Трёхмерное восстановление электронной концентрации ионосферы по данным спутниковых систем связи для решения навигационной задачи

СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………………………………………. 6 1 Методы радиотомографии в измерении ионосферы……………………………….............................. 9 1.1 Постановка задач лучевой радиотомографии………………………………………………………... 10 1.2 Экспериментальный радиотомографический метод наблюдения ионосферы. Принципы радиозатменного мониторинга атмосферы………………………………………………………………. 12 1.3 Использование спутниковых систем навигационных систем для измерения ионосферы. Интегральное преобразование Абеля. …………………………………………………………………… 18 2 Восстановление трехмерного распределения электронной концентрации над точкой приема сигнала навигационных спутников………………………………………………………………………. 28 2.1 Выбор метода восстановления трехмерной реконструкции электронной концентрации………… 28 2.2 Обработка файлов наблюдений и навигации систем ГЛОНАСС и GPS. ………………………….. 30 2.3 Расчёт по данным файлов электронного содержания TEC…………………………………………. 37 2.4 Определение координат спутников в локальной системе координат, связанной со станцией, базирующийся в Мурманске……………………………………………………………………………… 40 2.5 Интегрирование электронной концентрации вдоль линии станция – спутник. Получение и решение систем томографических уравнений. …………………………………………………………. 47 Заключение………………………………………………………………………………………………… 52 Список литературных источников ………………………………………………………………………. 53 Приложение А……………………………………………………………………………………………… 56 Приложение Б……………………………………………………………………………………………… 59 Приложение В……………………………………………………………………………………………… 62 Приложение Г………………………………………………………………………………………………. 64

1. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: учебное издание; ИКФ «КАТАЛОГ» ,2002 – Москва, с 156 2. А.О.Куприянов Глобальные навигационные спутнкиковые системы: учебное пособие; Министерство образования и науки Российской Федерации Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва 2017 3. Распространение поверхностных (земных) радиоволн [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://kazedu.com/referat/199584/2 (дата обращения 15.11.2022) 4. ГОСТ12.1.004–91. Пожарная безопасность. Общие требования: национальный стандарт Рос. Федерации: дата введ. 1991– 06– 14 / утв. постановлением Госстандарта СССР. – Москва: Издательство стандартов, 1991. – 85 с. 5. Перевалова Н.П. Исследование ионосферных возмущений методом трансионосферного GPS– зондирования: магистерская дисс.по специальности 011800.68 «Радиофизика».–Иркутск, 2014 –31 с. – Текст непосредственный. 6. Rinex [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.igs.org/formats– and– standards/ (дата обращения 13.12.2022) 7. Описание Rinex файлов. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://files.igs.org/pub/data/format/rinex210.txt (дата обращения 10.09.2022) 8. Сомов А.М., Корнев С.Ф. Спутниковые системы связи//Учебное пособие для вузов; под редакцией А.М. Сомова; 2004 Москва - 56с. – Текст непосредственный 9. Дьяконов Владимир VisSim+Mathcad+MATLAB. Визуальное математическое моделирование / Владимир Дьяконов;Солон– Пресс - 2004. – Москва - 384 c. 10. Отчет об ОКР "Разработка технологии и создание аппаратно программного комплекса для радиотомографических наблюдений ионосферы с использованием сигналов космических навигационных систем в составе системы геофизического мониторинга"-Москва, ГУ «ИПГ», - 2010 11. Минлигареев, В.Т., Паньшин, Е.А. Анализ метрологического обеспечения ионосферных наблюдений в целях улучшения функционирования систем управления, связи и навигации /В.Т. Минлигареев, Е.А. Паньшин//Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. 2012. – №1. – С. 75 – 80. 12. Совершенствование метрологического обеспечения ионосферных наблюдений для эффективного функционирования систем управления, связи и навигации/Минлигареев, В.Т., Лапшин, В.Б., Паньшин, Е.А., Доренский, С.В. // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. вып. Перспективные системы и задачи управления. – Таганрог,2012. – № 3(128). – С.107– 113. 13. Ионосфера Земли. Термины и определения: СТП 52.26.001 – 2012. – Введ. 2013– 01– 01. – Обнинск: ВНИИГМИ – МЦД, 2012 – 32 с. 14. Минлигареев, В.Т. Ионозонды вертикального зонирования: аналитический обзор / В.Т. Минлигареев// Мир измерений. – 2013. – № 2. –c. 54 – 60. 15. Электронный ресурс GitHub. «Parsing Rinex» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://github.com/tmackessy/matlab–rinex/blob/master/parserinexn.m (дата обращения: 15.11.2022) 16. Хуторова О.Г. Зондирование атмосферы и ионосферы радиосигналами спутниковых навигационных систем: Учебное пособие / О.Г. Хуторова; Каз.федер.ун––2011, Казань – 117 с. 17. MATLAB R2018b: пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений / разработчик «TheMathWorks». – Электронная программа 18. MS Word: текстовый редактор программного пакета MS Office / разработчик «Microsoft». – Электронная программа. 19. Gurtner, W. RINEX: The Receiver Independent Exchange Format Version 2 / W. Gutner, L. Estey // specification 20. Куницын В.Е. Радиотомография ионосферы / В.Е. Куницын, Е.Д. Терещенко, Е.С. Андреева. – Физматлит ,2007,Москва – 336 с. 21. TotalTotalelectroncontent [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.abbreviationfinder.org/ (дата обращения :10.11.2022) 22. Вишняков В.М. Космическая система на основе сверхмалых спутников «Радиомет– СМКА» для радиозатменного мониторинга атмосферы и ионосферы сигналами ГНСС ГЛОНАСС и GPS: научная статья; ИКИ РАН, 15.11.2010, Москва 23. Дьяконов В.П. MATLABR2007/2008/2009 для радиоинженеров: учебник для вузов / В.П. Дьяконов; ДМК Пресс – 2010, Москва – 300 с.:ил.

1 МЕТОДЫ РАДИОТОМОГРАФИИ В ИЗМЕРЕНИИ ИОНОСФЕРЫ Задача реконструктивной томографии состоит в реконструкции функций по ее проекциям – интегралам по некоторым траекториям, по данным об интегралах на многообразиях меньшей размерности. Причем исследуемый объект облучают в различных ракурсах по многим направлениям. Тогда задача томографии сводится к решению системы интегральных уравнений. Для ряда томографических задач искомой функцией является распределение показателя преломления среды. Во многих случаях лучи являются прямыми, и система интегральных уравнений является системой линейных уравнений. Но, когда существенна рефракция зондирующего излучения, система интегральных уравнений, связывающая распределение показателя преломления среды и интегральные лучевые томографические данные, не является системой линейных уравнений, так как лучевые траектории определяются также распределением показателя преломления. В этом случае возникает задача нелинейной томографии, когда необходимо учитывать рефракцию зондирующего излучения и решать систему нелинейных интегральных уравнений. Область применения методов реконструктивной