Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами
Исследовано влияние флуктуаций интенсивности галактического космического фона на точность определения спектральных характеристик ионосферных мерцаний дискретных космических источников (ДКИ). Предложена оригинальная методика снижения такого влияния на результаты восстановления характеристик ионосферн...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100154 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами / В.Г. Безродный, Б. Воткинс, О.В. Чаркина, Ю.М. Ямпольский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 3. — С. 224-230. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859546040100716544 |
|---|---|
| author | Безродный, В.Г. Воткинс, Б. Чаркина, О.В. Ямпольский, Ю.М. |
| author_facet | Безродный, В.Г. Воткинс, Б. Чаркина, О.В. Ямпольский, Ю.М. |
| citation_txt | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами / В.Г. Безродный, Б. Воткинс, О.В. Чаркина, Ю.М. Ямпольский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 3. — С. 224-230. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Радиофизика и радиоастрономия |
| description | Исследовано влияние флуктуаций интенсивности галактического космического фона на точность определения спектральных характеристик ионосферных мерцаний дискретных космических источников (ДКИ). Предложена оригинальная методика снижения такого влияния на результаты восстановления характеристик ионосферных мерцаний по данным наблюдений ДКИ с использованием панорамных ВЧ риометров, основанная на межлучевой корреляционной обработке. Работоспособность и эффективность предложенной методики проиллюстрирована результатами натурных измерений, выполненных с использованием 64-лучевого риометра, расположенного вблизи пос. Гакона (Аляска, США).
Досліджено вплив флуктуацій інтенсивності галактичного космічного фону на точність визначення спектральних характеристик іоносферних мерехтінь дискретних космічних джерел (ДКД). Запропоновано оригінальну методику зниження такого впливу на результати відтворення характеристик іоносферних мерехтінь за даними спостережень ДКД з використанням панорамних ВЧ ріометрів, котра грунтується на міжпроменевій кореляційній обробці. Працездатність та ефективність запропонованої методики проілюстрована результатами натурних вимірювань, виконаних з використанням 64-променевого ріометра, розташованого поблизу сел. Гакона (Аляска, США).
The influence of fluctuations in the galactic cosmic background intensity on the accuracy of determining the spectral characteristics of ionospheric scintillations of discrete cosmic sources (DCS) is analyzed. A novel technique is suggested to decrease this effect on the results of recovering the characteristics of ionospheric scintillations from data of DCS observations by imaging HF riometers. The method is based on cross-correlation processing of outputs from the riometer adjacent beams. The operability and efficiency of the suggested technique are illustrated by the results of in-situ measurements made using the 64-beam riometer located near the Gakona Village (Alaska, USA).
|
| first_indexed | 2025-11-26T01:42:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013224
Радиофизика и радиоастрономия. 2013, Т. 18, № 3, c. 224–230
© В. Г. Безродный, Б. Воткинс, О. В. Чаркина,
Ю. М. Ямпольский, 2013
ÐÀÄÈÎÔÈÇÈÊÀ ÃÅÎÊÎÑÌÎÑÀ
В. Г. БЕЗРОДНЫЙ 1, Б. ВОТКИНС 2, О. В. ЧАРКИНА 1,
Ю. М. ЯМПОЛЬСКИЙ 1
1 Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина
E-mail: charkina@rian.kharkov.ua
2 Университет Аляски – Фэрбенкс,
505 Саут Чандалар Драйв, Фэрбенкс, США, AК 99775
ÌÅÆËÓ×ÅÂÀß ÊÐÎÑÑÊÎÐÐÅËßÖÈÎÍÍÀß ÎÁÐÀÁÎÒÊÀ
ÈÎÍÎÑÔÅÐÍÛÕ ÌÅÐÖÀÍÈÉ ÄÈÑÊÐÅÒÍÛÕ
ÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÎÂ,
ÐÅÃÈÑÒÐÈÐÓÅÌÛÕ ÏÀÍÎÐÀÌÍÛÌÈ Â× ÐÈÎÌÅÒÐÀÌÈ
Исследовано влияние флуктуаций интенсивности галактического космического фона на точность определения спек-
тральных характеристик ионосферных мерцаний дискретных космических источников (ДКИ). Предложена ориги-
нальная методика снижения такого влияния на результаты восстановления характеристик ионосферных мерцаний
по данным наблюдений ДКИ с использованием панорамных ВЧ риометров, основанная на межлучевой корреляционной
обработке. Работоспособность и эффективность предложенной методики проиллюстрирована результатами
натурных измерений, выполненных с использованием 64-лучевого риометра, расположенного вблизи пос. Гакона
(Аляска, США).
Ключевые слова: риометр, эффект мерцаний, космический фон, дискретный космический источник, взаимная кор-
реляция
УДК 537.876.23:
551.510.535
1. Ââåäåíèå
Панорамные ВЧ риометры представляют собой
многолучевые антенные системы, оснащенные
высокочувствительными радиометрами и пред-
назначенные для мониторинга поглощения галак-
тического космического фона на частоте 38.2 МГц
в нижней ионосфере. Первый инструмент такого
типа был установлен на Южном полюсе в конце
80-х гг. прошлого века, с его полным описанием
можно ознакомиться в работе [1]. С тех пор была
создана широкая сеть таких устройств, располо-
женных в различных регионах Северной Европы,
Америки, Канады и Антарктики, их полный пере-
чень опубликован на сайте Ланкастерского уни-
верситета, Великобритания <http://spears.lancs.
ac.uk/cgi-bin/riometers>.
В работах авторов [2, 3] предложена методика
применения многолучевых риометрических ком-
плексов для одновременных непрерывных наблю-
дений излучения наиболее мощных в северном
полушарии дискретных космических источников
(ДКИ) Кассиопея А, Лебедь А, Дева А. Прове-
дены теоретические и экспериментальные ис-
следования эффекта мерцаний излучения ДКИ
на неоднородной структуре F-области ионосфе-
ры, основной вклад в которые вносят случайные
неоднородности электронной концентрации с по-
перечными к лучу зрения размерами порядка пер-
вой зоны Френеля, 0Фр rΛ = λ [4, 5]. Здесь λ –
длина радиоволны, 0r – расстояние до рассеи-
вающей области.
Первые измерения [2, 3] проводились с исполь-
зованием 256-лучевого риометра, расположен-
ного в обсерватории Покер Флэт (Аляска, США).
В ходе статистической обработки полученных
данных были определены энергетические спект-
ры и индексы мерцаний указанных источников,
оценены наклон пространственного спектра
ионосферных неоднородностей и характерные
скорости их движения поперек луча зрения. При
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013 225
Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников...
этом относительные флуктуации интенсивности
излучения ДКИ, ( ) ( ) ,S SI t I tδ определялись из
соотношения
( ) ( ) ( ) ,
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
S B
S B S
I t I t I t
I t I t I t G t I t
δ δ δ= −
−
(1)
где ( ),SI tδ ( ),BI tδ ( )I tδ – флуктуации ДКИ, кос-
мического фона и их суммы соответственно;
( )I t – скользящее среднее исходной временной
реализации; ( ) ,SI t ( )BI t – статистические
средние значения интенсивности ДКИ и фона;
( )G t – диаграмма направленности (ДН) выбран-
ного луча риометра. Поскольку наблюдавшиеся
флуктуации космического фона были малы по
сравнению с мерцаниями ДКИ, а регистрации
проводились по уровню ( ) 0.5,G t > полагалось,
что последнее слагаемое, ( )( ) ( ) ( ) ,B SI t G t I tδ
является пренебрежимо малым по сравнению с
( ) ( )S SI t I tδ и поэтому может быть отброшено.
Указанная возможность обусловлена тем, что
риометрический комплекс Покер Флэт имеет
достаточное количество лучей для непрерыв-
ных наблюдений ДКИ при высоких уровнях ДН
каждого из них. Именно в этом заключается его
уникальность при сравнении с другими устрой-
ствами такого типа. Действительно, в настоя-
щее время в мире существует семь 64- и девять
49-лучевых риометров, при использовании кото-
рых для регистрации мерцаний достаточно час-
то возникает необходимость наблюдений ДКИ
при относительно низких уровнях ДН. Это приво-
дит к росту второго слагаемого в выражении (1).
Кроме того, ДН каждого луча этих устройств
в 2 раза шире, чем в Покер Флэт. Поэтому ин-
тенсивность флуктуаций космического фона, ре-
гистрируемая таким лучом, оказывается как ми-
нимум в 4 раза выше. Таким образом, пренеб-
регать добавкой ( )( ) ( ) ( )B SI t G t I tδ уже нельзя,
а разделить мерцания ДКИ и синхронные флук-
туации интенсивности космического фона, ре-
гистрируемые тем же лучом риометра, не пред-
ставляется возможным.
В настоящей работе исследовано влияние
уровня флуктуаций галактического космичес-
кого фона на точность восстановления пара-
метров энергетического спектра ионосферных
мерцаний ДКИ. Предложена методика взаим-
ной корреляционной обработки мерцаний в со-
седних лучах риометра, применяя которую мож-
но значительно снизить вклад флуктуаций косми-
ческого фона. Экспериментальная часть иссле-
дований выполнена на основе данных, получен-
ных на 64-лучевом риометре Гакона (Аляска,
США).
2. ×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå âëèÿíèÿ
óðîâíÿ ôëóêòóàöèé êîñìè÷åñêîãî
ýëåêòðîìàãíèòíîãî ôîíà íà âèä ñïåêòðà
ìåðöàíèé ÄÊÈ â èîíîñôåðå
Используя алгоритм обработки риометрических
наблюдений ионосферных мерцаний, описанный
в работе [2, 3], удается восстановить энергети-
ческий спектр ˆ( )S f относительных флуктуаций
( ) ( )S SI t I tδ интенсивности принятого излу-
чения. Математическую модель такого излуче-
ния, которую мы собираемся здесь исследовать,
удобно представить в форме двух слагаемых:
ˆ( ) ( ) .BS f S f S= + (2)
Второе слагаемое в (2) имеет смысл спект-
ральной плотности относительных флуктуаций
( )( ) ( ) ( )B SI t G t I tδ космического электромагнит-
ного фона (см. формулу (1)), который может моде-
лироваться белым шумом, const .BS = Первое
слагаемое в (2) соответствует спектру относи-
тельных флуктуаций ( ) ( )S SI t I tδ интенсивнос-
ти ДКИ в ионосфере. Его традиционно будем
моделировать степенной функцией (см., напри-
мер, [5]):
( ) .S f cf −ν= (3)
где c – нормировочная константа; ν – показа-
тель степени, принимающий значения 2.4 2.5.÷
Частотный интервал 1 2T f t≤ ≤ Δ спектра (3)
задается длительностью реализации T и час-
тотой дискретизации записи .tΔ Первая состав-
ляющая такого спектра очевидным образом
имеет вид 1 (1 ) ,S S T cT ν≡ = откуда для норми-
ровочной константы и самого спектра мерцаний
следуют соотношения:
1 1, ( ) ( ) .c S T S f S fT−ν −ν= =
С их учетом перепишем модельное выраже-
ние (2) в виде
226 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013
В. Г. Безродный и др.
1 1
ˆ( ) ( ) .BS f S fT S S−ν⎡ ⎤= +⎣ ⎦
Заметим, что при графическом построении энер-
гетических спектров мерцаний традиционно ис-
пользуется не линейный, а двойной логарифми-
ческий масштаб, поэтому в процессе численного
моделирования будем рассчитывать функцию
2.4
1
ˆlg ( ) lg ( ) .BS f fT S S−⎡ ⎤= +⎣ ⎦ (4)
При проведении моделирования будем за-
давать значения входящих в формулу (4) па-
раметров, близкие к типичным условиям экс-
перимента: 2.4,ν = 60T = c, 1tΔ = c. Значения
соотношения сигнал/шум выберем следующими:
1 100,BS S = 10, 1.5. Результаты указанных мо-
дельных вычислений приведены на рис. 1. Возле
кривых указаны оценки наклонов ν спектров
на их квазилинейном низкочастотном участке.
Обращает на себя внимание резкое уменьше-
ние наклона спектральной кривой и возрастание
уровня ее высокочастотного “хвоста” при умень-
шении соотношения 1 ,BS S приводящее к силь-
ному искажению истинного вида спектра мер-
цаний.
3. Ïðîâåäåíèå èçìåðåíèé
Как указывалось во Введении, для сравнения
с модельными расчетами мы использовали экс-
периментальные данные, полученные с помощью
риометрического комплекса Гакона (Аляска,
США) [6, 7]. Фазированная антенная решетка
(ФАР) этого риометра состоит из 8 8× пар скре-
щенных горизонтальных симметричных диполей.
Система фазирования формирует 64-лучевую ДН,
которая изображена на рис. 2 по уровню половин-
ной мощности в горизонтальной системе небес-
ных координат. Нумерация лучей ФАР, ( ; ),m n
задана следующим образом. Первый индекс
1, 2, ..., 8m = соответствует номеру столбца, от-
считываемому от геомагнитного востока к за-
паду, индекс 1, 2, ..., 8n = – номеру строки, от-
читываемому от геомагнитного севера к югу.
Здесь же показаны полюс мира P, географичес-
кий (NS) и магнитный (NmSm) небесные мериди-
аны, а также суточные траектории перемещения
ДКИ Кассиопея А, Лебедь А, Телец А и Дева А
по лучам ДН. Точками отмечены часовые интер-
валы движения этих источников. Из рисунка вид-
но, что промежутки времени наблюдений ДКИ
при уровне ДН луча риометра ( ) 0.5G t < весьма
существенны и составляют от 10 до 60 мин каж-
дые 2 ч. Поэтому исключение вклада слагаемого
( )( ) ( ) ( )B SI t G t I tδ формулы (1) является важ-
ной задачей при обработке данных наблюдений
мерцаний ДКИ на риометре такого типа.
В качестве примера восстановим средний энер-
гетический спектр относительных флуктуаций
интенсивности излучения космического элект-
ромагнитного фона ( )BS f по множеству M
мгновенных спектров ( ) ( ).n
BS f Для этого исполь-
зуем результаты реальных наблюдений 22 июня
2010 г., полученные с помощью панорамного
риометра Гакона на временном интервале
09:30–09:45 UT. Поскольку во время “прохожде-
ния” ДКИ через ДН луча риометра выделить
флуктуации космического фона не удается, для
обработки возьмем флуктуации фона ( )BI tδ
из лучей (4;2) и (4;3), в которых заведомо от-
сутствуют излучения радиозвезд, а произведе-
ние ( ) ( )SG t I t – из соседних лучей ((3;2) и (3;3)
Рис. 1. Результаты численного моделирования влияния уров-
ня флуктуаций космического электромагнитного фона на вид
спектра мерцаний ДКИ в ионосфере
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013 227
Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников...
соответственно) при синхронном “прохождении”
через них Кассиопеи А. Тогда спектр фона мо-
жет быть представлен в таком виде:
( )
1
1( ) ( ),
M
n
B B
n
S f S f
M =
= ∑
min 0
min 0
2
( ) 2
0 ( 1)
1 ( )( ) d .
( ) ( )
t nT
n i ftB
B
St n T
I tS f e t
T G t I t
+
− π
+ −
δ= ∫
Здесь 0T – длительность единичной реализации,
mint соответствует началу рассматриваемого ин-
тервала.
Результаты такого восстановления изображе-
ны на рис. 3, а, б тонкими линиями, здесь же
приведены дисперсии 2
Bσ относительных флук-
туаций космического фона. На обоих рисунках
обращает на себя внимание достаточно высокая
спектральная плотность исследуемого фона, ко-
торая обусловлена в значительной мере тем, что
во время измерений источник Кассиопея А “про-
ходит” по низким уровням ДН выбранных лучей
(3;2) и (3;3).
Воспользуемся теперь методикой обработ-
ки первичных данных риометрических наблю-
дений, описанной в работах [2, 3], и восстановим
средний энергетический спектр относительных
флуктуаций интенсивности смеси “сигнал + шум”
в тех же лучах (3;2), (3;3) и в тех же вре-
менных интервалах на основе следующего ал-
горитма:
Рис. 2. ДН многолучевого риометра Гакона
228 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013
В. Г. Безродный и др.
( )
1
1( ) ( ),
M
n
S B S B
n
S f S f
M+ +
=
= ∑
min 0
min 0
2
( ) 2
0 ( 1)
1 ( )( ) d .
( ) ( )
t nT
n i ft
S B
Bt n T
I tS f e t
T I t I t
+
− π
+
+ −
δ= ∫
Результаты такой спектральной обработки изоб-
ражены на рис. 3, а, б жирными линиями, которые
в высокочастотной части хорошо накладывают-
ся на спектры мощности относительных флук-
туаций интенсивности космического фона, что
говорит о достаточно точном определении пос-
леднего. На рисунки нанесены также оценки
наклонов спектров “мерцания + шум”, которые
оказываются значительно более низкими, чем при-
веденные в работах [2, 3]. Это говорит о суще-
ственном вкладе относительных флуктуаций ин-
тенсивности излучения космического фона, кото-
рые искажают наклон спектра, как было показа-
но в разделе 2. Поэтому возникает необходимость
в новом алгоритме спектральной обработки рио-
метрических данных ионосферных мерцаний, сни-
жающем вклад излучения космического фона.
4. Ìåæëó÷åâàÿ êðîññêîððåëÿöèîííàÿ
îáðàáîòêà äàííûõ
ðèîìåòðè÷åñêèõ íàáëþäåíèé
èîíîñôåðíûõ ìåðöàíèé ÄÊÈ
Мерцания ДКИ, наблюдающиеся в области пере-
сечения двух соседних лучей риометра, по опреде-
лению когерентны и полностью коррелированны.
В отличие от мерцаний ДКИ корреляция косми-
ческого фона в тех же лучах оценивается величи-
ной отношения площади пересечения лучей к пол-
ной площади единичного луча. Поскольку лучи
риометрического комплекса Гакона пересекают-
ся по уровню ДН ниже 0.5 (см. раздел 3), можно
ожидать, что в межлучевой корреляционной фун-
кции флуктуаций интенсивности вклад космичес-
кого фона будет значительно ниже, чем в каждом
отдельном луче.
Построим средний взаимный спектр ( )BS f от-
носительных флуктуаций интенсивности космичес-
кого электромагнитного фона в лучах (4;2), (4;3),
уже использовавшихся нами применительно к ана-
лизу статистических свойств фона в предыдущем
разделе. Будем исходить при этом из формул:
Рис. 3. Усредненные энергетические спектры флуктуаций интенсивности смеси “излучение ДКИ+космический фон” (жир-
ная линия) и космического фона (тонкая линия) в двух лучах риометра Гакона: а – луч (3;2); б – луч (3;3)
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013 229
Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников...
( )
1
1( ) ( ),
M
n
B B
n
S f S f
M =
= ∑
min 0
min 0
(4;2)
( ) 2
(3;2) (3;2)
0 ( 1)
1 ( )( ) d
( ) ( )
t nT
n ftB
B
t n T S
I tS f e t
T G t I t
+
− π
+ −
δ= ×∫
min 0
min 0
*
(4;3)
2
(3;3) (3;3)
( 1)
( ) d ,
( ) ( )
t nT
ftB
t n T S
I t e t
G t I t
+
− π
+ −
⎛ ⎞δ⎜ ⎟×
⎜ ⎟⎝ ⎠
∫
где смвол “*” означает комплексное сопряжение.
Результаты соответствующих расчетов изображе-
ны на рис. 4 тонкой линией. Как и следовало ожи-
дать, спектральная плотность взаимного спектра
космического фона оказалась значительно ниже
плотностей парциальных энергетических спект-
ров, изображенных на рис. 3, а, б. Это говорит
о подавлении вклада некоррелированных флук-
туаций интенсивности космического фона от не-
пересекающихся участков соседних лучей рио-
метрического комплекса.
Восстановим теперь взаимный спектр относи-
тельных флуктуаций интенсивности суммарного
излучения источника и фона:
( )
1
1( ) ( ),
M
n
S B S B
n
S f S f
M+ +
=
= ∑
min 0
min 0
( ) 2
0 ( 1) (3;2)
1 ( )( ) d
( ) ( )
t nT
n ft
S B
Bt n T
I tS f e t
T I t I t
+
− π
+
+ −
⎛ ⎞δ⎜ ⎟= ×
⎜ ⎟−⎝ ⎠
∫
min 0
min 0
*
2
( 1) (3;3)
( ) d .
( ) ( )
t nT
ft
Bt n T
I t e t
I t I t
+
− π
+ −
⎛ ⎞δ⎜ ⎟×
⎜ ⎟−⎝ ⎠
∫
Соответствующая кривая изображена на рис. 4
жирной линией. Сравнение с парциальными энер-
гетическими спектрами мерцаний (см. рис. 3, а, б)
показывает значительное снижение уровня высо-
кочастотных спектральных составляющих, преоб-
ладающий вклад в которые ранее вносили флук-
туации космического фона. Это, в свою очередь,
приводит к более достоверному определению та-
ких важных для задач ионосферной диагностики
параметров, как наклон спектра и индекс мерцаний
ДКИ. В частности, согласно данным рис. 3, а, б
и рис. 4, оценка наклона спектра мерцаний на ос-
нове межлучевой корреляции повышается от пар-
циальных значений 2 2.1ν ≈ ÷ до 2.7.ν ≈
5. Âûâîäû
Таким образом, в результате проведенных в на-
стоящей работе исследований удалось продемон-
стрировать эффект сильного влияния уровня флук-
туаций космического фона на точность определе-
ния параметров энергетического спектра ионос-
ферных мерцаний. В частности, показано, что с
усилением таких флуктуаций значительно умень-
шается оценка наклона спектральной кривой мер-
цаний за счет роста высокочастотной фоновой
составляющей. Это создает особые трудности
при проведении исследований ионосферных мер-
цаний во время “прохождения” ДКИ по низким
уровням ДН лучей риометра. Поэтому предложе-
на методика межлучевой кросскорреляционной
обработки данных риометрических наблюдений,
которая позволяет существенно снизить влияние
уровня флуктуаций интенсивности космического
фона на точность определения характеристик
ионосферных мерцаний. С использованием такой
методики становится возможным применение
многочисленных типичных 64- и 49-лучевых рио-
метрических комплексов для непрерывных наблю-
Рис. 4. Усредненные взаимные спектры флуктуаций интен-
сивности смеси “излучение ДКИ+ космический фон” (жир-
ная линия) и космического фона (тонкая линия) в лучах (3;2),
(3;3) риометра Гакона
230 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 3, 2013
В. Г. Безродный и др.
дений за изменениями неоднородной структуры
F-слоя ионосферы. Открываются также новые
возможности использования панорамных риомет-
ров для исследований искусственных ионосфер-
ных неоднородностей, стимулированных излу-
чением мощных нагревных стендов HAARP и
EISCAT, расположенных на Аляске и в Северной
Скандинавии.
Авторы работы считают своим приятным долгом
поблагодарить В. Г. Галушко за полезные советы
при обработке экспериментальных данных.
Работа выполнена в рамках НИР “Ятаган-2”
(номер госрегистрации 0111U000063) и при час-
тичной финансовой поддержке НИР “Шпицбер-
ген-13” (номер госрегистрации 0113U002656).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
01. Detrick D. L. and Rosenberg T. J. A phased-array radio-
wave imager for studies of cosmic noise absorption //
Radio Sci. – 1990. – Vol. 25, No. 4. – P. 325–338.
02. Безродный В. Г., Воткинс Б., Галушко В. Г., Гровс К.,
Кащеев А. С., Чаркина О. В., Ямпольский Ю. М.
Наблюдение ионосферных мерцаний дискретных кос-
мических источников с помощью панорамного ВЧ рио-
метра // Радиофизика и радиоастрономия. – 2007. –
Т. 12, № 3. – С. 242–260.
03. Bezrodny V. G., Charkina О. V., Galushko V. G., Groves К.,
Kashcheyev А. S., Watkins B., Yampolski Y. М., and Мuraya-
ma Y. Application of an imaging HF riometer for the obser-
vation of scintillations of discrete cosmic sources // Radio
Sci. – 2008. – Vol. 43, RS6007, doi:10.1029/2007RS0037.
04. Рытов С. М. , Кравцов Ю. А., Татарский В. И. Введе-
ние в статистическую радиофизику. Часть 2. – М.:
Наука, 1978. – 463 с.
05. Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я. Волновые
явления в ионосферной и космической плазме. – М.:
Наука, 1984. – 392 с.
06. Безродный В. Г., Чаркина О. В., Ямпольский Ю. М.,
Воткинс Б., Гровс К. Исследование стимулированных
ионосферных мерцаний и поглощения излучения диск-
ретных космических источников с помощью панорам-
ного ВЧ риометра // Радиофизика и радиоастрономия. –
2010. – Т. 15, № 2. – С. 151–163.
07. Чаркина О. В. О возможности восстановления прост-
ранственного распределения ионосферных неоднород-
ностей с помощью панорамных риометрических сис-
тем // Радиофизика и радиоастрономия. – 2012. – Т. 17,
№ 2. – С. 125–131.
В. Г. Безродний 1, Б. Воткінс 2, О. В. Чаркіна 1,
Ю. М. Ямпольський 1
1 Радіоастрономічний інститут НАН України,
вул. Червонопрапорна, 4, м. Харків, 61002, Україна
2 Університет Аляски – Фербенкс,
505 Саут Чандалар Драйв, Фербенкс, США, AК 99775
МІЖПРОМЕНЕВА КРОСКОРЕЛЯЦІЙНА ОБРОБКА
ДАНИХ ІОНОСФЕРНИХ МЕРЕХТІНЬ ДИСКРЕТНИХ
КОСМІЧНИХ ДЖЕРЕЛ, РЕЄСТРОВАНИХ ПАНОРАМ-
НИМИ ВЧ РІОМЕТРАМИ
Досліджено вплив флуктуацій інтенсивності галактичного
космічного фону на точність визначення спектральних ха-
рактеристик іоносферних мерехтінь дискретних космічних
джерел (ДКД). Запропоновано оригінальну методику зни-
ження такого впливу на результати відтворення характери-
стик іоносферних мерехтінь за даними спостережень ДКД
з використанням панорамних ВЧ ріометрів, котра грунтуєть-
ся на міжпроменевій кореляційній обробці. Працездатність
та ефективність запропонованої методики проілюстрована
результатами натурних вимірювань, виконаних з вико-
ристанням 64-променевого ріометра, розташованого побли-
зу сел. Гакона (Аляска, США).
V. G. Bezrodny 1, B. Watkins 2, O. V. Charkina 1,
and Y. M. Yampolski 1
1 Institute of Radio Astronomy, National Academy
of Sciences of Ukraine,
4, Chervonopraporna St., Kharkiv, 61002, Ukraine
2 University of Alaska Fairbanks,
505 South Chandalar Drive, Fairbanks, AK 99775
INTER-BEAM CROSS-CORRELATION PROCESSING
OF IONOSPHERIC SCINTILLATIONS OF DISCRETE
COSMIC SOURCES OBSERVED BY IMAGING
HF RIOMETERS
The influence of fluctuations in the galactic cosmic background
intensity on the accuracy of determining the spectral character-
istics of ionospheric scintillations of discrete cosmic sources
(DCS) is analyzed. A novel technique is suggested to decrease
this effect on the results of recovering the characteristics of
ionospheric scintillations from data of DCS observations by
imaging HF riometers. The method is based on cross-correlation
processing of outputs from the riometer adjacent beams. The
operability and efficiency of the suggested technique are illus-
trated by the results of in-situ measurements made using the
64-beam riometer located near the Gakona Village (Alaska, USA).
Статья поступила в редакцию 01.08.2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100154 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1027-9636 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-26T01:42:38Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Радіоастрономічний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Безродный, В.Г. Воткинс, Б. Чаркина, О.В. Ямпольский, Ю.М. 2016-05-16T20:34:18Z 2016-05-16T20:34:18Z 2013 Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами / В.Г. Безродный, Б. Воткинс, О.В. Чаркина, Ю.М. Ямпольский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 3. — С. 224-230. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100154 537.876.23:, 551.510.535 Исследовано влияние флуктуаций интенсивности галактического космического фона на точность определения спектральных характеристик ионосферных мерцаний дискретных космических источников (ДКИ). Предложена оригинальная методика снижения такого влияния на результаты восстановления характеристик ионосферных мерцаний по данным наблюдений ДКИ с использованием панорамных ВЧ риометров, основанная на межлучевой корреляционной обработке. Работоспособность и эффективность предложенной методики проиллюстрирована результатами натурных измерений, выполненных с использованием 64-лучевого риометра, расположенного вблизи пос. Гакона (Аляска, США). Досліджено вплив флуктуацій інтенсивності галактичного космічного фону на точність визначення спектральних характеристик іоносферних мерехтінь дискретних космічних джерел (ДКД). Запропоновано оригінальну методику зниження такого впливу на результати відтворення характеристик іоносферних мерехтінь за даними спостережень ДКД з використанням панорамних ВЧ ріометрів, котра грунтується на міжпроменевій кореляційній обробці. Працездатність та ефективність запропонованої методики проілюстрована результатами натурних вимірювань, виконаних з використанням 64-променевого ріометра, розташованого поблизу сел. Гакона (Аляска, США). The influence of fluctuations in the galactic cosmic background intensity on the accuracy of determining the spectral characteristics of ionospheric scintillations of discrete cosmic sources (DCS) is analyzed. A novel technique is suggested to decrease this effect on the results of recovering the characteristics of ionospheric scintillations from data of DCS observations by imaging HF riometers. The method is based on cross-correlation processing of outputs from the riometer adjacent beams. The operability and efficiency of the suggested technique are illustrated by the results of in-situ measurements made using the 64-beam riometer located near the Gakona Village (Alaska, USA). Авторы работы считают своим приятным долгом поблагодарить В. Г. Галушко за полезные советы при обработке экспериментальных данных. Работа выполнена в рамках НИР “Ятаган-2” (номер госрегистрации 0111U000063) и при частичной финансовой поддержке НИР “Шпицберген-13” (номер госрегистрации 0113U002656). ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Радиофизика геокосмоса Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами Міжпроменева кроскореляційна обробка даних іоносферних мерехтінь дискретних космічних джерел, реєстрованих панорамними ВЧ ріометрами Inter-Beam Cross-Correlation Processing of Ionospheric Scintillations of Discrete Cosmic Sources Observed by Imaging HF Riometers Article published earlier |
| spellingShingle | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами Безродный, В.Г. Воткинс, Б. Чаркина, О.В. Ямпольский, Ю.М. Радиофизика геокосмоса |
| title | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами |
| title_alt | Міжпроменева кроскореляційна обробка даних іоносферних мерехтінь дискретних космічних джерел, реєстрованих панорамними ВЧ ріометрами Inter-Beam Cross-Correlation Processing of Ionospheric Scintillations of Discrete Cosmic Sources Observed by Imaging HF Riometers |
| title_full | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами |
| title_fullStr | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами |
| title_full_unstemmed | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами |
| title_short | Межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными ВЧ риометрами |
| title_sort | межлучевая кросскорреляционная обработка ионосферных мерцаний дискретных космических источников, регистрируемых панорамными вч риометрами |
| topic | Радиофизика геокосмоса |
| topic_facet | Радиофизика геокосмоса |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100154 |
| work_keys_str_mv | AT bezrodnyivg mežlučevaâkrosskorrelâcionnaâobrabotkaionosfernyhmercaniidiskretnyhkosmičeskihistočnikovregistriruemyhpanoramnymivčriometrami AT votkinsb mežlučevaâkrosskorrelâcionnaâobrabotkaionosfernyhmercaniidiskretnyhkosmičeskihistočnikovregistriruemyhpanoramnymivčriometrami AT čarkinaov mežlučevaâkrosskorrelâcionnaâobrabotkaionosfernyhmercaniidiskretnyhkosmičeskihistočnikovregistriruemyhpanoramnymivčriometrami AT âmpolʹskiiûm mežlučevaâkrosskorrelâcionnaâobrabotkaionosfernyhmercaniidiskretnyhkosmičeskihistočnikovregistriruemyhpanoramnymivčriometrami AT bezrodnyivg mížpromenevakroskorelâcíinaobrobkadanihíonosfernihmerehtínʹdiskretnihkosmíčnihdžerelreêstrovanihpanoramnimivčríometrami AT votkinsb mížpromenevakroskorelâcíinaobrobkadanihíonosfernihmerehtínʹdiskretnihkosmíčnihdžerelreêstrovanihpanoramnimivčríometrami AT čarkinaov mížpromenevakroskorelâcíinaobrobkadanihíonosfernihmerehtínʹdiskretnihkosmíčnihdžerelreêstrovanihpanoramnimivčríometrami AT âmpolʹskiiûm mížpromenevakroskorelâcíinaobrobkadanihíonosfernihmerehtínʹdiskretnihkosmíčnihdžerelreêstrovanihpanoramnimivčríometrami AT bezrodnyivg interbeamcrosscorrelationprocessingofionosphericscintillationsofdiscretecosmicsourcesobservedbyimaginghfriometers AT votkinsb interbeamcrosscorrelationprocessingofionosphericscintillationsofdiscretecosmicsourcesobservedbyimaginghfriometers AT čarkinaov interbeamcrosscorrelationprocessingofionosphericscintillationsofdiscretecosmicsourcesobservedbyimaginghfriometers AT âmpolʹskiiûm interbeamcrosscorrelationprocessingofionosphericscintillationsofdiscretecosmicsourcesobservedbyimaginghfriometers |