Вернутся к первой странице 
[English]

Отдел физики верхней атмосферы и распространения радиоволн

Радар Некогерентного Рассеяния

ЛЧМ Ионозонд

Радар Некогерентного Рассеяния
Радар некогерентного рассеяния

    Характеристики радара

                         Наиболее полную диагностику ионосферы позволяют осуществить радары некогерентного рассеяния (НР). Они должны обладать большим энергетическим потенциалом и высокой чувствительностью для обнаружения очень слабых радиосигналов, рассеянных на тепловых флуктуациях ионосферной плазмы. 
 
Радары НР - весьма сложные и дорогостоящие установки, мировая сеть насчитывает лишь 9 таких инструментов. Под эгидой Международного Радиосоюза (УРСИ) с их помощью ведутся регулярные координированные наблюдения по Программе Мировых Дней. Получаемые при этом экспериментальные данные составляют основу для широкого спектра исследований по cолнечно-земной физике, в том числе для важнейших международных проектов Global Change, CEDAR, STEP и др..
                     Иркутский радар НР создан на базе переданной радиолокационной системы "Днепр"  и  является моностатическим импульсным радаром с частотным сканированием. Расположен в 120 км к северо-востоку от Иркутска. Его основные характеристики:
                            Рабочие частоты................154 - 162 МГц
                            Импульсная мощность............2.5 - 3.2 МВт
                            Длительность импульса..........140 - 820 мкс
                            Частота повторения импульсов...24.4 Гц
                            Антенная система...............секториальный рупор
                            Коэффициент усиления антенны...38 дБ
                            Угловые размеры луча...........0.5 град. (север-юг)
                                                                         10 град. (восток-запад)
                            Сектор сканирования............60 град. (север-юг)
                            Поляризация....................линейная
                            Шумовая температура системы....400-500 K
                    Иркутский радар входит в мировую сеть радаров НР, состоящую из 9 установок, каждая из которых является уникальным научным инструментом. По своим основным параметрам он близок к зарубежным аналогам. Помимо технических характеристик уникальность радаров НР определяется и их географическим положением, так как особо важны данные координированных наблюдений о глобальных распределениях параметров ионосферы. Иркутский радар НР заполняет существенный пробел в долготной цепочке радаров США, Европы и Японии. Он является единственным в России и включен в "Перечень уникальных экспериментальных установок национальной значимости, требующих дополнительной государственной поддержки" РФ (регистр. N 01-28).

Исследования и основные результаты.
                    Исследования ионосферы на данном радаре начались в 80-х годах. С 1993 г. ведутся регулярные наблюдения по международной программе Мировых Дней сети радаров НР (20-30 суток в год) в диапазоне высот 200-500 км. На основе данных наблюдений методом НР исследуются особенности вариаций электронной и ионной температур, скорости, концентрации ионосферной плазмы в различных гелио- геофизических условиях. Развиваются методы диагностики околоземного пространства, при этом, в качестве перспективного, разрабатывается вопрос о зондировании нейтральной атмосферы (мезосферы и стратосферы).
                    В результате, впервые для Восточно-Сибирского региона получен представительный ряд данных НР о поведении параметров F-области ионосферы при различных гелио- геофизических условиях (времен суток, сезонов, уровней солнечной и магнитной активности). Получены экспериментальные данные о временных и амплитудных характеристиках вариаций ионосферных параметров во время таких возмущений, как солнечное затмение, ионосферные бури, мощные наземные взрывы. Проведены пробные эксперименты по двухчастотному воздействию на ионосферу мощных СВЧ радиоволн, которые показали существование эффекта ее модификации.
                    С 1995 г. начали активно развиваться кооперативные международные исследования, перспективной целью которых является изучение долготных закономерностей крупномасштабных процессов (ионосферных бурь, гравитационных волн и др.) в ионосфере и верхней атмосфере на основе данных мировой сети. Эти работы ведутся в рамках совместного с группой Атмосферных исследований из Массачусетского Технологического Института (США) проекта, который получил грант RG1-199 Американского фонда гражданских исследований и разработок (CRDF) на период 1996-98 гг.

Состав рабочей группы
          Научный руководитель: академик Жеребцов Г. А.,
          Группа теоретических исследований:
                 Руководитель:                      к.ф.-м.н. Потехин А. П.
                 Экспериментальная группа:
                         Руководитель:              к.ф.-м.н. Носов В. Е.  
                 Группа инженерного обеспечения:
                         Руководитель:             Заворин Алексей Виденеевич
 

 ЛЧМ Ионозонд

    1. Экспериментальная база.

      Основным инструментом   наших   исследований  является  ЛЧМ -зонд,  работающий в режимах вертикального (ВЗ), наклонного (НЗ) и возратно-наклонного зондирования (ВНЗ).

     Кроме базового  комплекса постоянно функционирует передвижной передающий комплекс ЛЧМ-зонда,расположенный в данный  момент времени в г.Магадане ( ИКИР ДВЦ СО РАН ). Основные параметры его аналогичны основному комплексу с мощностью излучения  50  -  200 Ватт.
     Проведенные экспериментальные исследования с 1989 г.  показали высокую эффективность данного комплекса,хотя и не без определенных недостатков.
     В настоящее  время  проработан  принципиально новый вариант ЛЧМ-зонда на основе синтезатора частоты STEL-1276  (производство США),  спецпроцессора   СП-30   [ядром   которого   является  БИС
TMS320C31PQL40 (производство США )] и IBM - 486. В этом варианте скорость  изменения  частоты 10 -1000 КГц/сек,максимальное количество дискретных отчетов по дальности и частоте не более 800, а
в  качестве приемного устройства может быть использовано практически любое приемное устройство (Катран, Вспышка, Панорама, Лилия и  др.). Возможно  так  же реализовать вариант регистрации и без
применения IBM , но с ограниченным функциональными  возможностями.
 
2. Программный комплекс обработки ионограмм.

     Для повышения  качества  ионограмм  и организации автоматической обработки ионограмм  разработан  специальный  программный комплекс,который  условно  можно  разбить  на следующие основные программы:
       - программы первичного обнаружения сигналов.
       - программа выделения вертикальных полос (интерференцион-
         ных шумов ) на основе анализа свойств энтропии.
       - программы обработки ионограмм на основе метода поворот-
         ных гистограмм.
       - программы обработки ионограмм на основе нейронных сетей.
       - программы обработки ионограмм на основе теории обработ-
         ки изображений.
       - программы интерактивной обработки ионограмм.

     Процедура первичного  обнаружения сводится в основном к пороговой обработке, фильтрации и анализу по принципу "M" из "N".
     Для автоматической  обработки ионограмм ВЗ реализован программный комплекс на основе метода поворотных  гистограмм, нейронных  сетей и методов обработки изображений. Использование набора
программ продиктовано разнообразным характером ионограмм в  различных геофизических условиях.
     Для автоматической  обработки ионограмм наклонного зондирования создан программный пакет,  используя  алгоритмы  обработки изображений и поворотных гистограмм. При этом в качестве априор-
ной информации используются результаты  долгосрочного  прогноза.
     Аналогично построен  алгоритм  обработки ионограмм возвратно-наклонного зондирования.
     На практике  в  ряде случаев наблюдаются сложные ионограммы, интерпретация которых затруднена.  В таких случаях используется интерактивная  обработка ионограмм, сочетающая элементы автоматической и полуавтоматической обработки.

Наш адрес. E-mail://rp@iszf.irk.ru

Вернутся к первой странице English