ИГУ - «Известия Иркутского государственного университета»

«Известия Иркутского государственного университета»

Журнал ИГУ

Список выпусков > Серия «Науки о Земле» №2, 2013

Применение квазиоптимальной обработки поля для диагностики околоземной плазмы

Автор(ы)
М. В. Тинин, С. И. Книжин

Аннотация

В настоящее время при мониторинге атмосферы Земли для совершенствования прогноза погоды и изменений климата, а также при мониторинге движений земной поверхности для прогнозирования сейсмической и вулканической активности все более широкое применение получают космические технологии с использованием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), таких, например, как GPS и ГЛОНАСС. Существенное влияние на точность и надежность такого мониторинга оказывает изменчивая в пространстве и во времени плазма ионосферы Земли. Этим определяется большой интерес исследователей к поиску новых методов диагностики тонкой структуры ионосферной плазмы. В работе рассматривается возможность повышения разрешающей способности средств диагностики неоднородной ионосферной плазмы путем пространственной обработки ГНСС-сигнала на базе двойного взвешенного преобразования Фурье и френелевской инверсии. С помощью численного моделирования фазы и амплитуды обработанного сигнала продемонстрирована возможность существенного повышения разрешающей способности средств диагностики не только при слабых флуктуациях, но и при сильных флуктуациях ГНСС-сигнала.

Ключевые слова
распространение радиоволн, диагностика ионосферы, обработка поля

УДК
550.388.2

Литература

1. Альперт Я. Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера / Я. Л. Альперт. - М. : Наука, 1972. - 564 с.

2. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. - М. : Наука, 1973. - 720 с.

3. Воробьев В. В. Статистические свойства одномерного обращения волнового поля, дифрагированного на двумерном фазовом экране / В. В. Воробьев // Изв. вузов. Радиофизика. - 2000 - Т. 43, № 3. - C. 234-241.

4. Данилкин Н. П. Системное зондирование основа построения службы контроля состояния ионосферы / Н. П. Данилкин // Ионосферно-магнитная служба. - Л. : Гидрометеоиздат. - 1987. - C. 46 - 78.

5. ДэвисK. Радиоволны в ионосфере / K. Дэвис. - М. : Мир, 1973. - 504 с.

6. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 2. Многократное рассеяние, турбулентность, шероховатые поверхности и дистанционное зондирование/ А. Исимару. - М. : Мир. 1981. -319 с.

7. Кравцов Ю. А. Дифракционная томография неоднородной среды при сильных вариациях фазы / Ю. А. Кравцов, М. В. Тинин, С. И. Книжин // Радиотехника и электроника. - 2011 - Т. 56, № 7. - C. 816-822.

8. Куницын В. Е. Радиотомография ионосферы / В. Е. Куницын, Е. Д. Терещенко, Е. Н. Андреева. - М: Физматлит, 2007. - 255 с.

9. Павельев А. Г. Спутниковый глобальный мониторинг атмосферы и ионосферы / A. Г. Павельев, С. С. Матюгов, О. И. Яковлев // Радиотехника и электроника. - 2008- Т. 53, № 9. - С. 1081-1093.

10. Рытов С. М. Введение в статистическую радиофизику. Часть II. Случайные поля / С. М. Рытов, Ю. А. Кравцов, В. И. Татарский. - М. : Наука. 1978. - 464с.

11. Татарский В. И. Распространение волн в турбулентной атмосфере / В. И. Татарский. - М. : Наука. 1967. - 548 с.

12. Тинин М. В. Интегральное представление для поля волны, распространяющейся в крупномасштабной неоднородной среде / М. В. Тинин // Изв. вузов. Радиофизика. -2012 - Т. 55, N 6. - C. 431-439.

13. Allen R. M. Application of realDtime GPS to earthquake early warning/ R. M. Allen, A. Ziv // Geophysical Research Letters. - 2011. - Vol. 38, L16310, doi:10. 1029/2011GL047947.

14. Gorbunov M. E. Analysis of wave fields by Fourier integral operators and their application for radio occultations / M. E. Gorbunov, K. B. Lauritsen // Radio Sciense. - 2004. - Vol. 39, RS 4010. - P. 1-15.

15. Grapenthin R. The dynamics of a seismic wave field: Animation and analysis of kinematic GPS data recorded during the 2011 TohokuDoki earthquake, Japan / R. Grapenthin, J. T. Freymueller // Geophysical Research Letters. - 2011. - Vol. 38, L18308, doi:10. 1029/2011GL048405.

16. Howe B. M. Tomography of the ionosphere: Four-dimensional simulations/ B. M. Howe, K. Runciman, J. A. Secan // Radio Science. - 1998. - Vol. 33, N 1. - P. 109-128.

17. Kim B. C. Potentialities of multifrequency ionospheric correction in Global Navigation Satellite Systems / B. C. Kim, M. V. Tinin // Journal of geodesy. - 2011. - Vol. 85 - P. 159-169.

18. Kravtsov Y. A. Representation of wave field in a randomly inhomogeneous medium in the form of the double - weighted Fourier transform / Y. A. Kravtsov, M. V. Tinin // Radio Science. - 2000. - Vol. 35, N 6. - P. 1315-1322.

19. Kravtsov Y. A. Ray based diffraction tomography of the ionosphere and laboratory inhomogeneous plasma / Y. A. Kravtsov, M. V. Tinin // Cosmic Research. -2003. - Vol. 41, N 4. - P. 357-358.

20. Kravtsov Y. A. Method for super Fresnel resolution in electromagnetic diagnostics of inhomogeneous plasma / Y. A. Kravtsov, M. V. Tinin, A. V. Kulizhsky // Fusion Engineering and Design. - 2009. - Vol. 84. - P. 1113-1115.

21. Liou Y. A. Radio occultation method for remote sensing of the atmosphere and ionosphere/ Y. A. Liou. - Croatia: InTech. 2010. - 170 p.

22. Melbourne W. G. Radio occultations using earth satellites: a wave theory treatment/ W. G. Melbourne. - Wiley-Interscience, 2004. - 647 p.

23. Mortensen M. D. Inversion of GPS occultation measurements using Fresnel diffraction theory / M. D. Mortensen M. D., P. Hoeg // Geophysical Research Letters. - 1998. - Vol. 25, N 13. - P. 2441-2444.

24. Tinin M. V. Super - Fresnel resolution of plasma in homogeneities by electromagnetic sounding / M. V. Tinin, Y. A. Kravtsov // Plasma Phys. Control. Fusion. - 2008. - Vol. 50. - P. 1-12.