Введение
1. Подходы к описанию ионосферного радиоканала 34
1.1. Общие принципы описания каналов связи и их классификация 34
1.2. Математическое описание сигналов на выходе каналов связи
1.2.1. Каналы с детерминированными параметрами 44
1.2.2. Каналы со случайными параметрами и аддитивной помехой 45
1.2.3. Радиоканалы со случайной структурой
1.2.3.1. Канал с дискретной многолучевостью 48
1.2.3.2. Радиоканал с замираниями селективными по частоте 49
1.2.3.3. Радиоканал с замираниями селективными по времени 51
1.2.4. Представление непрерывных каналов на основе стохастических дифференциальных уравнений 52
1.2.4.1. Радиоканалы с сосредоточенными параметрами 52
1.2.4.2. Описание радиоканалов на основе стохастических дифференциальных уравнений 53
1.2.4.3. Представление случайных полей в пространственно-временных радиоканалах 54
1.3. Структурно-физическое описание радиоканалов 56
2. Экспериментальные предпосылки описания ионосферного канала на основе структурно-физического подхода 62
2.1. Экспериментальные данные, полученные различными методами радиозондирования ионосферы 62
2.1.1. Результаты зондирования широкополосными сигналами 62
2.1.2. Результаты комплексных экспериментов 64
2.1.3. Исследования отдельных характеристик распространения 66
2.1.4. Исследования особенностей распространения декаметровых радиоволн на основе доплеровских и ЛЧМ-радаров 67
2.1.5. Распределения амплитуд, фаз и углов прихода
2.1.5.1. Некоторые теоретические результаты 82
2.1.5.2. Экспериментальные результаты 84
2.1.5.3. Изменения фазы 87
2.2. Волновые возмущения в среднеширотной ионосфере 88
2.2.1. Вероятность наблюдения ПИВ 89
2.2.2. Спектральный состав ВВ 91
2.2.3. Пространственные характеристики ВВ 92
2.2.4. Фазовые скорости ПИВ
5 2.2.5. Амплитуда вариаций электронной плотности ВВ 95
2.2.6.Рекомендации по моделированию волновых возмущений 96
2.3. Другие возмущения 97
2.4. Выводы 98
3. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель ДКМ-канала 100
3.1. Основные положения структурно-физической модели ионосферного радиоканала и возможные подходы к ее реализации 100
3.2. Структурно-физическая модель ионосферного канала на основе метода геометрической оптики для нестационарной неоднородной анизотропной ионосферы
3.2.1. Постановка задачи и лучевые уравнения 102
3.2.2. Особенности решения лучевых уравнений для крутопадающих на ионосферу траекторий 108
3.2.3. Краткая характеристика алгоритма и программы расчета лучевых траекторий 111
3.2.4. Модель горизонтально-неоднородной нестационарной магнитоактивной ионосферы 115
3.2.4.1. Пространственное распределение электронной концентрации
в ионосфере 115
3.2.4.2. Частота соударений электронов и затухание декаметровых
волн в ионосфере 123
3.2.4.3. Модель геомагнитного поля 129
3.2.4.4. Учет отражений от спорадического слоя Es 129
3.2.5. Решение граничной задачи и способ определения МПЧ трассы 137
3.3. Приближенные методы расчета характеристик распространения 138
3.3.1. Расчет характеристик ионосферного канала на основе эквивалентных траекторий 138
3.3.2. Построение структурно-физической модели ионосферного канала
на основе методов типа рефракционного интеграла 140
3.3.3. Модель канала на основе упрощенного метода характеристик 142
3.3.3.1. Расчет траектории луча 143
3.3.3.2. Модель горизонтально-неоднородной нестационарной ионосферы 145
3.3.3.3. Приближенные методы учета влияния на характеристики распространения геомагнитного поля 146
3.3.3.4. Решение граничной задачи и способ определения МПЧ трассы... 149
3.4. Расчет частотных и временных характеристик радиоканала 150
3.4.1. Представление передаточной характеристики ионосферного -6 радиоканала и ее пространственно-частотно-временное разложение 150
3.4.2. Подходы к построению компьютерного имитатора КВ-канала 152
3.4.3. Компьютерный имитатор узкополосного ионосферного КВ-канала. 152
3.4.4. Имитационное моделирование узкополосного радиоканала 154
3.4.5. Расчет частотных и временных характеристик широкополосного ионосферного канала 156
3.4.6. Процесс имитационного моделирования широкополосного канала..
3.5. Область применения ДАСФ-модели ионосферного радиоканала и примеры имитационного моделирования 161
3.6. Выводы 173
4. Исследование характеристик распространения с использованием динамической адаптивной структурно-физической модели ионосферного радиоканала 176
4.1. Влияние дисперсионных свойств и нестационарности ионосферной плазмы на характеристики радиоканала 176
4.1.1. Полоса когерентности ионосферного канала по частоте 176
4.1.2. Исследование работы и оценка потенциальных возможностей ЛЧМ-ионозонда 184
4.1.3. Определение времени стационарности ионосферного радиоканала.
4.1.3.1. Спектр передаточной характеристики по медленному времени 193
4.1.3.2. Определение времени стационарности ионосферного радиоканала 196
4.1.3.3. Результаты численного моделирования 199
4.1.4. Определение пространственной полосы когерентности 202
4.1.4.1. Пространственный спектр передаточной характеристики 202
4.1.4.2. Результаты численного моделирования 206
4.2. Исследование частотных и корреляционных характеристик ионосферного канала 208
4.2.1. Временные вариации характеристик ионосферного канала 209
4.2.2. Пространственные вариации характеристик ионосферного канала.. 227
4.2.3. Оценка радиуса пространственно-временной корреляции 228
4.3. Исследование статистических и корреляционных характеристик полей декаметровых волн 230
4.3.1. Условия моделирования 231
4.3.2. Методика численного эксперимента 231
4.3.3. Результаты и их анализ 2 4.4. Способ частотно-временной локализации сигналов 240
4.5. Ошибки решения обратной задачи однопозиционного местоопределения, обусловленные погрешностями прогнозирования состояния ионосферы 248
-7 4.5.1. Коррекция параметров ионосферной модели по данным однопозиционного местоопределения реперных источников 249
4.5.2. Использование данных радиозондирования ионосферы в задаче пеленгации 255
4.5.3. Использование адаптивных моделей ионосферы в задаче пеленгации и однопозиционного местоопределения 262
4.6. Уменьшение влияния многолучевости на точность определения углов прихода интерферометрическими методами 268
4.7. Выводы 273
5. Комплексные экспериментальные исследования и моделирование ионосферного КВ-канала на среднеширотных трассах различной протяженности и ориентации 277
5.1. Спектральное оценивание характеристик распространения ионосферных радиоволн 278
5.1.1. Спектральный метод оценивания параметров ионосферного канала 279
5.1.2. Методика и условия измерений характеристик непрерывных узкополосных сигналов, отраженных от ионосферы 284
5.1.3. Экспериментальное оценивание характеристик сигналов, отраженных от ионосферы 286
5.1.4. Экспериментальная проверка прогнозирования энергетических характеристик распространения ДКМВ 3 03
5.1.5. Оценка статистических свойств характеристик сигналов, отраженных от ионосферы 318
5.2. Наклонное ЛЧМ-зондирование ионосферы и адаптивное моделирование 326
5.2.1. Методы спектрального оценивания разностного сигнала 326
5.2.1.1. Способ оцифровки разностного сигнала 327
5.2.1.2. Многооконный метод оценки спектральной плотности мощности разностного сигнала 328
5.2.1.3. Методика выделения мод распространения и очистка ЛЧМ-ионограмм 332
5.2.2. Исследование характеристик КВ-канала на основе наклонного ЛЧМ-зондирования и моделирования 333
5.2.2.1. Аппаратура и методика обработки данных 333
5.2.2.2. Результаты наблюдений 334
5.2.2.3. Моделирование и обсуждение 350
5.2.2.4. Эффекты аномальных потерь в окрестности МПЧ магнитоионных компонент 357
5.3. Исследование угловых характеристик декаметровых радиоволн и -8 однопозиционное местоопределение источников радиоизлучения 360
5.3.1. Способ построения широкополосного однопозиционного многоканального пеленгатора-дальномера KB диапазона 361
5.3.1.1. Требования к аппаратуре 362
5.3.1.2. Алгоритм обнаружения и локализации источников по времени, частоте и в пространстве угловых координат 362
5.3.1.3. Алгоритм выделения доминирующего луча 368
5.3.1.4. Однопозиционное местоопределение ИРИ 36 8
5.3.2. Исследование угловых характеристик декаметровых волн по результатам комплексных экспериментов 369
5.3.4. Экспериментальная оценка ошибок решения обратной задачи однопозиционного местоопределения, обусловленных погрешностями прогнозирования состояния ионосферы 379
5.3.4.1. Используемая аппаратура и условия эксперимента 380
5.3.4.2. Результаты экспериментальной оценки погрешностей однопозиционного местоопределения 381
5.4. Выводы 386
Заключение 389
Литература
