СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИОНОСФЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиотехнике и геофизике, а именно к средствам мониторинга состояния ионосферы и измерения ее параметров с использованием космических аппаратов глобальных навигационных систем. Подобные средства мониторинга и определения параметров ионосферы могут использоваться, например, для оценки максимально применимой частоты с целью планирования сеансов декаметровой (коротковолновой) радиосвязи; краткосрочного прогнозирования катастрофических землетрясений с целью принятия необходимых мер по предупреждению возможных последствий и т.д.

Известен способ определения параметров ионосферы, реализованный в устройстве измерения полного электронного содержания ионосферы при одночастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации (Патент РФ на полезную модель №76462, опубл. 20.09.2008) на базе одночастотного радионавигационного приемника спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS (НАВСТАР) и включающий в себя: прием радиосигналов частотой F1 от навигационных спутников, усиление и частотную селекцию, а также понижение несущей частоты принятых радиосигналов, их аналого-цифровое преобразование и определение текущего значения полного электронного содержания ионосферы по известным выражениям. Устройство включает: приемную антенну, соединенную со входом радиочастотного блока, радиочастотный блок, соединенный с выходом синтезатора частот и со входом аналого-цифрового процессора, блок вычисления полного электронного содержания, соединенный с выходами аналого-цифрового процессора и синтезатора частот, а также со входом устройства вывода информации.

Недостатком данного способа и устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как способ позволяет определить лишь полное электронное содержание ионосферы, т.е. интегральную характеристику ионосферы, в то время как решение большинства прикладных задач в области радиосвязи и геофизики требует знания высотного распределения электронной концентрации ионосферы.

Наиболее близким к предлагаемым является способ определения электронной концентрации ионосферы Земли, реализованный в ионосферном зонде (Патент РФ на изобретение №2042129, опубл. 20.08.1995 - [1]) на базе двухчастотной навигационной аппаратуры пользователей спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS (НАВСТАР).

Данный способ включает в себя следующие действия, выполняемые для каждого i-го момента времени:

прием радиосигналов от навигационных спутников на двух когерентных частотах F1 и F2,

определение псевдодальностей до навигационного спутника D_F1 и D_F2, измеренных соответственно на частотах F1 и F2,

определение разности псевдодальностей ΔD₁₂,

определение полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт»,

определение в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) методом решения обратной задачи по Тихонову.

Устройство для реализации способа включает в себя последовательно соединенные антенну для приема радиосигналов от навигационных спутников и двухчастотный приемник спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS.

Недостатками данных способа и устройства являются:

1. Значительная погрешность определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) вследствие того, что в известном способе [1] для определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы используется метод решения обратной задачи по Тихонову, который очень чувствителен к любым ошибкам измерений (Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. - М.: Наука, 1986, с.11, с.105; Андрианов В.А., Смирнов В.М. О точности решения обратной задачи радиопросвечивания тропосферы Земли. // Радиотехника и электроника, 1991, №6, с.1081-1087 - [2]), а прием радиосигналов от навигационных спутников сопровождается помехами, приводящими к неустойчивости получаемых решений обратной задачи методом регуляризации по Тихонову и, как следствие, значительным ошибкам при определении высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) (Андрианов В.А., Смирнов В.М. Определение высотного профиля электронной концентрации ионосферы Земли по двухчастотным измерениям радиосигналов искусственных спутников Земли. // Радиотехника и электроника, 1993, т.38. №7, с.1326-1327 - [3]; Андрианов В.А., Арманд Н.А., Мосин Е.Л., Смирнов В.М. Применение радиосигналов спутниковой навигационной системы для зондирования ионосферы Земли. Препринт ИРЭ РАН, 1995, №5 (605), 24 с. - [4]).

2. Невозможность автоматизации процесса определения параметров ионосферы, так как из-за указанной неустойчивости метода решения обратной задачи по Тихонову для получения (восстановления) высотных профилей электронной концентрации ионосферы в известном способе [1] необходимо участие оператора при подборе параметра регуляризации с целью минимизации модуля невязки получаемого решения обратной задачи в зависимости от погрешностей определения исходных данных (измерений).

Практическая реализация метода регуляризации по Тихонову при решении обратной задачи радиопросвечивания ионосферы показала, что минимизация модуля невязки трудно выполнима [2-4] и, как следствие, автоматизация процесса определения параметров ионосферы практически невозможна.

3. Значительное время определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z), поскольку определение высотного профиля электронной концентрации ионосферы в известном способе [1] осуществляется только с участием оператора, то общее время определения параметров ионосферы может достигать единиц часов. В то же время известно (Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. - М.: Наука, 1988, с.404-486; Э.Л.Афраймович, Н.П.Перевалова. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. - Иркутск: ГУ НЦ РВХ СО РАМН, 2006, с.41), что ионосфера имеет достаточно быстрые (порядка 10…20 минут) вариации, поэтому способ-прототип не обеспечивает требуемой оперативности определения параметров ионосферы.

По этой же причине при работе по всем наблюдаемым одновременно навигационным спутникам (в настоящее время количество одновременно наблюдаемых спутников двух систем ГЛОНАСС и GPS достигает 16) участие оператора с целью определения в реальном масштабе времени высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) физически невозможно.

4. Ограниченный диапазон углов наблюдения навигационных спутников, при котором известный способ [1] оказывается работоспособным, как следствие, незначительное количество измерений электронной концентрации ионосферы Земли. Используемый в известном способе [1] метод регуляризации Тихонова для решения обратной задачи радиопросвечивания ионосферы Земли позволяет получить решение обратной задачи лишь для ограниченного диапазона углов наблюдения навигационных спутников: приемлемая для практического применения точность определения высотного распределения электронной концентрации ионосферы достигается только в диапазоне зенитных углов наблюдения спутников 50…80 град (угол места 10-40 град), а при углах, близких к зениту (0…50 град), отличия по измерениям незначительны и, следовательно, система решаемых уравнений - вырождается [3].

Техническим результатом изобретения является повышение точности и обеспечение возможности автоматизации процесса определения параметров ионосферы, а также уменьшение времени определения параметров ионосферы при увеличении количества измерений электронной концентрации ионосферы Земли.

Технический результат достигается благодаря тому, что в способе определения электронной концентрации ионосферы, включающем в себя прием радиосигналов от навигационных спутников на двух когерентных частотах F1 и F2, определение по принятым радиосигналам псевдодальностей D_F1 и D_F2 до навигационного спутника, измеренных соответственно на частотах F1 и F2, определение по ним разности псевдодальностей ΔD₁₂, определение по разности псевдодальностей полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт» и высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) в области измерения, согласно изобретению измеряют значения фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, определение разности псевдодальностей ΔD₁₂ осуществляют с учетом значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, а определение в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) осуществляют путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.

Технический результат достигается также благодаря тому, что устройство для определения электронной концентрации ионосферы, содержащее антенну для приема радиосигналов от навигационных спутников, выход которой подключен к входу двухчастотного приемника спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS, согласно изобретению снабжено блоком обработки и отображения, вход которого подключен к выходу двухчастотного приемника, при этом блок обработки и отображения выполнен с возможностью определения разности псевдодальностей ΔD₁₂ по комбинации измеренных двухчастотным приемником псевдодальностей D_F1 и D_F2 до навигационного спутника и значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, а также последовательного определения полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт» и высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) в области измерения путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.

В отличие от известного способа [1] определение в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) осуществляется не путем решения обратной задачи по методу Тихонова, а путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов (Мину М. Математическое программирование. Теория и алгоритмы. - М.: Наука, 1990, с.15-37, 102-104 - [5]; Тихонов Н.А., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Регуляризирующие алгоритмы и априорная информация. - М.: Наука, 1993, с.89-94 - [6]) и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.

При этом указанная процедура реализована для измерений разности псевдодальностей ΔD₁₂, получаемой в результате комбинации дальномерных измерений и дополнительных фазовых измерений, позволяющей оценивать значения разности псевдодальностей с точностью фазовых измерений, которые имеют более высокую точность по сравнению с другими видами измерений, что объясняется меньшей длиной волны этого сигнала относительно кодового (дальномерного) сигнала.

На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая последовательность действий предложенного способа.

На фиг.2 представлена схема устройства для реализации предложенного способа.

На фиг.3 представлен вид высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z), полученный предлагаемым способом.

Предлагаемый способ определения параметров ионосферы Земли включает в себя следующие действия, выполняемые для каждого i-ro момента времени:

прием радиосигналов от навигационных спутников на двух когерентных частотах F1 и F2,

определение псевдодальностей до навигационного спутника D_F1 и D_F2, измеренных соответственно на частотах F1 и F2, и соответствующих значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов,

определение разности псевдодальностей ΔD₁₂ по комбинации выполненных измерений псевдодальностей до навигационного спутника D_F1 и D_F2 и соответствующих значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов,

определение полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт», определение в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.

В предлагаемом способе определение разности псевдодальностей ΔD₁₂ по комбинации выполненных измерений D_F1, D_F2 и ψ_F1, ψ_F2 производится следующим образом: в каждый i-й момент времени после определения псевдодальностей до навигационного спутника D_F1 и D_F2, измеренных соответственно на частотах F1 и F2, и соответствующих значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, производится определение разности псевдодальностей ΔD₁₂ по формуле:

ΔD₁₂(i)=(λ₁Ψ_F1(i)-λ₂Ψ_F2(i))+(Σ[(λ₁Ψ_F1(i)-λ₂Ψ_F2(i)]+[D_F1(i)-D_F2(i)])/M,

где Σ - знак суммирования по переменной i от 1 до M;

M - количество временных измерений, принятых в обработку;

λ₁, λ₂ - длина волны излучения соответственно на частотах F1 и F2.

В предлагаемом способе определение полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник - наземный пункт» осуществляется по формуле:

где δ - погрешность фазовых измерений (реально величина погрешности в линейной мере составляет единицы миллиметров).

В предположении сферически слоистой среды (справедливого для ионосферы Земли в пределах интервала наблюдений) разность псевдодальностей ΔD₁₂ связана с функцией высотного распределения электронной концентрации ионосферы N(z) следующим образом:

где z₁ и z₂ - предполагаемые высоты нижней и верхней границы ионосферы соответственно,

ϑ - зенитный угол наблюдения спутника с пункта измерений в каждый i-й момент времени,

a - радиус Земли,

z - текущая высота от поверхности Земли.

Решение этого уравнения относительно неизвестной (искомой) функции N(z) относится к классу некорректно поставленных задач - определению функции N(z) по измеренному значению влияния среды распространения - и

осуществляется методом сопряженных градиентов [5, 6].

В операторном виде это уравнение можно переписать в следующем виде:

Aφ=U,

где A - интегральный оператор; φ - функция, описывающая распределение параметров среды распространения (распределение электронной концентрации); U - влияние среды, в данном случае разность псевдодальностей.

При этом решение приведенного уравнения относительно неизвестной функции N(z) сводится к поиску такой функции φ, при которой функционал достигает минимума, значение которого определяется в основном погрешностью фазовых измерений.

Суть метода сопряженных градиентов заключается в следующем. Элементы φ_i минимизирующей последовательности определяются по следующей схеме. Каждый последующий элемент последовательности φ_i+1 связан с предыдущим φ_i соотношением φ_i+1=φ_i-α_ip_i, где p_i=-gradϕ(z_i)+β_ip_i-1 - направление градиента функции, p₀=-gradϕ(z₀), - величина оптимального шага вдоль направления градиента, z₀ - нулевое приближение решения задачи (в общем случае z₀ - произвольная допустимая точка), означает скалярное произведение.

В предлагаемом способе в качестве априорной информации о фоновом состоянии ионосферы (в качестве нулевого приближения решения задачи) может использоваться, например, долгосрочный прогноз ионосферы, основанный на какой-либо модели ионосферы, например IRI-2007 (International Reference Ionosphere).

При достижении минимума функционала элементы φ_i минимизирующей последовательности представляют собой искомое решение и соответствуют высотному профилю электронной концентрации ионосферы N(z).

Блок-схема устройства, реализующего заявленный способ, представлена на фиг.2 и включает в себя: антенну 1 для приема радиосигналов от навигационных спутников, двухчастотный приемник 2 спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS, а также блок 3 обработки и отображения. При этом выход антенны 1 подключен к входу двухчастотного приемника 2, а выход последнего подключен к входу блока 3 обработки и отображения.

Антенна 1 для приема радиосигналов от навигационных спутников может быть выполнена, например, в виде антенны типа GPS-702-GGL (производитель NovAtel, Канада).

Двухчастотный приемник 2 спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS может быть выполнен, например, в виде приемника типа ProPak-V3 (производитель NovAtel, Канада).

Блок 3 обработки и отображения 3 может быть выполнен, например, в виде стандартного персонального компьютера.

Устройство, реализующее заявленный способ, функционирует следующим образом.

Сигналы от навигационных спутников, излучаемые на двух когерентных частотах F1 и F2, принимаются антенной 1 и поступают на вход двухчастотного приемника 2, в котором происходит стандартная обработка принятых сигналов с целью определения псевдодальностей до того или иного навигационного спутника D_F1 и D_F2, а также определения значений фаз Ψ_F1 и Ψ_F2 принятых радиосигналов (измеренных соответственно на частотах F1 и F2).

Выходные сигналы двухчастотного приемника 2, несущие информацию о псевдодальностях D_F1 и D_F2 до того или иного навигационного спутника, измеренных соответственно на частотах F1 и F2 и соответствующих значений фаз Ψ_F1 и Ψ_F2 принятых радиосигналов, поступают на вход блока 3 обработки и отображения.

Блок 3 обработки и отображения определяет разность псевдодальностей ΔD₁₂ по комбинации сделанных двухчастотным приемником 2 дальномерных и фазовых измерений, а также выполняет определение полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник - наземный пункт» описанным выше образом.

По полученным значениям разности псевдодальностей ΔD₁₂ блок 3 обработки и отображения проводит определение в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы Ne(h) путем применения итерационной процедуры [5, 6] решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы, получаемой на основе какой-либо модели ионосферы, например IRI-2007 (International Reference Ionosphere).

Пример реализации предлагаемого способа определения параметров ионосферы приведен ниже.

После приема радиосигналов (на двух когерентных частотах F1 и F2) и их обработки в двухчастотном приемнике спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS определяется совокупность соответствующих значений псевдодальностей D_F1 и D_F2, а также значений фаз Ψ_F1 и Ψ_F2 для каждого навигационного спутника, находящегося в зоне видимости приемника. Пример исходного массива данных для одного спутника приведен в таблице.

Время, UT час/мин/сек Время, сек D_F1, м D_F2, м Ψ_F1, рад Ψ_F2, рад Угол места, град Азимут, град 17:57:57 64677.0 21750210.307 21750211.683 114298170.044 89063496.902 40 32 17:57:58 64678.0 21750373.143 21750375.054 114299024.913 89064163.034 40 32 17:57:59 64679.0 21750536.662 21750538.744 114299880.412 89064829.642 40 32 17:58:00 64680.0 21750700.511 21750702.151 114300736.564 89065496.749 40 32 17:58:01 64681.0 21750864.181 21750865.602 114301593.350 89066164.408 40 32 17:58:02 64682.0 21751027.577 21751029.209 114302450.872 89066832.603 40 32 17:58:03 64683.0 21751191.263 21751194.277 114303309.205 89067501.426 40 32 17:58:04 64684.0 21751354.477 21751358.009 114304168.226 89068170.779 40 32 17:58:05 64685.0 21751518.052 21751520.914 114305027.841 89068840.615 40 32 17:58:06 64686.0 21751682.495 21751684.014 114305888.153 89069510.984 40 32 17:58:07 64687.0 21751847.377 21751847.534 114306749.144 89070181.865 40 32 17:58:08 64688.0 21752011.458 21752010.962 114307610.897 89070853.370 40 32 17:58:09 64689.0 21752175.143 21752174.563 114308473.283 89071525.368 40 32 17:58:10 64690.0 21752338.698 21752339.803 114309336.345 89072197.887 40 32 17:58:11 64691.0 21752502.602 21752503.532 114310199.969 89072870.891 40 32 17:58:12 64692.0 21752666.664 21752668.409 114311064.338 89073544.406 40 32 17:58:13 64693.0 21752831.128 21752832.557 114311929.355 89074218.459 40 32 17:58:14 64694.0 21752995.984 21752997.243 114312794.974 89074892.972 40 32 17:58:15 64695.0 21753161.651 21753163.611 114313661.305 89075568.018 40 32 17:58:16 64696.0 21753325.777 21753328.607 114314528.453 89076243.713 40 32 17:58:17 64697.0 21753490.996 21753493.553 114315396.396 89076920.039 40 32 17:58:18 64698.0 21753656.430 21753658.290 114316265.154 89077596.988 40 32 17:58:19 64699.0 21753822.548 21753824.158 114317134.608 89078274.488 40 32 17:58:20 64700.0 21753988.240 21753990.231 114318004.706 89078952.467 40 32 17:58:21 64701.0 21754154.307 21754157.077 114318875.529 89079631.023 40 32 17:58:22 64702.0 21754320.593 21754322.762 114319747.023 89080310.117 40 32

По приведенной совокупности значений D_F1, D_F2, Ψ_F1 и Ψ_F2 осуществляется определение высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) описанным выше образом.

Вид высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z), полученный предлагаемым способом по результатам обработки вышеприведенных значений D_F1, D_F2, Ψ_F1 и Ψ_F2, представлен на фиг.3.

Таким образом, благодаря заявленной совокупности существенных признаков достигается технический результат изобретения, заключающийся в повышении точности и обеспечении возможности автоматизации процесса определения параметров ионосферы, а также уменьшении времени определения параметров ионосферы при увеличении количества измерений электронной концентрации ионосферы Земли.

Повышение точности определения параметров ионосферы достигается за счет:

- использования в качестве исходных данных для определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) результатов измерений разности псевдодальностей ΔD₁₂, получаемых в результате комбинации дальномерных и фазовых измерений и позволяющих оценивать значения разности псевдодальностей ΔD₁₂ с более высокой точностью;

- уменьшения погрешности определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) вследствие использования в заявленном способе итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы, которая менее чувствительна к любым ошибкам измерений по сравнению с методом решения обратной задачи по Тихонову [2, 5, 6].

Обеспечение возможности автоматизации процесса определения параметров ионосферы достигается за счет использования в заявленном способе итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов, который в отличие от метода решения обратной задачи по Тихонову, не требует участия оператора при его реализации, т.к. существуют стандартные математические подходы к автоматическому вычислению градиентов функций [5, 6].

Уменьшение времени определения параметров ионосферы достигается за счет обеспечения возможности автоматизации процесса определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов. Заявляемый способ обеспечивает на практике уменьшение времени определения параметров ионосферы с единиц часов до 1…2 минут при количестве одновременно наблюдаемых спутников до 12…16, что позволяет обеспечить требуемую оперативность определения параметров ионосферы не только в условиях меленных, но в условиях быстрых вариаций ионосферы.

Увеличение количества измерений электронной концентрации ионосферы Земли достигается за счет:

- уменьшения времени определения параметров ионосферы в каждой области проводимых измерений (для каждого спутника) путем автоматизации процесса определения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) и, как следствие, увеличения количества измерений за единицу времени;

- расширения диапазона углов наблюдения навигационных спутников, при котором заявленный способ оказывается работоспособным.

Заявленный способ в отличие от способа [1] за счет применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов, оказывается работоспособным практически во всем диапазоне зенитных углов наблюдения спутников (от 0 до 80 град).

Изобретение относится к области геофизики и может применяться для определения параметров ионосферы. Сущность: принимают радиосигналы от навигационных спутников на двух когерентных частотах F1 и F2. Определяют по принятым радиосигналам псевдодальностей D_F1 и D_F2 до навигационного спутника, измеренных соответственно на частотах F1 и F2. Определяют по ним разности псевдодальностей ΔD₁₂. Определяют полную электронную концентрацию L_e вдоль трассы «спутник - наземный пункт». Определяют в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z). Измеряют значения фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов. Определяют разности псевдодальностей ΔD₁₂ с учетом значений фаз ψF1 и ψF2 принятых радиосигналов. Применяют итерационную процедуру решения обратной задачи, основанную на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы для определения в области измерения высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z). Устройство для определения электронной концентрации ионосферы содержит антенну для приема радиосигналов от навигационных спутников, выход которой подключен к входу двухчастотного приемника спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS. Устройство также снабжено блоком обработки и отображения, вход которого подключен к выходу двухчастотного приемника. При этом блок обработки и отображения выполнен с возможностью определения вышеуказанных параметров. Технический результат - повышение точности и обеспечение возможности автоматизации процесса определения параметров ионосферы. 2 н.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ определения электронной концентрации ионосферы, включающий в себя прием радиосигналов от навигационных спутников на двух когерентных частотах F1 и F2, определение по принятым радиосигналам псевдодальностей D_F1 и D_F2 до навигационного спутника, измеренных соответственно на частотах F1 и F2, определение по ним разности псевдодальностей ΔD₁₂, определение по разности псевдодальностей полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт» и высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) в области измерения, отличающийся тем, что измеряют значения фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, определение разности псевдодальностей ΔD₁₂ осуществляют с учетом значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, а определение высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) в области измерения осуществляют путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.

2. Устройство для определения электронной концентрации ионосферы, содержащее антенну для приема радиосигналов от навигационных спутников, выход которой подключен к входу двухчастотного приемника спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и/или GPS, отличающееся тем, что оно снабжено блоком обработки и отображения, вход которого подключен к выходу двухчастотного приемника, при этом блок обработки и отображения выполнен с возможностью определения разности псевдодальностей ΔD₁₂ по комбинации измеренных двухчастотным приемником псевдодальностей D_F1 и D_F2 до навигационного спутника и значений фаз ψ_F1 и ψ_F2 принятых радиосигналов, а также последовательного определения полной электронной концентрации L_e вдоль трассы «спутник-наземный пункт» и высотного профиля электронной концентрации ионосферы N(z) в области измерения путем применения итерационной процедуры решения обратной задачи, основанной на использовании метода сопряженных градиентов и априорной информации о фоновом состоянии ионосферы.