СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЭС 5
1.1. Ионосфера 5
1.2. Возмущения ионосферы 6
1.3. Метод измерения ПЭС при помощи радиопросвечивания со спутников ГНСС 8
ГЛАВА 2. ЭМПИРИЧЕСКАЯ МОДОВАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ 11
2.1. Преобразование Г ильберта 12
2.2. Метод эмпирической модовой декомпозиции сигналов 16
2.3. Алгоритм данного метода 18
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА 24
3.1. Результаты за 17 марта 2010г 24
3.2. Результаты за 29 августа 2016г 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31
ПРИЛОЖЕНИЕ 34
В настоящее время с помощью измерений полного электронного содержания (ПЭС) методом радиозондирования сигналами различных спутников, можно зарегистрировать неоднородности электронной концентрации в возмущенной области ионосферы. Исследования неоднородностей в ионосфере очень актуальны на сегодняшний день, так как возмущения ионосферной плазмы могут влиять на распространение радиоволн и значительно понижать надежность и помехоустойчивость радиосистем наземного и космического базирования. Но для того чтобы получить сведения об этих неоднородностях и о масштабах этих неоднородностей необходимо, в первую очередь, удалить из данных по ПЭС естественный тренд, зависящий от изменения зенитного угла спутника и, соответственно, связанный с дистанцией от данного спутника до пункта наблюдения.
Для этого сегодня используется достаточно большой арсенал методов, из которых метод модовой декомпозиции сигналов является относительно новым, но не менее надежным. Данный метод идеально подходит для обработки данных по ПЭС, так как он может работать с нелинейными и нестационарными сигналами, что не могут позволить себе классические методы.
Целью дипломной работы является удаление тренда, связанного с движением навигационного спутника по небосводу относительно измерительного пункта, из данных по ПЭС методом эмпирической модовой декомпозиции.
Для выполнения данной цели необходимо решить несколько задач приведенных ниже:
а) по данным, полученным от приемника глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), построить графики зависимости ПЭС от времени;
б) создать программу для эмпирической модовой декомпозиции сигналов в среде MatLab;
в) с помощью созданной программы удалить естественный тренд из графика ПЭС и проиллюстрировать получившиеся вариации ПЭС, вызванные всевозможными неоднородностями;
г) разложить найденные вариации ПЭС на эмпирические моды, из которых они состоят, используя написанную мной программу.
В ходе выполнения данной работы:
а) построены графики зависимости ПЭС от времени по экспериментальным данным за 17 марта 2010 года и 29 августа 2016 года, полученных со спутников, проходивших над городом Васильсурск, G28 и R08 соответственно.
б) написана программа, позволяющая осуществить метод эмпирической модовой декомпозиции, в среде MatLab.
в) проверен метод модовой декомпозиции сигнала в действии. В результате разложения ПЭС, полученного путем радиозондирования возмущенной области ионосферы сигналом спутника R08, было выделено четыре эмпирические моды и остаточный тренд. График ПЭС, построенный по данным со спутника G28, был разложен на 11 мод и остаточный тренд.
г) показана универсальность данного подхода, позволяющего удалять тренд из графика ПЭС даже в том случае, если данные имеют разрывы.
д) остаточный тренд, полученный в ходе эмпирической модовой декомпозиции сигнала в различных примерах, полностью повторяет форму графика ПЭС, что только подтверждает корректность работы данного метода.
