Моделирование задачи низкоорбитальной спутниковой УФ-томографии ионосферы.

В работе представлены результаты моделирования прямой и обратной задач низкоорбитальной спутниковой УФ-томографии скорости объемной эмиссии OI 135.6нм в ионосфере. Для решения прямой задачи использовалась геометрия орбиты спутников DMSP блок 5D3, несущих среди прочей научной аппаратуры УФ-спектрометры SSUSI и SSULI, реальные параметры работы этих приборов (скорость и интервал углов сканирования), а также набор модельных распределений скорости объемной эмиссии, содержащих неоднородности различных масштабов. Полученные в результате решения прямой задачи данные об интенсивности УФ излучения на длине волны 135.6нм использовались в качестве входных данных для восстановления исходных модельных распределений скорости объемной эмиссии. При этом для решения полученной системы линейных уравнений применялись хорошо зарекомендовавшие себя в задачах низкоорбитальной радиотомографии ионосферы итерационные алгоритмы ART и SIRT. Показано, что для успешного восстановления исходных модельных распределений необходимо учитывать условие неотрицательности решения, использовать весовые функции для уменьшения решения в областях, где оно априори мало, а также использовать межитерационное сглаживание для устранения влияния погрешности аппроксимации, причем параметр сглаживания должен уменьшаться в ходе итераций. При выполнении этих условий вычислительные затраты для реализации алгоритмов решения СЛУ ART и SIRT оказываются сопоставимыми, а погрешность реконструкции составляет около 6%. Также было проанализировано влияние случайной и систематической погрешности в данных на результаты реконструкций и показано, что зная уровень погрешности исходных данных, на этапе моделирования можно заранее подобрать параметры алгоритмов реконструкции так, чтобы эффективно подавить влияние на решение задачи шумов с относительными величинами порядка нескольких процентов. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 15-35-21065).