Файл: Керблай, Т. С. О траекториях коротких радиоволн в ионосфере.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 58

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Исходные данные вводятся числовым массивом и записываются

в следующем порядке:

/, /с, R m,

ут, R 0, <9/с/ЗѲ, dRJdQ,

dyJdQ,

dfo/d%, dRJd%, дутІд%,

Д0, а, 0О,

бь б2,

Тк, Н ъ Е, %, S,

Т, Я 2,

(Aft — Afe-i),

A/t,

а,. — сь/і—,

/с — /к-ъ

frk-

 

Здесь Ѳ, бь б2, %, S,

t — параметры в начальной точке траекто­

рии луча в ионосфере, в

данной программе они равны нулю;

1

 

 

 

 

величины

 

0 0001

 

0 01

 

 

 

fk

Н\ — Е =

,

, Но, =

, , Аji — Д/t-i» a /t —

f h-x — шаг по A,

a,

/,. соответственно;

Ah, ah, f h —конечные

 

этих

параметров; Нх — шаг

интегрирования на

первой части

траектории

(внешний блок);

Н 2 — шаг интегри­

рования на второй части траектории (внутренний блок). Величины градиентов отнесены к 1 км, углы А и а выражены

вградусах, высота максимума и полутолщина — в километрах.

Взависимости от условий поставленной задачи эта программа

может быть видоизменена. Несложно, например, параболическую аппроксимацию распределения ионизации с высотой заменить какой-либо другой, так как показатель п рассчитывается от­ дельно, или сделать сначала переборіуглов а с переменным ша­ гом и можно выводить на печать характеристики траекторий только лучей, пришедших на заданную линию либо на заданное расстояние и т. д. Ниже приведен текст программы.

BEGIN REAL Т, FC, YM, RM, SONFIO, FIO, FIOGRAD, CSFIO, CSFI02, TANG, TANGHU, HIO, NOL, COTANGPSI, PSI, KORCO, TETAOl, COl, C02, FIT, PSIT, TANGPSIT, TGPSI,

KOSFIT, KOSFIT2, MINUS, TGPSI2, A, KORA,

CD1, CD2,

Al,

A12, XI,

X12, FC2, FR2, Wl, W2, W3, U4, U5,

U , P , P7,

P8,

P9,

P10,

P li, N12,

APC, Z9,

Z , KOSPSIT,

ALFA, TAY,

6

6

BETA,

N1,

DNTETA,

ALFAHI,

В

ETАНI, TAYHI, Z92, Z82,

8

 

 

SA, DNHI, ZI, Z2, Z3, Z4, RNOL, MLSEK, TOTR, ALG, ТЕК,

HIK, LHI, LHIK, PS, US, SOI,

KPS, KUS, KSOl,

so, ОТ,

YF, YP,

YG1, YG2, ТЕ Kl, Sl, TML1, DCK, Ul, U2, POIDGK,

DCK2, FCC, KDELTA1, KDELTA2, KTETA, KHI, KS, KT, UPR, RMC, YMC, FRFC, CINU2, KOSU2, PRDCK, TANGPSIT2, FR, TK, H, E, TANGHI, P5, HINOL, RMNOL, YMNOL, P55, PREDEL, CDX1, CDX2; INTEGER N, M; REAL ARRAY Z[1 : ],

Y,

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ARRAY

Y[1 :

|, Pli : 29]; PROCEDURE F(T, Y, Z); VALUE T;

 

6

 

Z;

 

REAL

T;

BEGIN

KHI : = 6370 x ARCSIN

((SIN(TETA01

+

Y[3]/6370))

x

CINU2) + Y[4]/KOSU2; FC : =

=

P[2]

+ P [

]

X

Y[3]

+P[9]

X

KHI;

 

RM : = P[3] + P[7] X

X

Y[3] +

P[10] X

KHI; .YM : =

P[4] +

P[ ] X Y[3] + P tll]

KHI

 

 

6

 

 

 

 

 

 

< 1.5699

THEN

GO

KOSPSIT : =

COS(PSIT);

IF

PSIT

8

 

 

 

TO L2 ELSE CO TO LI; L2: TANGPSIT : = (SIN(PSIT))/KOSPSIT;

TANGPSIT2 : = TANGPSIT X

TANGPSIT;

KOSFIT : =

=

COS(FIT);

KOSFIT2 : =

KOSFIT X

KOSFIT;

A : =

1 +

140


+ TANGPSIT2 X K 0SFIT2;

 

KORA : = SQRT(A);

CD1 : =

=

COl -|-Y[1];

 

 

CD2 : =

C02 — Y[21;

 

 

 

Al

: =

GDI

X

X

KORA;

 

A12 : =

Al X

A l;

IF T >

RM

 

THEN

 

BEGIN

U4 : =

U l;

 

GO

TO

L33

END; X I

: =

(RM -

T)/YM; X12: =

- X I

X

X I;

FC2 : =

FC

X

FC;

FR2 : =

FB

 

X

FR;

 

N12 : =

=

1 — FC2 X (1 -

 

X12)/FR2;

APK. -

N12 x

T

x

T - A12;

IF

ARC <

MINUS

THEN

GO TO LI;

Z9 : =

A1/SQRT(APK);

Z8 : — Z9 x

(CD2/CD1); ALFA : =

FC

x

Pfßj

 

X

YM;

TAY : ==

=

FC2 x

P[7];

BETA : =

FC2 x P[8];

 

N1 : -

SQRT

(N12);

DNTETA : = (ALFA X (1 -

X12)

-

TAY

X

X I

+

BETA

 

X

X

X12)/(YM X FR2 X N1);

 

ALFAHI : =

FC X

P[9]

X YM;

TAYHI : =

 

FC2 x P[10j; BETAIil : =

FC2

X

P [ll];

 

DNHI : = '

=

(ALFAHI

X

(1

-

X12)

-

TAYHI

x

X I

+

 

BETAHI

 

X

X

X12)/(YM X FR2 X N1) Z92 : = Z9

X

Z9;

 

Z82 : =

Z8 x

Z8;

SA : = (SQRT(1 + Z92 +

Z82));

 

DNTETA : = ABS(DNTETA);

Z1 : = DNTETA x SA; Z2 : = DNHI x

SA;

Z[l] : =

Z F x 6370;

Z[2] : =

Z2

 

X

6370;

 

Z3 : =

Z9

x

6370/T;

Z4 : = Z8

x

6370/T;

Z13J : =

Z3;

 

Z[4] : =

Z4;

Z[5] ; =

SA;

 

M LSEK

: -

SA/(300

X

X

N1);

Z[61 : =

MLSEK;

 

FIT : =

ARCTAN(Z9);

 

PSIT : =

=

ARCTAN(Z8); TOTR : = T; YF : =

FIT

x

 

180/3,14;

YP : =

=

PSITX 180/3,14;

 

CDXI : = CD1;

 

GDX2 : =

GD2;

END;

INPUT(P); MINUS : = 10

j

( -

18);

P5 : =

P[5];

P6 : = P[6];

P7 : =

P17];

P8 : =

P[8];

P9 : =

P[9];

P10 : =

PHOT;

P ll

: =

=

P ill];

 

 

FR : =

P [l];

М3 : U2 : =

P[13];

 

М2

:

W3 : =

=

P[25]

: U5 : =

P[24]; W2 : = O;

Ul

: = P[12];

Ml

: Y[l]

: =

=

P[15];

 

 

P[5]

:■ =

P5;

 

GINU2

: =

SIN(U2

X

3,14/180);

KOSU2 : =

 

COS (U2

X

3,14/180);

 

K ll

: SONFIO : =

(6370

 

X

X

CO S(Ui

 

X

314/ 180))/P15];

 

FIO

: =

ARCSIN (SONFIO);

TETAOl : = 1,57 -

FIO -

(Ul

X

3,14/180);

HINOL : =

6370

X

X

ARCSIN ((SIN(TETAOl)) x CINU2);

 

RMNOL

: =

P[3]

+

+

HINOL x P[10]; YMNOL : =

P[4] +

HINOL

X

P [ll]; P55 : =

=

P[5]; P[5] : = RMNOL -

YMNOL;

PREDEL : =

ABS(P55 -

P[5]);

IF

PREDEL > 3

THEN

 

GO

TO

K ll;

SONFIO : =

=

(6370 X COS(Ul X 3,14/180))/P[5]; FIO : =

ARCSIN(SONFIO);

FIO GRAD : =

FIO

x

180/3,14; CSFIO : =

COS(FIO); CSFI02 : =

=

CSFIO X CSFIO; TETAOl : =

1,57 -

FIO -

(Ul

X

3,14/180);

T

: =

P[5]; TK : =

 

P[17]; N : =

6;

M : =

О;

H : = РЦ8]; E : -

=

P[19];

Y2 : = P[16]; Y[3]

: =

P[14];

Y[4]

: = P[20]; Y[5]

: -

=

PI21 ];

Y[6]

: =

P[22];

FIT : =

FIO;

 

PSI

: =

O;

PSIT

: =

=

PSI;

НЮ : =

О;

C02 : =

O;

 

COl : -

 

P[5]

X

SIN(FIO);

141


PS : = 1,57 -

ARCSIN

((COS(TETAOl))

X

COS(HIO));

US : =

=

ARCTAN((P [5]

 

-

6370)

X COS(PS / 2) / ((P [5] +

6370) X

X

SIN(PS/2))) +

l,57 -

PS/2;

SOI

: =

(P[31

X

SIN(PS))/(SIN(US);

P [ ] : =

P

 

+

P9

 

X

CINU2;

 

P [7] : =

P7

+

РІО X

CINU2;

P[ 6] : =

PS6

+ P11

 

X

CINU2;

P[9] : = P9

 

X

KOSU2;

P [10] : -

=

8РІО X

 

KOSU2;

 

P[ll] : =

PH

X KOSU2;

 

URKVH(T,

 

Y, H,

F, N, M, E, TK); LI :

BEGIN REAL

TIG,

FCG, RMG, YMG,

FCG2, ALFAG, TAYG, BETAG, TIG2, NGl2, NGl, DNG, ALHIG,

TAHIG,

BETHIG,

 

DNHG.TANF,

TANF2, TANP, FITG, PSITG,

TANP2,

AG, CDGl, NG122, CDG2, CS,

IiCG,

TANFITG,

TANPSITG,

 

Zll, Z22,

Z33, Z44, Z55,

Z

, TGALB, ALB, HIOG,

AB, ABI,

 

TEG,

 

HAG,

TIGK;

REAL

 

ARRAY ZIG [1 : ],

 

 

 

66

 

 

 

 

 

 

 

 

TIG;

YIGM :

]; PROCEDURE FIG(TIG, YIG, ZIG); VALUE

 

6

ARRAY 6YIG,

ZIG;

 

REAL

TIG;

BEGIN

 

LH IK : = KHI +

+

YIG[4]/KOSU2

- 6370 x ARCSIN((SIN(YIG[3]/6370))xCINU2);

FCG : =

P[21 -I- P[4

 

] X (Y[3] +YIG[3]) +

P[9] X LHIK; RMG : -

=

P[3] +

P[7]

X (Y[3] + YIG[3]) + P[10] X

LHIK; YMC: =

P[4] +

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ P18] X

 

(Y[3]

+YIGI3])

+P111]

X

LHIK;

 

FCG2 : =

FCG X

X

FCG;

ALFAG : = FCG X YMG X P[ ];

 

 

TAYG : = FCG2 X

X

P[7];

 

BETAG : =

FCG2 X P[ ];

6 TIG2 : = TIG

X TIG;

NGl2 : =

 

1 — FCG2 x (1 —

TIG2)/FR2; NGl : = SQRT(NG12);

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DNG : =

(ALFAG X

(1 -

TIG2) -

TAYG

 

X

 

TIG +

BFTAG X

X TIG2)/(FR2 X

YMG

x

NGl);

ALHIG : = FCG

X P[9]

X

X YMG; TAHIG : = FCG2 x

P[10]; BETHIC : = FCG2 X

P[ll];

DNHG : = (ALHIG X (1 -

TIG2) — TAHIGX' TIG + BETHIG X

X TIG2)/(YMG X NG1XFR2); TANF : =

(SIN(FITG))/COS(FITG);

TANF2 : = TANF X

TANF; TANP; =

(SIN(PSITG))/COS(PSITG);

TANP2 : = TANP X TANP; AG : = SQRT(1 + TANF2 + TANP2);

CDGl : =

 

CDX1 — YIG[1];

CDG2 : =

CDX2 -

YI G[2];

CS : =

= COS(FITG);

HCG : = CDGl X SQRT(1 + TANP2 X

CS x

 

CS);

NGl22 : = NGl2 X

 

(RMG - (YMG X TIG)

 

f

2 -

HCG X

HCG;

IF NG122< MINUS

 

THEN W1 : =

W1 +

1 ELSEIGO

TO

 

M55;

IF W1 <

70 THEN BEGIN TOTR : = TOTR -

 

0,05; GO TO W22

END ELSE GO TO L4; M55 : TANFITG : = HCG/SQRT(NG122);

TANPSITG : = TANFITG X CDG2/CDG1;

DNG : = ABS(DNG);

Zll : = DNG X YMG X AG X 6370; Z22 : =

DNHG X YMG X

X AG X

6370;

Z33 : = TAN

FITG X

YMG X

6370/(RMG -

-

YMG X TIG);

Z44 : = TANPSITG

X

YMG

X

6370/(RMG -

-

YMG X

TIG);

Z55 ;

= YMG X

AG; Z66 ;

=

Z55/(300 X

NG1)

14;


ZI GUI : =

Zll;

ZIG[2]

: = Z22;

ZIGI3]:

=

Z33; ZIG14]

: =

Z44;

PSITG : =

Z55;

 

6

 

66

 

 

 

 

ARCTAN(TANFITG);

ZIG[5] : =

ZIG[ ] : = Z

; FITG ; =

 

 

 

 

 

ARCTAN(TANPSITG);

RNOL : = RMG -

YMG;

END; TOTR : = TOTR -

0,05; Wi : =

 

0;

W22 : PIAG : = P[23];

T1G : =

(RM — TOTR)/YM; TIGK : =

1; YIGH] : = YIG12] : =

= YIGI31 : = YIG14] : =

YIG15] : = YIG[G] : =

0;

IF

FIT <

<

1,5699 THEN FITG : =

FIT ELSE FIT : =

1,5699; 1F PSIT <

< 1,5699 THEN PSITG : = PSIT

ELSE

PSITG : =

1,5699;'

URKVH(TIG, HAG, YIG, FIG, N, M, E, TIGK); KDELTA1 : =

=

Y[ 1 ]

+ YIGIH;

KDELTA2 : = Y[2]

+

YIG[2];

 

KTETA : =

= Y[3]

+ YIGI3]; KS : =

Y[5]; KT : =

 

Y[

] + YIG[ ]; ABI : =

=(RNOL

X

SIN(FITG))/6370; IF ABI <

 

1

THEN

 

GO

TO

 

L ll

 

 

6

 

 

 

6

 

 

 

 

ELSE

GO

TO

L4;

L ll

: AB : = (RNOL X

SlN(PSITG))/6370;

HIOG : = ARCSIN(AB) -

PSITG;

UPR : =

(1,57 -

ARCSIN

(ABI)) X 180/3,14; TEG : = ARCSIN(ABl) -

FITG; TGALB : =

=

(SIN(HIOG)) / ((COS(HIOG))

X

SIN(TEG));

 

 

ALB

 

: =

= ARCTAN (TGALB);

 

ALG : =

ALB

 

X

180/3,14;

 

ТЕК : =

=

6370 X TEG;

 

HI К : = 6370 X

HIOG;

KPS : =

1,57 —

ARCSIN((COS(TEG))

X

COS(HIOG));

 

 

KUS : =

ARCTAN

((RNOL—6370) X COS(KPS/2)/((RNOL +

6370) X SIN(KPS/2))) +

+

1,57 -

KPS/2;

 

KSOl : =

(RNOL

X

SIN(KPS))/SIN(KUS);

SO : = SOI + KSOl + KS;

ОТ : =

KT

+

(SOI

+

KSOl)/300;

YG1 : =

FITG

X 180/3,14; YG2 ; =

PSITG X 180/3,14;

TEK1

: =

YIGL3J; S1 : =

YIG[5]; TML1 : = YIGI ]; LHI : =

LHIK +

+ HIK/KOSU2 +6370

X

ARCSIN((SIN(TEG))

X

CINU2);

END;

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

DCK : = TETAO-1 X 6370 + ТЕК +

Y[3] +TEK 1;

 

OUTPUT

('E', FR, Ul, U2, UPR,

ALG,

 

LHI,

7');

OUTPUT

('E', DCK,

OT7');

L4 : Ui : =

Ul

+P124];

IF

U <

P[25]

THEN

 

GO

TO

Ml;

L33 : P[24] : =

O;

 

P[25j

: = О : W2 : = W2 + 1;

U

 

: =

= 2

X

U5;

IF

Ul >

U

THEN Ul : = U4 — U

 

+ W2

X

0,2 x

 

 

 

6

GO •

X

U5 ELSE Ul : =

W2 X 0,2 x U5;

 

IF

W2 <

10 THEN

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

TO Ml ELSE BEGIN P[25] : =

W3; P[24] : =

U5; END;

U2 : =

=

U2 + P[26]; IF U2 <

РІ27] THEN

GO TO М2;

L3 : FR

 

: =

=

FR + P1281;

IF

FR <

P[29]

 

TFIEN

 

GO TO М3;

END

END

3.Программа расчета траектории луча

визотропной двумернонеоднородной параболической ионосфере

Программа решения системы уравнений (4. 3) методом Рун­ ге — Кутта с автоматическим выбором шага интегрирования (URKVH — ВЦ АН СССР) позволяет рассчитать траекторию

143


луча, расстояние скачка, угол прихода и вертикальной плоскости при наличии градиента в направлении дуги, соединяющей точки

излучеыия

и приема. Программа составлена

на

языке «Ал-

гол-60» для

a-транслятора

п реализована в ВЦ

АН СССР.

В отличие от программы,

описанной в прил.

2,

в настоящей

программе исходные параметры ионосферы вводятся вдоль трас­ сы через 500 км числовым массивом. Градиенты определяются автоматически в зависимости от величии параметров. Пучок лу­

чей, излученных под разными углами

Д

к

горизонту, войдет

в ионосферу на разных расстояниях

Ѳ

от

точки излучения.

Поэтому в начальной точке траектории

луча в ионосфере пара­

01

 

 

01

метры ее будут различными. Вычисление их происходит по спе­ циальной подпрограмме. Первоначально путем последователь­ ных приближений с заданной точностью отыскивается высота нижней границы слоя R 01 (Ѳ01) = R m0 (0Oi) — ym0 (Ѳ01). Затем выбираются параметры R m0l ym0, /со и вычисляются их градиен­ ты. Градиенты принимаются постоянными и равными средним значениям на расстоянии, соответствующем пути луча в ио­ носфере.

В целом схемы программ прпл. 3 и 2 аналогичны. Настоящая программа состоит из двух блоков: внешнего п внутреннего. Во внешнем блоке прпсходпт вычисление всех характеристик траектории луча вне ионосферы п расчет траектории в ионосфере до точки отражения. Во внутреннем блоке вычисляется траек­ тория луча от точки отражения до точки выхода луча из слоя.

Внешний блок содержит процедуру F счета правых частей, включающую вычисление параметров ионосферы в текущей точке

траектории: Р = Р0+

д Р

R m,

-gg-O, где Р — один из параметров, /с,

ут и дР/дд — градиенты этого параметра; Р 0 — значение

па­

раметра в начальной точке траектории луча в ионосфере. Нижний предел интегрирования при расчете первой части

траектории равен і?оіі верхний предел условно

принят равным

R

R m. Интегрирование прекращается либо

при выполнении

условия отражения (см. § 1 гл. IV), либо

при выполнении ус­

ловия

R > R m. При расчете второй части

траектории осущест­

вляется переход к новой переменной интегрирования х = (R m

R) ІУт и интегрирование происходит в

пределах

от Яотр =

{Rm — RoTp) ІУт Д°

х — 1-

В конечной точке

траектории

На печать

 

?02

(0) =

R m (Ѳ) — ут (Ѳ), затем вычисля­

определяется высота і

 

ются угол Д02, расстояние 0О2, полное расстояние скачка D.

 

выведены рабочая частота

(в мегагерцах), угол

возвышения в точке излучения (в градусах), параметры ионо­

сферы, отнесенные к середине скачка (R m, ут, / г//с),

угол прихо­

да (в градусах), полное расстояние

скачка (в километрах).

В

том случае, когда луч проходит над

поверхностью

Земли,

что

может иметь место при отрицательном направлении градиента электронной плотности, вычисляется минимальное расстояние

144