Особенности метода восстановления Ne на Иркутском радаре некогерентного рассеяния

Особенности метода восстановления Ne на Иркутском радаре некогерентного рассеяния

Автор: Алсаткин С.С., Медведев А.В., Ратовский К.Г.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 1 т.6, 2020 года.

Бесплатный доступ

В статье представлен новый метод восстановления профиля электронной концентрации ( N e) по данным Иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР). Данный метод разработан с учетом эффекта Фарадея - вращения плоскости поляризации волны, приводящего к замираниям сигнала на выходе линейно поляризованной антенны ИРНР. Концепция метода заключается в фитировании высотного хода электронной концентрации параметрической моделью. В качестве модели использовалась комбинация двух слоев Чепмена. Данный подход позволил реализовать полностью автоматический режим обработки данных и повысить устойчивость восстановления профиля N e, особенно по данным, полученным в период низкой солнечной активности, когда отношение сигнал/шум мало. Повышение точности стало возможным благодаря исключению ряда операций, приводящих к неустойчивости восстановления данных в присутствии шумов. Новый метод позволил в полностью автоматическом режиме провести обработку длинных рядов данных в период 2007-2015 гг.

Еще

Некогерентное рассеяние, ионосфера, электронная концентрация, слой чепмена

Короткий адрес: https://sciup.org/142224293

IDR: 142224293   |   DOI: 10.12737/szf-61202009

Список литературы Особенности метода восстановления Ne на Иркутском радаре некогерентного рассеяния

  • Алсаткин С.С., Медведев А.В., Ратовский К.Г. Особенности поведения ионосферы вблизи максимума ионизации по данным Иркутского радара некогерентного рассеяния для низкой и умеренной солнечной активности // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 3. C. 28-36. DOI: 10.12737/11450
  • Ахиезер А.И., Ахиезер И.А., Половин P.B. и др. Электродинамика плазмы. М.: Наука, 1974. 719 с.
  • Бернгардт О.И. Радиолокационные уравнения в задаче однократного обратного рассеяния радиоволн: дис. … к.ф.-м.н. Иркутск, 2000. 145 с.
  • Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 685с.
  • Григоренко Е.И. Исследования ионосферы по наблюдениям эффекта Фарадея при некогерентном рассеянии радиоволн // Ионосферные исследования. 1979. Т. 27. С. 60-73.
  • Даффет-Смит П. Практическая астрономия с калькулятором. М.: Мир, 1982. 176 с.
  • Жеребцов Г.А., Заворин А.В., Медведев А.В. и др. Иркутский радар некогерентного рассеяния // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 11. С. 1339-1345.
  • Клименко В.В., Клименко М.В., Брюханов В.В. Численное моделирование электрического поля и зонального тока в ионосфере Земли - постановка задачи и тестовые расчеты // Математическое моделирование. 2006. Т. 18, № 3. С. 77-92.
  • Намгаладзе А.А., Кореньков Ю.Н., Клименко В.В. и др. Глобальная численная модель термосферы, ионосферы и протоносферы Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. Т. 30, № 4. С. 612-619.
  • Потехин А.П., Медведев А.В., Заворин А.В. и др. Развитие диагностических возможностей Иркутского радара некогерентного рассеяния // Космические исследования. 2008. Т. 46, № 4. С. 356-362.
  • Суни А.Л., Терещенко В.Д., Терещенко Е.Д., Худукон Б.З. Некогерентное рассеяние радиоволн в высокоширотной ионосфере. Апатиты, 1989. 182 с.
  • Ткачев Г.Н., Розуменко В.Т. Эффект Фарадея некогерентного рассеяния радиолокационных сигналов // Геомагнетизм и аэрономия. 1972. Т. 12, № 4. С. 657-661.
  • Шпынев Б.Г. Методы обработки сигналов некогерентного рассеяния с учетом эффекта Фарадея: дис. … к.ф.-м.н. Иркутск, 2000. 142 с.
  • Bard Y. Nonlinear Parameter Estimation. New York, Academic Press, 1974. 341 p.
  • Bilitza D., Reinisch B. International Reference Ionosphere 2007: Improvements and new parameters // J. Adv. Space Res. 2008. V. 42, N 4. P. 599-609.
  • DOI: 10.1016/j.asr.2007.07.048
  • Dennis J.E., Schnabel R.B. Numerical methods for unconstrained optimization and nonlinear equation. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1983. 378 p.
  • Dougherty J.P., Farley D.T. A Theory of incoherent scattering of radio waves by a plasma // Proc. of the Royal Society of London. Ser. A: Math., Phys. and Engin. Sci. 1961. V. 259, iss. 1296. P. 79-99.
  • DOI: 10.1098/rspa.1960.0212
  • Evans J.V. Theory and practice of ionosphere study by Thomson scatter radar // Proc. IEEE. 1969. V. 57. P. 496-530.
  • Holt J.M., Rhoda D.A., Tetenbaum D., van Eyken A.P. Optimal analysis of incoherent scatter radar data // Radio Sci. 1992. V. 27, N 03. P. 435-447.
  • DOI: 10.1029/91RS02922
  • Korenkov Y.N., Klimenko V.V., Forster M., et al. Calculated and observed ionospheric parameters for Magion-2 passage above EISCAT on July 31 1990 // J. Geophys. Res. 1998. V. 103, N A7. P. 14,697-14,710.
  • DOI: 10.1029/98JA00210
  • Lehtinen M.S., Huuskonen A. General incoherent scatter analysis and GUISDAP // J. Atmos. Terr. Phys. 1996. V. 58, N 1-4. P. 435-452.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(95)00047-X
  • Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Kushnarev D.S. Method for studying the spatial-temporal structure of wave-like disturbances in the ionosphere // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, N 6. P. 775-785.
  • DOI: 10.1134/S0016793209060115
  • Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. Studying of the spatial-temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk Incoherent Scatter Radar and digisonde data // J. Atmos. Solar.-Terr. Phys. 2013. V. 105-106. P. 350-357.
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2013.09.001
  • Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. A statistical study of internal gravity wave characteristics using the combined Irkutsk Incoherent Scatter Radar and digisonde data // J. Atmos. Solar. Terr. Phys. 2015. V. 132. P. 13-21.
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2015.06.012
  • Medvedev А.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. Relation of internal gravity wave anisotropy with neutral wind characteristics in the upper atmosphere // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122, N 7. P. 7567-7580.
  • DOI: 10.1002/2017JA024103
  • Potekhin A.P., Medvedev A.V., Zavorin A.V., et al. Recording and control digital systems of the Irkutsk Incoherent Scatter Radar // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, N 7. P. 1011-1021.
  • DOI: 10.1134/S0016793209070299
  • Ratovsky K.G., Medvedev A.V., Tolstikov M.V., Kushnarev D.S. Case studies of height structure of TID propagation characteristics using cross-correlation analysis of incoherent scatter radar and DPS-4 ionosonde data // Adv. Space Res. 2008. V. 41, N 9. P. 1453-1457.
  • DOI: 10.1016/j.asr.2007.03.008
  • Ratovsky K.G., Dmitriev A.V., Suvorova A.V., et al. Comparative study of COSMIC/FORMOSAT-3, Irkutsk Incoherent Scatter Radar, Irkutsk digisonde and IRI model electron density vertical profiles // Adv. Space Res. 2017. V. 60, N 2. P. 452-460.
  • DOI: 10.1016/j.asr.2016.12.026
  • Shcherbakov A.A., Medvedev A.V., Kushnarev D.S., et al. Calculation of meridional neutral winds in the middle latitudes from the Irkutsk Incoherent Scatter Radar // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120, N 12. P. 10,851-10,863.
  • DOI: 10.1002/2015JA021678
  • Shpynev B.G. Incoherent scatter Faraday rotation measurements on a radar with single linear polarization // Radio Sci. 2004. V. 39, RS3001.
  • DOI: 10.1029/2001RS002523
  • Tarantola A. Inverse Problem Theory. New York, Elsevier Science, 1987. 644 p.
  • Tashlykov V.P., Setov A.G., Medvedev A.V., et al. Ground clutter deducting technique for Irkutsk Incoherent Scatter Radar // 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation (RWP), Kazan, Russia. 2019. P. 175-178.
  • DOI: 10.1109/RWP.2019.8810369
  • Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 1. Mathematical structure // J. Geophys. Res. 2002a. V. 107, N A8. Р. 12,1-12,15. 10.1029/2001JA 000219.
  • DOI: 10.1029/2001JA000219
  • Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 2. Parameterization and fitting to observations // J. Geophys. Res. 2002b. V. 107, N A8. P. 10,1-10,17.
  • DOI: 10.1029/2001JA000220
  • Vierinen J., Setov A.G., Medvedev A.V., et al. Ground clutter deducting technique for Irkutsk Incoherent Scatter Radar // IEEE Transactions on Information Theory. 2007. V. 1, N 11, P. 1-7.
  • Voronov A.L., Shpynev B.G. Excluding of convolution with sounding impulse in experimental incoherent scatter power profile // Proc. of SPIE. 1998. V. 3583. P. 414-418.
  • Zherebtsov G.A., Ratovsky K.G., Klimenko M.V., et al. Diurnal variations of the ionospheric electron density height profiles over Irkutsk: Comparison of the incoherent scatter radar measurements, GSM TIP simulations and IRI predictions // Adv. Space Res. 2017. V. 60. P. 444-451.
  • DOI: 10.1016/j.asr.2016.12.008
  • URL: http://ckp-rf.ru/usu/77733 (дата обращения 30 сентября 2019).
  • URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (дата обращения 30 сентября 2019).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp