<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Solnechno-Zemnaya Fizika</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Solnechno-Zemnaya Fizika</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Солнечно-земная физика</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="online">2712-9640</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">5993</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/10452</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Результаты  исследований</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Results of current research</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Результаты  исследований</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Forecasting characteristics of propagation of decameter radio waves using the global ionosphere and plasmasphere model</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Прогноз характеристик распространения декаметровых радиоволн на основе глобальной модели ионосферы и плазмосферы</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-1371-6855</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Пономарчук</surname>
       <given-names>Сергей Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ponomarchuk</surname>
       <given-names>Sergey Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>spon@iszf.irk.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Котович</surname>
       <given-names>Галина Васильевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kotovich</surname>
       <given-names>Galina Vasilyevna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kotovich@iszf.irk.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Романова</surname>
       <given-names>Елена Борисовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Romanova</surname>
       <given-names>Elena Borisovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Тащилин</surname>
       <given-names>Анатолий Васильевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Tashchilin</surname>
       <given-names>Anatoliy Vasilyevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>avt@iszf.irk.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт солнечно-земной физики СО РАН</institution>
     <city>Иркутск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS</institution>
     <city>Irkutsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт солнечно-земной физики СО РАН</institution>
     <city>Иркутск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS</institution>
     <city>Irkutsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт солнечно-земной физики СО РАН</institution>
     <city>Иркутск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS</institution>
     <city>Irkutsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт солнечно-земной физики СО РАН</institution>
     <city>Иркутск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS</institution>
     <city>Irkutsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-22T00:00:00+03:00">
    <day>22</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-22T00:00:00+03:00">
    <day>22</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <volume>1</volume>
   <issue>3</issue>
   <fpage>49</fpage>
   <lpage>54</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/5993/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/5993/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Приводятся результаты прогноза максимальных применимых частот (МПЧ) на среднеширотных трассах на основе комплексного алгоритма, включающего модули глобальной модели ионосферы и плазмосферы (ГМИП) и модели распространения радиоволн. Расчет характеристик распространения декаметровых радиоволн проводится в рамках метода нормальных волн. ГМИП, разработанная в ИСЗФ СО РАН,  позволяет по минимальному набору входных данных рассчитывать профили электронной концентрации и эффективной частоты соударений с учетом физических процессов в верхней атмосфере Земли. Для оценки эффективности использования ГМИП при долгосрочном прогнозе условий распространения радиоволн были проведены расчеты МПЧ радиосвязи в различных гелиогеофизических условиях. Для получения точностных характеристик прогноза МПЧ привлекались экспериментальные данные наклонного зондирования на трассах Магадан–Иркутск, Хабаровск–Иркутск, Норильск–Иркутск. Данные трассы оборудованы современными средствами диагностики ионосферы при наклонном зондировании непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом. Проведено сопоставление результатов прогноза МПЧ по ГМИП с расчетами, выполненными по модели IRI.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>We present the forecast results  of maximal usable frequencies for mid-latitude paths on the base of complex We present the results of forecasting maximum usable frequencies (MUF) on middle-latitude paths on the basis of complex algorithm including modules of the ionosphere and plasmasphere global model (IPGM) and the model of radio wave propagation. The computation of propagation characteristics for decameter radio waves is carried out within the framework of normal wave technique. IPGM developed in ISTP SB RAS enables to compute electron concentration profiles and effective frequency of collisions using minimum number of input data and taking into account physical processes in the Earth’s upper atmosphere. To estimate the efficiency of using IPGM in long-term forecast of radio wave propagation we computed MUF for radio communication in various heliogeophysical conditions. To obtain precision characteristics of MUF forecast we used experimental data of oblique sounding on Magadan–Irkutsk, Khabarovsk–Irkutsk, Norilsk–Irkutsk paths. The paths are equipped with modern ionosphere diagnostic hardware for oblique sounding by continuous chirp signal. We also compared results of MUF forecast using IPGM with computations carried out according IRI model.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>ионосфера</kwd>
    <kwd>ионограмма</kwd>
    <kwd>распространение радиоволн</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>ionosphere</kwd>
    <kwd>ionogram</kwd>
    <kwd>radio wave propagation</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>ВВЕДЕНИЕВ 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 ДАННЫХВ 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.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Алтынцева В.И., Ильин Н.В., Куркин В.И. и др. Моделирование декаметрового радиоканала на основе метода нормальных волн // Техника средств связи. Серия СС. М.: Экос, 1987. Вып. 5. С. 28-34.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Altyntseva V.I., Ilyin N.V., Kurkin V.I., et al. Modeling the decameter radio channel based on the method of normal waves. Tekhika sredstv svyazi. Seriya SS. [Communication Facilities Technique]. Moscow, Ekos Publ., 1987, no. 5, pp. 28-34 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В.А., Куркин В.И., Носов В.Е. и др.  ЛЧМ-ионозонд и его применение в ионосферных исследованиях // Известия вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, № 11. С. 919-952.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bilitza D., Reinisch B.W. International Reference Ionosphere 2007: Improvements and new parameters. Adv. Space Res. 2008, vol. 42, pp. 599-609.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Котович Г.В., Грозов В.П., Ким А.Г. и др. Применение теоретической модели ионосферы для расчета характеристик распространения декаметровых радиоволн // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50, № 4. С. 530-534.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ivanov V.A., Kurkin V.I., Nosov V.E., et al. FMCW-ionosounder and its application in ionosphere research. Izvestiya vuzov. Radiofizika. [Radiophysics and Quantum Electronics]. 2003, vol. 46, no. 11, pp. 919-952 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кринберг И.А., Тащилин А.В. Ионосфера и плазмосфера. М.: Наука, 1984. 189 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kotovich G.V., Grozov V.P., Kim A.G., et al. Application of the theoretical reference ionosphere model for calculating HF radiowave propagation characteristics. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2010, vol. 50, no. 4, pp. 530-534 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Подлесный А.В., Брынько И.Г., Куркин В.И. и др. Многофункциональный ЛЧМ-ионозонд для мониторинга ионосферы // Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып. 4. С. 24-31.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Krinberg I.A., Tashchilin A.V. Ionosfera i plazmosfera. [Ionosphere and Plasmasphere]. Мoscow, Nauka Publ., 1984. 189 p. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Поляков В.М., Суходольская В.Е., Ивельская М.К. и др. Полуэмпирическая модель ионосферы: Для широкого диапазона гелиогеофизических условий. М., 1986. 140 с. (Материалы Мирового центра данных Б.)</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Podlesnyi A.V., Brynko I.G., Kurkin V.I., et al. Multifunctional chirp ionosonde for monitoring the ionosphere. Geliogeofizicheskie issledovaniya [Heliogeophysical Research]. 2013, no. 4, pp. 24-31 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пономарчук С.Н., Ильин Н.В., Пензин М.С. Модель распространения радиоволн в диапазоне частот 1-10 МГц на основе метода нормальных волн // Солнечно-земная физика. 2014. Вып. 25. С. 33-39.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polyakov V.M., Suhodol´skaya V.E., Ivel´skaya M.K., et al. Semiempirical model of the ionosphere: For wide range of heliogeophysical conditions. Moscow, 1986. 140 p. (Materials of the World Data Center B.) (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Bilitza D., Reinisch B.W. International Reference Ionosphere 2007: Improvements and new parameters // Adv. Space Res. 2008. V. 42. P. 599-609.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ponomarchuk S.N., Ilyin N.V., Penzin M.S. Тhe model of radio wave propagation in 1-10 МHz frequency range on the base of normal wave technique. Solnechno-zemnaуa fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2014, iss. 25, pp. 33-39 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tashchilin A.V., Romanova E.B. Numerical modeling the high-latitude ionosphere // Solar-Terrestrial Magnetic Activity and Space Environment: Proc. COSPAR Colloquium. Amsterdam, 2002. P. 315-325. (COSPAR Colloquia Series. V. 14).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tashchilin A.V., Romanova E.B. Numerical modeling the high-latitude ionosphere. Solar-Terrestrial Magnetic Activity and Space Environment: Proc. COSPAR Colloquium. Amsterdam, 2002, pp. 315-325. (COSPAR Colloquia Series. Vol. 14).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
