Опрацьовані дані супутників GPS для станцій MATE (40, 39; 16, 42), HERS (52, 22; 13, 04) і POTS (50, 52; 0, 20). Отримано добові варіації повного електронного вмісту іоносфери. Проведено кореляційний аналіз критичних частот шару F2 іоносфери. Розрахувати значення коефіцієнта парної кореляції між результатами обробки супутникових вимірювань і моделі іоносфери IRI для среднеширотной станції MATE, який приблизно дорівнює 0, 72.

Анотація наукової статті з фізики, автор наукової роботи - Захаров В. Є., Бахарь Е. В.


Correlation analysis of renetration frequencies of F2 ionospheric layer according to satellite data of signal passing

Data for satellites GPS for the stations MATE (40, 39; 16, 42), HERS (52, 22; 13, 04) and POTS (50, 52; 0, 20) have been processed. Daily variations of full electronic content of ionosphere have been received. Correlation anylasis of the renetration frequancies of F2 ionospheric layer has been made. Coefficient of pair correlation between the results of data processing of satellite measurements and the ionospheric model IRI for the mid-latitude station MATE has been calculated and is about 0, 72.


Область наук:

  • фізика

  • Рік видавництва: 2008


    Журнал: Вісник Балтійського федерального університету ім. І. Канта. Серія: Фізико-математичні та технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Кореляційний аналіз критичних частот шару F2 іоносфери за супутниковими даними проходження сигналів'

    Текст наукової роботи на тему «Кореляційний аналіз критичних частот шару F2 іоносфери за супутниковими даними проходження сигналів»

    ?коефіцієнт кореляції відмінний від нуля (неортогональні сигнали), необхідно використовувати метод максимальної правдоподібності.

    Список літератури

    1. Тихонов В. І. Оптимальний прийом сигналів. М., 1983.

    2. Перов А. І. Статистична теорія радіотехнічних систем. М., 2003.

    про авторів

    К. В. Власова - препод., Балтійський інформаційний технікум.

    В. А. Пахотін - д-р фіз.-мат. наук, проф., РГУ ім. І. Канта.

    А. А. Власов - асп., РГУ ім. І. Канта.

    УДК 550.388.2

    В. Є. Захаров, Є. В. Бахарь

    Кореляційний аналіз КРИТИЧНИХ ЧАСТОТ ШАРУ F2 ІОНОСФЕРИ за супутниковими даними ПРОХОДЖЕННЯ СИГНАЛІВ

    Опрацьовані дані супутників GPS для станцій MATE (40,39; 16,42), HERS (52,22; 13,04) і P0TS (50,52; 0,20). Отримано добові варіації повного електронного вмісту іоносфери. Проведено кореляційний аналіз критичних частот шару F2 іоносфери. Расечітано значення коефіцієнта парної кореляції між результатами обробки супутникових вимірювань і моделі іоносфери IRI для среднеширотной станції MATE, який приблизно дорівнює 0,72.

    Data for satellites GPS for the stations MATE (40,39; 16,42),

    HERS (52,22; 13,04) and POTS (50,52; 0,20) have been processed.

    Daily variations of full electronic content of ionosphere have been received. Correlation anylasis of the renetration frequancies of F2 ionospheric layer has been made. Coefficient of pair correlation between the results of data processing of satellite measurements and the ionospheric model IRI for the mid-latitude station MATE has been calculated and is about 0,72.

    Вступ

    Мета даної роботи - проведення кореляційного аналізу повного електронного вмісту (ВЕЗ) і критичних частот шару F2 іоносфери. Зіставляються дані, отримані в результаті обробки сигналів супутників GPS, з даними, отриманими за допомогою моделі іоносфери IRI2001. Результати кореляційного аналізу дозволяють судити про ступінь відповідності модельних і експериментальних даних.

    Вісник РГУ ім. І. Канта. 2008. Вип. 4. Фізико-математичні науки. С. 67 - 70.

    В. Є. Захаров, Є. В. Бахарь

    68

    Методика розрахунків добових варіацій ПЕС над станцією спостереження

    В роботі застосовувалася наступна процедура розрахунків.

    1. В якості вихідних даних використовувалися вимірювання псевдодальностей Р1 і Р2, взяті з обсерваційного файлу на добовому інтервалі. Для кожного супутника на кожен момент часу обчислювалася диференціальна затримка.

    2. Дані по AP (t) = P2 - Pi фільтрувалися з отбраковкой тих відліків, які перевищують заданий рівень, тобто там, де стався зрив в прийомі даних. Для зменшення ефекту многолучевости вибраковують супутники, чий мінімальний кут нахилу в траверзі менше, ніж тридцять градусів. Також відкидалися дані для кожного прольоту супутника, для яких кут нахилу менше двадцяти градусів. Чи не враховувалися дані супутників, для яких Коли Ви отримуєте дані було менше півгодини.

    3. За даними навігаційного файлу розраховувалися координати супутників, що пролітають над станцією.

    4. Розраховувалися кути місця і азимути на кожен момент часу для кожного супутника за цілу добу.

    5. Розраховувалися координати (широта і довгота) подіоносфер-них точок.

    6. Розраховувалися різниці Дф між широтою станції і подіоно-сферними точки.

    7. Розраховувалося місцевий час для кожного десятихвилинної відліку. На цьому етапі дані для кожного прольоту супутника згладжувались за допомогою поточного осреднения по десяти отсчетам і потім формувалися в десятихвилинні відліки за допомогою середнього арифметичного.

    8. становить система рівнянь для десятихвилинні відліків.

    9. Система рівнянь, як і в [1], вирішувалася методом найменших квадратів.

    10. Для кожного дня розраховувалася добова варіація ПЕС над станцією спостереження.

    Дана методика реалізована у вигляді алгоритмів і програм для ЕОМ: прогнозу прольоту супутників, читання Rinex файлів, фільтрації і відновлення зривів сигналу [2]. Методика була апробована на різних станціях, які застосовують різні типи приймачів. Використовувалися спостереження станцій, розташованих на різних широтах. Було показано, що методика ефективна як на середніх, так і високих широтах, коли в умовах істотно неоднорідної структури полярної іоносфери вдається відновити за GPS спостереженнями добовий хід ПЕС навіть під час збурень.

    В [2] також представлені вимірювання іоносферних затримок і відповідне їм повне електронне зміст. При цьому іоносферні розрахунки подаються у формі добових варіацій. За отриманими графіками можна судити про варіації повного електронного вмісту протягом доби, в залежності від сезону і рівня сонячної активності.

    Результати численних експериментів

    Варіації ПЕС іоносфери Nh пов'язані з варіаціями критичної частоти F2 шару іоносфери f0F2. У першому наближенні ці два параметри можна пов'язати через еквівалентну товщину іоносферного шару т як

    т ~ Nh / (foF2) 2

    Зміни товщини іоносферного шару т характеризують динаміку електронного профілю. Таким чином, вимірювання ПЕС і f0F2 доповнюють один одного.

    На малюнку наведено зіставлення виміряного і модельного (модель IRI) ПЕС для станції мате за 2000 рік. Найкраще згоду з моделлю і вимірами спостерігається влітку. Для зими і рівнодення GPS дають найчастіше занижене значення ПЕС в порівнянні з моделлю.

    69

    Мал. Порівняння виміряного і модельного (модель 1І1) ПЕС для станції мате (40.39, 16.42), по горизонтальній осі відкладені дні в 2000 р, а по вертикальній - значення ПЕС

    В ході кореляційного аналізу був розрахований коефіцієнт парної кореляції:

    N (N N Л

    R = -

    i = 1

    Z% іУі - Zxi Zуі

    / N

    Уi = 1 i = 1 У

    N

    xi2 -

    (N Л2

    Z xi

    уi = 1 У_

    N

    N

    уі

    i = 1

    (N Л2

    Z УІ

    Уi = 1 У_

    N

    В результаті розрахунків отримали, що коефіцієнт парної кореляції І = 0,72. Значення І не надто відрізняється від 1. Тому зв'язок наближено можна вважати лінійною, а кореляцію суттєвою.

    Так як значення критичної частоти №2 прямо пропорційно значенню ПЕС, то кореляція №2 буде практично такою ж, як і у ПЕС.

    70

    В. Є. Захаров, Є. В. Бахарь

    висновки

    1. Проведена обробка GPS даних за період з 1996 по 2001 рік для станцій MATE (40,39 °, 16,42 °), POTS (52,22 °, 13,04 °) і HERS (50,52 °, 0, 20 °).

    2. Отримано добові варіації ПЕС для станції MATE.

    3. Проведено порівняння даних обробки сигналів з супутників GPS з даними, отриманими за допомогою моделі IRI2001. Отримано значення коефіцієнта парної кореляції даних по ПЕС ~ 0,7. Такого ж порядку величини значення можна очікувати і в разі порівняння даних по критичної частоті шару F2 іоносфери.

    Список літератури

    1. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинні методи математичних обчислень. М., 1980.

    2. Ефішов І. І. Розробка методу діагностики стану іоносфери по вимірах затримок сигналів супутників системи GPS: Дис. ... канд. фіз.-мат. наук. Київ, 2000.

    3. Шагімуратов І. І., Баран Л. В., Ефішов І. І., Якимова Г. А. Абсолютні іоносферні вимірювання на основі GPS // Проблеми дифракції та розповсюдження електромагнітних хвиль: Зб. тр. / МФТІ. М., 1996. С. 111-120.

    про авторів

    В. Є. Захаров - д-р фіз.-мат. наук, проф., РГУ ім. І. Канта.

    Е. В. Бахарь - асп., РГУ ім. І. Канта.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити