Введение к работе
Актуальность проблемы.
Ионосфера и явления, в ней происходящие, имеют важное прикладное значение. В связи с громадными темпами освоения околоземного пространства научный интерес к этим явлениям возрастает многократно. Одним из наиболее важных аспектов влияния ионосферы на человеческую деятельность является ее взаимодействие с электромагнитным излучением. В частности, закономерности прохождения волн радиочастотного диапазона сквозь ионосферу и отражения от ее слоев фактически определяют возможности радиосвязи с использованием естественных радиотрасс. В более высокочастотном диапазоне ( УКВ, ДМВ и т.д.) ионосфера относительно прозрачна, однако неоднородность электронной концентрации оказывает существенное влияние на работу всевозможных локаторов, навигационных систем, служб точного времени, спутниковой связи и т.д. В этой связи большое внимание уделяется экспериментальному изучению структуры ионосферы. Поскольку непосредственные измерения физических параметров плазмы на месте, связанные с запуском ракет, зондов и пр., весьма затруднены по самым различным причинам, значительная часть ионосферных исследований проводится с использованием методов дистанционного зондирования. В зависимости от постановки эксперимента для зондирования используется электромагнитное излучение соответствующего диапазона ( радио, инфракрасного, оптического и др.).
Для происходящих в ионосфере явлений характерны многие свойства, присущие также и другим известным в природе объектам, что обусловливает необычайную широту модельных представлений об ионосфере и разнообразных феноменах, имеющих место в этой области околоземного пространства. В частности, для замагниченной плазмы, которой заполнена ионосфера, типичными являются свойства жидкости (магнитногидродинамическая модель).
Многие явления ( различные типы неустойчивостей, образование неоднородностей, турбулентность, диффузия, конвекция и др.) имеют свои аналоги также и в других областях физики. В то же время специфический характер ионосферной среды не позволяет непосредственно применять к ее описанию развитые физические модели и требует специальных методов, которые бурно развиваются в последнее время. В этой связи исследования, результаты которых представлены в диссертации, представляются весьма актуальными, так как позволяют получить информацию о строении ионосферы, необходимую для уточнения существующих моделей и имеющую большое прикладное значение.
Цель работы.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка некоторых методов восстановления трехмерной структуры неоднородностей размера порядка сотен метров -нескольких километров, локализованных в Е и F слоях ионосферы с использованием радиоизлучения существующих маяков ' спутниковых навигационных систем.
Научная новизна.
Впервые методом численного моделирования показана практическая эквивалентность ряда приближенных методов решения прямой задачи рассеяния, в том числе геометрической оптики, для мелкомасштабных неоднородностей ионосферы при использовании для радиозондирования волн метрового диапазона.
Впервые реализована процедура восстановления проекций сильнорассеивающих неоднородностей.
Впервые построена усовершенствованная версия
реконструктивного алгоритма MENT для трехмерной реконструкции, обладающая улучшенной сходимостью по сравнению с предыдущими версиями.
Впервые найдены приближенные формулы для расчета нелинейных электрических цепей, позволяющие эффективно
вычислять параметры ряда типовых узлов приємно - передающей аппаратуры дистанционного радиозондирования. Практическая ценность. В связи со все более возрастающими темпами эксплуатации ионосферы и усиленем ее роли в жизни всего человечества всякая дополнительная информация о ее строении приобретает первостепенную важность. В частности, развитые в диссертации методы позволяют получать такую информацию о мелкомасштабных неоднородностях ионосферы, которые оказывают непосредственное влияние на работу всевозможных систем радиосвязи, навигации, телеметрии и пр.
Защищаемые положения
1. Практическая эквивалентность рассматриваемых
приближенных методов решения прямой задачи рассеяния
метровых волн на мелкомасштабных неоднородностях ионосферы.
2. Алгоритмы реконструкции проекций сильнорассеивающих
неоднородностей ионосферы.
3. Алгоритмы трехмерной реконструкции структуры
неоднородностей методом максимальной энтропии.
4. Методика приближенного расчета типовых
схемотехнических узлов приємно - передающей аппаратуры
радиозондирования.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на Конференции студентов и аспирантов Ленгоры - 95 (МГУ,Москва,1995), Конференции, посвященной 100 летию радио (Москва,1995), Конференции молодых ученых YSTM - 96( МГТУ им. М.В.Баумана .Москва,1996), Конференции студентов и аспирантов "Ломоносов - 96" (МГУ, Москва, 1996), на Двадцать Пятой Генеральной Ассамблее IURS (Лилль, Франция, август -сентябрь 1996 г.) и на Восемнадцатой Всероссийской
Конференции по Распространению Радиоволн (СПб, сентябрь 1996).
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Она содержит ^30 страниц машинописного текста, яЗ рисунков, список цитируемой литературы из 144 наименований.
