Экспериментальное определение изменчивости полного электронного содержания фоновой и возмущенной ионосферы с использованием приемников глобальных навигационных спутниковых систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Васильев, Алексей Евгеньевич

• Васильев, Алексей Евгеньевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Васильев, Алексей Евгеньевич

Оглавление

Введение

Актуальность темы исследования

Степень разработанности темы исследования

Цели и задачи

Научная новизна

Теоретическая и практическая значимость работы

Методология и методы исследования

Положения, выносимые на защиту

Степень достоверности и апробация результатов

Структура и объём диссертации

Краткое содержание работы

Глава 1. Глобальные навигационные системы и одиночные приёмники

Способы определения ТЕС

Вспомогательные спутниковые системы

Ионосферные неоднородности, создаваемые нагревными стендами и регистрируемые одиночными в!^ Б-приёмниками

Способы представления данных ТЕС и №пр2

Вейвлет-анализ

Корреляционный анализ

Применяемые в работе способы обработки данных ТЕС и их особенности

Вейвлет-обработка изменений ТЕС

Особенности вейвлет-обработки данных искусственных ионосферных

нагревов

Корреляционный способ обработки данных искусственных ионосферных нагревов

Заключение о способах представления данных изменений ТЕС

Глава 2. Экспериментальные результаты геостационарных измерений ТЕС по спутникам SBAS

Высокочастотная аппаратная погрешность измерений ТЕС

Геостационарные измерения наклонного относительного ТЕС

Вейвлет-обработка геостационарных измерений ТЕС

Заключение о геостационарных навигационных измерениях

Глава 3. Экспериментальные данные, полученные с использованием стенда «Сура»

Сеанс нагревов с периодом 1 минута. Сверка способов обработки с визуальным анализом

Сеанс нагревов с периодом 20 секунд. Сравнение чувствительности способов на слабом эффекте

Сеанс нагревов с периодом 15 минут. Пролёт через область нескольких спутников подряд и несимметричный нагрев

Спутник GPSPRN 22

СпутникГЛОНАСС орбитальный слот 4

Спутник GPS PRN18

Расположение подионосферных точек спутников после выхода из области нагрева

Заключение об измерениях искусственных неоднородностей стенда

«Сура»

Заключение

Общая оценка результатов

Личное участие в выездных экспериментах

Педагогическая практика

Производственная инженерно-проектировочная практика

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное определение изменчивости полного электронного содержания фоновой и возмущенной ионосферы с использованием приемников глобальных навигационных спутниковых систем»

Введение

Актуальность темы исследования

В настоящее время в связи с широкой технической доступностью активно развиваются глобальные навигационные спутниковые системы (Global Navigation Satellite Systems - GNSS) GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, COMPASS/Beidou и вспомогательные подсистемы. На основе приёма сигналов спутников GNSS развиваются и наземные средства для использования в разных отраслях и задачах. Помимо бытовых и промышленных навигационных устройств на основе таких приёмников развиваются и геофизические сети стационарных измерений.

Широкое распространение этих систем приводит к их использованию в новых задачах, требующих улучшения их точности и надёжности. Одним из основных источников ухудшения таких характеристик у приёмников GNSS является среда прохождения радиосигналов - атмосфера. В значительной степени на измеряемые задержки влияет её проводящая область — ионосфера. Кроме сложностей инструментального измерения состояния ионосферы, задача её описания осложняется большой изменчивостью. Ионосфера изменяется под влиянием множества внешних и внутренних факторов. При этом внутренние процессы в ней бывают связаны друг с другом взаимно, так что определить вклад в общее состояние от каждого фактора по отдельности бывает сложно. Поэтому анализ естественной фоновой активности и результатов пробных искусственных воздействий является одной из востребованных задач для совершенствования точности и надёжности работы GNSS.

Наконец, остаются актуальными задачи о распространении радиоволн как

резервных каналов дальней связи, поскольку такая связь является направленной,

5

лучше защищенной от помех по сравнению со слабыми сигналами спутников, требующих значительных средств на запуск и поддержание аппаратов в космосе, наилучших средств шифрования при адресном обмене информацией. Знание доступного диапазона частот для направленной связи за горизонтом напрямую зависит от определения актуальных на данный момент параметров ионосферы как отражающей области. Определение актуального состояния ионосферы и их прогнозирование зависит от результатов инструментального исследования фоновых изменений и знания фактической реакции на внешние факторы, подобные пробным воздействиям.

Реальные изменения электронного содержания ионосферы со временем в узких направлениях имеют сложную форму, поэтому развитие способов экспериментального измерения, последующего анализа и представления реальных данных, поиска локальных эффектов и аномалий является задачей востребованной, но зачастую сложной. Сложность связана с тем, что данные об электронном содержании ионосферы, получаемые на базе GNSS приёмников, могут быть зашумлены и систематически искажены по внутренним аппаратным причинам и внешним условиям радиоприёма. Кроме того, помимо исследуемых явлений в самой ионосфере обычно протекают другие процессы, вносящие свой вклад в данные измерений.

Степень разработанности темы исследования

Исследованием изменений TEC (Total electron content - интегральное

электронное содержание луча на спутник) с помощью приёмников GNSS в

настоящее время занимается ряд научных коллективов. В работах E.JI.

Афраймовича с коллегами на основе метода радиоинтерферометрии получен ряд

новых результатов по применению GPS в исследовании естественных и

6

техногенных возмущений в ионосфере. В работах В.Е. Куницына, Е.Д. Терещенко, Е.С. Андреевой разработаны методы радиотомографии ионосферы, использующие радиосигналы различных навигационных систем для восстановления двумерной и трехмерной структуры неоднородностей электронной концентрации. Вопросам адаптивного моделирования, оценке параметров ионосферы и радиотомографии на основе высокоорбитальных навигационных систем посвящены диссертации и работы И.А. Нестерова, М.А. Кожарина, A.M. Падохина.

Существенный вклад в исследование реакции ионосферы на искусственные воздействия внесли A.B. Гуревич, B.JI. Фролов, G. Milikh и другие.

Способ представления данных ТЕС с применением вейвлет-обработки на годовых интервалах навигационных измерений используется в работах A. Krankowski, более короткие интервалы изучены с помощью вейвлет-обработки Z. Т. Katamzi, N. D. Smith, С. N. Mitchell на основе данных фарадеевского поворота плоскости поляризации радиосигналов. Самые короткие периоды изменений ТЕС проанализированы вейвлет-обработкой данных навигационных приемников в работах Р. Т. Jayachandran, К. Hosokawa, К. Shiokawa, Y. Otsuka и др. по сигналам спутников GPS. Корреляционная обработка данных навигационных приемников использована в работах А. К. Gwal, J. S. Shim и других.

Но ввод в эксплуатацию геостационарных навигационных спутников открыл дополнительные возможности для исследования ионосферы. При наличии приемного оборудования последнего поколения и соблюдении технологических условий стало возможным получать новые данные изменений ТЕС в высоком качестве в постоянных направлениях за время более одного сеанса типичного приема сигналов GPS.

Возможности корреляционной и вейвлет-обработки не нашли широкого применения для экспериментального исследования данных активных ионосферных экспериментов с диагностированием GPS-приемниками. Однако, развитие современной персональной вычислительной техники сделало доступным использование таких представлений в новых ионосферных экспериментах, обеспечивая наибольшую информативность и надежность анализа.

Цели и задачи

Целью работы является исследование возможностей экспериментального определения изменчивости полного электронного содержания фоновой и возмущенной ионосферы с использованием приемников глобальных навигационных спутниковых систем.

Основными задачами для достижения поставленной цели являются: определение высокочастотной погрешности измерения ТЕС приёмниками GNSS разных производителей навигационных чипов: Javad, Leica, Ashtech, Trimble; определение амплитуды естественных фоновых изменений ТЕС, используя данные о задержках радиосигналов геостационарных спутников GNSS; определение амплитуды изменений ТЕС, вызываемых искусственными нагревами на базе стенда «Сура».

Объектом исследования является ионосфера Земли. Предметом исследования являются изменения ТЕС, существующие в естественных фоновых и искусственно возмущенных условиях в направлениях отдельных навигационных спутников.

Научная новизна

В работе впервые продемонстрированы изменения ТЕС по данным задержек двухчастотных и одночастотных геостационарных навигационных спутников системы SBAS (Satellite-based augmentation system - подсистема вспомогательных геостационарных навигационных спутников) с помощью стандартных GNSS-приёмников с использованием вейвлет-обработки.

В работе впервые применена вейвлет-обработка данных ТЕС отдельных пролётов спутников GNSS, направления которых пересекали искусственные ионосферные возмущения.

В работе выработан и проверен способ обработки таких данных специальным представлением корреляционного алгоритма с учётом неизвестной фактической инерционности изменений ТЕС. Показана возможность оценить время отставания изменений ТЕС от искусственных нагревов с точностью до целого числа периодов нагрева.

В работе впервые обнаружены изменения характеристик качества сигналов GNSS (величина кодового «отношения сигнал/шум» по стандарту RINEX) под действием искусственных ионосферных нагревов.

Теоретическая и практическая значимость работы

В работе показана дополнительная аппаратная возможность стандартных двухчастотных GNSS-приёмников для использования в ионосферных исследованиях геостационарных спутников SBAS - как двухчастотных, так и одночастотных. В отличие от широко распространённого способа мониторинга

ионосферы с использованием высокоорбитальных спутников аналогичные

геостационарные измерения могут быть использованы для дополнения информацией о состоянии ионосферы в постоянных направлениях. Использование геостационарных спутников для составления промежуточных карт изменений ТЕС в интервалы между решением основных расчётных задач может сделать мониторинг ионосферы более оперативным.

Помимо прямого анализа изменений ТЕС в работе используются и другие способы представления данных. Применение вейвлет- и корреляционной обработки в отдельных случаях позволяет более надёжно выделять ожидаемый эффект на фоне посторонних изменений, наводимых влиянием других процессов в ионосфере.

В работе показано, как изменяются результаты анализа данных ТЕС в зависимости от настроек и параметров обработки, что тоже бывает существенным для интерпретации результатов.

Методология и методы исследования

В работе используются экспериментальные данные, рассматриваются практические результаты измерений относительного ТЕС с помощью одиночных приемников высокоорбитальных навигационных систем. Используются данные задержек новых геостационарных навигационных спутников для исследования естественных изменений ТЕС с периодами несколько минут и меньше. К данным применяется вейвлет-обработка для анализа спектрального состава колебаний и его изменения за несколько часов.

Используются экспериментальные данные приемников высокоорбитальных навигационных систем, полученные во время активных воздействий нагревного

стенда на ионосферу. К полученным данным применяется вейвлет-обработка и специальное представление корреляционной обработки. Вейвлет-обработка используется для определения периодов изменений ТЕС и времени появления и исчезновения колебаний, чтобы сравнить с ожидаемыми в соответствии с режимом модуляции нагрева и временем пересечения направлением спутника нагретой области. Корреляционная обработка используется для обнаружения связи работы нагревного стенда с изменениями ТЕС и определения времени отставания реакции ионосферы от начала каждого цикла нагрева. Время начала и окончания эффекта на корреляционной картине сравнивается с временем пересечения направлением спутника нагретой области.

Положения, выносимые на защиту

1. Установлено, что высокочастотная погрешность измерения ТЕС проанализированных современных приёмников GNSS (Javad, Leica, Trimble, Ashtech) имеет различия -10-3 TECU на периодах менее 15 секунд.

2. Установлено в серии экспериментов 2009-2012 гг. (4 экспедиции МГУ и 1 ИПГ при участии автора), что ТЕС искусственных ионосферных неоднородностей, создаваемых стендом «Сура» при коротких периодах модуляции (минута и менее) и регистрируемых по задержкам сигналов GNSS, отличался от фонового, как правило, на ~0,01 TECU.

3. Экспериментально установлено, что нагрев стенда «Сура» способен понижать кодовое «отношение сигнал/шум» (по стандарту RINEX) сигналов спутников GPS на 5-10 дБ'Гц в возмущенной области и вблизи нее только на прецизионных кодах. Система ГЛОНАСС проявила лучшую

устойчивость к нагревному воздействию. Устойчивость кода захвата GPS и всех кодов ГЛОНАСС может быть связана с их низкими тактовыми частотами.

4. Экспериментально установлено, что в спокойной геомагнитной обстановке спектр естественных изменений ТЕС в геостационарных направлениях содержит компоненты в основном с амплитудой ~0,4 TECU. Спектр содержит компоненты с непрерывно меняющимся периодом от десятков секунд до 8 минут, а также компоненты с постоянными периодами и переменными амплитудами.

Степень достоверности и апробация результатов

Результаты, полученные в работе, не обнаружили внутренних противоречий и согласуются с работами других авторов, полученных на других типах спутников (традиционные GPS) и других ионосферных нагревных стендах (HAARP) с точностью до содержательности доступных для сравнения данных и специфики используемого экспериментального оборудования.

Результаты работы докладывались на российских и международных конференциях:

1. European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2010, Geophysical Research Abstracts, Vol. 12, EGU2010-5799-2, 2010

2. Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS), Xi'an, China, March 22-26, 2010

3. Ломоносовские чтения, Секция физики. МГУ, апрель 2010

4. XIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн», Йошкар-Ола, 23-26 мая 2011, Том II, стр. 247-250.

5. Международная научная конференция Таганрог-Дивноморское. Излучение и рассеяние электромагнитных волн, 2011

6. Конференция молодых ученых ИПГ, посвященная 100-летию со дня рождения академика Е.К. Фёдорова. Hill 2009.

7. XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», МГУ 2010

8. Конференция молодых ученых, посвященная 55-летию Института прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова. ИПГ 2011

9. XVIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». МГУ 2011

10.11-я Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Баксанская молодёжная школа по экспериментальной и теоретической физике». КБГУ, Приэльбрусье 2010

11.Девятая Всероссийская Открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)», ИКИ РАН 2011

По теме диссертации опубликовано 11 работ в российских и зарубежных изданиях, из них 2 по списку ВАК. Одна статья принята в печать в издании по списку ВАК.

Личный вклад автора

Основные результаты диссертации являются оригинальными и получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии.

Автору принадлежат:

• исследование точностных характеристик приемников ОКБ Б по величине ТЕС,

• алгоритмы и программы анализа изменчивости спектрального состава данных ТЕС в направлении геостационарных навигационных спутников,

• алгоритмы и программы корреляционного анализа данных ТЕС в экспериментах искусственных нагревов.

По теме диссертации опубликовано 11 работ в российских и зарубежных изданиях, из них 2 по списку ВАК. Одна статья принята в печать в издании по списку ВАК.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 главы, заключения и списка литературы. Работа содержит 116 страниц текста, 30 рисунков, 5 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность, новизна, научная и практическая ценность решаемой задачи, сформулированы основные результаты и защищаемые положения, кратко изложено содержание диссертации.

Первая глава диссертации посвящена использованию высокоорбитальных навигационных систем (ОИББ) как средств исследования ионосферы Земли. Показываются известные способы обработки, применимые к измерениям одиночных пунктов или сетей таких пунктов.

В первом параграфе излагаются основы определения изменений полного электронного содержания (вТЕС) ионосферы на пути радиосигналов спутников О^Б. Приводится традиционный для подобных исследований двухчастотный разностный способ определения относительного фазового наклонного ТЕС.

Во втором параграфе излагаются принципы возможного использования вспомогательных геостационарных навигационных спутников БВАБ для определения изменений ТЕС в постоянных направлениях. Указывается возможность использования одночастотных спутников для определения относительного ТЕС по разности фазовой и групповой задержек на единственной частоте.

В третьем параграфе излагаются результаты известного эксперимента искусственного ионосферного нагрева на базе стенда НААКР. Приводятся данные изменений ТЕС, вызываемых стендом и регистрируемых по задержкам сигналов При обработке данных эксперимента удаляется тренд с использованием спектральных фильтров против низких частот. Анализируются оставшиеся после такой предобработки изменения ТЕС. Эксперимент оказался успешным в четырёх из шести проведённых сеансов нагревов. В положительных случаях первые 4-5 минут успешно наблюдался период изменений ТЕС, равный 20 секундам, и соответствующий периоду нагревов, а последующее исчезновение эффекта объясняется ухудшением соответствия требований к несущей частоте нагрева для наиболее эффективного воздействия.

В четвёртом параграфе демонстрируются известные способы обработки данных ТЕС и NmF2. Приводятся известные примеры вейвлет-обработки данных с двухчастотных GNSS-приёмников. Дискретное вейвлет-преобразование данных за интервал 1996-2002 гг. позволяет наблюдать различные периоды изменений, начиная с полусуточных, суточных, и заканчивая целыми годовыми.

Приводится известный пример анализа изменений ТЕС, получаемых на основе данных фарадеевского поворота плоскости поляризации радиосигналов геостационарных спутников. В указанной работе построены временные тренды ТЕС, картины спектральной плотности энергии, а также картины вейвлет-преобразований за интервалы времени порядка суток. Таким способом обнаружены естественные изменения ТЕС с периодами порядка часов и амплитудой порядка 20 TECU. Приводится пример анализа данных ТЕС, получаемых с GNSS-приёмника с применением частотно-временного преобразования ТЕС для высоких частот изменения по спутникам GPS. Такие исследования указывают на существование естественных колебаний ТЕС в диапазоне 1-30 миллигерц со сложным спектральным составом. На таких картинах отчётливо видны колебания с постоянным периодом и с изменяющимся периодом.

Помимо спектральных преобразований для анализа данных ТЕС используются и корреляционные алгоритмы. Приводятся известные примеры корреляционной обработки данных ионосферных измерений. Показывается использование данных с пары приёмных пунктов разнесённого зондирования ионосферы с Земли, так что один из них находился в зоне подготовки сейсмического события, а другой вне её. За основу взяты данные о критической частоте за интервал 2005-2009 гг. из центра NOAA. Простой визуальный анализ самих значений NmF2 в указанной работе приведён, но не даёт заметных

результатов. Изменение кросскорреляционной функции в указанном случае оказалось более информативным.

В другой работе приводится подробный анализ корреляций общей изменчивости ТЕС в соседние дни между разными станциями вЫЗБ. В приводимой работе за основу изменчивости берутся данные ТЕС с мировой сети в^Б-измерений (более тысячи станций ГСБ) за четыре 30-дневных интервала 2004 года. Корреляционная обработка для обнаружения пространственных связей демонстрирует значительную связь между магнитосопряжёнными точками. Такая связь проявляется больше на низких широтах (г = 0,63-0,73), чем на средних широтах (г = 0,32-0,43).

Приводится и типичная длина корреляции, её зависимость от широты и сезона. Угловое расстояние меридиональной корреляции составляет около 7 градусов в средних широтах и 4 градусов в низких. Аналогичная зональная длина корреляции оценивается в 20 градусов в средних широтах и 11 градусов в низких. Длины корреляций больше в дневное время (11-13 часов местного времени), чем в ночное (23-1 час местного времени). Кроме того, авторы отмечают, что пространственная корреляция сильно зависит от сезона.

Приводятся статистические свойства изменений ТЕС по результатам исследований, направленных на выбор оптимальных функций плотностей распределения короткопериодных изменений ТЕС.

В пятом параграфе детально излагаются представления данных ТЕС, применяемые в данной работе. Обосновывается цель их применения, возможности, которые они обеспечивают, и особенности, учитываемые при анализе данных такими способами. Описывается техника применения вейвлет-обработки к данным ТЕС, производится тест на пробных симулированных гармонических колебаниях и объясняется специфика подобного рода

преобразования на примере таких данных. Излагаются особенности применения такого способа представления данных к искусственным нагревам ионосферы.

Приводится детальное описание корреляционной обработки экспериментов подобного рода с учётом неизвестного времени запаздывания реакции ионосферы на нагрев и возможности определять реальную величину такого запаздывания (с точностью до целого числа циклов периодического режима нагревов).

В шестом параграфе даётся краткое заключение о способах анализа и обработки данных изменений ТЕС, их области применимости, а также внимания, оказываемого авторами исследований разным масштабам процессов по времени и пространству.

Во второй главе приводятся результаты проведённых в работе измерений ТЕС по задержкам радиосигналов геостационарных навигационных спутников SBAS.

В первом параграфе приводится экспериментальное определение и сравнение высокочастотной аппаратной погрешности измерений ТЕС приемниками разных производителей навигационных чипов.

Во втором параграфе приводятся примеры произведённых измерений по сигналам спутников WAAS, MS AT, GAGAN, результаты визуального анализа изменений ТЕС. Анализ производится в сравнении с изменениями погрешности определения координат и суточными изменениями. Рассматриваются интервалы измерений за сутки.

В третьем параграфе приводятся картины вейвлет-обработки измерений ТЕС по данным задержек SBAS в разных масштабах по периодам - от 20 минут до десятков секунд.

Вейвлет-обработка двухчастотных данных задержек сигналов спутников WAAS показала наличие регулярных изменений ТЕС, и в разных направлениях характер периодических изменений в масштабе минут оказался разным для одного и того же пункта наблюдений. В одном направлении изменения происходили с постоянным периодом, но периодически (~1 раз в час) меняющейся амплитудой (с 0,2 до 0,5 TECU и обратно). В это же время в направлении другого спутника на том же пункте наблюдений при незначительных следах аналогичных изменений присутствовали и колебания с постоянной амплитудой и изменяющимся периодом от десятков секунд до 8 минут.

Геомагнитная обстановка в день измерений оставалась спокойной: индекс Кр в день измерений и ближайшие дни не поднимался выше 2.

Существенное отличие поведения двух недалёких друг от друга постоянных направлений может быть связано со структурированностью ионосферы вдоль направлений магнитных меридианов и отличиями процессов на каждом меридиональном направлении.

В четвертом параграфе приводятся заключительные положения и выводы по результатам проведённых измерений и вейвлет-обработки данных геостационарных измерений ТЕС по задержкам сигналов геостационарных спутников SBAS.

В третьей главе демонстрируются результаты экспериментов с использованием стенда «Сура» и обработка данных по искусственным ионосферным неоднородностям на основе измерений задержек сигналов высокоорбитальных навигационных спутников.

В первом параграфе приводятся условия постановки эксперимента, данные и результаты обработки сеанса искусственных нагревов с периодом 1 минута. Приводится карта траекторий подионосферных точек, демонстрируется удобство

траектории для измерений в указанном случае. Проводится визуальный анализ изменений ТЕС в направлении спутника, пересекавшего нагреваемую область. Визуальный анализ даёт надёжный и однозначный результат влияния нагрева на ТЕС.

Приводятся результаты вейвлет-обработки в разных масштабах по времени. Результат подтверждает наличие колебаний ТЕС с периодом, равным периоду модуляции нагрева и именно во время, когда направление спутника пересекало нагреваемую стендом область.

Приводится результат корреляционной обработки и правильной интерпретации полученной картины. Обработка производится и для изменений ТЕС, и для их производной, а также с разной шириной скользящего окна расчёта для каждого случая. Объясняется разница в таких картинах, специфика и применимость разных представлений корреляционной обработки для разных целей. Периоды основных колебаний ТЕС совпали с периодом искусственных нагревов (1 минута), амплитуда таких колебаний ТЕС составила порядка 0,01 ТЕСи, отставание максимума изменения от начала нагрева на 20-25 секунд, отставание реакции производной ТЕС от начала нагрева не более 5 секунд. Общая продолжительность по времени примерно совпала с временем, когда направление спутника пересекало нагреваемую область. Нагрев производился всё время пересечения.

Во втором параграфе рассматривается сеанс нагревов с периодом 20 секунд. Демонстрируется карта траекторий подионосферных точек для выбранного случая, подчёркиваются особенности такого случая (не самая оптимальная траектория, зашумлённость данных и крайне короткий период нагревов), повышающие требования к способам обработки данных.

Показаны результаты визуального анализа данных изменений ТЕС, в данном случае не обеспечивающие никаких выводов. Демонстрируются результаты вейвлет-обработки, обеспечившие в данном случае более отчётливый, но также неустойчивый результат. Демонстрируются данные корреляционной обработки, показавшей в данном случае наилучший результат при указанных параметрах расчёта каждым из способов. Демонстрируется разница при обработке данных с разными значениями параметров расчёта. Амплитуда эффекта по вейвлет-обработке составила ~0,01 ТЕСи. Продолжительность обнаруженного эффекта составила около 1 минуты при общей продолжительности пересечения нагретой области направлением спутника более 30 минут. Нагрев производился всё время пересечения. Продолжительность эффекта, обнаруженного корреляционной обработкой, оказалась равной примерно 15 минутам.

Корреляционная обработка производной ТЕС показала изменение реакции ТЕС при изменении несущей частоты нагрева (в указанном случае переключение с 5,415 на 5,435 МГц). Реакция в указанном случае приобрела вторую компоненту с запаздыванием на 2-3 секунды больше.

В четвёртом параграфе приводятся результаты эксперимента нагрева с периодом 15 минут при длительности нагревов, не равной длительности пауз. В данном случае, пересечение нагретой области было многократным разными спутниками. Демонстрируется карта траекторий подионосферных точек для данного случая. Изменения ТЕС в данном эксперименте не показали никаких убедительных результатов, но в ходе всестороннего анализа данных был обнаружен существенный эффект по величине кодового «отношения сигнал/шум» (по стандарту МИЕХ).

При неопределённости измерений порядка 1-2 дБТц в некоторых сеансах характеристика кодового «отношения сигнал/шум» (по стандарту КШЕХ) уменьшается при искусственном нагреве на 5-10 дБТц за одну секунду или

21

менее, и так же быстро восстанавливается во время пауз. Эффект проявляется не на всех значениях подряд, а только в среднем за время непрерывного нагрева.

Эффект проявляется не на всех каналах, а только на прецизионных (Р) кодах. Такое различие по кодам связано со спецификой данной величины. Помимо амплитуды несущей частоты спутника, в данную величину входит частотная селективность, а также величина корреляции принимаемой псевдослучайной последовательности с эталонной для данного спутника.

В пятом параграфе приводится краткое заключение о полученных результатах с использованием стенда «Сура», основные выводы по итогам экспериментов и обработки каждой серии данных, о параметрах обработки, условиях экспериментов и их влиянии на качество и содержание получаемых результатов.

В заключении приводятся общие выводы о проделанной работе и полученных результатах. Производится общая оценка итогов измерений и обработки данных.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Васильев, Алексей Евгеньевич

Заключение

Общая оценка результатов

В работе проведены измерения естественных фоновых ионосферных неоднородностей по задержкам сигналов геостационарных навигационных систем SBAS - спутников WAAS, GAGAN, MSAT - с помощью стандартных серийных GNSS-приёмников. К данным двухчастотных изменений ТЕС, получаемых по задержкам таких спутников в постоянных направлениях применена вейвлет-обработка, показавшая различные спектральные особенности таких изменений. Обнаружены колебания с постоянным периодом, но изменяющейся амплитудой, а также колебания с изменяющимся периодом. Такие эффекты могут быть вызваны соответственно переменной активностью источников волн электронной концентрации и переменной скоростью движения периодических ионосферных структур.

С помощью вейвлет- и корреляционной обработки данных стандартных серийных GNSS-приёмников определены амплитуды и отставания реакции ТЕС на воздействия мощного КВ-излучения. Проанализировано влияние расположения траекторий подионосферных точек в нагретой области и влияние параметров обработки данных на получаемые результаты. Расширение охвата данных расчётным окном увеличивает вероятность обнаружения эффекта при неоптимальных траекториях подионосферных точек, но размывает его локализованность и внутреннюю структуру.

Из прямого анализа изменений ТЕС видно, что связь между ТЕС и воздействиями стенда существует, но не во всех случаях однозначна. Вклад нагрева не всегда визуально легко отличить от шумов и естественных изменений

ТЕС. Результаты визуального анализа иногда позволяют проверить результаты применения других способов представления данных.

После проведения вейвлет-анализа целесообразно проверять наличие обнаруженных периодов в исходном графике изменений ТЕС. Это исключает возможность влияния ошибок алгоритма вейвлет-анализа и других дефектов спектрального преобразования. На результаты и целесообразность вейвлет- и корреляционной обработки может существенно влиять выбор параметров расчёта.

Помимо данных ТЕС побочным результатом явилось обнаружение изменений величины «отношения сигнал/шум» радиосигналов тех же спутников в явной зависимости от искусственных нагревов. Терминология, принятая для данной величины, имеет свою специфику.

Личное участие в выездных экспериментах

На полигоне «Сура» четыре раза с 2009 по 2011 годы в составе экспедиций МГУ в пунктах на самом полигоне и в п. Галибиха, один раз в 2011 году в составе экспедиции ИПГ в п. Васильсурск.

Измерения по спутникам МБАТ на Камчатке (ИКИР, Паратунка, 2010 г.).

В г. Мурманск, установка пункта высокоорбитальной томографии Росгидромета, 2011 г.

В г. Сыктывкар, установка пункта высокоорбитальной томографии Росгидромета, 2011 г.

Педагогическая практика

Лекции в научно-производственном комплексе "Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи" по вопросам исследования ионосферы с помощью радиосигналов высокоорбитальных навигационных спутников.

Обучение старших в бригадах установщиков пунктов высокоорбитальной томографии Росгидромета, обучение операторов контрольного узла ФГБУ «ИНГ», управляющего удалёнными пунктами высокоорбитальной томографии ионосферы.

Производственная инженерно-проектировочная практика

Разработка технического решения по оснащению пунктов высокоорбитальной томографии Росгидромета на территории России для удалённых измерительных узлов. Разработка центрального технического решения по сетевой инфраструктуре и автоматизации серверной обработки и хранения данных высокоорбитальной томографии над территорией России. Другие работы и мероприятия, касающиеся производственных потребностей ИНГ в области высокоорбитальных навигационных спутников и исследований ионосферы с их помощью.

В заключении выражаю глубокую признательность научному руководителю д.ф.-м.н. Куницыну В.Е. за постановку задачи и внимание к работе, а также начальнику 3 отдела ИНГ к.ф-м.н. Алпатову В.В., сотруднику кафедры физики атмосферы к.ф.-м.н. Падохину А. М. за постоянный интерес и советы в процессе выполнения работы, ФГБНУ «НИРФИ» за организацию экспериментов на полигоне «Сура» и ФГБУ «ЦАО» за организацию экспериментов с приёмниками.

99

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Васильев, Алексей Евгеньевич, 2013 год

Список литературы

1 Брюнелли Б. Е., Намгаладзе А. А. Физика ионосферы // М.: Наука, 1988

2 Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. М.: ИПРЖР, 1998

3 Куницын В. Е., Терещенко Е. Д. Томография ионосферы // М.: Наука, 1991

4 Куницын В. Е., Терещенко Е. Д., Андреева Е. С. Радиотомография ионосферы // М.: Наука, 2007

5 Ратклифф Дж. Введение в физику ионосферы и магнитосферы // М.: Мир,

1975

6 Хргиан А.Х. Физика атмосферы, т.1, т.2 // Гидрометеоиздат, Ленинград,

1978

7 Андреева Е.С., Бербенева Н.А., Захаров В.И., Куницын В.Е., Радиотомографический и радиозатменный методы исследования ионосферы. // Радиотехника и электроника. 2000. Т.1 №1, стр. 74-80

8 Андреева Е.С., Куницын В.Е., Терещенко Е.Д. и др. Томографическая реконструкция провала ионизации околоземной плазмы // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т.52. С.145-148

9 Захаров В.И., Куницын В.Е. Моделирование влияния ионосферы и протоносферы на точность восстановления параметров атмосферы методом радиопросвечивания // Вестник МГУ, Физика и Астрономия. 1998. №4. С. 45

10 Куницын В. Е, Андреева Е. С., Кожарин М. А., Нестеров И. А., Радиотомография ионосферы с применением высокоорбитальных навигационных систем // Вестник МГУ. Физика и Астрономия. 2005. № 1. С. 74

11 Куницын В. Е., Падохин А. М., Определение интенсивности ионизирующего излучения солнечных вспышек по данным навигационных систем GPS/TJIOHACC // Вестник МГУ Физика и Астрономия. 2007. №5. С. 68-71

12 Скрипачев В. О., Большаков В. О., Тертышников А. В., Эксперименты по диагностике плазменных возмущений в трубке магнитного силового поля Земли по сигналам навигационных космических аппаратов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 3. С. 325.

13 Тертышников А. В., Захаренкова И. Е., Скрипачев В. О., Суровцева И. В., Падохин А. М., Возмущения полного электронного содержания ионосферы над республикой Кыргызстан перед сильным землетрясением 31.12.2007г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. 2009. Выпуск 6. Том 2. С. 580.

14 Тертышников А. В., Суровцева И. В., Скрипачев В. О., Смирнов В. М., Смирнова Е. В., Фролов В. Д., Оценивание восстановленных по сигналам НКА ГЛОНАСС/GPS профилей электронной концентрации в ионосфере // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. 2010. Номер 3. Том 7, С. 325.

15 Фролов В. Л., Комраков Г. П., Куницын В. Е., Падохин А. М., Васильев А. Е., Курбатов Г. А. Зондирование возмущенной излучением

нагревного стенда «Сура» ионосферы сигналами навигационных ИСЗ системы GPS // Известия вузов. Радиофизика. 2010. Т. 53. № 7. С. 421-444.

16 Васильев А.Е. Геостационарные навигационные измерения в ионосферных исследованиях // Тезисы XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». Москва. МГУ. Апрель

2010. Секция «Физика». Подсекция «Геофизика». Т. 1. С. 103-104

17 Васильев А.Е. Учёт отклонений опорной частоты GNSS-приёмников в ионосферных исследованиях // Тезисы XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». Москва. МГУ. Апрель

2011. Секция «Физика». Подсекция «Геофизика». Т. 1. С. 95

18 Васильев А.Е. Использование геостационарных спутников SBAS для определения изменений электронного содержания ионосферы // Тезисы 11-й Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Баксанская молодёжная школа по экспериментальной и теоретической физике». Приэльбрусье. КБГУ. Октябрь 2010. С. 8

19 Васильев А.Е. Влияние генераторов частоты геодезических GNSS-приёмников на ионосферные измерения // Труды Института прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова, выпуск 90. Москва. ИПГ. Февраль 2011. С. 50-55

20 Васильев А.Е., Куницын В.Е., Падохин A.M. Возможности исследования естественных и искусственных ионосферных неоднородностей с помощью одиночных GNSS-приёмников // Тезисы Девятой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)». Москва. ИКИ РАН. 2011

21 Горбачев О. А., Иванов В. Б., Рябков П. В. О диагностике ионосферы с использованием одночастотных приемников GPS // БШФФ-2006, Секция А, Физика околоземного космического пространства. С. 159-163.

22 Куницын В.Е., Падохин А.М, Ионосферные эффекты солнечных вспышек по данным навигационных систем GPS/TJIOHACC // Труды XI Всероссийской школы-семинара «Волновые явления в неоднородных средах, секция 6». С.22-24. Звенигород. Май 2007

23 Куницын В. Е., Падохин А. М., Васильев А. Е., Курбатов Г. А., Фролов В. JL, Болотин И. А., Комраков Г. П. Свойства вариаций полного электронного содержания в ионосфере, возмущенной излучением нагревного стенда «Сура» // Сборник трудов XIII Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн». Йошкар-Ола. 23-26 мая 2011. Том И. С. 247-250.

24 Куницын В. Е., Падохин А. М., Курбатов Г. А., Васильев А. Е. Диагностика сигналами GPS/TJIOHACC воздействий мощного радиоизлучения на ионосферу // Ломоносовские чтения, Секция физики. Москва. МГУ. Апрель 2010. С. 193-197

25 Падохин A.M., Моделирование возможности восстановления глобального распределения ТЕС томографическими методами по данным высокоорбитальных GNSS // Сборник тезисов конференции «Ломоносов 2007. Секция физики». С. 5153. Москва, МГУ. 2007

26 Падохин A.M., Куницын В.Е., Нестеров И.А. Определение интенсивности ионизирующего излучения солнечных вспышек по данным навигационных систем GPS/ГЛОНАСС // Труды X Конференции молодых ученых "Современные проблемы в астрофизике и физике космической плазмы". БШФФ-2007. С.171-173. Изд. ИСЗФ СО РАН. Иркутск, 2007

27 Тертышников А.В., Шагимуратов И.И., Захаренкова И.Е., Пулинец С.А. Результаты эксперимента по использованию приемника сигналов ГНСС ГЛОНАСС/GPS на Байконуре для диагностики состояния ионосферы // IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий». Москва, 15-17 июня 2011

28 Ширшов Н. В., Тертышников А. В., Бойков И.С. Результаты эксперимента по диагностике состояния ионосферы над Байконуром по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS // Труды II Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». Том 2. Санкт-Петербург, 2012

29 Куницын В.Е., Васильев А.Е., Падохин A.M. Возможности исследования естественных и искусственных ионосферных неоднородностей с помощью одиночных GNSS-приёмников // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013 (в печати).

30 Kunitsyn V. Е., Tereshchenko Е. D. Ionospheric Tomography // SpringerVerlag, 2003

31 Afraimovich E. L., Palamarctchouk K. S., Perevalova N. P., Chernukov V. V., Luknev A. V., Zalutsky V. T. Ionospheric effects of the slar eclipse of March 9, 1997, as deduced from GPS data // Geophysical Research Letters. 1998. Vol. 25. P. 465-468

32 Andreeva E. S., Kunitsyn V. E., Tereshchenko E. D. Phase difference tomography of the ionosphere // Ann. Geophys. 1992. Vol. 10. P. 849

33 Arikan F., Erol С. В., Arikan O. Regularized estimation of vertical total electron content from Global Positioning System data // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 109(A12). P. 1469

34 Arikan F., Erol C. B., Arikan O. Regularized estimation of vertical total electron content from GPS data for a desired time period // Radio Sci. 2004. Vol. 39. RS6012

35 Bakhmet'eva N. V., et al. Investigation by backscatter radar of artificial irregularities produced in ionospheric plasma heating experiments // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 1997. Vol. 59. P. 2257

36 Baran L. W., Ephisho 1.1., Shagimurato 1.1., lvanov V. P., Lagovsky A. F. The Response Of The Ionospheric Total Electron Content To The Solar Eclipse On August 11, 1999 // Advances in Space Research. 2003. Vol. 31. No. 4. P. 989-994

37 Bust G. S., Garner T. W., Gaussiran T. L. Ionospheric Data Assimilation Three-Dimensional (IDA3D): A global, multisensor, electron density specification algorithm // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. A11312

38 Cander L.R., Mihajlovic S.J. Forecasting ionospheric structure during the great geomagnetic storms // Journal of Geophysical Research. 1998. Vol. 103 (Al). P. 391— 398

39 Chan A. H. Y., Cannon P.S. Nonlinear forecast of f0F2: variation of model predictive accuracy over time // Annales Geophysicae. 2002. Vol. 20. P. 1031-1038

40 Chao C. K., Su S.-Y., Yeh H. C. Presunrise ion temperature enhancement observed at 600 km low- and mid-latitude ionosphere // Geophys. Res. Lett. 2003. Vol. 30. P. 1187

41 Dabas R. S., Sharma N., Pillai M. G. K., Gwal A. K. Day-today variability of equatorial and low latitude F-region ionosphere in the Indian zone // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2006. Vol. 68. P. 1269-1277

42 Dhillon R., Robinson T. R. Observations of time dependence and aspect sensitivity of regions of enhanced UHF backscatter associated with RF heating // Ann. Geophys. 2005. Vol. 23. P. 75

43 Field P. R., Rishbeth H. The response of the ionospheric F2- layer to geomagnetic activity: an analysis of worldwide data // J. Atmo. Sol. Terr. Phys. 1997. Vol. 59. P. 163-180

44 Forbes J. M., Palo S. E., Zhang X. L. Variability of the ionosphere // J. Atmo. Sol. Terr. Phys. 2000. Vol. 62. P. 685-693

45 Foster J. C., Rideout W. Midlatitude TEC enhancements during the October 2003 superstorm // Geophys. Res. Lett. 2005. Vol. 32. L12S04

46 Foster J. C., Rideout W. Storm enhanced density: Magnetic conjugacy effects // Ann. Geophys. 2007. Vol. 25(8). P. 1791- 1799

47 Foster, J. C., et al. Multiradar observations of the polar tongue of ionization // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110, A09S31

48 Fotiadis D. N., Kouris S. S. A functional dependence of foF2 variability on latitude // Adv. Space Res. 2006. Vol. 37. P. 1023-1028

49 Fox M. W. A simple, convenient formalism for electron density profiles // Radio Sci. 1994. Vol. 29(6). P 1473-1491

50 Fuller-Rowell T. J., Codrescu M., Wilkinson P. Quantitative modeling of the ionospheric response to geomagnetic activity // Ann. Geophys. 2000. Vol. 18 P. 766781

51 Fuller-Rowell T., Araujo-Pradere E., Minter C., Codrescu M., Spencer P., Robertson D., Jacobson A. R. USTEC: A new data assimilation product from the Space

Environment Center characterizing the ionospheric total electron content using real-time GPS data // Radio Sci. 2006. Vol. 41. RS6003

52 Gail W. B., Prag A. B., Coco D. S., Coker C. A statistical characterization of local mid-latitude total electron content // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98(A9). P. 15717- 15727

53 Gondarenko N. A., Ossakow S. L., Milikh G. M. Generation and evolution of density irregularities due to self-focusing in ionospheric modifications // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110. A09304

54 Gulyaeva T.L. Regional analytical model of ionospheric total electron content: monthly mean and standard deviation // Radio Science 1999. Vol. 34(6). P. 1507-1512

55 Gwal A. K., Jain Santosh, Panda Gopal, Gujar Y.S., Raghuwanshi S., Vijay S. K. Study of Ionospheric Perturbations during Strong Seismic Activity by Correlation Technique using NmF2 Data // Research Journal of Recent Sciences. Jan. 2012. Vol. 1(1). P. 2-9

56 Hansen J. D., Morales G. J., Duncan L. M., Dimonte G. Large-Scale HF-Induced Ionospheric Modifications: Experiments // J. Geophys. Res. 1992. Vol. 97. P. 113

57 Ho C. M., Mannucci A. J., Lindqwister U. J., Pi X., Tsurutani B. T. Global ionosphere perturbations monitored by the worldwide GPS network // Geophysical Research Letters. 1996. Vol. 23(22). P. 3219-3222

58 Ho C. M., Mannucci A. J., Sparks L., Pi X., Lindqwister U. J., Wilson B. D., Iijima B. A., Reyes M. J. Ionospheric total electron content perturbations monitored by the GPS global network during two northern hemisphere winter storms // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103(A11). P. 26409-26420

59 Huang Y. N. Spatial correlation of the ionospheric total electron content at the equatorial anomaly crest // J. Geophys. Res. 1984. Vol. 89(A11). P. 9823- 9827

60 Huang C. R., Liu C. H., Yeh K. C., Lin K. H., Tsai W. H. et al. A study of tomographically reconstructed ionospheric images during a solar eclipse // J. Geophysical Research. 1999. Vol. 104. P. 79-94

61. Jayachandran P. T., Hosokawa K., Shiokawa K., Otsuka Y., Watson C., Mushini S. C. GPS total electron content variations associated with poleward moving Sun-aligned arcs // J. Geophys. Res. 1984. Vol. 117(A05310)

62 Jee G., Schunk R. W., Scherliess L. Analysis of TEC data from the TOPEX/Poseidon mission // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. AO 1301

63 Kane, R. P. Day-to-day variability of ionospheric electron content at mid-latitudes // J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80(22). P. 3091-3099

64 Katamzi Z. T., Smith N. D., Mitchell C. N., Spalla P., Materassi M. Statistical analysis of travelling ionospheric disturbances using TEC Observations from geostationary satellites // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2012. Vol. 74. P. 64-80

65 Kelley M. C., Arce T. L., Salowey J., Sulzer M., Armstrong W. T., Carter M., Duncan L. Density depletions at the 10-m scale induced by the arecibo heater // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. P. 17367

66 Krankowski A., Kosek W., Baran L. W., Popinski W. Wavelet analysis and forecasting of VTEC obtained with GPS observations over European latitudes // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2005. Vol. 67. P. 1147-1156

67 Kunitsyn V. E., Andreeva E. S., Franke S. J., Yeh K. C. Tomographic investigations of temporal variations of the ionospheric electron density and the implied fluxes .// Geophys. Res. Lett. 2003. Vol. 30. No. 16, P. 1851

108

68 Kunitsyn V. E., Padokhin A. M., Vasiliev A. E„ Kurbatov G. A., Frolov V. L, Komrakov G.P. Study of GNSS-measured Ionospheric Total Electron Content variations generated by powerful HF heatings // Advances in Space Research. 2011. Vol. 47. P. 1743-1749

69 Klobuchar J. A. Ionospheric Time-Delay Algorithm for Single-Frequency GPS Users // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1987. Vol. AES-23, No. 3.P. 325-331

70 Liu J. Y., Lin C. H., Tsai H. F., Liou Y. A. Ionospheric solar flare effects monitored by the ground-based GPS receivers: Theory and observation // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. A01307

71 Mannucci A. J., Wilson B. D. et al. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric TEC measurements // Radio Sci. 1998. Vol. 33(3). P.565-582

72 Manoj C., Luhr H., Maus S., Nagarajan N. Evidence for short spatial correlation lengths of the noontime equatorial electrojet inferred from a comparison of satellite and ground magnetic data // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. Al 1312

73 Mautz R., Ping J., Heki K., Schaffrin B., Shum C., Potts L. Efficient spatial and temporal representations of global ionosphere maps over Japan using B-spline wavelets // Journal of Geodesy. 2005. Volume 78, Issue 11-12. P. 662-667

74 McNamara L. F., Wilkinson P. J. Spatial correlations of foF2 deviations and their implications for global ionospheric models: 1. Ionosondes in Australia and Papua New Guinea // Radio Science. 2009. Vol. 44. RS2016

75 Meza A.A., Diaz A.R., Brunini C.A., Van Zele M.A. Systematic behaviour of semiempirical global ionospheric models in quiet geomagnetic conditions // Radio Science. 2002. Vol. 37. P. 3

76 Milikh G., Gurevich A., Zybin K., Secan J. Perturbations of GPS signals by the ionospheric irregularities generated due to HF-heating at triple of electron gyrofrequency// Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L22102

77 Mosert M., Ezquer R., Oviedo R. del V., Jadur C., Radicella S. M. Temporal variability of TEC using ground-based ionosonde data from two Argentine stations // Adv. Space Res. 2003. Vol. 31(3) P. 645-650

78 Nisbet J. S., Tyrnov O. F., Zintchenko G. N., Ross W. J. Limits on the Accuracy of Correction of Trans-ionospheric Propagation Errors by Using Ionospheric Models Based on Solar and Magnetic Indices and Local Measurements // Radio Sci. 1981. Vol. 16. P. 127-133

79 Nygren, T., Markkanen, M., Lehtinen, M., Tereshchenko, E.D., Khudukon, B.Z., Evstafiev, O.V., Pollari, P. Comparison of F-region electron density observations by satellite radio tomography and incoherent scatter methods // Ann. Geophys. 1996. Vol. 14. P. 1422-1428

80 Otsuka Y., Shiokawa K., Ogawa T., Wilkinson P. Geomagnetic conjugate observations of equatorial airglow depletions // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29. P. 1753

81 Otsuka Y., Shiokawa K., Ogawa T. Geomagnetic conjugate observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all-sky airglow imagers // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. L15803

82 Poole A. W. V., McKinnell L. A. On the predictability of foF2 using neural networks // Radio Science 2000. Vol. 35 (1). P. 225-234

83 Pryse, S.E., Kersley, L., A preliminary experimental test of ionospheric tomography. // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1992. Vol. 54. P. 1007

84 Rishbeth H., Mendillo M. Patterns of F2-layer variability // J. Atmo. Sol. Terr. Phys. 2001. Vol. 63. P. 1661-1680

85 Rishbeth H., Muller-Wodarg I. C. F., Zou L., Fuller-Rowell T. J., Millward G. H., Moffett R. J., Idenden D. W., Aylward A. D. Annual and semiannual variations in the ionospheric F2-layer. II: Physical discussion // Ann. Geophys. 2000. Vol. 18. P. 945-956

86 Pulinets S.A., Legen'ka A.D., Gaivoronskaya T.V., Depuev V. Kh. Main phenomenological features of ionospheric precursors of strong earthquakes // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2003. Vol. 65. P. 1337-1347

87 Pulinets S. A., Liu J. Y. Ionospheric variability unrelated to solar and geomagnetic activity// Adv. Space Res. 2004. Vol. 34. P. 1926-1933

88 Saito A., Fukao S., Miyazaki S. High resolution mapping of TEC perturbations with the GSI GPS network over Japan // Geophys. Res. Lett. 1998. Vol. 25(16). P. 3079-3082

89 Scherliess L., Schunk R. W., Sojka J. J., Thompson D. C., Zhu L. Utah State University global assimilation of ionospheric measurements Gauss-Markov Kalman filter model of the ionosphere: Model description and validation // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. A11315

90 Scherliess L., Thompson D. C., Schunk R. W. Longitudinal variability of low-latitude total electron content: Tidal influences // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. A01311

91 Shagimuratov 1.1., Baran, L. W., Wielgosz, P., Yakimova G.A. The structure of Mid-and High-Latitude Ionosphere During September 1999 Storm Event Obtained from GPS Obserations // Annales Geophysicae. 2002. Vol. 20. P. 655-661

92 Shim J. S., Scherliess L., Schunk R. W., Thompson D. C. Spatial correlations of day-to-day ionospheric total electron content variability obtained from ground-based GPS // Journal of Geophysical Research. 2008. Vol. 113. A09309

93 Shiokawa K., Otsuka Y., Ogawa T., Balan N., Igarashi K., Ridley A. J., Knipp D. J., Saito A., Yumoto K. A large-scale traveling ionospheric disturbance during the magnetic storm of 15 September 1999 //J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107(A6). P. 1088

94 Stanislawska I., Juchnikowski G., Cander Lj. R. Kriging method for instantaneous mapping at low and equatorial latitudes // Adv. Space Res. 1996. Vol. 18(6). P. 217-220

95 Stubbe P., Stocker A. J., Honary F., Robinson T. R., Jones T. B. Stimulated electromagnetic emissions and anomalous HF wave absorption near electron gyroharmonics // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 6233

96 Tsai H. F., Liu J. Y. Ionospheric total electron content response to solar eclipses //J. Geophysical Research. 1999. Vol. 104. No. 6. P. 12657-12668

97 Tsugawa T., Saito A., Otsuka Y. A statistical study of largescale traveling ionospheric disturbances using the GPS network in Japan // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. A06302

98 Tsugawa T., Shiokawa K., Otsuka Y., Ogawa T., Saito A., Nishioka M., Geomagnetic conjugate observations of large-scale traveling ionospheric disturbances using GPS networks in Japan and Australia // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. A02302

99 Tsurutani B. T., Verkhoglyadova O. P., Mannucci A. J., Lakhina G. S., Li G., Zank G. P. A brief review of solar flare effects on the ionosphere // Radio Sci. 2009. Vol. 44. RS0A17

100 Turel N., Arikan F. Probability density function estimation for characterizing hourly variability of ionospheric total electron content // Radio Science. 2010. Vol. 45. RS6016

101 Unnikrishnan K., Nair R.B., Venugopal C. Harmonic analysis and an empirical model for TEC over Palehua // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2002. Vol. 64. P. 1833-1840

102 Wan W., Liu L. et al. The GPS measured SITEC caused by very intense solar flare on July 14, 2000 // Advances in space research. 2005. Vol. 36. P. 2465

103 Wilson B. D., Mannucci A. J., Edwards C. D. Subdaily northern hemisphere ionospheric maps using an extensive network of GPS receivers // Radio Sci. 1995. Vol. 30. P. 639-648

104 Xu G., Wan W., She C., Du L. The relationship between ionospheric total electron content (TEC) over East Asia and the tropospheric circulation around the Qinghai-Tibet Plateau obtained with a partial correlation method // Advances in Space Research. 2008. Vol. 42. P. 219-223

105 Yamamoto M. Conjugate occurrence of the electric field fluctuations in the nighttime midlatitude ionosphere // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100(A11). P. 2143921451

106 Yue X., Wan W., Liu L., Mao T. Statistical analysis on spatial correlation of ionospheric day-to-day variability by using GPS and Incoherent Scatter Radar observations // Annales Geophysicae. 2007. V. 25. P. 1815-1825

107 Zarraoa N., Sardon E. Test of GPS for permanent ionospheric TEC monitoring at high latitudes // Annales Geophysicae. 1996. Vol. 14. P. 11-19.

108 Zhang M. L., Shi J. K., Wang X., Radicella S. M. Ionospheric variability at low latitude station: Hainan, China // Adv. Space Res. 2004. Vol. 34(9) P. 1860-1868

113

109 Azpilicueta F., Nava В., Coisson P., Radicella S. M. Optimized NeQuick ionospheric model for point positioning // Proceedings of 2003 International Symposium on GPS/GNSS. Tokyo, Japan.

110 Klobuchar J. A. Ionospheric Corrections for the Single Frequency User of the Global Positioning System // Natianal Telesystems Conference, 1982. Systems for the Eighties. Galveston, Texas, USA (New York: IEEE, 1982).

111 Krankowski A., Hobiger T., Schuh H., Kosek W., Popinski W. Wavelet Analysis Of TEC Measurements Obtained Using Dual Frequency Space And Satellite Techniques // Journées 2005 Systèmes de Référence Spatio-Temporels "Earth dynamics and reference systems: five years after the adoption of the IAU 2000 Resolutions". Warsaw. 19-22 September 2005. URL: http://www.cbk.waw.pl/~kosek/sll/Krankowski_J2005.pdf (дата обращения 1 марта 2012)

112 Kunitsyn V. E., Padokhin A. M., Vasiliev A. E., Kurbatov G. A., Frolov V. L, Komrakov G. P. Investigation of GPS-measured Ionospheric Total Electron Content Variations Generated by HF-heating at Mid-latitudes // Progress in Electromagnetics Research Symposium Proceedings. Xi'an, China. March 22-26,2010. P. 1130-1133

113 Kunitsyn V. E., Tereshenko E. D., Andreeva E. S., Nazarenko M. O., Nesterov I. A., Padokhin A. M. Tomographic imaging of ionospheric disturbances and wavelike structures // Book of Abstracts Asia Oceania Geophysical Society Meeting, paper ST15-A0003. Bangkok, 2007

114 Kunitsyn V., Tereshenko E., Andreeva E., Nesterov I., Padokhin A. Radiotomographic studies of ionospheric response to solar activity. // Book of Abstracts International Heliophysical year 2007: New insights to Solar-Terrestrial Physics. P. 65, Zvenigorod, 2007

115 Padokhin A. M., Kunitsyn V. E., Vasiliev A. E., Kurbatov G. A., Frolov V. L., Komrakov G. P. GPS-study of Ionospheric TEC variations induced by powerful HF-heating // European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2010, Geophysical Research Abstracts, 2010. Vol. 12. EGU2010-5799-2

116 Snow R. W., Osborne A. W., Klobuchar J. A., Doherty P. H. Ionospheric Corrections to Precise Time Transfer using GPS // 25th Annual Precise Time and Time Interval Meeting. Marina Del Rey, CA, 1993 (URL: http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1993/Vol%2025_43.pdf, дата обращения 1 марта 2012)

117 NAVSTAR GPS. Interface Control Document, 1991

118 Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Москва, 1995

119 Описание двоичного формата данных и программной структуры приёмников Javad на базе чипа Triumph - GREIS (General Reference External Interface Specification), JAVAD GNSS, Inc.: http://javad.com/jgnss/support/manuals.html (дата обращения 1 сентября 2011)

120 Описание формата данных RINEX 2.10 («RINEX: The Receiver Independent Exchange Format Version 2.10», Werner Gurtner, Astronomical Institute, University of Bern, 25 January 2002)

121 Описание формата данных RINEX 3.00 («RINEX, The Receiver Independent Exchange Format, Version 3.00», Werner Gurtner, Astronomical Institute, University of Bern; Lou Estey, UNAVCO, Boulder, Co., 28 November 2007)

122 URL: http://www.haarp.alaska.edu/haarp/ion5.html (дата обращения 1 марта 2012)

123 URL:

http://jaduniv.academia.edu/MridulBose/Papers/648469/Heating_of_the_auroral_ionosp

115

here_by_traveling_ionospheric_disturbances_initiated_by_atmospheric_gravity_waves (дата обращения 1 марта 2012)

124 URL: http://www.tesis.lebedev.ru/ (дата обращения 1 марта 2012)

125 URL: http://sura.nirfi.sci-nnov.ru/indexe.html (дата обращения 1 марта 2012)

126 URL: http://vlf.stanford.edu/research/experiments-haarp-ionospheric-heater (дата обращения 1 марта 2012)

127 URL: http://d33.infospace.ru/d33_conf/2011.html (дата обращения 1 марта 2012)