فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

پیشینه و اهداف: تکنیک­های سنجش (sounding) رادیویی و توموگرافی، برای مطالعه ساختار و دینامیک یون­سپهر به کار می‌روند. توموگرافی یکی از روش‌های پیشرفته برای مطالعه و مدل‌سازی سه‌بعدی چگالی الکترونی در لایه یون­سپهر است. این روش از داده‌های مشاهداتی مانند GNNS برای تولید نقشه‌های دقیق از توزیع الکترون‌ها در این لایه استفاده می‌کند. توموگرافی یون­سپهر به ما امکان تشخیص تغییرات زمانی و مکانی چگالی الکترونی را با دقت بالا می­دهد. که این امر برای برنامه‌های کاربردی مانند ناوبری ماهواره‌ای، ارتباطات رادیویی و پیش‌بینی‌های متئورولوژیکی حیاتی است. توسعه اندازه‌گیری و توموگرافی یون­سپهر، که به مطالعه و تحلیل لایه‌های بالایی جو زمین می‌پردازد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این فرآیند، که از اوایل قرن بیستم آغاز شده، شامل تکنیک‌های مختلفی برای بررسی توزیع الکترون‌ها در یون­سپهر است. اندازه‌گیری یون­سپهر، که با استفاده از رادارهای مخصوصی به نام ایونوسوندها انجام می‌شود، به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا اطلاعات دقیقی در مورد تراکم الکترونی و ساختار لایه‌های یونیزه شده به دست آورند. توموگرافی یک روش تصویربرداری است، که از انتشار امواج رادیویی در یون­سپهر برای تولید تصاویر دو یا سه بعدی از توزیع الکترون‌ها در این لایه استفاده می‌کند. این تکنیک‌، که به طور گسترده‌ای در پیش‌بینی شرایط جوی، مخابرات رادیویی و مطالعات فضایی به کار می‌روند، نقش مهمی در پیشرفت علم جوسپهری داشته‌اند. با پیشرفت تکنولوژی، ابزارهای اندازه‌گیری پیشرفته‌تر و دقیق‌تر شده‌اند، که این امر به درک بهتری از پدیده‌های مختلف یون­سپهر منجر شده است. امروزه، با استفاده از ماهواره‌ها و سایر فناوری‌های پیشرفته، دانشمندان قادر به انجام اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر و تحلیل‌های عمیق‌تری از این لایه  هستند، که این امر در نهایت به بهبود ارتباطات جهانی و افزایش ایمنی پروازهای هوایی کمک می‌کند. در این مقاله، روش موجود برای چگونگی بدست آوردن تغییر چگالی الکترونی لایه یونسفر مبتنی بر پارامتر محتوای کلی الکترون (TEC) با استفاده از تحلیل تفاضل فازی ایجاد شده در سیگنال مخابراتی سامانه ماهواره­ای راهبری جهانی GNSS در هنگام عبور از لایه‌های مختلف یونسفر مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. به این منظور سیگنال‌ها مخابراتی از ماهواره‌های مدار پایین و مدارهای بالا مطالعه شده‌اند و روش بدست آوردن TEC از تفاضل فازی برا هریک توضیح داده شد. سپس به مطالعه روش‌ها و الگوریتم‌های موجود برای تبدیل اطلاعات TEC به تصاویر توموگرافیک پرداختیم. در انتهای این مقاله به عنوان یک مثال روش توموگرافی رادیویی را برای مصورسازی حباب‌های پلاسمایی در منطقه استوایی پیاده‌سازی کرده و نتایج آن را با تصاویر گرفته شده از ادوات اپتیکی مقایسه کردیم. نشان داده شد که توموگرافی رادیویی می‌تواند به عنوان روشی دقیق برای مصورسازی ساختار حباب‌های پلاسما به‌کارگرفته شود. در انتهای این مقاله به مقایسه روش مطالعه شده در اینجا با روش‌هایی نظیر تصویربرداری تمام آسمان، رادارهای پراکندگی غیر همدوس و غیره، پرداخته شد و مزایا و معایب این روش‌ها نسبت به یکدیگر بیان شد.روش ­ها: در تحقیقات کنونی در زمینه صدازدایی و توموگرافی یون­سپهر با استفاده از GNSS، پیشرفت‌های قابل توجهی صورت گرفته است. مطالعات اخیر نشان می‌دهند که با استفاده از GNSS، می‌توان ساختار یون­سپهر را به صورت سه‌بعدی و با دقت بالا مدل‌سازی کرد. توزیع الکترونی یون­سپهر با استفاده از داده‌های رادیویی که از ماهواره‌های در ‌ارتفاع کم (LO) و ارتفاع  بالا (HO) به دست می‌آیند، تجزیه و تحلیل می­شود. جمع‌آوری اطلاعات یونسپهر با استفاده از GNSS یک فرآیند پیچیده و دقیق است که از تکنولوژی پیشرفته برای اندازه‌گیری و تحلیل پارامترهای مختلف یون­سپهری بهره می‌برد. این سیستم‌ها، که شامل ماهواره‌هایی در مدار زمین هستند، سیگنال‌هایی را به ایستگاه‌های گیرنده روی زمین مخابره می‌کنند. این سیگنال‌ها حاوی اطلاعات زمانی و مکانی دقیق ماهواره‌ها هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان موقعیت دقیق گیرنده‌ها را روی زمین تعیین کرد. نحوه توزیع چگالی الکترونی در لایه یون­سپهر برروی نحوه انتشار امواج رادیویی GNSS و تغییر مسیر، شکل و فاز این امواج به طور مستقیم تأثیرگذار است. هرگونه اختلال در لایه یون­سپهر، تأثیر جدی در ارتباطات ماهواره‌ای، ارتباطات دقیق ناوبری و ارتباطات دوربرد می‌گذارد. در حقیقت، GNSS از این قابلیت برای اندازه‌گیری محتوای کلی الکترون (TEC) یون­سپهر استفاده می‌کند، که یک شاخص کلیدی برای درک وضعیت یونسپهر است. این فرآیند با استفاده از سیگنال‌هایی که از ماهواره‌ها به ایستگاه‌های زمینی فرستاده می‌شوند، صورت می‌گیرد. این سیگنال‌ها هنگام عبور از یون‌سپهر تحت تأثیر تغییرات الکترونی قرار می‌گیرند و این تغییرات می‌توانند با دقت بالایی اندازه‌گیری شوند.یافته ­ها: در این پژوهش مطالعه جامعی بر روی تحقیقات کنونی در زمینه توموگرافی رادیویی یون­سپهر با استفاده از اندازه­گیری TEC یون­سپهر توسط GNSS انجام شده است. مفهوم TEC و نحوه تأثیر آن بر روی فاز و شکل سیگنال­های دریافت شده از ماهواره­های مدار پایین و مدار بالا مورد بررسی قرار گرفته است. کاربرد و روش استفاده از داده­های ماهواره­های LO و HO برای بدست آوردنTEC  به تفصیل توضیح داده شده­اند. به اعتبار­سنجی و صحت‌سنجی داده­های ماهواره­ای در توموگرافی رادیویی یون­سپهر که ضامن درستی عملکرد محصول نهایی و فرآیند تولید آن است، پرداخته شده است. در انتها مروری بر یک تکنیک برای بازسازی تصاویر توموگرافی حباب های پلاسمایی با اندازه­گیری TEC از طریق سیگنال­های GNSS انجام شد. نشان داده شد که این تکنیک بازسازی توموگرافی روی تصویربرداری از حباب­های پلاسمایی به خوبی عمل ­می­کند. توزیع‌های افقی گرفته شده از کاهش پلاسمای VTEC با تصاویر گرفته شده از ادوات اپتیکی مقایسه گردید و نشان داده شد که نتایج مشابهی حاصل می‌شود. همچنین نتایج بیان می‌کنند که در صورت بزرگ بودن ساختار حباب حتی در نواحی که سیگنال GNSS در آن­های ضعیف است، می­توان نتیجه درستی از این روش بدست آورد.نتیجه ­گیری: در مجموع، توموگرافی GNSS یک حوزه پویا و در حال توسعه است که پتانسیل زیادی برای بهبود دقت و کارایی در پیش‌بینی‌های جوی دارد. با تحقیق و توسعه بیشتر، می‌توان انتظار داشت که روش‌ها و فناوری‌های جدیدی در این زمینه معرفی شوند که می‌توانند به حل چالش‌های موجود و بهبود کیفیت و دقت مدل‌های توموگرافی کمک کنند. این پیشرفت‌ها می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر کاربردهای متنوع توموگرافی GNSS، از جمله در زمینه‌های هواشناسی، تغییرات اقلیمی و مدیریت بلایا داشته باشند.