Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Развитие радиофизических методов когерентного разнесенного приема в применении к исследованиям движений в ионосфере

ВАК РФ 04.00.23, Физика атмосферы и гидросферы

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Паламарчук, Кирилл Сергеевич

Список таблиц

Список рисунков.

Список обозначений и сокращений.

Введение

1 Круглосуточные измерения поглощения и движений в нижней атмосфере при разнесенном приеме сигналов ДВ-радиовещательных станций

1.1 Введение.

1.2 Регистрирующий комплекс.

1.3 Подход к обработке данных.

1.4 Примеры геофизических результатов.

2 Измерение движений в ионосфере путем радиозондирования без пространственного разнесения антенн

2.1 Спектрально-поляризационный метод анализа интерференционной картины радиосигнала.

2.1.1 Введение.

2.1.2 Определение скорости перемещения интерференционной картины при пространственно-разнесенном приеме

2.1.3 Восстановление формы и определение скорости перемещения интерференционной картины при наблюдениях в одной точке.

2.1.4 Влияние интерференции на точность восстановления улов прихода (численное моделирование)

2.1.5 Выводы.

2.2 Эксперимент в КВ диапазоне.

2.2.1 Общее описание эксперимента и первичная обработка данных

2.2.2 Измерения углов прихода с помощью 3-х компонентной антенны

2.2.3 Определение скорости движения перемещающихся ионосферных возмущений среднего масштаба

2.2.4 Выводы.

3 Радиоинтерферометрия перемещающихся ионосферных возмущений с помощью спутников GPS

3.1 Введение.

3.2 Методы получения характеристик ПИВ по радиоинтер-ферометрическим данным.

3.3 Модификация метода SADM для радиоинтерферометрии с помощью системы GPS.

3.4 Компьютерное моделирование измерений ПЭС на GPS радиоинтерферометре

3.4.1 Модель ионизации.

3.4.2 Модель движения ИСЗ.

3.4.3 Расчет полного электронного содержания.

3.5 Результаты компьютерного моделирования.

3.5.1 Первичная обработка данных и тестирование алгоритма SADM-GPS на модели единичной бегущей волны.

3.5.2 Азимутальная зависимость амплитуды возмущений ПЭС при многоспутниковой GPS-радиоинтер-ферометрии

3.5.3 Проверка алгоритма SADM-GPS на модели ПИВ в виде суммы волн

3.5.4 Проверка устойчивости работы алгоритма SADM-GPS в присутствие аддитивных шумов или случайного фона возмущений ПЭС.

3.6 Параметры ПИВ во время солнечного затмения 9 марта 1997 г.

3.7 Определение параметров крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений (КМ ПИВ) аврораль-ного происхождения с помощью GPS-решеток.

3.7.1 Характеристика геомагнитной обстановки 25 сентября 1998 г. и геометрия эксперимента.

3.7.2 Форма и динамика КМ ПИВ по данным интерферометров

Список таблиц

3.1 Результаты компьютерного моделирования метода 8АБМ-СРв.

3.2 Параметры ПИВ во время солнечного затмения 9 марта 1997 г.

3.3 Параметры КМ ПИВ во время магнитной бури 25 сентября 1998 г.

4.1 Основные параметры солнечного затмения 9 марта 1997 г. и условия его наблюдения.

Список рисунков

1.1 Блок-схема приемного комплекса ДВ-диапазона

1.2 Пример первичных и обработанных данных приема сигнала ДВ радиостанции.

1.3 Процедура цифровой доплеровской фильтрации.

1.4 Усредненный суточный ход амплитуды ионосферной волны

2.1 Геометрия эксперимента по измерению углов прихода и доплеровского сдвига частоты радиоволны с помощью одной приемной антенны.

2.2 Примеры модельных амплитудных и фазовых спектров двухмодового сигнала, принятого одной из антенн.

2.3 Результаты анализа точности определения углов прихода в зависимости от отношения сигнал/шум.

2.4 Результаты анализа точности определения углов прихода при наличии двухлучевости.

2.5 Контрольные ионограммы ЛЧМ-ионозонда.

2.6 Блок-схема измерительного комплекса.

2.7 Восстановление характеристик ПИВ по измерениям в одной точке

2.8 Географическая и антенная системы координат.

3.1 Геометрия трансионосферного зондирования и координатные системы, используемые при анализе данных GPS

3.2 Типичные модельные и реальные траектории движения ионосферных точек спутников GPS.

3.3 Геометрия GPS-интерферометра GPSINT.

3.4 Модель ПИВ в виде единичной волны и пример измерений

3.5 Модели ПИВ в виде одной и суммы двух волн.

3.6 Статистические распределения параметров, полученных применением метода SADM-GPS к модельным данным

3.7 Ракурсная чувствительность методов SADM и SADM-GPS

3.8 Результаты применения метода БАОМ-СРЯ при наличии шумов.

3.9 Результаты применения метода БАБЫ-СРВ к реальным измерениям.

3.10 Статистические распределения параметров ПИВ, полученных с помощью метода ЭЛОМ-СРЯ.

3.11 Геофизические параметры во время магнитной бури 25 сентября 1998 г.

3.12 Геометрия наблюдений КМ ПИВ во время магнитной бури 25 сентября 1998 г.

3.13 КМ ПИВ во время магнитной бури 25 сентября 1998 г.

4.1 Геометрия солнечного затмения 9 марта 1997 г. и его наблюдений

4.2 Вариации ПЭС на разных лучах зрения во время солнечного затмения 9 марта 1997 г.

4.3 Вариации ПЭС и его градиента во время солнечного затмения 9 марта 1997 г.

Список обозначений и сокращений дв ик ионозонд

ПИВ GPS

SADM-GPS ИСЗ

КМ ПИВ IGS

UT Dst

ПЭС RINEX

MST-радар длинные волны интерференционная картина короткие волны ионозонд с линейной частотной модуляцией перемещающиеся ионосферные возмущения 19 Global Positioning System — всемирная система местоопределения

Statistical Angle-of-arrival and Doppler

Method — статистический угломерно-доплеровский метода анализа движений в ионосфере

GPS modification of SADM —

GPS-модификация SADM искусственный спутник Земли крупномасштабные ПИВ

International GPS Service for Geodynamics — 20 Международная сеть GPS для целей геодинамики

Universal Time — всемирное время

Dst-тшдекс возмущенности геомагнитного полное электронное содержание

Receiver-INdependant data EXchange format — стандарт на формат данных GPS мезосферно-стратосферно-термосферный радар некогерентного рассеяния

7 отношение амплитуд ионосферной и земной

Аг амплитуда ионосферной волны

Ад амплитуда земной волны

Н1, Н2 частоты сигналов первого и второго гетеродинов ДВ комплекса 1И, №2 первая и вторая промежуточные частоты ДВ комплекса

Г частота зондирующего радиосигнала ДВ комплекса

Бой, ряды мгновенных значений 1Р2 ДВ комплекса

Со(*)

А(Ь), В(£), ряды мгновенных значений 1Р2,

С(£) подвергнутые доплеровской фильтрации

Ао(ш), амплитудные спектры рядов мгновенных

Во(и), Со (си) значений Ш 2 ДВ комплекса

Fg частота земной волны

Щи) функция доплеровского фильтра

5Р ширина режекторной части доплеровского фильтра

АР ширина доплеровского фильтра е пороговое значение доплеровского фильтра

Ф(а>) спектр разности фаз между сигналами № разных каналов ДВ комплекса относительная временная зависимость 31 амплитуды ионосферной волны х, у Декартовы координаты на поверхности

Земли время в индекс перечисления мод многомодового радиосигнала

А(х, у, комплексная амплитуда электромагнитного поля радиосигнала г амплитуда моды

Р фазовый путь радиосигнала к волновой вектор

Л длина волны у?5(0) начальная фаза п число мод х, ¿у х- и ^/-расстояния между пространственно-разнесенными антеннами

АЬ интервал времени между последовательными отсчетами в угол места прихода радиоволны ф азимут прихода радиоволны и доплеровский сдвиг частоты ф8 скорость и направление перемещения фазового фронта в-компоненты радиосигнала

8, фд,8 скорость и направление перемещения парциального амплитудного фронта

А<р^ А(рх, разности фаз при разносе по времени и 36 Афу пространственным координатам

Лх, Ау, Аг комплексные амплитуды вектора электромагнитного поля радиоволны

Ах, Ау, Аг амплитуды проекций вектора электромагнитного поля радиоволны

ОНЧ очень низкие частоты

СВ средние волны

Бх(си), амплитудные спектры взаимно 38 Зг(и>) ортогональных проекций вектора поля радиосигнала

Фж(и;), фазовые спектры взаимно ортогональных 38 $2/(0;), ;) проекций вектора поля радиосигнала ш круговая частота

БПФ быстрое преобразование Фурье

Е вектор поля электромагнитной волны

Б {и), А (а;) амплитудный и разностно-фазовый спектр компоненты вектора электромагнитного поля

Аа(в,ф) диаметр круга разброса на сфере фо, во ожидаемые азимут и угол места прихода радиоволны частота зондирования

LT Local Time — местное время

H(f) высотно-частотная характеристика ионосферы

АФС антенно-фидерная система

РТС радиотехническая система

ABC аппаратно-вычислительная система

СТВЧ система точного времени и частоты

ПК персональный компьютер оп опорная частота фу, Oj угловые координаты j-проекции трехкомпонентной антенны пч промежуточная частота с частота радиостанции

А/ частота расстройки

Д/ частота биений

Д детектор

УПТ усилитель постоянного тока

АЦП аналогово-цифровой преобразователь

ВРЕГ выходной регистр

РПУ радиоприемное устройство

ЦАП цифро-аналоговый преобразователь

ФСП формирователь сигналов прерываний

СТ синхронизатор-таймер ift(t)', 9(t)' азимут и угол места в системе координат антенны ip(t), 9(t) азимут и угол места в географической системе координат a,j направляющий вектор антенны

A(f)(x,y,t) пространственно-временные изменения фазы радиосигнала vx, vy скорости движения фазового фронта вдоль осей х т у

Р(а), P(v) функции распределения азимута и скорости

АГВ атмосферные гравитационные волны

УКВ /ъ /

ГЛОНАСС

X, у, Z hmax Г aSi es

1 v и

Uxi Ну

Wx, Wy ф

GX) Gy A N{x,y,z,t) ультракороткие волны рабочие частоты GPS

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая 60 Система декартовы координаты, измеренные 61 относительно приемника GPS декартовы координаты с центром в точке 61 пересечения луча и модельной ионосферы высота максимума ионосферной электронной 61 концентрации радиус-вектор "приемник-спутник" азимут и угол места радиус-вектора 61 "приемник-спутник" волновой вектор ПИВ горизонтальная проекция волнового вектора 61 ПИВ азимут и угол места волнового вектора ПИВ угол между векторами Kt и К фазовая скорость ПИВ скорость ИК, измеряемая в системе 61 координат интерферометра скорость пересечения луча зрения с 61 модельной ионосферой скорости перемещения фазового фронта вдоль 61 осей х ж у проекции скорости w движения спутника на 61 оси х' и у' фаза радиоволны при трансионосферном 61 зондировании частота зондирующей радиоволны

ПЭС вдоль луча зрения на ИСЗ горизонтальные проекции градиента ПЭС нерегулярная часть ионосферной 63 концентрации электронов начальная фаза возмущения контраст" ИК

Р(а) Р(и)

Тз Яе

ГЪо^), Пор И

ХА, 2/А, ^С, УС у), (ТУ направление вытянутости фазового фронта 65 по измерениям "контраста" направление волнового вектора по 65 измерениям "контраста" характерный временной масштаб ПИВ функция распределения азимута функция распределения скорости среднеквадратичное отклонение псевдодальность ошибка в определении фазового пути невозмущенное распределение ионизации относительная амплитуда парциального 71 возмущения волновой вектор парциального возмущения частота парциальной волны возмущения среднесуточное значение концентрации 72 электронов среднесуточное значение высоты максимума 72 ионизации среднесуточное значение полутолщины 72 максимума ионизации высота орбиты спутника начальные значения угла места и азимута 73 спутника амплитуда изменений угла места и азимута 73 спутника начальные фазы изменений угла места и 73 азимута спутника период обращения спутника радиус Земли высоты нижней и верхней границ ионосферы координаты пунктов А и С интерферометра среднее значение и СКО скорости ПИВ а), а а vg = v

М(а0) Nu Ne, NN ar(t)

P(Or) ar), aar

Kp NMP

K±, K2, K maxj У max

Pi, P среднее значение и СКО азимута перемещения ПИВ скорость ПИВ, вычисляемая методом SADM скорость ПИВ, вычисляемая методом 82 SADM-GPS азимутальные зависимости амплитуды 83 отклика возмущения шум измерений Gt(t), G^it) и G^(t) приведенные значения a(t) функция распределения приведенного азимута среднее значение и СКО приведенного азимута перемещения ПИВ

Pseudo-Random Noise — псевдослучайная кодовая последовательность сигнала GPS .Кр-индекс возмущенности геомагнитного

North Magnetic Pole — северный магнитный 99 полюс волновые вектора ПИВ, полученные на разных интерферометрах

Total Electron Content Unit — единица измерения ПЭС, TECU= 1016 м~2 высота тонкой модельной ионосферы максимальное отношение видимой площади 108 солнечного диска к его общей площади во время солнечного затмения зенитный угол трансионосферного зондирования момент наступления максимальной фазы затмения координаты ионосферных точек трансионосферного зондирования дополнительные пути радиосигнала на двух 111 частотах, обусловленные групповым запаздыванием в ионосфере

Введение Диссертация по геологии, на тему "Развитие радиофизических методов когерентного разнесенного приема в применении к исследованиям движений в ионосфере"

Считается установленным, что земная ионосфера может служить индикатором различного рода воздействий как естественного, так и искусственного происхождения (землетрясения, цунами, грозы, проявления солнечной и геомагнитной активности, взрывы, запуски ракет и т. д.). Наиболее полно разработаны теории генерации перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) различных пространственно-временных масштабов, являющихся результатом таких воздействий. При этом ПИВ распространяется на значительные расстояния от источника воздействия, что позволяет ставить задачу обнаружения и локализации источника с помощью пространственной решетки детекторов ПИВ.

Необходимость глобального мониторинга нестационарной и неоднородной ионосферы как части атмосферы Земли, как среды (канала) распространения радиоволн и как резонатора (детектора) естественных и искусственных воздействий на окружающую среду общепринята. Однако, существовавшие ранее методы наблюдений за состоянием ионосферы по разным причинам не могли претендовать на роль основы для глобальной сети мониторинга.

Так, глобальный мониторинг не может быть основан на использовании специальных средств дистанционного радиозондирования или специальных ИСЗ из-за их дороговизны, сложности и продолжительности циклов разработки, изготовления и обслуживания, а также из-за активного характера таких систем, в результате чего радиоэфир, и без того зашумленный, загрязняется еще больше. В то же время вся ионосфера пронизана сигналами широковещательных и специализированных радиостанций, спутниковых систем связи и навигации. При этом стандартизированные данные приема таких сигналов во всем мире зачастую доступны по глобальным сетям.

Поэтому разработка новых и совершенствование уже известных пассивных методов анализа данных разнесенного приема сигналов, излучаемых упомянутыми выше радиопередающими средствами, имеет особое значение.

Существующие специализированные радиофизические методы исследования ионосферы не обеспечивают нужной точности, пространственного и временного разрешения. Многим из них присущи принципиально неустранимые недостатки; например, при традиционном вертикальном зондировании КВ радиосигналами невозможно получать информацию об ионосфере выше максимума электронной концентрации.

Существующие методы диагностики состояния нижней ионосферы тоже обладают существенными недостатками. Некоторые из них имеют лишь очень скромный потенциал (как, например, традиционный разнесенный амплитудный прием ДВ сигналов), другие же требуют сложной дорогостоящей аппаратуры и являются по своей сути активными (MST-радары, радары некогерентного рассеяния).

Особое место среди методов радиозондирования ионосферы занимают когерентные (фазовые, радиоинтерферометрические) методы, которые отличаются высокой чувствительностью, точностью и другими качествами, позволяющими использовать их для исследования весьма тонких физических эффектов и в решении целого ряда прикладных задач. Новый импульс в развитии радиоинтерферометрии дал прогресс в области методов обработки сигналов: голографии, радиооптике, радиотомографии, а также в технике аппаратной обработки сигнала.

Таким образом, задача создания когерентных пассивных методов диагностики ионосферных неоднородностей и волновых процессов, использующих современные достижения технологии, остается актуальной.

В ходе настоящей работы ставились следующие цели:

1. разработка метода и принципов построения аппаратурно-прог-раммного комплекса, предназначенного для круглосуточных измерений ионосферного поглощения и параметров движений в нижней ионосфере на основе обработки сигналов радиовещательной станции ДВ диапазона; моделирование и проведение первого цикла измерений;

2. разработка метода, алгоритма и программного комплекса для измерения параметров движений в ионосфере путем анализа данных радиозондирования без использования пространственного разнесения приемных антенн на основе измерения трех проекций полного вектора поля взаимно ортогональными антеннами;

3. разработка алгоритмов и программ обработки данных многоканальных двухчастотных навигационных приемников GPS (Global Positioning System — Глобальной Системы Местоопределения), позволяющих определить относительные изменения полного электронного содержания (ПЭС) на луче приемник-ИСЗ GPS и угловых координат ИСЗ, необходимых для решения задач детектирования ионосферных неоднородностей и волновых процессов широкого диапазона масштабов;

4. разработка алгоритмов и программ для получения характеристик движений в ионосфере по данным разнесенного приема сигналов ИСЗ (с помощью GPS-решеток) и их применение к исследованию ионосферных эффектов мощной магнитной бури 25 сентября 1998 г.;

5. изучение пространственно-временных характеристик отклика ионосферы на солнечное затмение 9 марта 1997 г по данным GPS.

Во введении дана общая характеристика работы, отражена актуальность ее темы, сформулированы цели диссертации и решаемые задачи, приведено краткое содержание диссертации. Обзор литературы дается в каждой главе отдельно.

В первой главе диссертации предложено использование метода компьютерной доплеровской фильтрации земной волны при разнесенном приеме ДВ сигнала радиовещательной станции с высокостабильным по частоте задающим генератором. Этот метод может быть применен для проведения круглосуточных измерений характеристик движений в ионосфере, а также поглощения и углов прихода радиоволны. Метод реализован в приемном комплексе ДВ диапазона, получены первые результаты по динамике ионосферных неоднородностей и поглощению радиоволны на высотах D-слоя ионосферы.

Во второй главе предлагается использование спектрально-поляризационного метода для восстановления формы и измерения скорости перемещения интерференционной картины (ИК) путем анализа трех взаимноортогональных проекций вектора поля радиосигнала с помощью одной приемной антенны. На первой стадии анализа вычисляются комплексные доплеровские спектры временных вариаций этих проекций. Затем для каждой составляющей спектров эти данные используются для определения спектров углов прихода. Совместно с данными о доплеровском смещении частоты это позволяет восстановить форму ИК и оценить скорость и направление ее перемещения. Приведены формулы, иллюстрирующие предлагаемую технологию и результаты численного моделирования, показывающие возможность практического осуществления идеи.

Далее излагаются результаты экспериментальной проверки предложенного метода. Измерения проводились на KB радиотрассе протяженностью около 100 км с одновременным контролем ионосферной ситуации с помощью ЛЧМ-ионозонда слабонаклонного зондирования. С целью исключения факторов многолучевости для анализа были выбраны ночные интервалы времени, для которых наблюдался устойчивый одномодовый отраженный радиосигнал. Показано, что предложенный метод дает средние значения азимута и зенитного угла, отличающиеся от расчетных не более, чем на 2° -f- 5°. Полученные для данных интервалов средние значения скорости перемещающихся ионосферных возмущений (порядка 50 м/с) и направления движения (северо-западное с переходом под утро на северное) согласуются с известными литературными данными.

В третьей главе представлены некоторые результаты исследований новых методов радиоинтерферометрии перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) с помощью спутников глобальной навигационной системы GPS . Методы основаны на стандартных измерениях характеристик трансионосферного радиосигнала, принимаемого двух-частотными многоканальными приемниками GPS на поверхности Земли. Предложен статистический угломерно-доплеровский метод (SADM-GPS) определения характеристик движения интерференционной картины радиосигнала в плоскости приемной антенной системы на основе измерений вариаций производных фазы по времени и пространственным координатам как функций времени. По этим данным вычисляются соответствующие значения вектора скорости. Одновременно, с помощью текущей информации об угловых координатах ИСЗ в расчеты вносится поправка на движение спутника. Затем строятся распределения скорости и направления, которые анализируются с целью проверки гипотезы существовании преимущественного направления перемещения интерференционной картины. Если такое направление существует, то по распределению скорости определяется среднее значение скорости перемещения интерференционной картины. Средствами компьютерного моделирования показано, что многоспутниковая радиоинтерферометрия с использованием алгоритма SADM-GPS обеспечивает (в отличие от геостационарных ИСЗ) детектирование и измерение вектора скорости ПИВ практически во всем азимутальном диапазоне возможных направлений распространения ПИВ.

Предложенный метод был использован при исследовании характеристик ПИВ во время солнечного затмения 9 марта 1997 г. на созданном в г. Иркутске GPS-радиоинтерферометре.

Приведен пример исследования динамики крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений (КМ ПИВ) аврорального происхождения. При этом использован метод определения параметров КМ ПИВ с помощью GPS-решеток, элементы которых могут быть выбраны из большого набора GPS станций глобальной сети IGS . Метод применен для определения параметров КМ ПИВ во время большой магнитной бури 25 сентября 1998 г. Для анализа был выбран северо-американский сектор, где есть много GPS станций, а также временной интервал 00:00— 06:00 UT , для которого было характерно максимальное значение производной Dst . Показано, что образовавшаяся в результате аврорального возмущения крупномасштабная волна уединенного типа с длительностью порядка 1 часа и шириной фронта не менее 3700 км распространялась в экваториальном направлении на расстояние не менее 20003000 км со средней скоростью около 300 м/с.

В четвертой главе приводятся результаты первых измерений полного электронного содержания (ПЭС) и его градиента во время солнечного затмения 9 марта 1997 г. по данным GPS-радиоинтерферометра в г. Иркутске. Интерферометр состоит из трех приемников (один — типа TurboRogue SNR-8000 и два — Ashtech Z-12), размещенных в вершинах треугольника с расстояниями между пунктами порядка 3-5 км. Полученные данные о вариациях ПЭС свидетельствуют о глубоких изменениях в процессе ионообразования в ионосфере во время солнечного затмения одновременно в большом объеме пространства с радиусом на высоте 300 км не менее 600 км. Запаздывание минимального значения ПЭС относительно максимальной фазы затмения на высоте ионосферы составляет около 10 мин, а глубина депрессии роста ПЭС — от 10 до 50%. Анализ данных об изменениях градиента ПЭС позволяет заключить, что депрессия роста ПЭС во время затмения практически не зависит от широты (в пределах наблюдаемого диапазона 52 ± 6°N) и долготы (104 ± 11°Е).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Алгоритмы, программы обработки и аппаратурно-программный комплекс разнесенного приема сигналов радиостанции 198 КГц (обсерватория Бадары), предназначенный для восстановления параметров движения нижней ионосферы и поглощения радиоволн методом цифровой доплеровской фильтрации земной волны, а так

21 же результаты их экспериментальной проверки, в том числе результаты круглосуточных измерений поглощения ДВ радиоволн.

2. Спектрально-поляризационный метод измерения параметров движений в ионосфере, основанный на анализе трех взаимно ортогональных проекций вектора поля радиосигнала, отраженного от ионосферы, не требующий пространственного разнесения приемных антенн; результаты его проверки моделированием и в эксперименте на трассе Иркутск-Торы.

3. Программный комплекс C0NVTEC для получения из данных стандартного формата RINEX информации о ПЭС и угловых координатах спутников GPS.

4. Статистический угломерно-доплеровский метод (SADM-GPS) для определения характеристик движения ПИВ на основе измерений производных фазы трансионосферного GPS-радиосигнала по времени и пространственным координатам, измеряемым с помощью GPS-решетки.

5. Результаты исследования отклика ионосферы на солнечное затмение 9 марта 1997 г.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Паламарчук, Кирилл Сергеевич

4.5 Выводы

Мы представили данные первых измерений ПЭС и горизонтальных проекций его градиента во время солнечного затмения 9 марта 1997 г. по данным СР8-радиоинтерферометра в Иркутске.

Полученные данные о вариациях ПЭС свидетельствуют о глубоких изменениях в процессе ионообразования в ионосфере во время солнечного затмения одновременно в большом объеме пространства с радиусом на высоте 300 км не менее 600 км. Запаздывание минимального значения ПЭС относительно максимальной фазы составляет от 10 до 34 мин, а глубина депрессии — 2-3 ТЕС11. Наши данные вполне согласуются с опубликованными ранее (см. обзор [49]). Новым является то, что подобные измерения ПЭС проведены одновременно в 4-х и более направлениях.

Что касается градиента, то такие измерения были проведены, по-видимому, впервые. Анализ этих данных позволяет заключить, что депрессия роста ПЭС во время затмения практически не зависит от широты (в пределах наблюдаемого диапазона 52±6°]Ч) и долготы (104±11°Е).

На основе полученных данных можно составить только приближенную качественную картину изменений ПЭС. Более полную информацию мы планируем получить в дальнейшем путем восстановления по данным ПЭС и его градиентов пространственно-временного распределения ПЭС в районе прохождения лунной тени.

Заключение

В ходе работы получены следующие основные результаты:

1. в результате применения алгоритма доплеровской фильтрации земной волны достигнут дополнительный, по сравнению с использовавшимися ранее методами, выигрыш по чувствительности к ионосферной волне. Этот выигрыш составляет 15-20 дБ, что позволяет проводить измерения поглощения радиоволн, скорости и направления движений в нижней ионосфере не только в ночные часы, но и днем;

2. установлено, что разница в интенсивности ионосферной волны ото дня к ночи, обусловленная дневным усилением поглощения, составляет 17-18 дБ, что согласуется с данными измерений на специально созданной установке низкочастотного импульсного зондирования;

3. в ходе численного моделирования установлено, что потенциальная точность определения углов прихода одномодовой радиоволны по данным измерений на одной трехкомпонентной антенне с взаимно ортогональными диполями в большей части углового диапазона составляет величину порядка 1° при отношении сигнал/шум не хуже 1.0; доплеровское разделение позволяет определять направления прихода мод, разнесенных по частоте на величину порядка естественной ширины спектральной линии, с точностью не хуже 10°, а при увеличении частотного разноса до величины в 2-3 раза большей ширины линии, с точностью такой же, как для од-номодового случая;

4. в ходе экспериментальной проверки спектрально-поляризационного метода измерения параметров движений в ионосфере, основанного на анализе трех проекций вектора поля радиосигнала, принятых взаимно ортогональными антеннами в одной точке, установлено, что предложенный метод дает устойчивые средние значения азимута и зенитного угла, отличающиеся от расчетных не более, чем на 2°-5°; полученные для данных интервалов средние значения скорости перемещения ПИВ (порядка 50 м/с) и направления движения (северо-западное с переходом под утро на северное) согласуются с известными литературными данными;

5. предложен статистический угломерно-доплеровский метод (SADM-GPS) и реализующие его алгоритмы и программы для определения характеристик движения ПИВ на основе измерений производных фазы трансионосферного GPS-радиосигнала по времени и пространственным координатам, измеряемых с помощью GPS-решетки. Путем численного моделирования показано, что метод многоспутниковой GPS-радиоинтерферометрии в сочетании с алгоритмом SADM-GPS позволяет измерять вектор скорости ПИВ во всем диапазоне азимутов направлений распространения ПИВ. Продемонстрирована эффективность применения SAMD-GPS при изучении крупномасштабных ПИВ, генерируемых в авроральной зоне во время магнитных бурь;

6. плученные данные о вариациях ПЭС свидетельствуют о глубоких изменениях в процессе ионообразования в ионосфере во время солнечного затмения одновременно в большом объеме пространства с радиусом на высоте 300 км не менее 600 км. Запаздывание минимального значения ПЭС относительно максимальной фазы затмения на высоте ионосферы составляет около 10 мин, а глубина депрессии роста ПЭС — 2-3 TECU. Анализ данных об изменениях градиента ПЭС позволяет заключить, что депрессия роста ПЭС во время затмения практически не зависит от широты (в пределах наблюдаемого диапазона 52 ± 6°N) и долготы (104 ± 11°Е).

Научная новизна проведенного исследования состоит в следующем:

1. впервые предложен и проверен в эксперименте пассивный метод круглосуточных измерений значений скорости, направления движений в нижней ионосфере и поглощения радиоволн, отраженных от нижней ионосферы по данным разнесенного приема сигналов ДВ радиостанции, основанный на цифровой доплеровской фильтрации земной волны;

2. впервые предложен и реализован спектрально-поляризационный метод измерения параметров движений в ионосфере, основанный на анализе трех проекций вектора поля радиосигнала, принятых взаимно ортогональными антеннами, не требующий пространственного разнесения приемных антенн;

121

3. впервые предложен и реализован метод определения параметров движений в ионосфере, основанный на измерениях характеристик трансионосферного радиосигнала, излученного движущимся источником (навигационным ИСЗ GPS) при разнесенном приеме их сигналов (метод SADM-GPS);

4. впервые методом трансионосферного зондирования сигналами GPS проведены измерения ПЭС и горизонтальной проекции его градиента во время солнечного затмения 9 марта 1997 г одновременно на площади, простиравшейся на 6° по широте и на 11° по долготе.

Практическая ценность работы

Предложенные методы могут служить основой для создания новых систем мониторинга ионосферы, обладающих, по сравнению с существующими, большей универсальностью, лучшей точностью определения параметров движений в ионосфере, ПЭС, его градиента, ионосферного поглощения; лучшим пространственно-временным разрешением. Такие системы могут иметь небольшой срок разработки и внедрения и широко использоваться на практике, так как их конструирование, развертывание и обслуживание, благодаря применению высокотехнологичного современного стандартизованного оборудования, не должно представлять сложностей, а обработка результатов измерений, может быть полностью автоматизированной, при условии соблюдения принятых в научном сообществе стандартов на форматы используемых данных.

Разработанные программные продукты могут применяться при исследования движений в ионосфере, а также для рутинных наблюдений в целях улучшения точности систем связи и навигации.

122

Благодарности

Автор искренне благодарит своего научного руководителя д. ф.-м. н., проф. Э. Л. Афраймовича.

Автор также благодарен А. Г. Барсукову, О. Н. Бойтман, В. Н. Железняку, В. Т. Залуцкому, А. Д. Калихману, Н. Н. Климову, В. А. Кобзарю, В. В. Кошелеву, В. И. Куркину, К. Г. Леви, А. В. Лухневу, В. Е. Носову, Н. П. Переваловой О. М. Пирог, Т. Г. Пирог, Е. А. Пономареву, В. А. Санькову, А. В. Тащилину, В. В. Чернухову, а также всем сотрудникам Лаборатории динамики верхней атмосферы и Отдела физики верхней и средней атмосферы Института солнечно-земной физики СО РАН за помощь в организации и проведении экспериментов, полезные дискуссии, участие в обработке данных.

Автор благодарен Э. Э. Пензиной за внимательное прочтение диссертации и ценные советы по ее оформлению.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 96-05-64162, 97-02-96060 и 99-05-64753), гранта СО РАН для молодых ученых 1997 г, а также Гранта Минвуза РФ 1999 г; рук. Вугмейстер Б. О.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата физико-математических наук, Паламарчук, Кирилл Сергеевич, Иркутск

1. Агафонников Ю. М., Афраймович Э. Л., Полиматиди В. П. Способ измерения полного вектора поля. Авторское свидетельство 650026 // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки — 1979. — №. 8. — С. 153.

2. Афраймович Э. Л. Интерференционные методы радиозондирования ионосферы. — М.: Наука, 1982.

3. Афраймович Э. Л. и др. Вариации углов прихода КВ-радиосигнала на коротких трассах и среднемасштабные перемещающиеся ионосферные возмущения // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике солнца. — 1985. — Вып. 73. С. 96105.

4. Афраймович Э. Л. и др. Экспериментальное исследование флук-туаций доплеровских частот и углов прихода радиосигнала при вертикальном зондировании слоя ¥2 ионосферы // Изв. ВУЗов. Радиофизика. — 1978. — Т. 21, № 3 — С. 338-347.

5. Афраймович Э. Л., Бойтман О. Н., Жовтый Е. И., Калих-ман А. Д., Пирог Т. Г. Динамика среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений по данным трансионосферного зондирования // Геомагнетизм и аэрономия — 1997. — Т. 37. — С. 86-94.

6. Афраймович Э. JI., Кобзарь В. А., Паламарчук К. С., Черну-хов В. В. Определение параметров поляризационного эллипса многомодового радиосигнала // Известия ВУЗов. Радиофизика —1999. — Т. XLII, № 4. — С. 324-332.

7. Афраймович Э. Л., Паламарчук К. С. Круглосуточные измерения поглощения и движений в нижней атмосфере при разнесенном приеме сигналов ДВ-радиовещательных станций / / Известия ВУЗов. Радиофизика — 1997. — Т. XL, № 7. — С. 836-844.

8. Афраймович Э. JL, Паламарчук К. С. Спектрально-поляризационный метод анализа интерференционной картины радиосигнала / / Известия ВУЗов. Радиофизика — 1998. — Т. XLI, № 6. — С. 723734.

9. Дробжев В.И. и др. Фазовые скорости среднемасштабных волновых ионосферных возмущений // Геомагнетизм и аэрономия. — 1988. — Т. 28, №. 2. — С. 308-311.

10. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. — М.: Мир, 1973.

11. Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д. Метеорологические эффекты в ионосфере (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия — 1995. — Т. 35, № 3. — С. 1-23.

12. Савина О. Н., Ерухимов Л. М. О возможности существования уединенной внутренней гравитационной волны в безграничной изотермической атмосфере / / Геомагнетизм и аэрономия — 1981. — Т. XXI, №. 4. — С. 679-682.

13. Шарадзе 3. С., Квавадзе Н. Д., Лиадзе 3. Л., Мосашвили Н. В. Перемещающиеся ионосферные возмущения и явление F-рассеяния в ионосфере средних широт // Геомагнетизм и аэрономия — 1986. — V. 26, №. 1. — Р. 144-147.

14. Afraimovich Е. L. Dynamics and anisotropy of travelling ionospheric disturbances as deduced from transionospheric sounding data. I — Statistical angle-of-arrival and Doppler method (SADM) // Preprint ISTP SD RAS, No. 5-95. — 1995.

15. Afraimovich E. L. Statistical method for determining characteristics of the dynamics of the radio interference pattern // Proceedings of the XXVth URSI General Assembly, Lille'96, Rep. UAG-105, edited by

16. P. J. Wilkinson — 1998. — World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics, National Geophysical Data Center, Boulder, CO, USA — P. 103-108.

17. Afraimovich E. L., Boitman O. N., Kalikhman A. D., Pirog T. G., Zhovty E. I. Dynamics and anisotropy of traveling ionospheric disturbances as deduced from transionospheric sounding data // Radio Science — 1999. — V. 34. — P. 477-487.

18. Afraimovich E. L., Palamartchouk K. S. Round-the-clock measurements of absorption and motions in the lower ionosphere at spaced-antenna reception of signals from lf-broadcasting stations //

19. P. J. Wilkinson, editor, Proceedings of Session G5 at the XXVth URSI General Assembly, Lille'96, Session G5. Computer Aided Processing Of Ionograms And Ionosonde Records, Report UAG No. 105. — 1998. — P. 97-102.

20. Afraimovich E. L., Palamartchouk K. S., Perevalova N. P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics — 1998. — V. 60, No. 12. — P. 1205-1223.

21. Afraimovich E. L., Palamartchouk K. S., Perevalova N. P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances. Preprint No. 497. Institute of Solar-Terrestrial Physics, 1997.

22. Afraimovich E. L., Zvezdin V. N., Min'ko N. P., Shapovalov A. N. Simultaneous measurements of the polarization, angles of arrival, doppler frequency and amplitude of the VHF radio signal from ETS-2 // Radio Science — 1991. — V. 26. — P. 1177-1198.

23. Balthazor R. L., Moffett R. J. Morphology of large-scale traveling atmospheric disturbances in the polar thermosphere // Journal of Geophysical Research — 1999. — V. 104, No. Al. — P. 15-24.

24. Beach T. L., Kelley M. C., Kintner P. M. Total electron content variations due to nonclassical traveling ionospheric disturbances: Theory and Global Positioning System observations // Journal of Geophysical Research — 1997. — V. 102. — P. 7279-7292.

25. Bertel L., Bertin F., Testud J. De la mesure du contenu électronique intégré appliquée à l'observation des ondes de gravité de moyenne échelle // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. — 1976. — V. 38. — P. 261-270.

26. Bowman G. G. The nature of ionospheric spread-F irregularities in mid-latitude regions // Journal Atmospheric and Terrestrial Physics — 1981. — V. 43. — P. 65-79.

27. Briggs B. H. On the analysis of moving patterns in geophysics // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1968. — V. 30, No. 10. — P. 1777-1794.

28. Brownlie G. D., Dryburgh L. G., Whitehead J. D. Pencil beam radar for ionospheric research // Nature, Phys. Sci. — 1973. — V. 243, No. 129. — P. 112.

29. Brynko I. G., Galkin I. A., Grozov V. P., Dvinskikh N. I., Matyushonok S. M., Nosov V. E. An automatically controlled data gathering and processing system using an FMCW ionosonde // Advances in Space Research — 1988. — V. 8, No. 4. — P. (4)121-(4)124.

30. Calais E., Minster J. B. GPS detection of ionospheric perturbations following a Space Shuttle ascent // Geophysical Research Letters — 1996. — V. 23. — P. 1897-1900.

31. Calais E., Minster J. B. GPS detection of ionospheric perturbations following the January 1994, Northridge earthquake // Geophysical Research Letters — 1995. — V. 22. — P. 1045-1048.

32. Calvert W. et al. The feasibility of radio sounding in the magnetosphere // Radio Science — 1995. — V. 30, No. 5. — P. 15771595.

33. Carlos R. C., Massey R. S. The Los Alamos beacon receiver Array // IEEE TYansacrions on Geosciences and Remote Sensing — 1994. — V. 32. — P. 954-958.

34. Chimonas G., Hines C. 0. Atmospheric gravity waves induced by a solar eclipse // Journal of Geophysical Research — 1970. — V. 75, No. 4. — P. 875.

35. Cohen E. A. The study of the effect of solar eclipses on the ionosphere based on satellite beacon observations // Radio Science — 1984. — V. 19, No. 3. — P. 769-777.

36. Davies K. Recent progress in satellite radio beacon studies with particular emphasis on the ATS-6 radio beacon experiment // Space Science Review — 1980. — V. 25. — P. 357-430.

37. Davies K., Jones J. E. Tree-dimentional observations of traveling ionospheric disturbances // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1971. — V. 33.— P. 39-46.

38. Davis M. J. The integrated ionospheric response to internal atmospheric gravity waves / / Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1973. — V. 35. — P. 929-959.

39. Dixon T. N. An introduction to the Global Positioning System and some geological applications // Review of Geophysics — 1991. — V. 29. — P. 249-276.

40. Espenak F., Anderson J. Total solar eclipse of 1997 March 9 // NASA Reference Publication 1369. — 1995.

41. Fitzgerald T. J. Observations of total electron content perturbations in GPS signals caused by a ground level explosion // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1997. — V. 59. — P. 829834.

42. GPS Measurements to Constrain Geodynamic processes in Fennoscandia. BIFROST Project. EOS Trans. — 1996. — AGU. — V. 77, No. 35. — P. 339-341.

43. Georges T. M., Hooke W. H. Wave-induced fluctuations in ionospheric electron content: a model indicating some observational biases // Journal of Geophysical Research — 1970. — V. 75. — P. 6295-6308.

44. Hall G. E., Cecile J.-F., MacDougall J. W., St.-Maurice J.-P., Moorcroft D. R. Finding gravity wave source positions using the Super Dual Auroral Radar Network // Journal of Geophysical Research — 1999. — V. 104, No. Al. — R 67-78.

45. Harris F. J. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fouirer transform // Proc. IEEE. — 1978. — V. 66, No. 1. — P. 51-83.

46. Haykowicz L. A., Hunsucker R. D. A simultaneous observation of large-scale periodic TIDs in both hemispheres following an onset of auroral diturbances // Planetary Space Science — 1987. — V. 35, N. 6. — P. 785-791.

47. Ho C. M., Lindqwister U. J., Mannucci A. J., Pi X., Tsurutani B. T. Global ionosphere perturbations monitored by the worldwide GPS network // Geophysical Research Letters — 1996. — V. 23. — P. 3219-3222.

48. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995. // Annales Geophysicae — 1996. — V. 14. — P. 917-940.

49. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. — Springer-Verlag Wien, New York — 1992.

50. Hunsucker R. D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere. A review // Review of Geophysics — 1982. — V. 20. — P. 293-315.

51. Ishinose T., Ogawa T. Internal gravity waves deduced from HF doppler data during the April 19, 1958, solar eclipse // Journal of Geophysical Research — 1976. — V. 81, No. 13. — P. 2401-2404.

52. Jacobson A. R., Massey R. S., Erickson W. C. A study of transionospheric refraction of the radio waves using the Clark Lake

53. Radio Observatory // Annlales Geophysicae — 1991. — V. 9. — P. 546.

54. Jacobson A. R., Carlos R. C. Coherent-array HF doppler sounding of travelling ionospheric disturbances. 1. Basic technique // Journal of Atmospheric and Terrestrial Phyiscs — 1989. — V. 51. — P. 257.

55. Jacobson A. R., Carlos R. C., Massey R. S., Wu G. Observations of travelling ionospheric disturbances with a satellite-beacon radio interferometer: Seasonal and local-time behavior // Journal of Geophysical Research — 1995. — V. 100. — P. 1653-1665.

56. Jacobson A. R., Erickson W. C. A method for characterizing transient ionospheric disturbances using a large radiotelescope array // Astronomy and Astrophysics — 1992. — V. 257, No. 1. — P. 401409.

57. Jacobson A. R., Erickson W. C. Observations of electron density irregularities in the plasmosphere using the VLA radio interferometer // Annales Geophysicae — 1993. — V. 11. — P. 869-888.

58. Jakowski N., Sardon E., Schluter S. Total electron content of the ionosphere during the geomagnetic storm on 10 January 1997. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics — 1999. — V. 61. — P. 299-307.

59. Jones T. B., Reynolds J. S. B. Ionospheric perturbations and their effect on the accuracy of h. f. direction finders // Radio and Electronic Engineering — 1975. — V. 45, No. 1/2. — P. 63.

60. Klobuchar J. A. Real-time ionospheric science: The new reality // Radio Science — 1997. — V. 32. — P. 1943-1952.

61. Klobuchar J. A., Whitney H. E. Ionospheric electron content measurements during a solar eclipse // Journal of Geophisics Resresearch — 1965. — V. 70, No. 5. — P. 1254-1257.

62. Lyon G. F. The corrugated reflector model for one-hop oblique propagation // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1979. — V. 41, No. 1. — P. 5.

63. Ma S. Y., Schlegel K., Xu J. S. Case studies of the propagation characteristics of auroral TIDs with EISCAT CP2 data usingmaximum entropy cross-spectral analysis // Annales Geophysicae — 1998. — V. 16. — P. 161-167.

64. Maeda S., Handa S. Transmission of large-scale TIDs in the ionospheric F2-region // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1980. — V. 42, No. 4. — P. 853-859.

65. Mannucci A. J., Ho C. M., Lindqwister U. J, Runge T. F., Wilson B. D., Yuan D. N. A global mapping technique for GPS-drived ionospheric TEC measurements // Radio Science — 1998. — V. 33. — P. 565.

66. Melbourne W. G., Davis E. S., Duncan C. B., et al. Report of the NASA: The application of spaceborne GPS to atmospheric limb sounding and global change monitoring // Jet Propulsion Laboratory Publication 94-18. — 1994. — Washington.

67. Mercier C. Observations of atmospheric gravity waves by radiointerferometry // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1986. — V. 48. — P. 605-624.

68. Mercier C. Some characteristics of atmospheric gravity waves observed by radio-interferometry / / Annales Geophysicae — 1996. — V. 14. — P. 42-58.

69. Mercier C., Jacobson A. R. Observations of atmospheric gravity waves by radio interferometry: are results biased by the observational technique // Annales Geophysicae — 1997. — V. 15. — P. 430-442.

70. Mitra S. N. A radiomethod of measuring winds in the ionosphere // Proc. IEE — 1949. — V. 96. — P. 441.

71. Morgan M., Evans W. Synthesis and analysis of elliptic polarization loci in terms of space-quadrature sinusoidal components // Proc. IRE — 1951. — V. 39. — P. 552.

72. Morton F. W., Essex E. A. Gravity wave observations at a southern hemisphere mid-latitude station using the total electron content technique // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1978. — V. 40. — P. 1113-1122.

73. Munro G. H. Travelling ionospheric disturbances in the F-region // Australian Journal of Physics — 1958. — V. 11. — P. 91-105.

74. Oliver W. L., Otsuka Y., Sato M., Takami T., Fukao S. A climatology of F region gravity waves propagation over the middle and upper atmosphere radar // Journal of Geophysical Research — 1997. — V. 102. — P. 14449-14512.

75. Pfister W. The wave-like inhomogeneities in the E-region // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1971. — V. 33, No. 7. — P. 999-1025.

76. Reinish B. W., Sales G. S. Multy-frequency long-wave vertical sounding of the lower ionosphere / Lower Ionosphere Structure. — 1974. — Akademie-Verlag — P. 139-145.

77. Schaer S., Gurtner W., Feltens J. IONEX: The IONosphere Map EXchange Format Version 1. Proceeding of the IGS AC Workshop, Darmstadt, Germany, February 9-11, J. W. Dow, editor — 1998. — P. 233-247.

78. Shen Z.-K., Jackson D. D., Bom X. G. Crustal Deformation Across and Beyond the Los-Angeles Basin from Geodetic Measurements // Journal of Geophysical Research — 1996. — V. 101. — P. 2795727980.

79. Singer W., et. al. The wind regime of the mesosphere and lower atmosphere during the DYANA campaign. 1. Prevailing winds // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1994. — V. 56, No 13/14. — P. 1717-1729.

80. Spoelstra T. A. Th. Combining TIDs observations: NNSS and radio interferometry data / / Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1992. — V. 54. — P. 1185-1195.

81. Spoelstra T. A. Th., Kelder H. Effects produced by the ionosphere on radio interferometry // Radio Science — 1984. — V. 19. — P. 779788.134

82. Stubbe P. The F-region during an eclipse — a theoretical study // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. — 1970. — V. 32. — P. 1109-1116.

83. Webster A. R. and Lyon G. F. The observation of periodic ionospheric disturbances using simultaneous Faraday and angle of arrival measurements // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics — 1974. — V. 36. — P. 943-954.

84. Whalen J. A. Daytime F-layer trough observed on a macroscopic scale // Journal of Geophysical Research — 1987. — V. 92. — P. 25712576.

85. Wilson B. D., Mannucci A. J., Edwards C. D. Subdaily northern hemisphere maps using the IGS GPS network // Radio Science — 1995. — V. 30. — P. 639.

86. Yeh K. C., Ma S. Y., Lin K. H., Conkright R. O. Global ionospheric effects of the October 1989 geomagnetic storm // Journal of Geophysical Research — 1994. — V. 99, No. A4. — P. 6201-6218.103. http://www.ashtech.com104. http: //www. j avad. com