Ионосфера в настоящее время активно используется в качестве среды, в которой происходит распространение радиоволн: обеспечение связи на дальние расстояния, получение информации от спутников. Поэтому достаточно важно знать параметры ионосферы и иметь представление о физических процессах, происходящих в ней.
Кафедра радиоэлектроники совместно с нижегородским НИРФИ принимает активное участие в экспериментах по изучению линейных и нелинейных эффектов в ионосферной плазме. Одним из таких эффектов является появление искусственного свечения ионосферы в оптическом диапазоне длин волн под действием мощной радиоволны.
Интенсивность добавочного свечения по отношению к фоновому небольшая и невооруженным глазом практически не наблюдается. Для регистрации такого свечения используются фотометры, например, на основе ПЗС. Поэтому целью моей работы является создание программного инструмента для обработки данных экспериментов на стенде «Сура» в оптическом диапазоне длин волн: выделение области свечения и оценка интенсивности. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить процессы, происходящие в ионосфере под действием мощной радиоволны.
2. Освоить алгоритм «a’trous» вейвлет-преобразования.
3. Разработать приложение на языке Matlab для обработки ПЗС-кадров: выделения области свечения.
4. Произвести обработку данных двух сеансов эксперимента: 15 марта, когда диаграмма направленности нагревной станции была направлена вертикально вверх, и 17 марта, когда диаграмма направленности была направлена в магнитный зенит.
5. Получить численные оценки увеличения интенсивности свечения ионосферы в области накачки.
1. В результате данной работы было разработано приложение для обработки данных экспериментов на стенде «Сура» в оптическом диапазоне длин волн. Программный код был реализован на языке Matlab с использованием алгоритма «a’trous» вейвлет-преобразования. Данный алгоритм позволил исключить из ПЗС-кадров высокочастотные шумы, связанные с шумами ПЗС-камеры и наличием звезд.
2. Были обработаны данные двух сеансов эксперимента за 15 и 17 марта 2010 года. Для эксперимента 15 марта 2010 года, когда диаграмма направленности нагревной станции была направлена вертикально вверх, среднее значение добавочной интенсивности стимулированного свечения составила около 20 релей. 17 марта нагрев производился в направлении магнитного зенита, и средняя интенсивность добавочного свечения составила 30 релей.
3. Из полученных результатов видно, что увеличение интенсивности стимулированного свечения ионосферы 17 марта на величину около 10 релей превышает соответствующее значение для эксперимента 15 марта. Это связано с тем, что эффект искусственного свечения ионосферы наиболее интенсивно проявляется при воздействии в направлении магнитного зенита.
4. Для получения более точных оценок в дальнейшем предполагается строить изофоты и производить расчет интенсивности внутри области, ограниченной этими линиями.
5. Программное приложение получилось достаточно быстродействующим - на обработку серии из 250 кадров уходит около 2-3 минут.
