очевидно, используя измерения на единичных ионозондах ВЗ получить истинное распределение действующей высоты вдоль трассы нельзя. Поскольку интерполированные значения действующих высот отражения радио-