1. развитие метода ВЗ на основе исследований быстрых вариаций структуры сигналов
2. распространение декаметровых радиоволн в реальном волноводе Земля-ионосфера
3. зондирование ионосферы методом НР и распространение радиоволн метрового диапазона
4. экспериментальные исследования ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения и трансионосферного распространения радиоволн дециметрового диапазона на основе обработки данных глобальной сети двухчастотных приемников навигационных систем GPS-GLONASS.

1.1. Экспериментальные исследования.
Продолжение начатых ранее исследований, с более четкой формулировкой их задач и тщательной отработкой методик проведения наблюдений. Поэтапное расширение аппаратных возможностей эксперимента: зондирование на нескольких частотах, использование различных видов излучаемых сигналов, измерение двух поляризаций.

1.2. Исследования на основе экспериментальных данных.
Развитие методик первичной и вторичной обработки формы сигналов ВЗ, создание баз данных. Исследование количественных характеристик и закономерностей радиофизических параметров, определяющих быстрые вариации структуры сигналов.

1.3. Исследования структуры сигнала ВЗ методом численного моделирования.
Изучение вариаций параметров, определяющих структуру сигнала, для различных моделей профилей электронной концентрации и частоты столкновения в рамках слоистой модели среды, в том числе с учетом магнитного поля. Проработка задачи диагностики ионосферы и интерпретации экспериментальных данных.

1.4. Теоретические исследования задачи ВЗ.
Исследование вопросов теории ВЗ для трехмерно-неоднородной, нестационарной ионосферы с учетом магнитного поля. Разработка основ интерпретации экспериментальных данных и методов диагностики вариаций ионосферных параметров.

2. Распространение декаметровых радиоволн в реальном волноводе Земля- ионосфера и его диагностика.

2.1. Экспериментальные исследования, разработка методов зондирования и аппаратных средств.
Продолжение исследований по распространению ЛЧМ-сигналов на основе изучения ионограмм НЗ и ВНЗ, в рамках регулярных наблюдений и целенаправленных экспериментов. Реализация измерений структуры (формы) сигналов НЗ, ВНЗ с помощью комплекса цифровой регистрации. Исследования искажений ШПС в реальном волноводе Земля -ионосфера (С выводом аппаратных средств за пределы стационарности канала). Реализация угловых измерений (на базе имеющегося антенного оборудования). Совершенствование методик обработки данных зондирования методом НЗ и ВНЗ.

2.2. Моделирование сигналов НЗ, ВНЗ и диагностика волновода Земля-ионосфера.
Продолжение исследования вопросов распространения на основе моделирования характеристик сигналов НЗ, ВНЗ и сопоставления с экспериментом (в том числе выяснение области применимости имеющихся моделей распространения). Моделирование формы сигналов НЗ и изучение их искажений (особенно ЛЧМ-сигналов при различных девиациях). Моделирование сигналов ВНЗ, включая изучение модельных задач, особенно временных зависимостей, амплитудный рельеф сигналов. Совершенствование методик оперативной диагностики геофизических параметров волновода Земля-ионосфера.

2.3. Задачи теории распространения декаметровых радиоволн в волноводе Земля-ионосфера.
Разработка теории распространения для многослойной, крупномасштабной неоднородной модели ионосферы. Исследование вопроса влияния магнитного поля на дальнее распространение. Учет мелкомасштабных неоднородностей ионосферы. Вопросы теории распространения в модели с "шероховатой" поверхностью Земли и метода ВНЗ. Вопросы теории распространения радиосигналов различных типов с учетом нестационарности ионосферы. Разработка теоретических основ методов диагностики волновода Земля-ионосфера.

3. Зондирование ионосферы методом НР и распространение радиоволн метрового диапазона.

3.1. Экспериментальные исследования и развитие экспериментальной базы радара НР

• Отработка методик эксперимента в рамках "стандартного" режима наблюдений. Отработка методик первичной обработки данных измерений спектров и высотного профиля мощности.
• Проведение регулярных наблюдений по Геофизическому календарю и целенаправленных экспериментов.
• Организация и проведение комплексных экспериментов, задействующих различные зондирующие средства отдела.
• Подготовка и реализация экспериментов по двухчастотному нагреву ионосферы.
• Установка на Усольском полигоне дополнительных (к радару НР) установок зондирования ионосферы.
• Подготовка описаний отдельных блоков оборудования РЛС "Днепр".
• Разработка и поэтапная реализация системы контроля и управления радаром НР.
• Проработка и реализация режима сканирования в наблюдениях.
• Повышение чувствительности радара, включая замену переусилителей и доработку других узлов приемного тракта.
• Проработка и реализация перехода на излучение сложных сигналов, коротких импульсов и посылка их.
• Разработка и создание аппаратурно- программного комплекса цифровой регистрации радара НР и программного комплекса первичной обработки сигналов различными методами.
• Разработка Аван-проекта полной модернизации радара, позволяющей обеспечить зондирование ионосферы методом НР и нейтральной атмосферы МСТ-методом, что включает в себя: постановку целей и задач, разработку научно -технического обоснования, создание эскизного проекта установки (или несколько ее вариантов, включая многопозиционный)

3.2. Задачи моделирования, вторичной обработки и анализа геофизических данных.

• Совершенствование методик вторичной обработки и повышение качества измеряемых геофизических данных (спектральный метод и метод фарадеевского вращения).
• Создание базы данных НР.
• Внедрение современных методик обработки корреляционных измерений.
• Разработка и создание комплекса по моделированию сигналов НР (спектров мощности- корреляционных функций) для различных геофизических условий.
• Разработка новых методов и методик вторичной обработки сигналов НР.
• Моделирование процесса рассеяния на неоднородностях различного вида , с целью изучения свойств реализаций сигналов рассеяния и их ансамблей.
• Проведение геофизических исследований на основе ряда данных НР, что включает в себя изучение глобальных эффектов (геомагнитные возмущения, долготные вариации, долгопериодические колебания и др.), отдельных неординарных событий, вопросов физики термрсферы, региональных особенностей поведения параметров ионосферы. Круг геофизических задач должен расширяться по мере улучшения диагностических возможностей радара.

3.3. Задачи теории метода НР, распространения метровых радиоволн и их нелинейного взаимодействия в ионосфере.

• Подготовка материалов по изложению существующего уровня теории метода НР.
• Разработка вопросов теории рассеяния радиоволн на мелкомасштабных флуктуациях (включая как макроскопический так и микроскопический подходы).
• Модели неоднородностей и флуктуаций ионосферы и атмосферы.
• Разработка вопросов теории двухчастотной модификации ионосферы и методических основ активных экспериментов.
• Развитие новых методов и методик зондирования, направленных на расширение диагностических возможностей радара НР.
• Решение теоретических вопросов регистрации и обработки сигналов.

Использование международной наземной сети двухчастотных приемников навигационной системы GPS, насчитывающей к февралю 2001 г. не менее 800 пунктов и поставляющей данные в Internet, открывает новую эру глобального, непрерывного и полностью компьютезированного мониторинга ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения как части комплекса космической погоды в околоземном пространстве (ОКП). В ближайшем будущем эта система дополнится за счет использования сигналов аналогичной российской системы ГЛОНАСС. В ИСЗФ СО РАН разработаны методы и технология глобального GPS детектора ионосферных возмущений, высокая чувствительность которого позволяет анализировать ионосферные возмущения с амплитудой до 10**(-3) от фонового значения полного электронного содержания. В сравнении с классическими радиофизическими средствами зондирования ионосферы эта технология впервые обеспечивает действительную непрерывность, высокое пространственно-временное разрешение и глобальность мониторинга ионосферных возмущений. Данные измерений фазовых характеристик сигналов GPS могут быть использованы для исследований глобально-временных характеристик трансионосферного распространения радиоволн дециметрового диапазона.

4.1. Разработка алгоритмов и программного комплекса обработки данных глобальной сети двухчастотных приемников GPS-GLONASS, получаемых через Internet. Определение полного электронного содержания и углов прихода сигналов GPS.

4.2. Создание базы данных глобальной сети GPS для выборочных интервалов времени, соответствующих различных уровням гелио-геомагнитных возмущений ОКП, сейсмической активности и техногенных воздействий различного типа (запуски ракет, промышленные взрывы, подземные испытания ядерного оружия).

4.3. Исследования глобальной активности естественных ионосферных неоднородностей различного масштаба, прежде всего крупномасштабных и среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений, в геомагнитно-спокойных условиях и во время магнитных бурь. Исследования глобальных спектральных и динамических характеристик перемещающихся ионосферных возмущений. Проверка гипотезы о роли геомагнитных возмущений как фактора, определяющего характеристики спектра перемещающихся ионосферных возмущений. Исследования глобального отклика ионосферы на внезапное начало сильных геомагнитных бурь.

4.4. Исследования ударно-акустических волн, генерируемых при запусках ракет, промышленных взрывов, подземных ядерных испытаниях и землетрясениях. Разработка алгоритмов и программного комплекса обнаружения и локализации источников техногенных воздействий по данным навигационных систем GPS-GLONASS, основанных на современных достижениях в области комплексной пространственно-временной обработки сигналов фазированных антенных решеток.

4.5. Исследования глобальных характеристик ионосферного отклика солнечных вспышек с использованием разработанной в ИСЗФ новой технологии детектирования ионосферных эффектов солнечных вспышек, существенно улучшающей чувствительность и пространственно-временное разрешение наблюдений по сравнению с известными радиофизическими методами. Оценка чувствительности метода глобального интегрирования при обнаружении ионосферного отклика слабых солнечных вспышек и возмущений несолнечного происхождения (взрывы сверхновых). Определение пространственно-временных характеристик отклика ионосферы на сильные солнечные вспышки, в том числе пространственной неоднородности потока солнечного ультрафиолетового излучения в масштабах радиуса Земли. Оценка высотного распределения вклада этого излучения в возмущение полного электронного содержания с использованием метода затенения Землей потока солнечного излучения. Исследование зависимости отклика ионосферы от характеристик солнечных вспышек (класс вспышки, спектр излучения, положение источника на диске Солнца и т.д.).

4.6. Исследования пространственно-временных характеристик ионосферного отклика солнечных затмений, в частности полных солнечных затмений 9 марта 1997 г. и 11 августа 1999 г. Определение амплитуды и запаздывания ионосферного отклика затмения.

4.7. Разработка численной модели возмущений полного электронного содержания естественного и техногенного происхождения, необходимой для тестирования алгоритмов и программного комплекса обнаружения и определения характеристик этих возмущений.

4.8. Исследования влияния гелио-геомагнитных возмущений околоземного космического пространства на точность местоопределения в навигационных системах GPS-GLONASS. Исследования физических механизмов сбоев измерений дальности в навигационных системах GPS-GLONASS на основе данных глобальной сети GPS и классических средств мониторинга состояния ОКП. Разработка алгоритмов и автоматизированного программного комплекса мониторинга и прогноза потенциальной точности местоопределения.

4.9. Изучение спектральных и статистических характеристик доплеровского смещения частоты, вариаций углов прихода, фазовых мерцаний радиосигналов дециметрового диапазона при трансионосферном распространении в пределах орбиты ИСЗ GPS.

4.10. Создание в ИСЗФ центра мониторинга техногенных воздействий и прогноза потенциальной точности местоопределения на основе оперативного анализа данных глобальной сети GPS и гелио-геофизических данных, представленных в сети Internet.