Методика использования моделей геомагнитного поля Земли при прогнозировании энергетических параметров радиотрасс диапазона очень низких частот

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Развитие современных геофизических моделей ставит вопрос об их внедрении в апробированные методики прогнозирования энергетических параметров радиотрасс диапазона очень низких частот. Разработана методика, представляющая собой совокупность скриптов и функций в среде моделирования Matlab. В ней для каждого из однородных сегментов вводятся новые данные геомагнитного наклонения, геомагнитного азимута и напряжённости геомагнитного поля, полученные из модели WMM или IGRF. С помощью полученных входных данных формируются входные файлы для программы LWPM и скрипт операционной системы для автоматизации выполнения расчётов. Приведено сравнение полученных результатов для нескольких радиотрасс, даны количественные оценки их различий в зависимости от использованных геофизических моделей. Получено, что на дальностях 10–11 тыс. км разница расчётных данных составляет всего 0,6 дБ. Статистическая оценка показала, что указанные различия не являются существенными.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Алексеевич Типикин

Военный учебно-научный центр Военно-морского флота «Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: alextip@mail.ru

кандидат технических наук, начальник отдела научно-исследовательского центра телекоммуникационных технологий и разведки

Россия, 198514, Санкт-Петербург, Петергоф, ул. Разводная,17

Список литературы

  1. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение радиоволн в волноводном канале Земля–ионосфера и в ионосфере. М.: Наука,1994. 152 с.
  2. Lynn K. VLF Waveguide Propagation: The Basics // Proceedings of the 1st International Conference on Science with Very Low Frequency Radio Waves: Theory and Observations // AIP Conference Proceedings. 2010. P. 3–44. doi: 10.1063/1.3512893
  3. Рекомендация МСЭ-R P.684-7. Прогнозирование напряженности поля на частотах ниже приблизительно 150 кГц. Женева: МСЭ,2016. 39 c.
  4. Budden K.G. The propagation of radio waves: The theory of radio waves of low power in the ionosphere and magnetosphere. Cambridge University Press,1988. 688 p.
  5. Ratcliffe J.A. The magneto-ionic theory & its applications to the ionosphere. Cambridge University Press,1959. 206 p.
  6. Типикин А.А. Методика формирования глобальных цифровых карт электрических характеристик подстилающей поверхности в диапазоне очень низких частот // Информатика, телекоммуникации и управление. 2022. Т. 15. № 1. С. 7‒18. doi: 10.18721/JCSTCS.15101
  7. Типикин А.А., Потапов Д.С., Парафейник Д.В. Результаты исследований по формированию цифровых картографических данных электрических характеристик подстилающей поверхности в диапазоне СДВ // Морской вестник. 2023. № S1(16). С. 27–29.
  8. Bilitza D. IRI the international standard for the ionosphere // Advances in Radio Science. 2018. № 16. P. 1‒11. doi: 10.5194/ars-16-1-2018
  9. Towards cooperative global mapping of the ionosphere: fusion feasibility for IGS and IRI with global climate VTEC maps / A. Fron, I. Galkin, A. Krankowski et al. // MDIP Remote Sens. 2020. № 12(21). Pp. 3531. doi: 10.3390/rs12213531
  10. Global monitoring of ionospheric weather by GIRO and GNSS data fusion / I. Galkin, A. Fron, B. Reinisch et al. // Atmosphere. 2022. № 13. Pp. 371. doi: 10.3390/atmos13030371
  11. Friedrich M., Pock C., Torkar K. FIRI-2018, an updated empirical model of the lower ionosphere // Journal of Geophysical Research. 2018. № 123. P. 6737–6751. doi: 10.1029/2018JA025437
  12. Типикин А.А. Методика расчета напряженности поля ионосферной волны в диапазоне очень низких частот на основе скачкового метода // Информационно-управляющие системы. 2023. № 5. С. 12–21. doi: 10.31799/1684-8853-2023-5-12-21
  13. The US/UK World Magnetic Model for 2020–2025: Technical Report / A. Chulliat, W. Brown, P. Alken et al. // National Ocean and Atmosphere Administration,2020. 113 Pp. doi: 10.25923/ytk1-yx35
  14. International Geomagnetic Reference Field: the thirteenth generation / P. Alken, E. Thébault, C.D. Beggan et al. // Earth, Planets and Space. 2021. № 73:49. doi: 10.1186/s40623-020-01288-x
  15. Marshall R.A., Wallace T., Turbe M. Finite-difference modeling of very-low-frequency propagation in the Earth-ionosphere waveguide // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. Vol. 65. № 12. P. 7185–7197. doi: 10.1109/TAP.2017.2758392
  16. LWPC: version 2.1 of the U.S. Navy Long Wave Propagation Capability with alterations for running as a MATLAB function. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/mlhutchins/LWPC (дата обращения: 05.10.2023).
  17. SPAWAR LWPC longwave propagation code v. 2.1. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/space-physics/LWPC (дата обращения: 05.10.2023).
  18. Gasdia F., Marshall R.A. A new longwave mode propagator for the Earth-ionosphere waveguide // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. doi: 10.1109/TAP.2021.3083753
  19. Андросова Н.К., Баранова Т.И., Семыкина Д.В. Геологическое прошлое и настоящее магнитных полюсов Земли // Colloqium-journal. 2020. № 5(57). С. 14–16. doi: 10.24411/2520-6990-2020-11388
  20. Morfitt D.G., Shellman C.H. «MODESRCH». An Improved Computer Program for Obtaining ELF/VLF/LF Mode Constants in an Earth-Ionosphere Waveguide. Interim Report 77T. Defence Nuclear Agency,1979. 235 p.
  21. Ferguson J.A., Snyder F.P. Approximate VLF/LF Waveguide Convertion Model Computer Applications: FASTMC and BUMP. TD 400. San Diego: Naval Ocean Systems Center,1980. 107 p.
  22. Mode conversion program for an inhomogeneous anisotropic ionosphere. NELC-IR-722. San Diego: Naval Electronics Laboratory Center,1972. 62 c.
  23. Гнатюк В.И. Закон оптимального построения техноценозов: Монография. Калининград: Издательство КИЦ «Техноценоз»,2019. 940 с.
  24. Лапшов Д.Я., Когновицкий О.С. Статистические особенности канала связи с морским подвижным объектом // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. III Международная научно-техническая конференция: сборник научных статей, СПб.,27 февраля 2014 года. СПб.: СБбГУТ,2014. С. 264–268.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дрейф северного магнитного полюса в период с 1900 по 2020 гг. и прогноз на 2025 год

Скачать (124KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Профили геомагнитного азимута трассы и уровня геомагнитного поля для различных расчётных моделей

Скачать (158KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Блок-схема методики расчёта энергетических параметров радиотрасс с использованием LWPM и геомагнитных моделей IGRF и WMM

Скачать (312KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Напряжённость поля на радиотрассе

Скачать (97KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Разница прогнозирования в зависимости от длины радиотрассы

Скачать (100KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гистограммы стандартизированных выборок,  полученных с помощью геомагнитных моделей (варианты № 1 и № 2)

Скачать (106KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».