Пакет прикладных программ для математического моделирования распространения радиоволн в ионосфере Земли.

В работе представлено описание функциональных возможностей пакета прикладных программ, предназначенного для расчета и моделирования процессов распространения радиоволн в околоземном космическом пространстве. Программа, первоначально разработана Лукиным Д.С.и Черняком Я.М. [1] .Программа позволяет проводить комплексный анализ траекторий радиосигналов с учетом сложной структуры ионосферы и магнитного поля Земли. Особое внимание уделено точности расчетов при сложных геофизических условиях.
Интерфейс программного обеспечения реализован в виде набора вкладок, обеспечивающих поэтапную настройку параметров расчета. Вкладка «Ионосфера» предназначена для задания даты, времени по всемирному координированному времени и параметров сетки расчета. Пользователю доступен выбор различных моделей ионосферы, в том числе модели IRI [2], а также возможность загрузки данных из внешних файлов и учета сферической симметрии. Кроме того, здесь настраиваются параметры сетки по широте, долготе и высоте, что позволяет детализировать область моделирования.
Вкладка «Источник и направление» позволяет задавать координаты источника излучения и точки приема, а также частотные характеристики сигнала. Предусмотрена возможность выбора предустановленных координат крупных городов для быстрой настройки. В данном разделе также конфигурируются углы выхода луча как по вертикали, так и по горизонтали, что необходимо для анализа диаграмм направленности и лучевых траекторий.
Для обеспечения высокой точности расчетов служит вкладка «Настройка расчета». В ней задаются шаг интегрирования, максимально допустимая относительная ошибка и ограничения по времени счета. Важной особенностью является возможность выбора метода численного интегрирования, в частности метода Эйлера первого порядка или метода Предиктор-Корректора второго порядка. Также имеется возможность учета поглощения, расчета валидации обратного луча и учета магнитного поля Земли для обыкновенной и необыкновенной волн. Математические аспекты расчета амплитудных и угловых характеристик коротких радиоволн при наклонном зондировании подробно рассмотрены в работе [3].

Графическая подсистема программы, настраиваемая на вкладках «Отчет» и «Доп. отчет», позволяет визуализировать результаты расчетов в различных плоскостях. Предусмотрено построение карт распределения параметров в плоскостях XZ и XY с настройкой размера изображения и масштаба осей. Дополнительно реализована возможность сохранения данных о расстоянии и запаздывании сигнала, а также экспорта координат точек траекторий в текстовые файлы для последующей обработки. Гибкость настроек вывода данных позволяет адаптировать программу под различные исследовательские задачи. Гибкость настроек вывода данных позволяет адаптировать программу под различные исследовательские задачи, включая задачи радиолокации, подобные описанным в работе [4].
Таким образом, описанный, пакет прикладных программ предоставляет широкий инструментарий для исследования ионосферных эффектов и решения задач дистанционного зондирования Земли из космоса, позволяя учитывать множество факторов, влияющих на распространение радиоволн. В настоящее время автор занимается модернизацией данной программы, целью которой является как замена используемой модели ионосферы IRI на более актуальную модель, так и общее усовершенствование программного комплекса.