Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 299-307
Декаметровая радиодиагностика тонкой структуры ионосферы с высокоорбитальных ИСЗ
Н.Т. Афанасьев
1 , Д.С. Лукьянцев
1 , А.Б. Танаев
1 , С.О. Чудаев
1, 2 1 Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
2 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
Одобрена к печати: 29.06.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-299-307
Для восстановления тонкой структуры ионосферы по данным многочастотного радиопросвечивания с борта высокоорбитального искусственного спутника Земли получена система интегральных соотношений для вторых статистических моментов групповых и фазовых задержек декаметровых радиосигналов. Расчёт статистических моментов выполнен в приближении геометрической оптики с использованием математического аппарата теории возмущений. В соотношениях учтены сильные вариации траекторий между пунктами приёма и излучения. Для решения обратной задачи рассмотрена обобщённая модель тонкой структуры ионосферы в виде корреляционного эллипсоида неоднородностей с эффективными параметрами. Модель согласована с изменениями средней ионосферы, заданной составным гауссово-экспоненциальным высотным профилем диэлектрической проницаемости и учитывает возможную пространственную локализацию поля случайных неоднородностей. Система интегральных соотношений решена относительно неизвестных параметров корреляционного эллипсоида. Для восстановления эллипсоида вычислены интегральные коэффициенты, выраженные через фундаментальные решения и средние лучевые траектории двухточечной траекторной задачи для различных рабочих частот просвечивания. Расчёт средних траекторий проводится методом пристрелки в пункт приёма для каждой рабочей частоты. Пространственная динамика параметров тонкой структуры ионосферы определяется с помощью данных измерений статистических моментов групповых и фазовых задержек спутниковых декаметровых радиосигналов, принимаемых на сети приёмников, расположенных на земной поверхности.
Ключевые слова: диагностика, декаметровый диапазон, ионосфера, многочастотное радиопросвечивание, сигналы, флуктуации, неоднородности, космические аппараты
Полный текстСписок литературы:
- Алимов В. А., Рахлин А. В., Выборнов Ф. И. Модель взаимодействия ДКМВ-ДМВ радиоволн с сильно неоднородной среднеширотной ионосферой // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40. № 11. С. 1323–1341.
- Афанасьев Н. Т., Ларюнин О. А., Марков В. П. Флуктуации фазы радиоволны при полном внутреннем отражении от случайно-неоднородной ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 2009. Т. 52. № 10. С. 779–784.
- Вологдин А. Г., Власова О. К., Приходько Л. И. Флуктуации группового пути и времени группового запаздывания сигнала при наклонном отражении волн от плоскослоистой среды // Радиотехника и электроника. 2007. Т. 52. № 10. С. 1194–1198.
- Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. 392 с.
- Гивишвили Г. В. Многочастотное просвечивание ионосферы — новый метод глобальной диагностики ионосферы в реальном времени // Косм. исслед. 1994. Т. 32. № 4–5. C. 142–149.
- Гивишвили Г. В. Метод МРПИ — основа дистанционного мониторинга ионосферы полярной зоны РФ в оперативном режиме // Гелиогеофиз. исслед. 2016. Спец. вып. 14. С. 69–81.
- Гивишвили Г. В., Крашенинников И. В., Гарбацевич В. А. Многочастотное радиопросвечивание арктической ионосферы // Гелиогеофиз. исслед. 2016. Вып. 15. С. 71–78.
- Гусев В. Д., Овчинникова Н. П. Модельное определение объемных характеристик неоднородностей ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1980. Т. 20. № 4. С. 626–631.
- Данилкин Н. П. Просвечивание ионосферы на границе диапазона ее радиопрозрачности // Радиотехника. 1985. № 9. С. 3–12.
- Afanasiev N. T., Chudaev S. О. Diagnostics of the stochastic ionospheric channel in the decameter band of radio waves // Solar-Terrestrial Physics. 2020. V. 6. Iss. 4. P. 77–85. DOI: 10.12737/stp-64202010.
- Afanasiev N. T., Afanasiev A. N., Larunin O. A., Markov V. P. Phase fluctuations of radio waves experiencing total reflection from a randomly inhomogeneous plasma layer // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2010. V. 72. Iss. 7–8. Р. 583–587. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2010.02.014.
- Kravtsov Yu. A., Orlov Yu. I. Geometrical Optics of Inhomogeneous Medium. Berlin: Springer-Verlag, 1990. 312 p.