CC BY
33
УДК 621.37
Поспелов А.Д., Брезицкий Д.И.
Сотрудники Академии ФСО России
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ ИОНОСФЕРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ДЕКАМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
Аннотация
В статье проведен сравнительный анализ существующих моделей ионосферного распространения коротковолнового диапазона. Результаты анализа могут помочь специалистам в области радиосвязи выбрать модель для получения необходимых параметров Ионосферы.
Ключевые слова Слои ионосферы, модели распространения РРВ, МПЧ.
Введение
Для ведения радиосвязи на большие расстояния используются ионосферные волны, которые отражаются от определённого слоя ионосферы в процессе их распространения. Особенностью при таком распространении является непостоянность состава ионосферы, приводящий к тому, что связь в ДКМ-диапазоне является неустойчивой.
Ионосфера - ионизированная область атмосферы на высотах от 60...80 до 1000...1200 км. Основным источником ионизации атмосферы является Солнце, а также ионизация может вызываться космическими лучами от далеких звезд и космической пылью, которая постоянно попадает в атмосферу. Существуют также и нерегулярные источники ионизации атмосферы, такие, как сильные солнечные всплески, потоки различных космических тел в космосе и др. Ионизированные облака образуются в атмосфере под воздействием источников ионизации. Плотность этих облаков зависит как от высоты облака, так и от степени солнечной активизации, толщины атмосферы и т.д. Следовательно, распределение интенсивности ионизации по высоте в истинной ионосфере имеет несколько максимумов [2].
Для того, чтобы получить определенные параметры ионосферы, были созданы модели ионосферного распространения. Можно выделить следующие модели:
• Эталонные характеристик Ионосферы МСЭ-Р
Основана на международной эталонной модели ионосферы IRI-2012. Эта Рекомендация включает модели и численные карты среднемесячных медианных характеристик ионосферы, а также информацию,
о статистической изменчивости. Представлены выражения для определения медианных значений fo F 2, M(3000)F2, foE, foF1 hF и F2, а также среднемесячных медиан и верхних, и нижних децилей foEs и №.
• Международная эталонная модель IRI (International Reference Ionosphere)
Это самая известная и наиболее используемая во всём мире модель для решения прикладных и фундаментальных задач. Она включает в себя глобальные эмпирические детерминированные модели, основанные на обработке большого объема экспериментальных данных.
Позволяет рассчитать профили концентрации электронов в ионосферных областях D, E, F1 и F2, концентрации положительных ионов, профили температур. Модель предназначена для описания медианных значений указанных ионосферных параметров для произвольных координат, сезонов и уровней солнечной активности [2].
Также данная модель выполнена в виде отдельной программы, представленной на рисунке 1. Эта программа позволяет рассчитать МПЧ в определенное для различных слоев атмосфере, но лишь в определенных участках земли, а именно где расположены зонды.
Также на основе это модели было создано программное обеспечение «Прогноз РРВз», скриншот которой указа на рисунке 2. Данная программа позволяет просчитывать не только основные параметры, но и такие параметры как: отношение сигнал/шум, качество связи на интервале при использовании определенных антенн в любых точках земли, но для это программы необходимо подключение к интернету.
НК'ОХП'КШ'ХП Текущее веема UT-09 03 20231911 10 МСК-10 03 2023 2211 10 J
Рисунок 2 - Скриншот программы «Прогноз РРВз»
• Модель SIMP (System of Ionosphere Monitoring and Prediction)
Совместная модель институтов ИЗМИРАН и ИПГ, представляет из себя эмпирическую детерминированную, она предложена в качестве нового Государственного стандарта (ГОСТ) для распределения электронной концентрации в ионосфере.
Данная модель не применима в условиях высокой магнитной активности и не учитывает спорадический слой Es. Прикладное использование модели ограничено в основном ДКМ-диапазоном.
Далее проведем анализ характеристик моделей прогнозирования.
Таблица 1
Характеристика моделей прогнозирования
Модель Параметры
Программное применение Количество получаемых данных Протяжённость рассчитываемых радиолиний Число вводимых параметров Точность получаемых результатов Зависимость от зарубежных источников
Модель IRI 0,9 0,8 0,9 0,6 0,8 0,8
Рек Р.1239 0,2 0,7 0,5 0,3 0,4 0,3
Модель SIMP 0,4 0,8 0,8 0,5 0,5 0,1
На рисунках 3 и 4 представлены линейчатая диаграмма пригодности использования и лепестковая диаграмма сравниваемых моделей.
Пригодность использования
■ Модель SIMP
■ Модель IRI
Рисунок 3 - Линейчатая диаграмма пригодности использования
Зависимость от зарубежных источников
Точность получаемых результатов
Программное применение
1 т
Количество получаемых данных
Протяженность рассчитываемых радиолиний
Число вводимых параметров
Рисунок 4 - Лепестковая диаграмма сравнения моделей ионосферного прогнозирования
Рек Р.1239
0
0,5
Исходя из результатов анализа, для проведения прогнозирования целесообразно использовать модель !Ш, так из всех сравниваемых моделей она имеет ПО, которые упрощают расчет параметров, позволяет производить расчеты для линий значительной протяженности и обеспечивает получение более точных результатов расчета.
Список использованной литературы:
1. Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройство коротковолновой радиосвязи / Под ред. профессора О. В. Головина - М.: Горячая линия-Телеком, 2006.
2. Системный мониторинг ионосферы. Сборник научных трудов / Под ред. доктора физ.-мат. наук Н.Г. Котонаевой. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2019.
3. Рекомендация МСЭ-К Р.1239-3. Эталонные характеристики ионосферы, разработанные МСЭ-К. Серия Р Распространение радиоволн - Международный союз электросвязи, 2012.
© Поспелов А.Д., Брезицкий Д.И., 2023
