Восстановление трехмерно-неоднородной структуры электронной концентрации ионосферы методом частотно-углового зондирования

Abstract

В работе предложен алгоритм восстановления электронной концентрации ионосферы с учетом горизонтальных градиентов на основе метода частотно-углового зондирования. При решении задачи предполагалось, что неоднородности среды достаточно малы; это позволило использовать метод малых возмущений для эйконала. Показано, что регулярный профиль электронной концентрации ионосферы может быть восстановлен по измерениям группового пути сигналов различных частот. Горизонтальные градиенты определяются из уравнений, связывающих вариации фазового пути с флуктуациями углов прихода сигналов относительно невозмущенных значений. Приведены примеры восстановления модельной трехмерно-неоднородной структуры электронной концентрации по предложенному алгоритму, подтверждающие его работоспособность.

У роботі запропоновано алгоритм реконструкції електронної концентрації іоносфери з урахуванням горизонтальних градієнтів на основі методу частотно-кутового зондування. При розв’язанні задачі припускалося, що неоднорідності середовища досить малі; це дозволило використовувати метод малих збурень для ейконалу. Показано, що регулярний профіль електронної концентрації іоносфери може бути відновлений за вимірюваннями групового шляху сигналів різних частот. Горизонтальні градієнти визначаються з рівнянь, що зв’язують варіації фазового шляху з флуктуаціями кутів приходу сигналів відносно незбурених значень. Наведено приклади реконструкції модельної тривимірно-неоднорідної структури електронної концентрації за запропонованим алгоритмом, що підтверджують його працездатність.

An algorithm is suggested for recovering the electron density distribution function with allowance for horizontal-plane gradients, based on the angular-and-frequency ionospheric sounding technique. The nonuniformity of the medium is assumed to be sufficiently weak for the eikonal perturbation method to be applicable. As has been shown, the regular profile of electron density can be restored from measured group ranges of signals at several different frequencies. The horizontal gradients can be estimated from the equations relating phase range variations with fluctuations in the angles of signal arrival about their unperturbed values. Examples are given of applying the algorithm to recover the modeling threedimensional electron density distribution that confirm its efficiency.