Аннотация:
Исследован синтез ионограмм вертикального радиозондирования ионосферы с использованием физически информированных нейронных сетей. В предложенном подходе нейронная сеть применена не для непосредственного формирования изображения, а для аппроксимации высотного профиля электронной концентрации. Обучение сети выполнено с учетом стационарного одномерного уравнения баланса, включающего источник ионизации, рекомбинационные потери и эффективный перенос заряженных частиц. В функцию потерь дополнительно введены граничные условия, ограничение на гладкость профиля и диагностические параметры слоя F2. Полученный профиль электронной концентрации преобразован в распределение плазменной частоты по высоте. Затем без учета магнитного поля Земли и столкновений электронов с другими частицами рассчитаны точки отражения, групповой показатель преломления и зависимость действующей высоты от частоты зондирования. На основе этой зависимости сформировано синтетическое изображение ионограммы с фоновым шумом и вертикальными помеховыми структурами. В пилотном эксперименте получены физически разумные масштабы максимума электронной концентрации и критической частоты слоя F2. Результаты подтверждают возможность построения единой физически согласованной цепочки от высотного профиля электронной концентрации до изображения ионограммы. Разработанный подход может применяться для генерации контролируемых синтетических данных, исследования влияния параметров ионосферы на форму ионограммных следов и последующей разработки алгоритмов автоматической обработки результатов радиозондирования.