Исследование нестационарных процессов в ионосфере методом многочастотного доплеровского радиозондирования

• Автор: Безлер, Илья Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Эксперимент «Экваториальный триггер»

1.1. Цели и задачи эксперимента

1.2. Организация и проведение эксперимента

1.3. Основные результаты эксперимента

1.4. Доплеровский метод зондирования ионосферы

1.5. Выводы

Глава 2. Предварительная обработка экспериментальных данных

2.1. Доплеровское смещение частоты

2.2. Спектральный анализ исходных данных

2.3. Методика расчета временного хода доплеровского смещения частоты
2.4. Корреляционный анализ временного хода доплеровского сдвига частоты
2.5. Выводы
Глава 3. Обратная задача многочастотной доплеровской диагностики
3.1. Исходная постановка задач
3.2. Модификация методики многочастотного доплеровского зондирования
3.3. Моделирование многочастотной доплеровской диагностики
3.3.1. Тестирование методик решения обратной задачи при
линейном росте возмущения с высотой
3.3.2. Тестирование методик решения обратной задачи при
наличии в ионосфере локального возмущения
3.3.3. Тестирование методик решения обратной задачи в условиях присутствия нескольких неоднородностей
3.4. Моделирование доплеровских спектров
3.5. Выводы
Глава 4. Восстановление динамики ионосферного профиля методом многочастотного доплеровского зондирования
4.1. Восстановление динамики профиля естественной ионосферы
4.2. Оценка параметров вертикально перемещающейся неоднородности по данным многочастотного доплеровского зондирования
4.3. Восстановление динамики профиля искусственного плазменного
облака
4.4. Выводы
Заключение
Список используемых источников
ВВЕДЕНИЕ
Исследование ионосферы является одной из важнейших задач современных исследований околоземного космического пространства. Важность изучения ионосферы и ионосферных процессов обусловлена влиянием ионосферы на распространение радиоволн [1 -5]. Всевозможные средства связи стали неотъемлемой частью жизнедеятельности современной цивилизации, а радиоволны являются одним из важнейших способов передачи информации. При прохождении радиоволн через ионосферу происходит искажение сигнала, обусловленное процессами в самой ионосфере. Такие процессы могут носить как регулярный, так и случайный характер, и быть вызванными природными или искусственными причинами. Природные факторы, влияющие на состояние ионосферы, такие, как смена времени суток, сезон года, солнечная активность и другие достаточно хорошо изучены, и их влияние на ионосферу в той или иной степени известно. Иначе обстоит дело с антропогенным влиянием на ионосферу. Такие воздействия на ионосферу, как нагрев мощными радиоволнами, инжекции плазмогасящих или плазмообразующих веществ, запуски ракет, высотные взрывы в атмосфере вызывают искусственные возмущения в ионосфере. На практике для решения задач связи при участии ионосферы требуется как можно более точный учет как естественных, так и искусственных возмущений. Особенно это важно, в частности, для задач позиционирования объектов в системах ГЛОНАСС и GPS.
Ионосферные исследования ведутся достаточно давно в разных странах мира разными группами ученых. За годы исследований было разработано множество методов для изучения тех или иных свойств ионосферы, среди которых доплеровские методы занимают важное положение [6, 7]. Это обусловлено высокой информативностью и точностью доплеровских (фазовых) измерений, их хорошим пространственным и временным разрешением [6]. Однако, ввиду сложной зависимости доплеровского сдвига

Используемый во время эксперимента «Экваториальный триггер» доплеровский комплекс [49], позволял проводить как вертикальное, так и наклонное зондирование на восьми фиксированных частотах. В табл. 1 приведены соответствия между используемыми в эксперименте частотами и номерами каналов многочастотного доплеровского комплекса.
Таблица 1. Соответствия между частотами зондирования и номерами каналов
Частота (МГц) 3.03 3.73 4.45 6.35 7.03 8.07 9.31 10.
№ канала (искусственное плазменное облако) 1 2 3 4 5 6 7
№ канала (ионосфера над кораблем) 9 10 11 12 13 14 15
Разделение сигналов, отраженных от ионосферы над комплексом и отраженных от искусственной неоднородности, производилось по временной задержке. Из табл. 1 следует, что зондирование велось на восьми фиксированных частотах. Таким образом, в эксперименте имелась возможность наблюдать процессы в разных участках ионосферы одновременно.
Регистрируемый сигнал оцифровывался с частотой 32 Гц. ЭВМ комплекса производила запись оцифрованного сигнала в текстовые файлы. Длина каждого файла составляла 128 секунд (сеанс 20:31 местного времени имел длину около 600 секунд). Каждый канал помещался в отдельный файл.
На рис. 2.2 представлен типичный вид исходного сигнала.