İyonosfer katmanının toplam elektron içeriğinin izgel güç yoğunluğu ve olasılık yoğunluk fonksiyonu kestirimi
Power spectral density and probability density function estimation of the total electron content of the ionosphere layer
Yazar: NİSA TÜREL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMRE AKTAŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Olasılık yoğunluk fonksiyonu = Probability density function ; Spektral tahmin = Spectrum estimation ; İyonküre = Ionosphere

Özet:
İyonosfer tabakası, radyo dalga yayılımı açısından oldukça önemli bir atmosfer katmanıdır. Sivil ve askeri kısa dalga (KD) uygulamalarında iyonosfer radyo dalgalarını yansıtarak uzak bölgeler ile haberleşmenin yapılabilmesini sağlar. İyonosferin radyo dalgalarına nasıl ve hangi miktarda etki edeceğini ortaya koyabilmek için iyonosferin yapısını anlamak ve iyonosferdeki değişimleri takip etmek gerekmektedir. İyonosfer değişkenliğini inceleyen çalışmalar bu noktada büyük önem kazanmaktadır. Toplam Elektron İçeriği (TEİ) iyonosferik değişkenlik incelemelerinde kullanılan ve iyonosfer karakteristiğini ifade eden önemli bir parametredir. Bu tezde kullanılan TEİ veri kümeleri, Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS) sinyalleri kullanılarak elde edilen IONOLAB-TEC ve iyonosferik yoğunluklarla, sıcaklıkların aylık ortalamalarını veren International Reference Ionosphere (IRI)'dan elde edilen TEİ (IRI-TEC) değerleridir. İyonosferik değişkenliği istatistiksel yöntemlerle incelemek bize değişkenliğin karakteristiği konusunda bilgi verir. Bu tezde değişkenliğin frekanslara dağılımını incelemek için izgel güç yoğunluğu ele alınmıştır. İzgel güç yoğunluğu kestirimini elde etmek için, ilinti-serimi metodu kullanılmıştır. İlinti-serimi metodu öz ortak değişinti ve ayrık Fourier dönüşümü temelli parametrik olmayan klasik bir izgel kestirim yöntemidir. İyonosferik değişkenliğin istatistiksel incelenmesi için bu çalışmada ele alınan bir diğer yöntem Olasılık Yoğunluk Fonksiyonu (OYF) Kestirimi Yöntemi'dir. Bu yöntemde dünya üzerindeki enleme dayalı üç ayrı bölgeden (ekvatoral enlem bölgesi, orta enlem bölgesi, yüksek enlem bölgesi) elde edilen uzun zamanlı TEİ verisinin OYF'si gün içindeki 24 saat aralığı için kestirilmiştir. Bu tezde elde edilen sonuçlar iyonosferik değişkenliği inceleyen gelecekteki araştırmalar için yararlı olacaktır.

Abstract:
The ionosphere layer is an important atmosphere layer for the radio wave propagation. It enables communication over very long distances for civilian and military short wave application by repeatedly re ? ecting radio waves. In order to understand the effects of the ionosphere on radio waves, the structure of the ionosphere and the changes in its characteristics should be investigated. Thus, the study of ionospheric variability is important. A distinctive parameter of ionosphere used in the ionospheric research is the Total Electron Content (TEC). In this thesis, in order to explore the TEC variability, the TEC estimates of IONOLAB-TEC, which are obtained utilizing Global Positioning System (GPS) signals and of IRI-TEC, which is TEC obtained from International Reference Ionosphere (IRI) which describes monthly averages of ionospheric densities and temperatures. Investigating this variability by statistical methods provides information about variability characteristics. In this thesis, the power spectral density of TEC is considered as a tool to investigate how the variation of TEC is distributed over the frequencies. In order to obtain an estimate of the power spectral density, the method of correlogram is used. Correlogram method is a non-parametric spectral estimation method based on the estimation of autocovariance sequence and the discrete Fourier transform. In addition, in order to observe the statistical properties of the TEC parameter,the Probability Density Function (PDF) is investigated. To that end, the PDF estimates based on the data from three di ? erent latitude regions (equatorial latitude region, mid latitude region, high latitude region) are obtained for 24 one-hour intervals in a day. The results obtained in this thesis will be valuable for future research of ionospheric variability.