автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.14, диссертация на тему:Особенности обработки информации о структуре импульсных радиосигналов, прошедших ионосферный канал

^ДК 621.371.31

На правах рукописи

" * О А

ТРЕГУБ Илона Владимировна

17 ИЮЛ ?000

ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ О СТРУКТУРЕ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ, ПРОШЕДШИХ ИОНОСФЕРНЫЙ КАНАЛ.

Специальность 05.13.14 - Системы обработки

информации и управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000 год

Работа выполнена на кафедре физики Московского государственного университета леса.

Научные руководители: Доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ В.Н.Харченко,

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю.С. Галкин

Официальные оппоненты.

Доктор технических наук, руководитель отдела оптико-физических методов измерений ЦАГИ В.П. Кулеш

Кандидат технических наук, заведующий лабораторией цифровых ионозондов ИЗМИРАН В.В. Кольцов

Ведущая организация:

НИИ Космических систем, филиал ГК НПЦ им. М.В. Хруничева.

Защита диссертации состоится " МОЯ 2000 года в часов на заседании Специализированного совета 05.13.14 Московского государственного университета леса по адресу: 141005, Мытищи-5 Московской области, 1-я Институтская ул., МГУЛ.

Автореферат разослан"_"_2000 года.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, .просим направлять по указанному выше адресу.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГУЛа

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, доцент A.A. Дашков

Um о

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. * . . ¡'

Известно, что для мониторинга окружающей среды, управления :осмическими объектами и связи с удаленными корреспондентами гримешются информационно-измерительные системы и системы управления : различными моделями сигналов, которые передаются через ионосферный :анал связи, при этом состояние ионосферы вносит искажение в юредаваемую информацию. Обработка принимаемого сигнала позволяет, как юсстановить переданную информацию, так и определить параметры среды шспросгранения сигналов, которые используются для решения задач »рганизации радиосвязи, прогнозирования коротковолновых (КВ) трасс >аспространения радиоволн, повышения надежности и достоверности предаваемой информации, повышения надежности управления юсмическими аппаратами, прогноза землетрясений, тайфунов и цунами.

Гак, для решения задач мониторинга околоземной среды и ионосферы в шличных регионах, применяются станции космического мониторинга Томск), использующие дистанционное спутниковое зондирование для юследования закономерностей климатоэкологических параметров жружающей среды, сеть доплеровских комплексов (Москва, Санкт-Тетербург, Томск, Харьков), позволяющая по,!: данным наклонного ондирования исследовать ионосферу в естественных условиях и при гскусственных возмущениях. Кроме того, создается национальная программа ;онтроля и прогноза состояния околоземной среды - "Космическая погода:' юнтроль и прогноз" (ИПГ Москва) в рамках которой предполагается гроведение комплексных измерений параметров внешней среды, обработка и дализ информации о состоянии магнитосферы, верхней атмосферы и гоносферы.

Определение параметров ионосферы осуществляется при обработке :игналов, принимаемых со спутников, а так же по данным вертикального, гаклонного и наклонно-возвратного зондирования ионосферы. При этом :реда распространения радиоволн существенно влияет на форму сигналов, [то приводит к искажениям передаваемой информации. С другой стороны, •еличина и характер этих искажений определяют параметры ионосферы, :оторые должны учитываться при обработке сигналов.

Другой важной задачей является прогноз распространения радиоволн горотковолнового (КВ) диапазона. Для решения этой задачи используются 1азличные глобальные эмпирические модели ионосферы, построенные на 1Снове баз экспериментальных данных вертикального и наклонного ондирования ионосферы. Точность модельного прогноза на сегодняшний

день составляет порядка 20%, поэтому актуальным является повышение точности и надежности прогноза коротковолновых трасс распространения сигналов.

Анализ современных методов обработки сигналов ИИС при прохождении и отражении этих сигналов от ионосферы показал, что, несмотря на множество работ, посвященных данной тематике, оценка влияния среды распространения исследована недостаточно. Так, для упрощения математических расчетов параметров сигналов, дисперсионная характеристика ионосферы принимается линейной (Никольский В.В.), что значительно облегчает исследования. В случаях необходимости учета нелинейности, интерес представляют изменения лишь огибающей сигнала (Намазов С.А.). Кроме того, в научной литературе рассматриваются сигналы с малым числом форм модуляций.

Однако на практике при работе ИИС используются сигналы с большим многообразием амплитудной, частотной и фазовой функциями модуляции.

Вместе с тем проведенные недавно исследования выявили, что нелинейность частотной дисперсии среды распространения существенно влияет на параметры сигналов и зависит от конкретной формы модуляции, поэтому возникла необходимость для подробного изучение влияния нелинейной дисперсионной характеристики ионосферы на сигналы ИИС, имеющие различные виды амплитудной, фазовой и частотной модуляции.

Таким образом, анализ информации о структуре импульсных радиосигналов, прошедших ионосферный канал для совершенствования методов обработки принимаемых сигналов и повышения достоверности и информативности передаваемых данных является актуальной научной задачей решению которой и посвящена реферируемая диссертационная работа.

. Цель и задачи исследования.

Целью данной работы является совершенствование методов обработки информации путем учета влияния нелинейности частотной дисперсии в системах с ионосферным каналом передачи сигналов,

Задачами данной работы является:

1. Классификация методов обработки сигналов, прошедших ионосфер)', по степени влияния нелинейной частотной дисперсии на информационные параметры.

2. Теоретическое обоснование новых методов обработки сигналов с импульсной модуляцией для учета указанного влияния в технологиях

мониторинга ионосферы и управления информационно-измерительными системами с ионосферным каналом передачи данных.

3. Разработка алгоритмов и пакетов программ численного моделирования для изучения трансформации информационных свойств сигналов в ионосферном канале и применение их для реализации предложенных методов обработки и коррекции результатов практических измерений.

4. Экспериментальная апробация предложенных методов обработки сигналов на реальных натурных ионосферных измерениях.

Научная новизна работы.

1. Выявлены существенные различия в трансформации сигналов с импульсной модуляцией различного вида, прошедших ионосферный канал.

2. Получено теоретическое обоснование новых методов обработки информационных сигналов с учетом нелинейности частотной дисперсии ионосферного канала.

3. Разработаны алгоритмы и созданы пакеты программ, формирующих исследовательскую базу для анализа модельных и практических ситуаций обработки информационных сигналов.

4. Предложены новые методы обработки информационных сигналов в технологиях мониторинга ионосферы и управления через ионосферный канал с учетом нелинейности частотной дисперсии ионосферы.

Защищаемые положения.

1. Принципы анализа и классификации импульсных радиосигналов, прошедших ионосферу, по степени влияния нелинейной частотной, дисперсии на их информационные параметры.

2. Теоретическое обоснование новых методов обработки сигналов с импульсной модуляцией для учета указанного влияния в технологиях мониторинга и управления информационно-измерительных систем с ионосферным каналом.

3. Созданные алгоритмы и пакеты программ численного моделирования для изучения трансформации информационных свойств сигналов. в ионосферном канале и применение их для реализации предложенных методов обработки и коррекции результатов практических измерений.

4. Экспериментальная апробация предложенных методов обработки сигналов на реальных натурных ионосферных-измерениях.

Практическая значимость' работы заключается в повышении точности и достоверности прогностического мониторинга ионосферы радиозондированием с использованием наземных ионосферных станций, в возможности дополнения перечня определяемых параметров ионосферы прямым измерением степени нелинейности частотной дисперсии, позволяющим получить фазу сигнала свободную от доплеровского влияния, в возможности повышения точности оперативного и долгосрочного прогнозов ионосферного прохождения декаметровых волн для повышения надежности коротковолновой связи путем предварительного расчета дисперсионного ослабления сигнала в ионосфере дополнительно к известному явлению фединга сигналов.

Работа проводилась при поддержке грантов Министерства образования РФ "Физмат", "Конверсия экология и высокие технологии". Результаты исследования использованы при разработке перспективных методик мониторинга ионосферы наземными методами в ИЗМИР АН.

. Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на XII Межреспубликанском симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах (Томск, июнь 1993), на IV Международной научно-технической конференции «Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах» (Вологда, июнь 1994), на 50-й научной сессии международной научно-технической конференции « 100-летие начала использования электромагнитных волн и зарождения радиотехники» (Москва, май 1995), на Московской научно-технической конференции «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве» (Москва, февраль 1997), на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию РКК «Энергия им. С.П. Королева и 90-летию со дня рождения академика С.П. Королева (Королев, ноябрь 1996), на LI1 научной сессии, посвященной дню радио российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. A.C. Попова, а также на 4 кафедральных научно-практических семинарах и на 7 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГУЛ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 20 работ, список наиболее значимых из них приводится в конце реферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 156 страницах, содержит 33 рисунка и список цитируемой литературы из 188 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение содержит общее обоснование актуальности тематики, характеристику выбранной научной задачи, ее научной новизны и практической ценности. Приведены краткие сведения о структуре и содержании диссертации.

Большинство информационно-измерительных систем используют при передаче информации открытые каналы связи, которые существенно влияют на качество передаваемой информации и функционирование системы в целом.

В настоящее время, обработка сигналов, распространяющихся в ионосферном радиоканале, и диагностика состояний ионосферы осуществляется различными методами, которые изучены достаточно подробно.

Исследования неоднородной структуры ионосферы (В.Д. Гусев), диагностика ионосферы ЛЧМ-методом (В.А. Иванов), исследования искусственных образований (В.П. Урядов), изучение распространения радиоволн при космической связи (H.A. Арманд, О.И. Яковлев), изучение распространения радиоволн в неоднородных средах (Д.С. Лукин), прогнозирование процесса распространения декаметровых волн (В. Г. Барабашов) и др. существенно добавили знаний о свойствах ионосферы и процессах распространения радиоволн.

Практически во всех работах частотная дисперсия среды предполагалась линейной, кроме того, до настоящего момента изучены сигналы с небольшим числом форм модуляций. :

Вместе с тем, конкретные эксперименты, проведенные независимыми исследовательскими группами (Д.В. Корнелиус и др., С.Х. Ванг Джон и др.) по зондированию ионосферы показали, что существуют расхождения между теоретически рассчитанными и полученными из экспериментальных данных параметрами сигналов, которые не могут быть объяснены в рамках общепринятых методов обработки и требуют дальнейшего теоретического, методического и экспериментального изучения.

В тоже время, последние исследования показали, что объяснение возникающих противоречий может быть получено при обработай сигналов во втором приближении теории дисперсии.

Помимо этого, рассмотрение в данной диссертационной работе изменений комплексной формы сигналов, в дополнении к традиционному

анализу только огибающей сигнала, позволяет выявить и исследовать новый измеряемый физический параметр, позволяющий более точно определять характеристики ионосферы.

Первая глава содержит анализ современных методов обработки сигналов информационно-измерительных систем, отраженных от ионосферы и формулировку'задачи диссертационной работы.

Рассмотрены свойства ионосферы и их влияние на информационные параметры сигналов. Показано, что современные теоретические методы обработки сигналов, проходящих ионосферный радиоканал, основаны, • прежде всего, на различных моделях электронной концентрации в ионосфере -¡Параболической, косинусной, аппроксимации слоем Эпштейна и др.

11 При этом, решение задач мониторинга ионосферы и прогнозирования КВ трасс распространения радиоволн связанно с применением восстановленных профилей электронной концентрации и эффективной частоты соударений частиц, которые определяются из анализа информационных свойств сигналов, отраженных от ионосферы.

Классические методы обработки сигналов ИИС, такие как методы группового и фазового запаздывания, метод ослабления амплитуды, метод ■доплеровских измерений учитывают только линейные слагаемые в законе дисперсии, что приводит лишь к групповой задержке сигнала. Поэтому, в рамках методов обработки сигналов в первом приближении теории дисперсии невозможно объяснить появляющиеся различия между параметрами сигналов, полученных в результате проведения натурных экспериментов и теоретическими рассчитанными параметрами сигналов.

Первые работы по учету влияния нелинейности дисперсионной характеристики среды на информационные свойства сигналов были ¡проведены В.Л. Гинзбургом для квазимонохроматического импульса с узким частотным спектром, для которого электрическое поле описывается математическим соотношением

■ ГI

Яо(г)=/4(0е,в" (1)

где А{{) - медленно меняющаяся функция времени, определяющая вид модуляции излучаемого сигнала. Напряженность электрического поля принимаемого радиоимпульса под воздействием нелинейной частотной дисперсии ионосферы приобретает вид

ехр

|л(г)ехр

(г-у'(соа)У 2р"(а1„)

у/2т<р"{ш0) г2 (/-<р'(са0))г

2 <?"(ш0) <р"(ео 0)

к/т

Из формулы (2) видно, что <г>" оказывает существенной влияние на комплексную форму сигналов, при этом трансформация сигнала определяется как величиной нелинейности частотной дисперсии ионосферы так и начальной функцией модуляции.

Исследования искажений огибающей показали, что воздействие ионосферы на линейно частотно-модулированные импульсы приводит к их расплыванию (В.А. Иванов), уширению или компрессии исходного сигнала (М.Б. Виноградова, О.В. Руденко, А.П. Сухоруков), изменению формы огибающей сигналов с ограниченным спектром (С.А Намазов): Однако детальных исследований фазы и мгновенной частоты сигналов, отраженных от ионосферы проведено не было.

Вместе с тем анализ (2) показывает, что наличие ф" в подынтегральной функции может привести как к существенным искажениям комплексной формы (включая фазу) исходного модулированного сигнала, так и к компенсации или ослаблению воздействия нелинейности дисперсии на форму сигнала, модулированного определенным видом функций, при вычислении

Поэтому возникает необходимость дальнейшего уточнения учета влияния нелинейной частотной дисперсии ионосферы не только на амплитуду, но и на фазу и мгновенную частоту сигнала.

Таким образом, задача об учете влияния нелинейной частотной дисперсии ионосферы на методы обработки различных классов сигналов ИИС при прохождении и отражении от ионосферы и анализ возникающих при этом искажений информационных свойств импульсных сигналов, а также поиск сигналов, влияние нелинейной частотной дисперсии на которые можно скомпенсировать и определяет задачу настоящей диссертационной работы.

интеграла от которых квадратичное слагаемое

в фазе сокращается.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию предлагаемых методов обработки сигналов информационно-измерительных систем с учетом нелинейной частотной дисперсии ионосферы.

Известно, что большинство ИИС для передачи информации используют

амплитудно-модулированные сигналы, которые условно можно разбить на классы по степени трудности вычислений аналитических выражений для параметров сигнала, прошедшего ионосферный радиоканал. С этой точки зрения, наиболее простым является класс гладких колоколообразных огибающих, рассмотренных в первом параграфе и имеющих вид

1 + ('/г„)'

ж

а + со К В

0, * > а.

в

со вЯЛ I < 0, г:

п

\7В п-2Н

- (3)

А,, (0 = ехр(-1 "/г" )• (0.5{со%{В!) + 0)

Выбор именно этих функций базируется на том основании, что с одной стороны они описывают реальные сигналы ИИС, а с другой стороны различное поведение этих функций на концах области определения представляет интерес для исследования влияния угла отсечки огибающей на возможность получения аналитических выражений для информационных параметров сигналов, прошедших ионосферный канал. Анализ каждого сигнала представлял собой отдельную математическую задачу с собственной методикой решения.

После проведения трудоемких математических преобразований были рассчитаны напряженности электрических полей и проанализированы информационные параметры сигналов

Так поле сигнала с лоренцевой огибающей, описанной функцией А>(1) в выражении (3) под воздействием ионосферы в точке приема приобретает вид

[ 0.25а>"(1 -а>')т

сое -———

I 4-<е> +г0

хехр

л ^+4<р- т;+2<р }

(4)

который легко анализируется, при этом показатель степени экспоненты в выражении (4) определяет фазу сигнала

ф + <-{<Р'~')2-<Р"__. ... . т.

Возникающий при этом дополнительный фазовый сдвиг зависит от времени, что приводит к девиации мгновенной частоты, которую можно определить как производную фазы по времени. Тогда дифференцируя третье и четвертое слагаемое в выражении (3) по времени, получим

Изменение мгновенной частоты сигнала свидетельствует о том, что при специальной обработке сигнала можно выделить новый параметр - девиацию мгновенной частоты, несущий информацию о среде распространения, более чувствительный к изменениям характеристик среды, чем амплитуда сигнала.

Ограничение области определения функции модуляции и отсутствие гладкости на концах интервала для косинусной модуляции с углом отсечки 90° приводят к выражению для напряженности электрического поля в точке' приема

'"(г-р')"-/?"! 1

о В2<р" 2со$—-—гя

16 <р"гВ' +л2

1 • I л„ и В'<Р Г8<Р (1~<Р )'В \(хр'-В'+л- ) 2 4 ¥; ^ 2 \Щ"-В*+х-

(1)

из анализа которого не удается получить аналитическое выражение для фазы и девиации частоты. Вместе с тем, сравнение формул для напряженности поля излучаемого и принимаемого сигналов показывает, что вторая производная фазовой функции трассы распространения ср" влияет на амплитуду и фазу сигнала сложным образом. Исследования показали, что ограничение области определения функции модуляции и величина угла отсечки, определяющая степень гладкости на концах интервала также влияет на характер изменений фазы и частоты импульсов.

Дальнейшее развитие методов обработки сигналов ИИС во втором приближении теории дисперсии обусловлено последующим изучением влияния формы огибающей на характер трансформаций сигналов, прошедших ионосферный канал, особенно отсутствием гладкости функции модуляции, поэтому во втором параграфе был рассмотрен класс сигналов, функции амплитудной модуляции которых являются кусочно-гладкими.

Напряженность электрического поля наиболее представительного. сигнала, имеющего разрыв производной огибающей в точке максимума описывается выражением

£■»(') = ехр

Г !<П

г

V

• ехр(/(И00

(8)

функция амплитудной модуляции сигнала (6) в точке максимума не является гладкой. В результате проведенных математических расчетов поле в точке приема под влиянием ионосферы приобретает вид

£(г) = ехр

Ы'

ехр / ©</-«>» +

2-х'

(9)

Анализ (9) показывает, что наличие разрыва производной огибающей в точке максимума ведет к отсутствию девиации частоты. Таким образом, можно сделать вывод о том, что существуют сигналы с кусочно-гладкими функциями амплитудной модуляции, форма которой меньше подвергается воздействию среды распространения, чем колоколообразная. Кроме того, специальный вид функций таких сигналов приводит к отсутствию девиации мгновенной частоты. Следовательно, сигналы такого вида менее подвержены влиянию ионосферы и применение этих сигналов в информационно-измерительных системах приведет к значительному снижению искажений передаваемой информации.

В третьем параграфе представлены возможности аналитического описания импульсных сигналов с прямоугольной формой огибающей.

Известно, что исследованные ранее (В.Л. Гинзбург) теоретические соотношения для прямоугольного импульса являются аналитически не представимыми, более того, на практике прямоугольная модуляция не реализуется, т.к. ограничения аппаратуры ведут к сглаживанию огибающей. Учитывая это, в работе были рассмотрены наиболее простые приближения огибающей сигнала к прямоугольной форме. Среди них рассматривались как гладкие функции амплитудной модуляции, такие, как арктангенс, гиперболический тангенс, рациональные функции, содержащие экспоненту и тригонометрические функции, так и кусочно-гладкие модулирующие функции, когда передний фронт огибающей сигнала описывался линейной функцией, косинусом и др. Получаемые при этом выражения также получились теоретически не анализируемыми. Кроме того, проведенный в работе анализ известного приближения прямоугольного импульса сигналом с супергауссовой огибающей с постоянной частотой заполнения, проявил затруднительность анализа получаемых выражений. Проведенные исследования показали, что более целесообразно аппроксимировать прямоугольную огибающую функцией

Л(<) =

i+W

13 (10)

поскольку варьированием степени п можно получать различные приближения прямоугольного импульса. По аналогии с супергауссовой огибающей, функцию (10) в работе было предложено назвать суперлоренцевой.

Математические преобразования выполненные для сигнала, модулированного (10) позволили получить выражение для комплексной формы сигнала после прохождения ионосферного канала, которое имеет вид

, т /27и , £(') = "•, —-exр /(ю/-ф +

(/-Ф')2 2ф"

) х

я-1

=i £ \ _ 0 _ т:/" -2/"т(г-<р')

Л 2ф"

(11)

При значении параметра п=2 девиация мгновенной частоты сигнала с суперлоренцевой огибающей определяется выражением

где

Ф dt

„V

arctg

ß,(0+ß2(0+ß,(0+ß4(0 . (12) а,(0+а,(0+а3(0 + а4(0]

ß(l) = a(l)-arctg(yU)) (13)

2,(0 = ехр -/(■

(14")

1 х/1) и у/1) определяются из соотношения г/О = х/1) - у//) , где

,Зя-7__

4 2-ф"

Амплитуда сигнала с суперлоренцевой огибающей, полученная как модуль соотношения (11) представлена на рисунке 1. При этом качественное совпадение с результатами В.Л. Гинзбурга (интеграл Френеля) в области переднего и заднего фронтов амплитуды прямоугольного импульса свидетельствует о допустимости аппроксимации прямоугольного импульса сигналом с суперлоренцевой огибающей.

о ш

ш Агпр1

Рис.1 Амплитудная структура импульсного сигнала с суперлоренцевой огибающей с учетом влияния ионосферы.

Помимо сигналов с амплитудной модуляцией, на практике широко используются сигналы с линейно-частотной модуляцией, теория метода обработки которых изложена в четвертом параграфе. При этом полученные математические зависимости для амплитуды, фазы и частоты ЛЧМ сигналов под воздействием ионосферы показывают, что нелинейная частотная дисперсия среды приводит к существенным искажениям первоначальной формы сигналов.

Так для линейно-частотно модулированного сигнала, ограниченного временным интервалом

£„(/)= ге(-7; +Т) (15)

влияние нелинейности частотной дисперсии приводит к изменениям поля в точке приема

^2<р'а +1

, 2/ 1.2|»'и-1;_ф|

1 (2 <р"а + \)Г-^-<р')

у[21р" ^2 <р"а + \

(16)

которое при стремлении Т к бесконечности (Т—»от) сводится к известному выражению для ЛЧМ сигнала (В. А. Иванов). При этом проведенные в работе расчеты подтвердили наличие квадратичной зависимости фазы от времени, что приводит к появлению девиации частоты

2(5 +1/а 4

которая также зависит от величины нелинейности частотной дисперсии ионосферы.

Влияние нелинейной частотной дисперсии ионосферы на комплексную форму сигналов с различными видами модуляций, теоретически показанное в предыдущих главах, было исследовано методом компьютерного моделирования.

В третьей главе представлена математическая модель процесса распространения импульсных сигналов в ионосфере во втором приближении теории дисперсии, разработаны алгоритмы и пакеты программ, позволяющих оценивать степень влияния ионосферы при обработке сигналов ИИС, а так же учитывать параметры излучаемых импульсов для уменьшения искажений принимаемых сигналов.

Применение модели к сигналу с гауссовой и лоренцевой огибающей, привело к полному совпадению аналитически рассчитанных и полученных из численного эксперимента значений для амплитуды, фазы и частоты сигнала, тго подтвердило правильность работы программы. В дальнейшем были промоделированы сигналы, косинусная огибающая которых на интервале эбласти определения имеет различные углы отсечки и для которых теоретический анализ выражений для фазы и частоты сигнала затруднен.

Искажения параметров этих сигналов показаны на рисунке 2 (а,б).

а)

б)

Рис 2. Изменения формы AM сигналов под воздействием нелинейной частотной дисперсии ионосферы, а) Косинус с углом отсечки 180°; б) Косинус с углом отсечки 90°;

Из рисунков видно, что влияние нелинейной дисперсии при ограничении области определения функции модуляции и уменьшении угла этсечки ведет к сложной зависимости фазы и девиации мгновенной частоты.

Кроме того, представилось необходимым промоделировать. прямоугольный импульс для сравнения его адекватности с полученными занее аналитическими приближениями (суперлоренц). Деформация

Амплитуда

Фаза

Девиация частоты

Ш. ш

/ У

; X \

; / \ 1

[ i \ \ V..

-50 -25 0 25 еремя,мксек

50

1.4

во

-1'$5(Г -25 0 25 50 _время, мксек_

5-Ю*

А

л г! ! t / \

ч I

i 1

-50 -25 0 25" Еремя, мксек

50

V л \

/ t \ \ \

i \ V

\ \ \

1.5

-1,5

N

\

510' гх

-50 -25 0 25 50 гремя, мксек

-50 -25 0 25 50 время,мксек

-50 -25 0 25 50 время, мксек

амплитуды и фазы прямоугольного импульса приведены на рисунках 3 и 4 соответственно. -

м п ^ ш в.ремя, мкеек

3 с

J

Рис 3. Амплитудная структура прямоугольного' импульса, отраженного от ионосферы.

6 5000

и

!.!] 1 ■ ■ .

. | I ' ; ' [ | 1' | ! 1 в1\

»рэмя. м*сек

Рис 4. Девиация частоты прямоугольного импульса, отраженного от ионосферы.

Проведенный анализ результатов показал, что уже при значении параметра п - 4 достигается хорошее соответствие между прямоугольным и суперлоренцевым импульсом с относительной погрешностью определения амплитуды, фазы и частоты в центральной части импульса не более 0,5%.

Четвертая глава содержит результаты экспериментальных исследований по проверке предложенных теоретических методов обработки импульсных сигналов с учетом влияния нелинейной дисперсионной характеристики ионосферы на амплитуду, фазу и частоту.

Натурные измерения по определению информационных свойств сигналов, отраженных от ионосферы при вертикальном зондировании были проведены при поддержке лаборатории цифровых ионозондов ИЗМИР АН на аппаратуре "Парус", блок-схема которой приведена на рисунке 5.

Рис 5 ' Блок-схема

ионозонда «Парус» для исследования . влияния нелинейной . частотной дисперсии ионосферы на отраженные сигналы

При этом в точке приема регистрировались квадратуры Ке(Е(1)) и 1т(Е(1)) сигналов, отраженных от ионосферы и по ним рассчитывались значения амплитуды, фазы и частоты радиоволн. После обработки массива данных, содержащего более пяти тысяч квадратурных реализаций были получены полные формы как огибающих, так и фаз и мгновенных частот

радиоимпульсов, имеющих различные значения длительности и частоты несущей. Примеры подобных расчетов амплитуды и мгновенной частоты импульса длительностью 200 мксек с несущей частотой 4,25 МГц, отраженного от ионосферного слоя Р2 приведены на рисунках соответственно.

6 и 7

»1 !

» «1

;

! .

• ' 1

- ! ! I ♦

О 10 20 30 « 50 -

Рис 6. Амплитудная структура сигнала при вертикальном зондировании ионосферы.

гая>

| ОВД

, 4X0

I

-' о

| -4X0

' -аго

Рис 7. Девиация частоты сигнала при вертикальном зондировании ионосферы

При оценке применимости модели, экспериментальные значения сопоставлялись результатам математического моделирования. Для указанного выше примера сравнение характера изменения амплитуды и девиации частоты приведено на рисунках 8 и 9 соответственно.

12

05

Ос

I /V 1 V-- ь) \

1, 1 \ \ I

• ! ■¿\ ; ; 1 41

О 50 153 150 200 250 времч. мксек

ч

V

\ / »>> А к А

\1 <

; *

1

1 1

1

0 50 100 Я0 250 ЗИ время, усек

Рис.8 Сравнение модели с экспериментом для амплитуды отраженного сигнала.

Рис.9 Сравнение модели с экспериментом для девиации частоты отраженного сигнала.

По предложенной методике были произведены расчеты электронной концентрации в максимуме ионосферного слоя Р2, которыепредставлены на рисунке 10, сплошной линией изображена зависимость, полученная с помощью математического моделирования, точками - полученная при обработке реальных сигналов, отраженных от ионосферы.

КГц

I

„."Г ■-•Г'

1,4 1,6 1.0 1 Я*.СМ~3

Рис.10 Определение

электронной концентрации в максимуме ионосферного слоя по величине девиации мгновенной частоты отраженного сигнала.

Таким образом, экспериментальные измерения подтвердили результаты численного эксперимента и теоретически выявленные закономерности влияния нелинейной частотной дисперсии ионосферы на информационные параметры сигналов.

Основные результаты диссертационной работы.

1. В диссертационной работе проведен анализ и классификация существующих методов обработки сигналов, прошедших ионосферный канал. Выявлена необходимость дальнейшего совершенствования методов обработки импульсных сигналов с различными формами и видами модуляции в условиях действия нелинейной частотной дисперсии.

2. Выполнены аналитические исследования и создано теоретическое обоснование новых методов обработки информационных сигналов с импульсной модуляцией в условиях влияния нелинейности частотной дисперсии ионосферного канала.

3. Разработаны алгоритмы и созданы пакеты программ для анализа и обработки информационных сигналов, прошедших ионосферный канал методом численного моделирования.

4. Выбрана и адаптирована экспериментальная установка для решения поставленной задачи и проведены натурные измерения, которые подтвердили достоверность и обоснованность предложенных методов обработки информационных сигналов, прошедших ионосферный канал.

Основное содержание работы опубликовано в 20 научных трудах. Некоторые наиболее значимые из публикаций приведены ниже.

1. Галкин Ю.С, , Трегуб И.В., Харченко В.Н. Определение интегральной электронной крнцентрации при томографии ионосферы. // XII Межреспубликанский симпозиум по распространению лазерного излучения. Томск, 1993, с. 184.

Вологдин А.Г., Гусев В.Д., Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Распространение некоторых видов импульсных радиосигналов в ионосфере с учетом нелинейности ее дисперсионной характеристики. // IV Международная НТК "Распространение и дифракция радиоволн в неоднородных средах", Вологда, 1994, стр.56.

Галкин Ю.С. , Трегуб И.В., Харченко В.Н. Прохождение и отражение в ионосфере сигналов ИИС.//Научные труды МГУЛ, 1995, вып.269, с.68. Вологдин А.Г., Гусев В.Д., Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Влияние нелинейной дисперсионной характеристики ионосферы на частотные свойства радиоимпульсов колоколообразной формы. //

Международная НТК "100-летие начала использования ЭМВ и зарождение радиотехники", Москва, 1995, стр.19.

Трегуб И.В. Распространение в ионосферном радиоканале ЛЧМ сигналов спутниковых ИИС и систем управления.//НТК молодых ученых и специалистов, РКК "Энергия", Королев, 1996, стр.31. Трегуб И.В. Теоретическое рассмотрение особенности распространения некоторых видов радиоимпульсов по трассе "космос-Земля".// Студенческая НТК, МЭИ, Москва, 1997, стр.62.

Трегуб И.В. Численное моделирование процесса распространения АМ-сигналов в среде с нелинейной дисперсионной характеристикой.// Труды МГУЛ, 2000, вып. 307, стр.134.

Трегуб И.В. Аналитическая оценка информативности радиоимпульса с суперлоренцевой огибающей.// Труды МГУЛ, 2000, вып. 307, стр.137.

ЛР№ 020718 от 02.02.1998 г.

Подписано к печати У, О1/. 2000^. Объем У П. /1.

Тираж föO Заказ

экз.

Издательство Московского государственного университета леса. 14Ю05.Мытищи-5, Московская обл., 1-я Институтская, 1, МГУЛ Гелефон: (095) 588-57-62

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Анализ современных методов. обработки сигналов, прошедших ионосферный радиоканал.

1.1. Свойства ионосферы и их. влияние на информационные параметры сигналов.

1.2. Современные методы. обработки сигналов с учетом влияния ионосферы.

1.3. Особенности обработки. сигналов во втором приближении теории дисперсии.

ГЛАВА 2. Теоретическое обоснование. методов обработки сигналов информационно - измерительных систем с учетом нелинейности частотной дисперсии.

2.1. Теория метода обработки. импульсных сигналов с гладкими формами огибающей.

2.2. Теория метода обработки. импульсных сигналов с кусочно-гладкими функциями амплитудной модуляции.

2.3 Выявленные возможности. аналитического описания импульсных сигналов с прямоугольной огибающей.

2.4. Теория метода обработки. импульсных сигналов с частотной функцией модуляции.

ГЛАВА 3. Численные методы обработки. сигналов в условиях влияния нелинейной частотной дисперсии ионосферы.

3.1 .Алгоритмы обработки сигналов,.* с учетом нелинейной дисперсии ионосферы.

3.2. Моделирование влияния. ионосферы на сигналы с гладкой огибающей.

3.3. Анализ структуры сигналов, с кусочно - гладкой огибающей, отраженных от ионосферы.

ГЛАВА 4. Экспериментальные измерения. по проверке предложенных методов обработки сигналов.

4.1 .Экспериментальная установка. вертикального зондирования ионосферы "ПАРУС".

4.2.Методика проведения экспери-. мента и результаты обработки параметров прямоугольного импульса, отраженного от ионосферы.

Известно, что для мониторинга окружающей среды, управления космическими объектами и связи с удаленными корреспондентами применяются информационно-измерительные системы и системы управления с различными моделями сигналов, которые передаются через ионосферный канал связи, при этом состояние ионосферы вносит искажение в передаваемую информацию.

Обработка принимаемого сигнала позволяет, как восстановить переданную информацию, так и определить параметры среды распространения сигналов, которые используются для решения задач организации радиосвязи, прогнозирования коротковолновых (КВ) трасс распространения радиоволн, повышения надежности и достоверности передаваемой информации, повышения надежности управления космическими аппаратами, прогноза землетрясений, тайфунов и цунами.

Так, для решения задач мониторинга околоземной среды и ионосферы в различных регионах, применяются станции космического мониторинга [1,2,3,51,171], использующие дистанционное спутниковое зондирование для исследования закономерностей климато-экологических параметров окружающей среды и состояние ионосферы, сеть доплеровских комплексов (Москва, Санкт-Петербург, Томск, Харьков) и станций наклонного зондирования (Калининград -Паратунка, Мурманск - Караганда), позволяющая по данным наклонного зондирования исследовать ионосферу в естественных условиях и в условиях искусственных возмущений [4,5,6]. Кроме того, институтом прикладной геофизики Росгидромета создается национальная программа контроля и прогноза состояний околоземной среды - "Космическая погода: контроль и прогноз". В рамках этой программы обрабатываются и анализируются данные по состояниям магнитосферы, верхней атмосферы и ионосферы. Особое внимание уделяется анализу вопросов фундаментальных исследований, необходимых для повышения точности диагностики и прогнозирования характеристик внешней среды [6].

Во всех этих случаях, определение параметров ионосферы осуществляется при обработке сигналов, принимаемых со спутников, а так же по данным вертикального, наклонного и наклонно-возвратного зондирования ионосферы. При этом среда распространения радиоволн существенно влияет на форму сигналов, что приводит к искажениям получаемой информации. С другой стороны, величина и характер этих искажений функционально и однозначно связаны с параметрами ионосферы.

Другой важной задачей является прогноз распространения радиоволн коротковолнового (КВ) диапазона. В основе расчетов по оперативному и долгосрочному прогнозированию условий распространения декаметровых радиоволн лежат различные теоретические и численные модели прогнозов [7-11,27].

Так, НРРЯО прогноз [7] базируется на двух основных методах: а) метод приближенного определения параметров частотного диапазона (максимально-применимых и минимальных частот - МПЧ и МНЧ) для заданного мода и б) метод прямого (траекторного) расчета характеристик проходящих волн. Первый метод основан на квазипараболическом представлении электронной концентрации ионосферных слоев и использовании аналитических решений для оценки МПЧ, нахождение которой сводится к решению системы нелинейных алгебраических уравнений. Второй метод основан на численном интегрировании полной системы лучевых уравнений (метод Назельгровса) и уравнения переноса энергии в двумерно-неоднородной ионосфере, задаваемой высотными сечениями электронной концентрации и частоты соударений электронов, что дает возможность оценить энергетические характеристики поля в точке приема.

Динамическая структурно-физическая модель поля декаметровых радиоволн [8], являющаяся адаптивной (выходные характеристики связаны с ионосферными условиями вдоль трассы), опирается на представления об ионосфере, электронная концентрация которой задается распределением, зависящим от полярного угла, радиального расстояния и времени и представляет собой четыре слоя Чепмена. При этом параметры регулярных слоев в любой пространственно-временной точке берутся из анализа данных зондирования.

Математическая модель высокоширотной ионосферы [11] построена на гидродинамическом приближении ионосферной плазмы в области высот 100-500 км и широт 40°-90°. При этом часть процессов и явлений, происходящих в ионосфере параметризируется на основе экспериментальных данных.

Таким образом, построение прогнозов распространения декаметровых волн основано на применении различных глобальных эмпирических моделей ионосферы, созданных на основе баз экспериментальных данных вертикального и наклонного зондирования ионосферы. Недостатком методов является относительно невысокая точность прогноза максимально-применимых и минимальных частот, которая составляет порядка 20% [12]. Для увеличения точности прогноза необходима адаптация ионосферных моделей к данным, полученным при обработке сигналов, отраженных от ионосферы и претерпевшим, тем самым, искажения комплексной формы.

В последнее время особую актуальность приобрел вопрос об увеличении надежности и улучшении качества управления и связи с космическими объектами [13,15,106,109] и функционирования систем радиосвязи и импульсной локации [14,116], который также связан с необходимостью учета влияния среды распространения радиоволн на информационные свойства и структуру сигналов.

В работе [106] отмечено отсутствие в ряде случаев приема радиосигналов на борту ПК «Мир», которое не может быть объяснено в рамках существующей модели управления. Однако в его отсутствие проблема остается не решенной. В работе [109] также отмечены явления отсутствия приема сигналов наземных систем управления на борту космического объекта в процессе совершения им различных маневров.

Помимо того, при осуществлении связи с наземными удаленными корреспондентами часто происходит внезапное нарушение радиосвязи (исчезновение сигнала в пункте приема). Это явление объясняется, как правило, возмущениями магнитного поля Земли, сопровождающимися яркими ультрафиолетовыми извержениями хромосферы Солнца, так называемым эффектом Деллинжера [45]. Однако не исключено, что основной причиной некоторых из вышеперечисленных явлений является изменение комплексной формы и частотных свойств принимаемых сигналов после отражения или прохождения их через ионосферу.

Кроме этого, исследования последних десятилетий показывают, что ионосфера является чувствительной и динамичной системой, способной реагировать на сейсмические процессы в литосфере [16-19] и техногоенные воздействия человека [142]. Изменение параметров ионосферы накануне землетрясений регистрируются как наземными средствами [17], так и с помощью космических аппаратов [16]. Эти изменения позволяют выделить ионосферные параметры, связанные с сейсмической активностью: вариации электрического и магнитного полей, изменение плотности ионосферной плазмы, возбуждение ОНЧ и КНЧ колебаний. Но наиболее чувствительными параметрами, которые можно считать предвестниками землетрясений, являются: изменение концентрации электронов, вариации критической частоты слоя и действующей высоты отражения сигналов на фиксированной частоте [19], которые определяются из анализа параметров отраженных сигналов.

Теоретическое рассмотрение прохождения радиоволн через диспергирующую среду важен и для изучения структуры и свойств самой ионосферы. В ионосферных исследованиях импульсное зондирование используется весьма широко. В настоящее время, в связи с развитием импульсных методов исследования ионосферы с повышенной разрешающей способностью [81,82], особый интерес представляет изучение динамики амплитудных и фазовых искажений сигнала при его распространении.

Известные работы, посвященные исследованию ряда вопросов, в основном связанных с амплитудными искажениями радиоимпульсов с ограниченным спектром в условиях дисперсии коэффициента отражения [31,33,34].

Кроме этого, в последние годы успешно применяются идеи, связанные с интерполирующими сигналами, для которых искажения такого же порядка, как и у реального. Поскольку реальный сигнал имеет ограниченную ширину спектра, то огибающую этого сигнала можно представить в виде ряда по интерполирующим функциям, среди которых наибольшее распространение получила функция с ограниченным равномерным синфазным спектром.

Так в работе [37] рассмотрено распространение импульсов в приближении теории пространственной дисперсии и показано, что деформация комплексной огибающей происходит с ростом координаты вдоль которой распространяется импульс. Также автор [37] отмечает, что в данной зоне деформация огибающей сигнала определяется его исходным амплитудным спектром, а поле в пределе пропорционально

В работе [113] было рассмотрено дисперсионное искажение интерполирующего сигнала, имеющего равномерный синфазный спектр, а так же искажение сигнала с ограниченным спектром произвольной плавной формы. Было отмечено, что мгновенная частота в пределах основного тела сигнала в приближении дальней зоны пространственной теории дисперсии меняется по линейному закону. Однако, точного выражения для мгновенной частоты (Омгн и анализа эволюции сигнала в других приближениях в работе [113] проведены не были.

Более того, большинство работ [40,177] посвящены изучению динамики амплитудных и фазовых искажений сигнала, когда несущая частота близка к критической. Задача по исследованию искажений радиосигналов сводилась к двум основным приемам - к разложению коэффициентов отражения в ряд Тейлора вблизи окрестности несущей частоты и анализу выражений для электрического поля, принимаемого сигнала при некоторых дополнительных предположениях о частотном поведении амплитудного и фазового коэффициентов отражения для частот, близких к критической. Это безусловно, интересная задача для исследования возникающих особенностей поведения параметров сигнала, однако, результаты этих исследований не применимы для решения многих практических задач, в которых несущая частота далеко отстоит от критической.

Так или иначе, но достаточно полное рассмотрение проводилось лишь для амплитудных искажений сигнала в случае среды с пространственной дисперсией. Фазовые искажения радиоволн рассматривались лишь численными методами.

Таким образом, подробное изучение влияния нелинейной частотной дисперсии ионосферы на сигналы информационно-измерительных систем, имеющие различные виды амплитудной, фазовой и частотной модуляции является актуальной научной задачей решению которой и посвящена данная диссертационная работа.

Цель настоящей работы - совершенствование методов обработки информации о структуре сигналов путем учета влияния нелинейности частотной дисперсии в системах с ионосферным каналом передачи сигналов.

Задачи:

1. Классификация методов обработки сигналов, прошедших ионосферу, по степени влияния нелинейной частотной дисперсии на информационные параметры.

2. Теоретическое обоснование новых методов обработки сигналов с импульсной модуляцией для учета указанного влияния в технологиях мониторинга ионосферы и управления информационно-измерительными системами с ионосферным каналом передачи данных.

3. Разработка алгоритмов и пакетов программ численного моделирования для изучения трансформации информационных свойств сигналов в ионосферном канале и применение их для реализации предложенных методов обработки и коррекции результатов практических измерений.

4. Экспериментальная апробация предложенных методов обработки сигналов на реальных натурных ионосферных измерениях.

Анализ современных методов обработки сигналов информационно-измерительных систем при прохождении и отражении этих сигналов от ионосферы, проведенный в первой главе, показал, что, не смотря на множество работ, посвященных данной тематике, оценка влияния среды распространения исследована недостаточно. Так, для упрощения математических расчетов параметров сигналов, дисперсионная характеристика ионосферы принимается линейной [90,20-26], что значительно облегчает исследования. В случаях необходимости учета нелинейности, не все параметры сигнала подвергаются детальному анализу [36-42,121]. Кроме того, в научной литературе рассматриваются сигналы с малым числом форм модуляций. Однако на практике при работе ИИС используются сигналы с большим многообразием амплитудной, частотной и фазовой функциями модуляции.

Вместе с тем, исследования последнего времени показывают, что существенной причиной ограничения точности прогнозов коротковолновых трасс распространения [12] и появления погрешностей при определении параметров ионосферы и структуры сигналов, прошедших среду с нелинейной дисперсионной характеристикой [43], может быть нелинейный характер дисперсионной характеристики ионосферы, влияние которого существенно зависит от конкретной формы сигнала.

Учитывая выше изложенное, в третьем параграфе первой главы определяется место данных исследований в существующей проблематике.

В соответствии с принятой методикой решения поставленной задачи, во второй главе проведено расширение теоретического рассмотрение методов обработки информации о структуре сигналов информационно-измерительных систем, прошедших ионосферный канал.

В начале выбрана теоретическая основа принятой методики исследования, которая позволяет, применяя строгий математический аппарат теории функции комплексной переменной, аналитически исследовать амплитудную, фазовую и частотную структуру импульсных сигналов с различными видами модуляций, широко применяемых при мониторинге ионосферы и для передачи информации.

После этого были выделены классы сигналов с амплитудной модуляцией, имеющей гладкую колоколообразную форму и кусочно-гладкую огибающую для исследования влияния первоначальной формы импульса на структуру принимаемых сигналов, прошедших ионосферный канал. При этом обнаружено, что наличие разрыва производной огибающей в точке максимума ведет к ослаблению воздействия ионосферы на информационные параметры сигналов. Теоретически получена новая информация об изменении комплексной формы комплексной формы сигналов с амплитудной и линейно-частотной видами модуляции. Согласно этой информации, в принятом сигнале появляются новые параметры, которые зависят от характеристик ионосферы в большей степени, чем учитываемые при классической обработке информации. Учет этих параметров при решении задач распространения позволит повысить точность и чувствительность дистанционного мониторинга ионосферы, как для задач повышения точности и надежности прогнозирования трасс распространения декаметровых волн, так и для целей прогноза течения крупномасштабных природных (землетрясения, тайфуны, цунами и др.) и техногенных (взрывы, запуски ракет и др.) процессов по распределению электронной концентрации и вариациям критической частоты ионосферных слоев.

Полученные теоретические соотношения для напряженности электрического поля, фазы и девиации частоты могут быть применены для совершенствования технологий измерений параметров ионосферы, учитывающий изменения структуры принимаемых сигналов. При этом, в большинстве случаев, возможно проведение дополнительной проверки полученных формул, когда при некоторых предельных значениях параметров новые теоретические соотношения описывают ситуации, относящиеся к традиционным и подробно исследованным ранее.

Третья глава содержит результаты математического моделирования методов обработки информационных параметров сигналов, прошедших ионосферный канал. При этом используются различные теоретические описания характеристиках ионосферы такие, как параболическая аппроксимация, теория простого слоя, косинусного слоя и слоя Эпштейна. Модельное представление сигналов позволяет наглядно проиллюстрировать деформацию его комплексной формы при отражении от ионосферы. Численные эксперименты на моделях дали возможность не только проверить исходные предпосылки, но и подтвердить теоретически полученные результаты для импульсов с различной формой амплитудной модуляции. Кроме того, методические возможности модельных исследований позволили получить дополнительную информацию о структуре сигналов, прошедших ионосферных канал, для которых теоретическое исследование затруднительно или вообще невозможно. В силу наглядности модельного представления и его приближению к реальным ионосферным условиям, результаты математического моделирования позволяют получить исходную информацию для подготовки и проведения экспериментальных и натурных измерения, а также для оценки результатов их проведения. Это обстоятельство имеет особое значение для тех ситуаций, когда требуемая информация не может быть получена с помощью теоретических расчетов.

Четвертая глава диссертации содержит описание технических средств, методики проведения экспериментальных и натурных измерений и результатов опытов по определению структуры отраженных от ионосферы сигналов при вертикальном радиозондировании. Измерения проводились на наземной ионосферной станции вертикального зондирования при помощи аппаратуры "Парус" для импульсных сигналов различной длительности и несущей частотой. Отражение производилось от разных ионосферных слоев. Результаты измерений, в пределах точности их получения, подтверждают теоретические и модельные расчеты, приведенные в предыдущий главах.

Работа проводилась при поддержке грантов Министерства образования РФ "Физмат", "Конверсия экология и высокие технологии". Результаты исследования использованы при разработке перспективных методик мониторинга ионосферы наземными методами в ИЗМИР АН.

Автор считает своим долгом выразить благодарность коллективам кафедры физики атмосферы физического факультета МГУ им. Ломоносова, кафедры физико - математических проблем волновых процессов МФТИ за полезные замечания при обсуждении диссертационной работы, а также сотрудникам лаборатории цифровых ионозондов ИЗМИР АН за предоставленную возможность проведения натурных измерений с использованием их экспериментальной базы.

Автор выражает признательность соавторам, коллегам кафедры физики Московского государственного университета леса, без благожелательной помощи которых проведение полного цикла исследований было бы затруднительным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация содержит результаты теоретических, модельных и экспериментальных исследований по теме обработки информации о структуре импульсных радиосигналов, прошедших ионосферный канал.

В работе детально изучены амплитудно-фазовые и частотные искажения амплитудно-модулированных и линейно частотно модулированных сигналов с различными формами гладких и кусочно-гладких огибающих, возникающие в результате влияния ионосферы.

При этом выявлены существенные различия в трансформации сигналов с импульсной модуляцией различного вида, прошедших ионосферный канал, получены теоретическое, модельное и экспериментальное основания новых методов обработки информационных параметров сигналов с учетом нелинейности частотной дисперсии ионосферы.

В диссертационной работе разработаны алгоритмы и созданы пакеты программ, позволяющие проводить анализ модельных и практических ситуаций обработки информационных сигналов, которые могут быть применены в технологиях мониторинга ионосферы и управления через ионосферный канал с учетом нелинейности частотной дисперсии ионосферы.

В заключении приведем основные выводы и результаты работы. 1. Проведен анализ и классификация существующих методов обработки сигналов, прошедших ионосферный канал. Выявлена необходимость дальнейшего совершенствования методов обработки импульсных сигналов с различными формами и видами модуляции в условиях действия нелинейной частотной дисперсии.

2. Выполнены аналитические исследования и создано теоретическое обоснование новых методов обработки информационных сигналов с импульсной модуляцией в условиях влияния нелинейности частотной дисперсии ионосферного канала.

3. Разработаны алгоритмы и созданы пакеты программ для анализа и обработки информационных сигналов, прошедших ионосферный канал методом численного моделирования.

4. Выбрана и адаптирована экспериментальная установка для решения поставленной задачи и проведены натурные измерения, которые подтвердили достоверность и обоснованность предложенных методов обработки информационных сигналов, прошедших ионосферный канал.

Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе представлены в научно-технических отчетах по грантам Министерства образования РФ "Физмат", "Конверсия экология и высокие технологии". Кроме того, результаты исследования использованы при разработке перспективных методик мониторинга ионосферы наземными методами в ИЗМИР АН.

Материалы диссертации докладывались на XII Межреспубликанском симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах (Томск, июнь 1993), на IV Международной научно-технической конференции «Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах» (Вологда, июнь 1994), на 50-й научной сессии международной научно-технической конференции « 100-летие начала использования электромагнитных волн и зарождения радиотехники» (Москва, май 1995), на Московской научно-технической конференции «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве» (Москва, февраль 1997), на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию РКК «Энергия им. С.П. Королева и 90-летию со дня рождения академика С.П. Королева (Королев, ноябрь 1996), на LII научной сессии, посвященной дню радио российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. A.C. Попова, а также на 4 кафедральных научно-практических семинарах и на 7 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГУЛ.

1. Ионосферно-магнитная служба. Современное состояние, задачи и перспективы. Под ред. С.И. Авдюшина и Данилова А.Д. Л.: Гидрометеоиздат. 1987. С.243.

2. HFPRO комплекс прогнозирования ионосферного прохождения KB радиоволн для системы радиотрасс. Эпос ИЗМИР АН 1998 г.

3. Б.Г.Барабашов, Г.Г. Вертоградов Опыт построения и эксплуатации структурно-физической модели поля декаметровых волн. // Проблемы дифракции и распространения волн. 1994, стр 137-143.

4. R.P. Basler, G.H. Price, R.T.Tsunoda, T.L. Wong. Ionospheric distortion of HF signals// Radio Sience, 1988, V.23, N4, p.569-579.

5. П.Сердюкова A.B., Чернышов В.И. Математическая модель высокоширотной ионосферы для прогноза условий распространения радиоволн.// IV Международная научно техническая конференция. Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах.

6. Иванов В.А., Колчев A.A., Морозов А.К., Рябова Н.В., Шумаев В.В. Влияние дисперсионных искажений в ионосферном КВ-канале на оптимальную обработку широкополосных сигналов. // Препринт №64/1, Йошкар-Ола: МарПИ. - 1993.-52 с.

7. Lyon G.F., Fulford J.A., Forsyth P.A., Ionospheric, effects on space application systems.// Can. Aeronaut, and Space J., 1983, № 4, p. 315-326.

8. Jeh Kung C., Liu C.H. Ionospheric effect on radio communication andranding pulse.// IEEE Trans. Antennas and Propag., 1979, 27, №6, p. 747751.

9. M.Alimadjian, R.M. Nadile, J.O. Wise and В. Bartschi. CIRRIIS-1A space shuttle experiment.// J. of Spacecraft and Rockets. 1990. V.27, N6, p.669.

10. Козлов В.И., Крымский П.Ф. Физические основания прогноза катастрофических геофизических явлений. Якутск, ЯНЦ СОРАН. 1993,164 с.

11. Липеровский В.И., Похотелов О.А., Шалимов С.Л. Ионосферные предвестники землетрясений. М.: Наука. 1992.

12. Cornelius D.W., Essex Е.А. Measurement of group path variations of an ionospherically propagated HF signal from its modulation envelop. / ATR Austral. Telecommun. Res., 1979, 13,№ 1, 21 27.

13. Prikner K. Propagation of ULF electromagnetic waves through the ionosphere and geomagnetic pulsations. // Trav. geophys, 1980, Vol. 28, № 543, pp. 143 170.

14. Никольский B.B., Никольская Т.И. Электродинамика ираспространение радиоволн. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989, 544 с.

15. Ефременко В.В., Пожидаев В.Н., Труханова Л.П. Влияние атмосферы на величины фазовых задержек радиоволн в каналах связи "Земля -Искусственный спутник Земли". // Радиотехника и электроника, 1994 г., т.39, № 11, 1439-1446.

16. Солодовников Г.К., Русскин В.М., Стадник A.M. Флуктуации параметров метровых радиоволн в высокоширотной ионосфере // Ионосфера. Республиканский межведомственный научно-технический сборник, 1991, № 1., стр. 51-60.

17. Karpman V.l., Kaufman R.N. Whistler wave propagation in plasma ducts. // Radio Science, 1987, 22, № 6, PP. 1023-1025.

18. Wait J.Q. Electromagnetic waves in stratified media. Oxford; P.: Pergamon press, 1962, 372 p.

19. Чернышов В.И., Заболотский М.С. Прогностическая модель высокоширотной ионосферы//Геомагн. и аэроном., 1994, т.34, №3, стр. 67-71.28,Ouhgstun К. Pulse propagation in a linear, causally dispersive medium.//Proc. IEEE, 1991, v. 79, № 10, p. 1379-1390.

20. Лавров B.M. Теория электромагнитного поля и основы распространения радиоволн. М.: Связь, 1964.

21. Ваганов Р.Б., Кацеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. М.: Наука, 1982, 249 с.

22. Budden K.G. Radiowaves in the ionosphere. Cambridge: Univ. press, 1961,542 р.

23. Мигулин В.В., Лобачевский Л.А., и др. Радиофизические методы исследования ионосферы. Радиоинтерференционные методы.// Изв. АН ТССР, сер. Физ.-тех. Наук, 1978, № 3, стр. 46-73.

24. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973.

25. Кравцов Ю.А., Орлов В.И. Границы применимости метода геометрической оптики и смежные вопросы.//УФН, 1980, т. 132, вып. 3., стр. 475-496.

26. Семенов A.A. Теория электромагнитных волн. М.: Изд-во МГУ, 1968, 320 с.

27. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1990, 432 с.

28. Вайнштейн JI.A Распространение импульсов. // УФН, 1976, т. 118, Вып. 2, стр. 344.

29. Анютин А.П. О влиянии неоднородности плазмы на характер искажений AM и 4M сигналов. Изв. вузов. Радиофизика, 1980, 23, №5, стр. 523-528.

30. Гусев В.Д., Виноградова М.Б. Определение флуктуаций углов прихода и доплеровского смещения частоты при вертикальном зондировании ионосферы. // Геомагнетизм и агрономия, 1987 г., т. 27, №2, стр. 322 -323.

31. Бушулкин Н.И., Захаров В.И., Миркотан С.Ф. Эффект смещения несущей частоты радиосигнала в области максимума электронной концентрации ионосферного слоя. // Радиотехника и электроника, 1989, т.34, № 9, стр 1845 1849.

32. Гершман Б.Н., Ерухимович Л.М., Яшин Ю.Я., Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984, 392 с.

33. Анютин А.П. Об особенностях искажений AM и 4M сигналов, отраженных от слоя Эпштейна. // Известия вузов. Радиофизика, 1979, 22, №6, С. 703-710.

34. Галкин Ю.С. Методы обработки и анализа сигналов информационно-измерительных систем в условиях влияния нелинейной частотной дисперсии.//Докторская диссертация, Москва, 1999 г.

35. Гусев В.Д., Жидовленко И.Ю., Приходько Л.И. Компрессияимпульсных сигналов при отражении и рассеянии в ионосферном слое Es. II Радиотехника. 1988, № 3, С. 76-77.

36. Альперт Я. Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера.//М: 1972, Изд. Акад. Наук, 563 с.

37. Гершман Б.Н. Динамика ионосферной плазмы// М: 1974.

38. Иванов Холодный Г.С., Михайлов A.B. Прогнозирование состояния ионосферы.//Л: 1980.

39. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме.//М: Наука, 1967

40. Гершман Б.Н. О расплывании электромагнитных импульсов, распространяющихся в ионосфере.//Журнал теоретической физики. 1952. Т. 22.с 101.

41. Куницын В.Е., Терещенко Е.Д. Томография ионосферы, М.: Наука, 1991.

42. Галкин Ю.С., Ефремов Н.П., Харченко В.Н. Применение томографии при мониторинге ионосферы для экологических целей.//Науч. Тр. МГУЛ, Вып. 283, 1996.

43. Ширман Я.Д. Расширение и сжатие сигналов,- М.: Сов. радио, 1974.

44. Симен В.П., Рухадзе A.A. Электромагнитные свойства плазмы и плазмоподобных сред: М., 1961 г.

45. Ратклифф Дж. Введение в физику ионосферы и магнитосферы. М.: Мир, 1975.

46. Савченко П.П., Смежевский О.В. Об излучении электромагнитныхволн ОНЧ движущимися источниками в ионосферной плазме

47. Таращук Ю.Е. Реакция ионосферы на мощные сейсмоаккустические источники. // IV Международная научно-техническая конференция по распространению и дифракции электромагнитных волн в неоднородных средах. Тез. докл.: М., 1994 г., стр. 149

48. Булатов Н.Д. Метод непрерывного наблюдения над ионосферой. / Труды СИФТИ, 1936, 4, 79

49. Wadley T.L. A signal Band 0-20 mc/s Ionosphere Recorder Embodying Some New Techniques. // Proc I.R.E. 1944, 96, 483.

50. Лукин Д.С., Панкин Е.А. Численный канонический метод в задачах дифракции и распространения электромагнитных волн в неоднородных средах. М.: МФТИ, 1982.

51. Rawer К., Belitza D., Rama Krishnan S. Goals and status of the International reference ionosphere. // Rev. Geophys. And Space Phys., 1978, Vol. 16, №2, pp. 177-181.

52. Фаткуллин M.H., Зеленова Т.И., Козлов В.А., Легенька А.Ф., Соболева Т.Н. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы.; М.: Наука, 1981,256 с.

53. Григоренко Е.И. Об уточнении эмпирической моделисреднеширотной ионосферы, полученной в Харьковском политехническом институте. / Ионосфера: Респ. межвед. научно-технич. сб.; Харьков: Основа, 1991, 112 с.

54. Hedin А.Е. A global thermospheric model bassed on mass specthometer and incoherent scatter data MSIS. //J. Geoph. Res., 1977, 82, № 16, pp. 2148-2156.

55. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Г. Распространение радиоволн в волновом канале Земля ионосфера и в ионосфере. М.: Наука, 1994, 152с.

56. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Г. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука, 1991, 196 с.

57. T.J. Kenesha et. al. J. Geophys. Res., 1970, 75, № 4, 845.

58. Комраков Г.П. и др. "Космические исследования", 1970, № 2, 278.

59. Бураков Ю.Б. и др. / Труды ИЭМ.; М.: Гидрометеоиздат, 1970, вып. 16, 47.

60. Брюнелли Б.Е., Кочкин И.А. Метод некогерентного рассеивания радиоволн. JI.: Наука, 1988, 528 с.

61. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе A.A. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988,528 с.

62. Космическая геофизика. / Под ред. Эгепанда А., Холтера О., Омхольта А. М.: Мир, 1976, 432 с.

63. Ратклифф Дж. А. Магнитоионная теория и ее приложения к ионосфере. М.: Изд-во иностр. лит., 1962, 248 с.

64. Арцимович Л.А., Сагдеев Р.З. Физика плазмы для физиков. М.: Атомиздат, 1979, 318 с.

65. Гинзбург B.JI. Рухадзе А.А. Волны в магнитоактивной плазме. М.: Наука, 1975, 256 с.

66. Whitehead T.D., Malek A. A. A suggested method of accurately measuring the virtual height of reflaction of radio waves from ionosphere.// J.Atm.Terr.Phys.,1963, v.25, p.599-601.

67. Hammer P.R., Bourn J.A., A hight resolution ionosonde. P.I. Technique and analysis method.// J.Atm.Terr.Phys.,1976, v.38, p.935-943.

68. Вайнштейн JI.А. Электромагнитные волны. M.: Радио и связь, 1988, 440с.

69. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука 1981, 640 с.

70. Smith R. Mode conversion coefficients the Earth-ionosphere wave guide VLE propagation below a horizontally stratified anisotropic ionosphere. // J. Atmos. and Terr. Phys., 1977, Vol. 39, № 4, pp. 539 543.

71. Wait J.R. The mode theory of VCF radio propagation for spherical Earth and concentric anisotropic ionosphere. // Canad. J. Phys., 1963, Vol. 41, № 2, pp. 299-315.

72. Galejs J. ELF and VLF waves below an inhonogeneous anisotropic ionosphere. // Res. Nat. Bur. Stand. D., 1964, Vol. 68, № 6, pp. 693 707.

73. Galejs J. Terrestrial propagation of long electromagnetic waves. N.Y.: Pergamon press, 1972, 362 p.

74. Chan H.F., Walker G.O. Computer simulations of the ionosphericequatorial anomaly in East Asia for equinoctial, solar minimum condition. //J. Atmos. and Terr. Phys., 1984, Vol. 46, № 12, pp. 1103 1120.

75. Вербин Ю.П. Об оценке скорости распространения радиосигналов. // Радиотехника и Электроника, 1995, 40, № 8, С. 1169-1176.

76. Иванов В.Б. Влияние ионосферных неоднородностей на распространение декаметровых радиоволн; математическое моделирование. Изв. вузов. Радиофизика, 1994, 37, №11, стр. 14391446.

77. Данилкин Н.П., Заботкин H.A. Новые виды диагностики ионосферных параметров методом наземного и внешнего зондирования // Радиотехника, 1994 г., № 3, стр. 63-74.

78. Н. Cordon James, T.R. Darlington T.R, Hersom C.H., Gruño R.S., Gore V. Joseph. Exploring Space plasmas The WISPIHF experiment. // proc. IEEE 1987, v 75, № 2, p.41- 63.

79. Симашко В.И. Обнаружение и измерение параметров непрерывного сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье. // Радиотехника, 1994 г., № 11, стр. 37-40.

80. Солодовников Г.К., Левченко Л.С., Русскин В.М., Яцуценко А.Я. Обнаружение эхосигналов в условиях ионосферных замираний. // Радиотехника, 1983 г., № 12, стр. 60 62.

81. Гундзе Е. ТИИЭР, 1982 г., т. 70, № 4, IEEE

82. Андреев А.Е. Обработка фазоманипулированных сигналов при наблюдении спорадических слоев. // Ионосфера. Республиканский межведомственный научно-технический сборник, 1991, № 1.

83. Тептин Г.М., Стенин Ю.М. Неоднородная структура нижней ионосферы и распространение радиоволн. // Изд-во Казанского университета, 1989 г., стр. 97.

84. Чернов Л.А. Распространение волн в среде со случайными неоднородностями. М: Изд-во АН СССР, 1958 г.

85. Шляхин В.M. Статистические характеристики сигнала отраженного от объекта в случайно-неоднородной среде. // Радиотехника и электроника, 1981 г., № 2, стр. 299 304.

86. Гельман JIM. Оптимизация частоты несущей для приема модулированного колебания. // Радиотехника, 1994 г., № 12, стр. 53 -55.

87. A. Ishimaru. Theory and Application of Wave Propagation and Scattering in Random Media. // Proc. IEEE v65, № 7, pp. 46- 82.

88. Lyon G.F. The corrugated reflector model for one hop oblique propagating. // J. Atm. and Terr. Phis., 1979, 41 № 1, pp.5 - 9.

89. Троицкий Б.В. Отклик сигнала радиозондирования на ионосферные неоднородности. Алма-Ата, 1983, 164 с.

90. Шашкин П.А. Повышение надежности оперативного управления пилотируемыми объектами через экипаж. Труды Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. г. Королев, 1996 г.

91. Трегуб И.В. Распространение в ионосферном радиоканале JI4M сигналов спутниковых ИИС и систем управления. НТК молодых ученых и специалистов, РКК "Энергия", Королев, 1996.

92. Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Новые методы определения интегральной электронной концентрации электронов в ионосфере. // Научные труды МГУЛ, 1993, вып. 258, с. 60.

93. Левский М.В. Решение задачи оптимального управления программным разворотом космического аппарата в классерегулярных движений // Труды Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. г. Королев, 1996 г.

94. Эйгенсон М.С., Тевышев М.Н., Оль А.П., Рубышев Б.Н. Солнечная активность и ее земные проявления. М.: Гостехиздат, 1948.

95. Friedman Н., Chubb Т.A., Kupperian Т.Е., Lindsay I.C. X-ray Emission of Solar Flares. I.G.Y. Wold Data, Center A, Rocket and Scattelites, 1958, №1,183

96. Byram E.T. Chubb T.A., Friedman H., Kupperian Т.Е. Intensity of Solar Alpha and Adjacent Ultraviolet Emission Lines. I.G.Y. Wold Data, Center A, Rocket and Scattelites, 1958, №1, 190

97. Намазов С.А. О дисперсионных искажениях сигналов с ограниченным спектром при отражении от ионосферы. // Радиотехника и Электроника, 1984, 29, № 7, С. 1280-1288.

98. Теохаров А.Н., Романов В.И. Применение сложных сигналов при исследовании ионосферы методом некогерентного рассеивания. // Исследование ионосферы радиофизическими методами.// АН СССР, Радиотехн. институт. М.: 1989. С. 102-108.

99. Dvorak S.L.,Ziolkowski R.W., Felsen N.V. Hybrid analytical-numerical approach for modeling transient wave propagation in Lorenz media. // J. Opt. Soc. Amer. A.- 1998.-15, №5, p. 1241-1255.

100. Griffits H.D. Remote sensing by radar. // IEEE Proc. F., 1992, 139, № 2, PP. 105-106.

101. James R. Wait Propagation effects for electromagnetic pulse transmission. // Proceeding of the IEEE 1986, v 74, № 9, стр.5 14.

102. Rawer K. Ramacrishman and Belitza D. Preliminary profiles for electron and Ion densities and temperature proposed for the International Reference Ionosphere. Freiburg, 1975.

103. Иванов В.А., Колчев А.А., Шумаев В.В. Новые возможности JI4M ионозонда для диагностики динамических процессов в ионосфере. //

104. Тезисы докл. Межд. симпозиум. Мониторинг окружающей среды и проблемы солнечно-земной физики., посвященный 60-летию регулярных ионосферных исследований, 1996 г.

105. Миронов H.A., Корсаков А.Н. Оптимальная обработка сигналов в радиотехнических системах ближней навигации. // Радиотехника, 1981 г., т.36, № 1, стр.29-33.

106. Намазов С.А. Смещение частоты при ионосферном распространении радиоволн коротковолнового диапазона. // Радиотехника и электроника, 1971, т. 16, Вып. 6, стр. 905- 913.

107. Терехов Д.С. Доплеровское смещение при зондировании на критической частоте. Строгое решение. // Электродинамика и распространение волн. Томск, 1984, Вып. 4, стр. 66 69.

108. Рыбачек С.Т. О влиянии существенной области ионосферного слоя на характеристики распространения СДВ. // Изв. вузов, Радиофизика, 1972, т. 15, № 9, стр. 1300 1303.

109. Макаров Г.И., Новиков В.В., Орлов А.Б. О распространении километровых и более длинных радиоволн. // Успехи физ. наук, 1989, т. 157, Вып. 4, стр. 720 722.

110. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1978.

111. Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Сов. радио, 1979.

112. Черенкова Е.П. Чернышов О.В. Распространение радиоволн. М.: Радио и связь, 1984.

113. Бахвалов М.С. Численные методы. М.: Наука, 1987, 598 с.

114. Справочник по математике для научных работников и инженеров Корн Г.А.; Корн Т.М., Наука, 1977, 831 с.

115. Edwards R.E. (1967). Fourier Series A modern Introdaction, Vols. I, II. New York, Rinehart and Winston.

116. Tukey J.W. "An introduction to the calculations of numerical spectrum analysis". In Advanced Seminar on Spectral Analysis of Time Series, Ed. B. Harris, 1967, pp. 25 46. New York: Wiley.

117. Д. Брилинджер Временные ряды. Обработка данных и теория. Перевод с английского A.B. Булинского и И.Г. Журбенко под ред. А.И. Колмогорова М.: Мир, 1980, 536 с.

118. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов. радио, 1971.

119. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980, стр. 204.

120. Колосов М.А., Арманд H.A., Яковлев О.И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969.

121. Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука, 1977.

122. Фелсен Л., Меркувиц Н. Излучение и распространение волн. М.: Мир, 1978. ч 1.

123. Гоноровский Н.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. радио, 1968. ч 1.

124. Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин A.C. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: Наука, 1988. 312 с.

125. Яковлев О.И., Матюгов С.С., Вилков И.А., Захаров А.И., Кучерявенкова И.А. Флуктуации фазы и частоты в затменных экспериментах на трассе спутник-спутник. // Радио и электроника. 1996. 41. №9. С. 1088-1093.

126. Андрианов В., Арманд Н., Мосин Е., Смирнов В. // Электрон: Наука, технология, бизнес. 1997. №2. С. 11-17.

127. Нагорский П.М. Неоднородная структура области F ионосферы, образованная ракетами, полученная по данным вертикального зондирования. // Рос. науч. техн. конференция по дифракции и распространению радиоволн 1996. / Улан-Удэ: 1996. С. 148-149

128. Лапин A.B., Чубинский Н.П. Искажения радиоимпульса в средах с известной дисперсионной характеристикой. // Проблемы дифракции и распространения волн. / Моск. физ.- техн. институт; М.: 1991. С. 99118.

129. Крюковский A.C., Растягаев Д.В. Асимптотическое разложение по большому параметру интегралов от быстро осциллирующих функций. // Проблемы дифракции и распространения волн. / Моск. физ.- техн. институт; М.: 1991. С. 51-72.

130. Крюковский A.C., Палкин Е.А. Асимптотические решения задач нестационарной дифракции. // Проблемы дифракции и распространения волн. / Моск. физ,- техн. институт; М.: 1994. С. 4-19.

131. Zhang D.Y., Tschu K.K. Propagation of electromagnetic pulse with gaussian envelope through an inhomogeneous anisotropic plasma layer.// Radio Science, 1987, 22, № 4, PP. 635-642.

132. Иванов В.А. и др. Автоматизированный ЛЧМ комплекс для ионосферных исследований.//Радиотехника, 1991, №4, с.69-72.

133. Современные методы исследования динамических процессов в ионосфере.//Кишинев: "Штиинца", 1991.

134. Hafizi В. Effects of carrier and dispersion on propagation of a directed electromagnetic pulse. // J. Appl. Phys., 1993, 73, № 2, PP. 513-521.

135. Намазов С.А. Рассеяние радиоволн анизотропными неоднородностями в регулярно-слоистой ионосфере. // Электромагнитные волны в атмосфере и космическом пространстве. М.: 1986, С. 137-149.

136. Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Определение концентрации компонент среды методом трансмодуляции.//ХП Межреспубликанский симпозиум по распространению лазерного излучения. Томск, 1993, с. 183.

137. Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Определениеинтегральной электронной концентрации при томографии ионосферы.// XII Межреспубликанский симпозиум по распространению лазерного излучения. Томск, 1993, с. 184.

138. Трегуб И.В. Влияние ионосферы на фазу отраженного сигнала.//НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1994.

139. Трегуб И.В. Распространение через ионосферу радиоимпульсов с гладкой огибающей.//Науч. Тр. МГУЛ, 1995, вып. 269.

140. Трегуб И.В. Отражение от ионосферы радиоимпульсов с гауссовой огибающей.//Науч. Тр. МГУЛ, 1995, вып. 269.

141. Галкин Ю.С., Трегуб И.В., Харченко В.Н. Прохождение и отражение в ионосфере сигналов информационно-измерительных радиосистем. //Научные труды МГУЛ, 1995, вып.269, с.68-74.

142. Трегуб И.В. Распространение радиоимпульсов в однородной ионосфере с учетом нелинейности фазы.// НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1996.

143. Трегуб И.В. Теоретическое рассмотрение особенности распространения некоторых видов радиоимпульсов по трассе "космос-Земля".// Студенческая НТК, МЭИ, Москва, 1997, стр.62.

144. Вологдин А.Г., Гусев В.Д., Галкин Ю.С., Трегуб И.В. Некоторые особенности распространения в ионосфере ЛЧМ радиосигналов.// Тез. Докл. Ы1 науч. Сессии Российского НТ об-ва им. Попова, Москва, 1997.

145. Галкин Ю.С. , Трегуб И.В., Харченко В.Н. Дисперсионные искажения фазы импульсных радиосигналов с гладкой огибающей при отражении от параболического ионосферного слоя.//Научные труды МГУЛ, 1997, вып.272, с.64.

146. Захаров Д.С., Трегуб И.В. Теоретическое и модельное исследование распространения радиоимпульсов, проходящих ионосферу по трассе "космос Земля".// НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1997.

147. Трегуб И.В. Наклонное падение ЛЧМ радиосигнала на параболическую ионосферу.// НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1998.

148. Трегуб И.В. Отражение от ионосферы сигналов информационно-измерительных систем наземного базирования.// НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1999.

149. Трегуб И.В. Математическое моделирование методов обработки радиосигналов, отраженных от ионосферного слоя.// НТК профессорского и преподавательского состава МГУЛ, 1999.

150. Трегуб И.В. Численное моделирование процесса распространения АМ-сигналов в среде с нелинейной дисперсионной характеристикой.// Труды МГУЛ, 2000, вып. 306, стр.141.

151. Трегуб И.В. Аналитическая оценка информативности радиоимпульса с суперлоренцевой огибающей.// Труды МГУЛ, 2000, вып. 306, стр.144.

152. Багно Ю.Д., Ким В.Ю., Намазов С.А., Панченко В.Н., Харьков И.П. Передвижной комплекс многочастотного доплеровскогозондирования модифицированной ионосферы в активных экспериментах. //Космические исследования, 1993, т.31, вып.1.

153. Засенко В.Е. Грозов В.П. Влияние эффекта Доплера на структуру квадратурной составляющей отраженного сигнала.//Исслед. По геомагнетизму, аэрон. И физ. Солнца. 1980, №51, стр. 36-40.

154. Hajj G.A., Kursinski E.R., Bertiger W.I. et all // To appear in the proceedings of the IAG Symposium G1 "GPS Trends in Precise Terrestrial, Airborne, and Spaceborne Applications" IUGG XXI General Assembly, Boulder, Co Jul, PP. 2-14,1995.

155. Wang John C.H. Medium-frequency skywave propagation in region 2. // "IEEE Trans. Broadcast", 1979, 25, № 3, PP. 79-85.

156. Crombie Douglass D. Comparison of measured and predicted signal strengths of nighttime medium frequency signals in USA. . // "IEEE Trans. Broadcast", 1979, 25, № 3, PP. 86-89.

157. Lembege B. Theoretical study of backward propagation cyclotron harmonic waves for frequencies со around cocyr. // "Plasma Phys.", 1980,22, № 10-11, PP. 991-1001.

158. Анютин А.П. О лучевом описании искажений радиосигналов в плоскослоистой плазме. // Геомагнетизм и Аэрономия, 1980, 20, № 3, С. 555-557.

159. Коробейщиков И.И., Намазов С.А. Численное моделирование обратного ракурсного рассеивания волн при наличии рефракции в ионосфере. // Волны и дифракция. 8-й Всесоюзный симп. по дифракции и распространению волн. ТЗ; М.: 1981, С. 137 140.

160. Намазов С.А., Орлов Ю.И., Федоров Н.Н. Искажение радиоимпульсов при отражении от области максимума ионосферного слоя. // Радиотехника и Электроника, 1984, 29, № 4, С. 609-619.

161. Намазов С.А., Орлов Ю.И., Федоров Н.Н. Структура ЧМ и ФМсигналов при отражении от ионосферы на частотах, близких к критическим. // Радиотехника и Электроника, 1984, 29, № 6, С. 10091016.

162. Lee J.J. Pulse distortion through a lossy plasma medium. // "IEEE Trans. Antennas and Propagation", 1979, 27, № 6, PP. 880-885.

163. Орлов Ю.И. В кн.: Прямые и обратные задачи теории дифракции. М.: ИРЭ АН СССР, 1979, С. 5-8.,

164. Анютин А.П., Кинберг Б.Е. В кн.: Волны и дифракция. VIII Всесоюзный симпозиум по дифракции и распространению волн (г. Львов, 1981 г.) Тез. докл. М.: ИРЭ АН СССР, 1981, Т. 3, С. 276.

165. Намазов С.А., Новиков В.Д., Хмельницкий И.А. Доплеровское смещение частоты при распространении декаметровых радиоволн. // Известия вузов. Радиофизика. 1975, 18, № 4, С. 473.

166. Милиневский Г.П., Намазов С.А., Романовский Ю.А. Наблюдение долгоживущего искусственного ионного облака в низкоширотной ионосфере в экспериментах по проекту "CRRES". // Космические исследования, 1993, Т. 31, вып. 1, С. 150.

167. Rydbeck О.Е.Н. On the propagation of radiowaves. // Trans. Chalmers. Univ., Göthenburg, Sweden, 1944, № 34. 168 p.

168. Засенко B.E. Воздействие ионосферы на широкополосный сигнал. // Исследования по геомагнетизму, аэрономиии и физике Солнца; М.: 1970, Вып. 7, С. 121-131.

169. Бушулкин Н.И., Миркотан С.Ф. Амплитудные и фазовые искажения радиоимпульса при отражении от ионосферы. // Исследования по геомагнетизму, аэрономиии и физике Солнца; М.: 1976, Вып. 38, С. 200-204.

170. Куницын В.Е., Смородинов В.А., Усачев А.Б. Амплитудно- и фазочастотные характеристики отраженных от ионосферы волн. // Радиотехника. 1987, № 9, С. 61-63.

171. Миркотан С.Ф., Бушулкин Н.И. Искажения импульсного радиосигнала в области критической частоты ионосферного слоя. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца; М.: 1976, Вып. 38, С. 194-199.