Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 308-324

Метод оценки характеристик мелкомасштабных ионосферных неоднородностей на основе результатов GPS-мониторинга

В.П. Пашинцев 1 , Д.В. Мишин 2 , М.В. Песков 1 , С.А. Коваль 3 
1 Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия
2 Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Самара, Россия
3 Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 22.07.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-308-324
Разработан метод обработки результатов измерений полного электронного содержания ионосферы с использованием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем GPS/ГЛОНАСС. Он позволяет оценить среднеквадратическое отклонение мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания и средний (характерный) размер мелкомасштабных ионосферных неоднородностей. Предложенный метод базируется на модификации двухчастотного приёмника GPStation 6, позволяющей значительно увеличить частоту дискретизации измерений полного электронного содержания и снизить уровень инструментальных шумов, и на использовании дискретного цифрового фильтра Баттерворта для выделения мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания. В результате проведённого анализа процесса измерения полного электронного содержания неоднородной ионосферы с использованием сигналов систем GPS/ГЛОНАСС и модифицированного двухчастотного приёмника GPStation 6 обоснованы частоты среза используемого полосового фильтра: 1 и 10 Гц. При условии, что такой фильтр должен одновременно обладать максимально гладкой амплитудно-частотной характеристикой на частотах пропускания и не вносить большой групповой задержки в результаты измерений, обосновано использование фильтра Баттерворта 6-го порядка. Показано, что анализ автокорреляционной функции мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания позволяет оценить средний размер обуславливающих такие флуктуации мелкомасштабных ионосферных неоднородностей на высотах максимальной ионизации ионосферы.
Ключевые слова: полное электронное содержание, мелкомасштабные флуктуации, среднеквадратическое отклонение, средний размер, цифровой фильтр, автокорреляционная функция
Полный текст

Список литературы:

  1. Афраймович Э. Л., Перевалова Н. П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: ГУ НЦ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
  2. Введение в цифровую фильтрацию / пер. с англ.; под ред. Р. Богнера, А. Константинидиса, Л. И. Филиппова. М.: Мир, 1976. 216 с.
  3. Демьянов В. В., Ясюкевич Ю. В. Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем // Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7. № 2. С. 30–52. DOI: 10.12737/szf-72202104.
  4. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере / пер. с англ. И. В. Ковалевского, А. П. Кропоткина; под ред. А. А. Корчака. M.: Мир, 1973. 502 с.
  5. Кравцов Ю. А., Фейзулин З. И., Виноградов А. Г. Прохождение радиоволн через атмосферу Земли. М.: Радио и связь, 1983. 224 с.
  6. Маслов О. Н., Пашинцев В. П. Модели трансионосферных радиоканалов и помехоустойчивость систем космической связи. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии». Самара: ПГАТИ, 2006. Вып. 4. 357 с.
  7. Перевалова Н. П. Оценка характеристик наземной сети приемников GPS/ГЛОНАСС, предназначенной для мониторинга ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения // Солнечно-земная физика. 2011. № 19. С. 124–133.
  8. Рекомендация МСЭ-R P.531-14. Данные об ионосферном распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования спутниковых сетей и систем. 2019. 25 с. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.531-14-201908-I!!PDF-R.pdf.
  9. Рыжкина Т. Е., Федорова Л. В. Исследование статических и спектральных трансатмосферных радиосигналов УКВ-СВЧ-диапазона // Журн. радиоэлектроники. 2001. № 2. 16 с. http://jre.cplire.ru/win/feb01/3/text.html.
  10. Рытов С. М., Кравцов Ю. Н., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. М.: Наука, 1978. 464 с.
  11. Черенкова Л. Е., Чернышов О. В. Распространение радиоволн. М.: Радио и связь, 1984. 272 с.
  12. Aarons J. Global Morphology of Ionospheric Scintillations // Proc. IEEE. 1982. No. 70(4), pp. 360–378. DOI: 10.1109/PROC.1982.12314.
  13. Carrano C., Groves K. The GPS Segment of the AFRL-SCINDA Global Network and the Challenges of Real-Time TEC Estimation in the Equatorial Ionosphere // Proc. ION NTM. 2006. P. 1036–1047.
  14. Crane R. K. Ionospheric scintillations // Proc. IEEE. 1977. No. 65(2), pp. 180–204. DOI: 10.1109/PROC.1977.10456.
  15. GPStation 6TM. GNSS Ionospheric Scintillation and TEC Monitor (GISTM) Receiver. User Manual. NovAtel Inc., 2012. 89 p. https://hexagondownloads.blob.core.windows.net/public/Novatel/assets/Documents/Manuals/om-20000132/om-20000132.pdf.
  16. OEM6® Family Firmware Reference Guide. NovAtel Inc., 2014. 737 p. https://hexagondownloads.blob.core.windows.net/public/Novatel/assets/Documents/Manuals/om-20000129/om-20000129.pdf.
  17. Pashintsev V. P., Linets G. I., Slyusarev G. V. et al. (2020a) GPS monitoring of small-scale fluctuations of total electron content of ionosphere // Intern. J. Advanced Research in Engineering and Technology. 2020. No. 11(5). P. 341–352. DОI: 10.34218/IJARET.11.5.2020.035.
  18. Pashintsev V. P., Peskov M. V., Kalmykov I. A. et al. (2020b) Method for forecasting of interference immunity of low frequency satellite communication systems // AD ALTA: J. Interdisciplinary Research. 2020. V. 10. No. 1. P. 367–375. DOI: 10.33543/1001.
  19. Shanmugam S., Jones J., MacAulay A., Van Dierendonck A. J. Evolution to Modernized GNSS Ionoshperic Scintillation and TEC Monitoring // Proc. IEEE/ION PLANS. 2012. P. 265–273. DOI: 10.1109/PLANS.2012.6236891.
  20. Yeh K. C., Liu C. H. Radio wave scintillations in the ionosphere // Proc. IEEE. 1982. No. 70(4). P. 324–360. DOI: 10.1109/PROC.1982.12313.