Исследование мутности ионосферы методом когерентного приема сигналов при вертикальном зондировании

• Автор: Сказик, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 142 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ ИОНОСФЕРЫ
1Л. Методы измерений, применяемые для оценки степени
неоднородности плазмы
1Л Л. Метод радиомерцаний
1Л .2. Регистрация Р - рассеяния
1.2. Использование данных импульсного зондирования для
определения мутности ионосферы
1.2Л. Параметры, характеризующие состояние тонкой структуры ионосферной плазмы
1.2.2. Статистические методы. Распределение Накагами-Райса
1.2.3. Альтернативные распределения
1.3. Необходимость разработки новых методик
1.4. Заключение
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ МУТНОСТИ ИОНОСФЕРЫ
2.1. Математический аппарат метода при однолучевом распространении зондирующего сигнала в ионосфере
2.1.1. Общая схема представления результатов воздействия неоднородного слоя на отраженную от него радиоволну
2.1.2. Случай постоянной фазы зеркально отраженного сигнала
2.1.3. Случай линейной зависимости фазы отраженного сигнала от времени
2.1.4. Возможность оценки доплеровского сдвига
2.1.5. Возможность оценки комплексного коэффициента поляризации отраженной от ионосферы радиоволны
2.2. Обобщение методики на случай многолучевых
отражений от ионосферы
2.2.1. Случай многолучевых отражений с разделением
лучей по доплеровским сдвигам частоты
2.2.2. Двухлучевый случай. Интерференция о- и х-компонент в принимаемом сигнале
2.3. Сложности, возникающие при использовании энергетического подхода к трактовке данных зондирования
2.4. Заключение
3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Описание аппаратурного комплекса КВ зондирования ионосферы на основе ионозонда "Парус"
3.2. Методика проведения эксперимента
3.3. Пакет программ для регистрации и обработки данных измерений
3.3.1. Программное обеспечение для измерений
3.3.2. Программное обеспечение, подготавливающее данные для расчетов
3.3.3. Программное обеспечение для оценки мутности ионосферы
3.4. Влияние помех на результаты оценки мутности ионосферы
3.5. Математическое моделирование эксперимента
3.6. Заключение
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
4.1. Оценка столкновительного поглощения
4.2. Результаты численной проверки однолучевой модели
4.3. Определение параметра j32 при отражении сигналов
от области F ионосферы
4.3.1. Результаты оценок [З2 при однолучевом распространении сигналов
4.3.2. Результаты оценок /З2 при многолучевом распространении сигналов
4.4. Исследование слоя Es
4.4.1. Использование предположения о “постоянной” фазе зеркально отраженного от Es- слоя радиосигнала
4.4.2. Применение двухлучевого метода МНК при известных доплеровских сдвигах о- и х- компонент в интерференционной сумме
4.4.3. Вариационный двухлучевый метод МНК
4.5. Выводы

вить приближенные границы применимости разработанных методик. Оказалось, что для тонкого ионосферного слоя (область Ез), где основное значение имеет рассеяние вблизи уровня отражения (модель шероховатого экрана), реальную ситуацию хорошо описывает закон Накагами - Райса. Это является объяснением получения для Е$ - области теоретической оценки р2 >1.0 [49]. С другой стороны, описанное в [48] альтернативное распределение учитывает процессы многократного рассеяния волн, что позволяет согласовать экспериментальные и теоретические оценки параметра Р~ <1.0 для толстого Е - слоя [46]. Однако, несмотря на согласование наиболее вероятных экспериментальных и теоретических оценок, нельзя считать проблему определения степени мутности ионосферы окончательно решенной.
Существенное углубление представлений о мелкомасштабной структуре ионосферы, достигнутое применением стохастических моделей для интерпретации данных зондирования, не является бесспорным фактом. И по сей день остается важным вопрос корректности использования статистического подхода. Значительные погрешности при определении параметров состояния тонкой структуры могут возникать либо как следствие неполноты математических моделей, либо проявляться при воздействии на исследуемую среду различного рода возмущений. Появление ошибок первого рода связано с тем, что эмпирические распределения не могут быть описаны какими - либо отдельным теоретическим распределением, а требуют для своего описания семейства распределений [50]. По данным упомянутой работы, полученным в 1973 - 1980 годах с помощью техники многочастотного зондирования, из апробированных распределений Накагами - Райса, Вейбулла, логнормального, у -я /3- распределений, для описания флуктуационного процесса в коротковолновом канале наиболее подходящим признано семейство р - распределений. Трудность интерпретации данных при выбранной статистической модели также может вызвать получение ложного результата. В работе [51] указывается возможная причина несовпадения результатов, полученных по различ-