Лисенко Валерій Миколайович. Застосування методу некогерентного розсіяння радіохвиль для визначення температур іонів та електронів в області F іоносфери : Дис... канд. наук: 01.04.03 - 2003.
Анотація до роботи:
Лисенко В. М. Застосування методу некогерентного розсіяння радіохвиль для визначення температур іонів та електронів в області F іоносфери. -Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України, Харків, 2002.
В дисертації розроблено та реалізовано нові способи підвищення точності визначення висотних залежностей температур іонів та електронів методом некогерентного розсіяння (на основі нових методів корекції і відновлення значень висотних залежностей кореляційної функції некогерентно розсіяного сигналу), що дозволили отримати параметри іоносферної плазми в широкому діапазоні висот (160-1000 км) в одному експерименті при зондуванні іоносфери немодульованими радіоімпульсами великої тривалості (близько 1 мс). Створено програмований корелятор на базі цифрових процесорів сигналів для проведення експериментальних досліджень параметрів іоносфери в реальному масштабі часу. Проведено математичне моделювання похибок різних методів виміру температур іонів та електронів. Нові методи дозволили зменшити похибки визначення іонної та електронної температур до рівня статистичних флуктуацій при часі накопичування близько 15 хв. Проведено порівняння виміряних часових залежностей електронної концентрації, температур іонів та електронів з новою редакцією міжнародної довідкової моделі IRI-2001. Отримано і проаналізовано варіації температур іонів та електронів під час збурень іоносфери штучного і природного походження, в тому числі під час сонячного затемнення 11.08.99 р.
Основні результати експериментальних та теоретичних досліджень полягають у такому.
Діапазон висот, в якому отримано достовірні значення температур іонів та електронів методом НР у режимі випромінювання немодульованих радіоімпульсів великої тривалості поширено з 450-1000 км до 160 – 1000 км.
Отримано експериментальні часові та висотні залежності електронних і іонних температур над Україною в періоди високого рівня сонячної активності. Проведено порівняння одержаних методом НР часових залежностей електронної концентрації, іонної та електронної температур з новою редакцією міжнародної довідкової моделі IRI-2001. Встановлено, що відрізнення експериментальних і розрахованих за моделлю температур електронів в денний час досягає 30%; в весняний та літній періоди різниця менше, ніж у зимовий.
Проведено аналіз змін отриманих методом НР іоносферних параметрів за великий інтервал часу – в двох циклах сонячної активності. Розраховано сезонно-добові та висотні варіації температур іонів і електронів. Встановлено, що характер добових варіацій основних параметрів іоносфери та їх сезонні особливості добре узгоджуються в однакові періоди різних циклів. Однак абсолютні значення параметрів іоносфери, які знаходяться в близьких геофізичних умовах одного і того ж циклу сонячної активності, але на різних його гілках – висхідній або низхідній, в більшості випадків не є ідентичними.
Отримано та проаналізовано висотно-часові залежності температур електронів та іонів при збуренні іоносфери радіовипромінюванням короткохвильової нагрівної установки та під час сонячного затемнення 11 серпня 1999 року.
Створено вимірювально-обчислювальний комплекс – програмований корелятор – для проведення експериментальних досліджень іоносфери в реальному масштабі часу. Проведено експериментальну перевірку точності вимірювань кореляційної функції та температур іонів і електронів за допомогою спеціально розроблених тестових сигналів (синусоїдального та шумоподібного).
Отримано уточнену математичну модель вимірювального каналу, що включає параметри іоносфери, основні характеристики систем радара НР і корелятора. Ця модель дозволила визначити похибки вимірювання температур іонів та електронів і створити нові способи обробки НР сигналу.
Запропоновано новий спосіб корекції висотних залежностей значень виміряної КФ НР сигналу, який базується на врахуванні зміни потужності НР сигналу в імпульсному об’ємі. Він дозволив зменшити відносну похибку визначення температур іонів та електронів від 10-30% до 1-5% в діапазоні висот 190-1000 км. Розроблено новий ітераційний спосіб відновлення виміряних висотних залежностей КФ НР сигналу, оснований на розв’язанні інтегрального рівняння, що зв’язує КФ сигналу на виході приймального каналу, кореляційну функцію середовища розсіяння та характеристики систем радара НР. При відсутності завад та шумів спосіб дозволяє зменшити відносну похибку вимірювань температур іонів і електронів до 0.007 в діапазоні висот 160-450 км та забезпечити розділення за висотою близько 5 км. Статистичні флуктуації погіршують точність визначення температур.
Публікації автора:
Лысенко В.Н. Изменение вертикальной составляющей скорости дрейфа плазмы и кинетических температур в ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. - 2001.- Т.41, №3.- С. 365-368.
Таран В.И., Гончаренко Л.П., Боговский В.К., Лысенко В.Н. Изменения электронной температуры и концентрации F- области ионосферы под воздействием мощных радиоволн // Геомагнетизм и аэрономия.- 1993.- Т.-33, №6.- С. 98 – 104.
Лысенко В.Н. Измерение параметров ионосферы средствами корреляционной обработки некогерентно рассеянного сигнала // Радиофизика и электроника. – Сб. науч. тр.-Харьков: Ин-т радиофизики и электроники НАН Украины.-2002. – Т. 7, № 1. – С. 82-88.
Лысенко В.Н., Капустян А.А., Бруско А.В. Имитация НР сигнала // Вестн. Харьк. политехн. ин-та №234: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния.- 1986, вып. 4.- С. 60-63.
Лысенко В.Н. Синтез модели НР сигнала. // Вестн. Харьк. политехн. ин-та № 248: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния.- 1987, вып. 5.- С. 21 - 24.
Лысенко В.Н. Сравнение характеристик имитированного и некогерентно рассеянного сигнала // Вестн. Харьк. политехн. ин-та № 259: Исслед. ионосферы методом некогерент. рассеяния.- 1988, вып. 6.- С. 15-17.
Taran V.I., Bogovsky V.K., Lysenko V.N., Grigorenko Ye.I., Yemelyanov L.Ya. Investigation of circumterrestrial space by means of incoherent scatter radar // Космічна наука і технологія. Додаток до журналу: Фізика космічної плазми.- 2001.- Т. 7, № 2.- С. 36-41.
Лысенко В.Н. Ионная и электронная температуры ионосферной плазмы, полученные решением обратной задачи при измерениях методом некогерентного рассеяния// Сб. тр. Первой украинской конференции по перспективным космическим исследованиям. - Киев: АДЕФ-Украина, 2001.- С. 125-129.
Lysenko Valery N. Mathematical model of the measuring channel for ionosphere parameter definition by the incoherent scatter radar tecnique.// Mathematical methods in electromagnetic theory. Kharkov, Vol. 2, 2000, p.p. 658 – 660.
Лысенко В.Н. Статистические погрешности измерений электронной и ионной температур // Сб. научн. тр. – Харьков: ХГПУ, 1999.- Вып. 7, ч. 3.- С. 355-358.
Лысенко В.Н. Редукция высотных профилей измеренных корреляционных функций некогерентно рассеянного сигнала. // Вестн. Харьк. государственного политехн. унив.: Физические аспекты современных технологий.- 2000, Выпуск 103.- С. 63 – 66.
Лысенко В.Н. Коррекция влияния фильтров приемного канала радара НР на электронную и ионную температуры. // Вестн. Национ. техн. унив. «Харьковский политехнический институт»: Cб. научн. тр. Тематический выпуск: Автоматика и приборостроение. – Харьков: НТУ «ХПИ».-2001.-№4, с. 172 –174.
Таран В.И., Лысенко В.Н., Григоренко Е.И., Боговский В.К. Исследование ионосферы над Харьковом в течение двух циклов солнечной активности // Вестн. Харьк. госуд. политехн. унив.- Харьков: ХГПУ.- 1999, вып. 31.-С.10–17.
Лысенко В.Н., Черняев С.В., Зотиков В.В. Об измерении импульсной характеристики приемного тракта // Тезисы докладов Всесоюзного совещания “Теория и практика применения метода некогерентного рассеяния для исследования ионосферы”. – Харьков: Харьк. филиал Межвуз. полиграф. предпр. – 1987. -С. 60-62.
Лысенко В.Н. Кочергин А.Г. Измерение параметров ионосферы методом некогерентного рассеяния с использованием аппаратуры обработки на цифровых процессорах // Тез. докл. XVII конференции по распространению радиоволн. – Ульяновск: УлПИ - 1993.- С. 72.
Лысенко В.Н., Дзюбанов Д.А., Боговский В.К. Повышение высотного разрешения электронной концентрации, ионной и электронной температур, полученных методом некогерентного рассеяния // Тр. XX всероссийской научной конференции “Распространение радиоволн”.- Нижний Новгород: НИРИ РАН.- 2002.- С.50-51.
Дзюбанов Д.А., Лысенко В.Н., Таран В.И. Сопоставление данных Харьковского радара некогерентного рассеяния с международной справочной моделью ионосферы IRI-2001// Сб. тез. докл. Второй Украинской конференции по перспективным космическим исследованиям.- Кацивели (Крым): Институт космических исследований НАНУ-НКАУ.- 2002.- С.43.
