Метод мониторинга ионосферы Земли на основе использования навигационных спутниковых систем

• Автор: Смирнов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

1. Научно-методические основы исследований и мониторинга ионосферы Земли методом радиопросвечивания

1.1. Радиофизические методы исследований и мониторинга ионосферы Земли

1.2. Функциональные связи параметров зондирующих сигналов и

среды их распространения

1.3. Метод радиопросвечивания и его практическая реализация

1.4. Анализ возможности использования метода радиопросвечивания

для определения параметров атмосферы

1.5. Алгоритмическая реализация методов реконструкции ионосферы

по данным радиопросвечивания

2. Обратная задача радиопросвечивания в проблеме мониторинга ионосферы Земли

2.1. Методология математического моделирования процесса распространения радиоволн при решении обратной задачи
2.2. Анализ возможности решения обратной задачи радиопросвечивания градиентными методами
2.3. Решение обратной задачи радиопросвечивания
методом регуляризирующих градиентных алгоритмов
2.4. Роль априорной информации при решении некорректно поставленных задач градиентными методами
2.5. Оценка точностных характеристик метода радиопросвечивания
при определении параметров ионосферы
2.6. Влияние погрешностей измерений при решении обратной задачи радиопросвечивания ионосферы

2.7. Восстановление высотного профиля электронной
концентрации ионосферы по данным фазовых измерений
3. Мониторинг ионосферы Земли на основе глобальных навигационных спутниковых систем
3.1. Анализ возможности использования спутниковых навигационных систем для мониторинга ионосферы
3.2. Определение полного электронного содержания ионосферы
Земли по данным навигационных измерений
3.3. Определение регулярных вариаций электронной концентрации ионосферы по данным дальномерных измерений
3.4. Азимутально-временные вариации ионосферы Земли в однопозиционной схеме наблюдений
4. Реконструкция пространственно-временной структуры ионосферы на основе метода радиопросвечивания
4.1. Оценка возможности двухмерной (2Б) и трехмерной (30) реконструкции регулярных параметров ионосферы на основе метода радиопросвечивания
4.2. Высотные профили распределения электронной концентрации
как основа пространственной реконструкции ионосферы
4.3. Анализ возможности реконструкции пространственно-временной
40 структуры ионосферы
5. Мониторинг ионосферной изменчивости методом радиопросвечивания в период гелиофизических возмущений и импульсных воздействий
5.1. Ионосферные эффекты в период солнечного затмения

5.2. Реакция ионосферы на воздействие мощных солнечных вспышек
по данным GPS
5.3. Мониторинг ионосферных откликов при запусках ракет и
взрывах
6. Ионосферные возмущения в период формирования
сейсмических событий по данным системы GPS
6.1. Сейсмичность земной поверхности и возможность прогноза катастрофических событий
6.2. Ионосферные эффекты землетрясений. Модель сейсмоионосферного взаимодействия
6.3. Ионосферные вариации в период сильных землетрясений по данным навигационных систем
6.4. Интерпретация ионосферных возмущений в период слабых землетрясений
6.5. Детектирование сейсмоионосферных вариаций в сейсмически спокойных регионах
Заключение
Приложение. Структура центра непрерывного мониторинга ионосферы на основе метода радиопросвечивания на трассе спутник-Земля с применением сигналов глобальных навигационных спутниковых систем GPS и Глонасс
Список использованных источников

1.4. Анализ возможности использования метода радиопросвечивания для определения параметров атмосферы
В основе аналитического описания параметров радиосигналов, принимаемых от космического аппарата, лежит геометрооптическое решение задачи о распространении радиоволн в неоднородной сферически - слоистой атмосфере (коэффициент преломления атмосферы п зависит только от высоты z = r - а над земной поверхностью или расстояния от ее центра г, а - радиус Земли, см. рис. 1.3) [32]:
E(r,t,03i)-E^(r)exp{^j(s)it-kix¥((Sii,r)1^, г = 1,2, (1-Ю)
где Ф-^х¥((д,,г)-(о^ - фаза волны, ki=coi/c, а> = 2rf, f - частота излучения, с - скорость света в вакууме.
Здесь ц/ - решение уравнения эйконала [15, 32]:
х¥(ы[)= J n( (i)
n( a)',r ) = l + NT( r) + NI(coi,r ), гДе ART = J Nr(r)dl, Щ((й1,)= J NI((ai,r)dl,
(L) (L)
dl = dr/cos& - элемент пути распространения радиоволны, д- текущий зенитный угол вдоль трассы распространения.
В формуле (1.11) эйконал 'F, являющийся характеристикой радиосигнала, следует рассматривать как функционал, заданный на семействе лучевых траекторий. Связь с псевдодальностью Rp подчеркивает
его размерность как длину пути радиоволн в атмосфере (электрическую длину пути в смысле умножения элемента геометрической длины dl на локальное значение коэффициента преломления n(z)) dRp =n(r)dl.
В общем случае выражение для коэффициента преломления ионосферы может быть представлено в следующем виде [13, 15]: