ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в связи с потребностями радиосвязи предъявляются новые требования не только к теории распространения радиоволн, но и еще в большей степени к качеству алгоритмов расчета характеристик сигналов. В связи с этим задача разработки эффективных, практически значимых алгоритмов расчета характеристик декаметровых сигналов на базе современных глобальных моделей ионосферы является актуальной. Разработка вычислительной схемы в рамках волноводного подхода позволила реализовать комплексный алгоритм расчета пространственно-частотных характеристик на основе метода нормальных волн [Алтынцева и др., 1987; Пономарчук и др., 2014]. Отличительной особенностью алгоритма является его универсальность, позволяющая единообразно, в рамках единой схемы, рассчитывать амплитудные, временные и угловые характеристики КВ-сигналов для произвольных точек расположения пунктов приема и передачи. Комплексный алгоритм расчета характеристик распространения был реализован в виде пакета программных средств, включающего модули расчета модели ионосферы и характеристик распространения радиоволн в рамках волноводного подхода. Выходными параметрами модели ионосферы являются высотные профили электронной концентрации N(h) и эффективной частоты соударений ν(h). Для регулярного радиоканала с плавными продольными градиентами достаточно иметь высотные разрезы N(h) и ν(h) с шагом по дальности порядка 300-400 км. В программном комплексе расчета характеристик распространения реализована возможность использования различных моделей ионосферы: международной справочной модели IRI [Bilitza, Reinisch, 2008], полуэмпирической модели ионосферы [Поляков и др., 1986], теоретической модели ионосферы [Котович и др., 2010], а также разработанной в ИСЗФ СО РАН глобальной модели ионосферы и плазмосферы (ГМИП) [Кринберг, Тащилин, 1984; Tashchilin, Romanova, 2002]. ГМИП позволяет по минимальному набору входных данных рассчитывать профили N(h) и ν(h) с учетом физических процессов в верхней атмосфере Земли. Для оценки эффективности ГМИП при долгосрочном прогнозе условий распространения радиоволн были проведены расчеты МПЧ радиосигнала в различных гелиогеофизических условиях. Для получения точностных характеристик прогноза МПЧ привлекались экспериментальные данные наклонного зондирования на трассах Магадан-Иркутск, Хабаровск-Иркутск, Норильск-Иркутск, оснащенных современными средствами диагностики ионосферы при наклонном зондировании непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом [Иванов и др., 2003; Подлесный и др., 2013]. Проведено сопоставление результатов прогноза МПЧ по ГМИП с расчетами, выполненными по модели IRI.
ЭКСПЕРИМЕНТ И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
В работе приведены результаты тестирования комплекса программных средств прогноза МПЧ по данным ЛЧМ-зондирования ионосферы на трассах Магадан-Иркутск, Хабаровск-Иркутск, Норильск-Иркутск. Были выбраны следующие периоды наблюдений: январь, март, июль, сентябрь, октябрь 2010 г.; январь и ноябрь 2012 г. Интервал наблюдений в каждом из этих месяцев составлял не менее десяти дней. Средняя активность Солнца, выраженная в индексе F10.7, в 2010 г. была равна 80, что соответствует периоду низкой солнечной активности. В 2012 г. средний индекс F10.7 был равен 121.
В выбранные периоды наблюдений в интерактивном режиме интерпретации ионограмм НЗ по выделенным точкам моментов прихода сигналов со значимой амплитудой были сформированы массивы экспериментальных значений максимальных наблюдаемых частот (МНЧ) в суточном ходе. Рассматривались стандартные моды распространения при отражении радиоволн от слоя F. В летний период, в условиях многослойности ионосферы и присутствия спорадического слоя Es вдоль трассы распространения радиоволн, на ионограммах НЗ регулярно регистрировались сигналы с выраженной диффузностью. Обработка ионограмм и идентификация треков с последующим определением истинных значений МНЧ в данной ситуации затруднены. Так, ошибка определения МНЧ для мода минимальной кратности из-за диффузности трека могла достигать 1 МГц. Отметим, что в отдельные летние дни в дневное время спорадический слой Es полностью экранировал отражение сигналов от слоя F.
