отзыв_оф.оп.Смирнов (Ассимиляционная модель ионосферы на основе независимой оценки аппаратных дифференциальных задержек)

Отзыв официального оппонента на диссертацию Титова Антона Александровича «Ассимиляционная модель ионосферы на основе независимой оценки аппаратных дифференциальных задержек», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 25.00.29 — физика атмосферы и гидросферы Диссертационная работа А.А. Титова посвящена разработке и реализации метода оценки дифференциальных аппаратурных задержек космического и наземного сегмента глобальных навигационных спутниковых систем, используемых при реализации ассимнляционной модели ионосферы, описывакндей трехмерные поля основных параметров ионосферы Актуальность темы исследования обусловлена тем, что наряду с открытыми источниками исходных спутниковых данных, сопровождаемых дополнительной технической информацией о приемнике, существуют сети не передающие техническую информацию в виде дифференциальных задержек сигнала.

Создание системы определения аппаратурных дифференциальных задержек и их усвоение в моделировании процессов ионосферы является большой и сложной задачей, требующей от автора интегрированных знаний и исследовательского поиска ее решения. Диссертация содержит достаточно объемный материал, представленный во введении, четырех главах, заключении и двух приложениях. Полный объем диссертации составляет 182 страницы„в том числе 73 рисунка и 13 таблиц, список литературы насчитывает 101 наименование.

В соответствии со сложившимися требованиями, во введении обосновывается актуальность темы диссертации, цель и задачи выполненной работы, указывается, в чем состоит научная новизна н практическая значимость результатов, а также формулируются положения„выносимые на защиту. В главе 1 приводится краткий обзор методов моделирования и методов измерений, позволяющих получать информацию о составе ионосферы.

Кратко, без детального анализа, представлены достоинства и недостатки основных инструментов изучения ионосферы. При этом автор ограничился, в основном, ионозондами и радарами некогерентного рассеяния, а также применением навигационных спутниковых систем для исследования ионосферы без какого-либо упоминания о таких методах.

как метод радиотомографии, радиозатменный метод, метод радиопросвечнвания. Глава 1, озаглавленная как «Обзор по теме диссертации», не отражает в полной мере весь перечень инструментов, методов и моделей, применяемых при исследовании ионосферы. Во второй главе дано описание ассимиляционной модели, созданной в ФГБУ «ЦАО» при непосредственном участии автора, и ее составных частей: физически обоснованной теоретической численной модели ионосферы н ассимиляционного модуля, корректирующего результаты модельных расчетов с помощью массивов экспериментальных данных о полном электронном содержании ионосферы.

Представленная кюдель позволяет получать не только трехмерное распределение концентрации в ионосфере, но и «ненаблюдаемые» параметры, такие как трехмерное распределение концентраций основных 7 типов ионов 1Н+, Не+, О+, 02+, ХОьэ Х+, Х2~). Большое внимание уделяется валидации результатов моделирования. Приводятся результаты сравнения модельных вертикальных и наклонных профилей электронной концентрации с измерениями радара некогерентного рассеяния Массачусетского технологического института и с результатами измерений спутниковой миссии СОЯМ1СЛ:ОКМОЯАТ-З, соответственно.

Проведена большая работа по сравнению по независимым экспериментальным данным наблюдений сети ионозондов за период в несколько лет и данными модели 18.1. Особенный интерес представляет сравнение интерполяции модельных результатов расчета температуры ионов и электронов с данными наблюдений Массачусетского технологического института.

Полученные профили температур хорошо описывают поведение реальных измерений, и, как показано в главе, иногда даже лучше, чем результаты эмпирической модели, построенной по данным радара в Миллстоун-Хилл за 50 лет наблюдений. Рассмотрено моделирование состояния ионосферы в возмущенных условиях. Для воспроизведения ионосферных характеристик во время сильной геомагнитной бури, имевшей место в сентябре 2011 года над территорией Норвегии, были проведены расчеты параметров ионосферы с использованием ассимиляционной модели.

Результаты моделирования, полученные с применением системы ассимиляции данных, позволяют выявить специфичное поведение ионосферы во время активной фазы геомагнитной бури. Сравнение результатов моделирования с независимыми наблюдениями показало, что распределения, полученные на основе асснмиляционной модели., являются реалистичными и, таким образом, усвоение данных может быть использовано для мониторинга состояния ионосферы и исследования происходящих в ней процессов в возмущенных геомагнитных условиях. В главе дано описание ассимиляционной модели ионосферы, но совершенно отсутствует описание структуры выходных данных.

В главе 3 рассмотрены существующие альтернативные методы и алгоритмы определения дифференциальных аппаратурных задержек глобальных навигационных спутниковых систем. Проведен сравнительный анализ методов определения дифференциальных задержек, используемых различными группами. На основе собранной автором статистики о состоянии ионосферы по данным глобальной ассимиляционной модели для различных показателей солнечной активности, сезонов н времени суток была получена оценка «эффективной высоты» ионосферного слоя, значение которого используется при выполнении процедуры аппроксимации широтно-долготного распределения полного электронного содержания ионосферы.

Результаты разработанного метода расчета дифференциальных задержек, использующего процедуру аппроксимации широтно-долготного распределения полного электронного содержания ионосферы, сравниваются с аналогичными методами. разработанными другими исследователями. Достаточно подробно описан аппаратно-независимый формат обмена навигационными данными.

В главе 4 1а не в главе три, как ошибочно указал автор в автореферате) автором приводятся оценки влияния некорректного определения дифференциальных задержек на точность воспроизведения ионосферных характеристик. Также в главе на многочисленных тестовых выборках показано, что разработанный автором метод обеспечивает такую же точность расчетов, что и методы, применяемые в системе 1Оэ. Разработанный метод оценки аппаратурных задержек применяется к приемникам сигналов ГНСС, расположенным на территории РФ. Показано, что уточнение дифференциальных задержек для используемых приемников позволяет существенно повысить точность ассимиляционной модели ионосферы.

Также в четвертой главе автор приводит результаты, свидетельствующие о том, что, при использовании дифференциальных задержек, рассчитанных по разработанному им методу, точность ассимнляционной модели применительно к расчету параметров слоя Р2 превосходит результаты эмпирической модели 1Ы. Наряду с расчетом аппаратурных задержек в режиме реального времени, предложенная автором методика позволяет с высокой точностью воспроизвести состояние ионосферы с помощью ассимиляционного моделирования.

В главе 4 приводятся примеры ионосферных карт, полученных с помощью ассимиляционной модели, учитывавшей в своей работе рассчитанные автором значения дифференциальных задержек. В качестве одного из результатов проделанной работы, приводятся примеры моделирования состояния ионосферы над территорией РФ с использованием информации с ГНСС приемников сети Росгидромета. В отношении основных положений диссертации можно также сказать об их достоверности, вытекающей из тестовых экспериментов, сравнений с другими методами, а также списка опубликованных работ. Однако сформулированы они неудачно.

Это, результаты, выносимые на защиту. Представленные в заключении выводы в целом соответствуют поставленным задачам и демонстрируют достижение целей исследования. Однако в заключении автор не сделал никаких выводов о достижении основной цели диссертационной, сформулированной во введении. По данной работе могут быть сделаны следующие замечания: 1.

Название работы не отражает основной цели исследований, проведенных в диссертационной работе. 2. Оценка дифференциальных задержек, как указано в работе, существенно зависит от количества используемых станций и нх пространственного распределения. Какое минимальное или оптимальное количество спутников необходимо использовать для определения аппаратурных задержек? В диссертации это вопрос не нашел отражения. 3.

В диссертационной работе представлены два альтернативных метода определения положения спутников. Однако, в работе не представлено влияние выбора точных или бортовых эфемерид на результаты моделирования и на результаты вычисления задержек, хотя в разных выборках автор пользуется разными эфемеридами.

4. Система СОЯМ1С~РОКМОЯАТ-3 является важным источником данных для ассимиляционного моделирования„а ее спутники также подвержены ошибкам, связанным с дифференциальными задержками. Вывод о влиянии разработанной автором методики на точность ассимиляционного моделирования с использованием данных миссии СОБМ1С/РОКМОВАТ-3 был бы интересен с научной точки зрения. 5. Среднеквадратическая погрешность определения критической частоты с использованием ассимиляционной модели. представленной в работе, составляет примерно 1 МГц, что близко к значениям критической частоты ионосферы в ночное время суток. Не Официальный оппонент И.о.

директора ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН доктор физико-математических наук Смирнов Владимир Михайлович 2.~. Ы лУ~ ,Ф. . . РА пд йауя(!!Ьфф~фдзпе "., !; -:-фчевйХ:;Л~~ филиал Федерального государственного бюджетного учреждения адиотехники и злектроники им. В.А. Котельникова Российской раб. тел.: 7-496-5652670 е-ша11: чяшгпох ®1ге.гзз1.гп Подпись В.М Смирнова заверяю Зам. директора ФИРЗ им. В.А. Котельникова доктор гризико-математических наук Фрязинский науки Институт р академии наук Российская академика Б.А. Вве Федерация, 14! 190, Московская обл, г.