Моделирование факторов, влияющих на распространение радиоволн миллиметрового диапазона в атмосфере

• Автор: Иванов, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Моделирование задач ослабления радиоволн миллиметрового диапазона, распространяющихся в атмосфере

. 1 Обзор факторов, влияющих на распространение радиоволн в атмосфере

1.2 Модель ослабления в атмосферных газах.

1.3 Модель ослабления в дымках, облаках, туманах и осадках

1.4 Применение кубических сплайнов для оценки ослабления в

дождях на основе эмпирических данных

1.5 Модель ослабления в аэрозолях, основанная на приближении

2. Программа расчета ослабления в атмосферных газах,

гидрометеорах и аэрозолях

2.1 Реализованные модели и методы расчетов
2.2 Алгоритм и интерфейс программы
3. Результаты расчета ослабления радиоволн в атмосфере.
3.1 Результаты работы програлшы.
3.2 Анализ результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Литература


Это позволит гибко моделировать среду распространения, выбирая модели, участвующие в расчете, и их параметры. В представленной работе исследуется ослабление излучения, привнесенное в результате распространения радиоволн в атмосфере, как наиболее значимая характеристика для различных технических приложений. Моделирование атмосферы как среды распространения осуществлялось во многих работах. Например, достаточно обширные вычисления приводятся в работах [,,,], основанные на применении системы lathLab и реализованные в виде отдельных функций для системы. Однако при таком подходе пользователю необходимо изучать основы программирования в пакете Ма^ЬаЬ, не говоря уже о времени счета, о наглядности получаемых данных и о возможности оперативно менять параметры расчета. Кроме того, в аналогичных работах, как правило, расчеты ведутся по одной из возможных моделей, что снижает ценность выполняемых вычислительных экспериментов. Задачу моделирования ослабления ММВ в атмосфере можно разбить на несколько частей. Вначале необходимо исследовать модели распространения в чистой атмосфере, гидрометеорах и аэрозолях. Здесь имеется ввиду ослабление в кислороде и водяном паре, в дождях, туманах и облаках. На этом этапе сравниваются основные методы расчета ослабления радиоволн, и строится модель атмосферных образований, оказывающих влияние на распространение радиоволн. На следующем шаге осуществляется программная реализация методов расчета ослабления ММВ на ЭВМ, привносимого различными факторами. ЭМВ) для различных условий распространения с использованием нескольких выбранных методов расчета. В интерфейсе программы закладывается возможность изменять основные параметры атмосферы (давление, температура, влажность) и тип гидрометеоров (параметры распределения частиц внутри атмосферного образования). На выходе программы строится график ослабления ЭМВ в зависимости от частоты для каждой смоделированной ситуации. Предусматривается возможность вывода нескольких зависимостей на один график и сохранение этих данных для дальнейшей работы. Программа ориентируется на пользователя, знакомого с основами работы на персональном компьютере, но не должна требовать никаких специальных навыков в области программирования. Далее, используя полученный программный продукт, осуществляется количественный анализ, проводится сравнение и выявляются наиболее значимые факторы, влияющие на распространение радиоволн. В результате исследования выделяются типы и свойства гидрометеоров и аэрозолей, чье влияние наиболее заметно, сравниваются рассчитанные значения с экспериментальными данными для проверки используемых моделей, проводится анализ и проверяется адекватность математических моделей, описывающих ослабление в определенных условиях. В следующей части работы рассматривается модель, определяющая связь МДВ и ВНГО. Модель основывается на регрессионной зависимости и предполагается, что эта зависимость будет близка к линейной. С целью построения модели проводятся расчеты для статистических данных, собранных за длительный период времени (порядка лет) и характеризующих реальный климатический регион. Сравнение полученных результатов с аналогичными для другого климатического региона, позволяет определить, связан ли характер зависимости с конкретным географическим расположением. Статистические таблицы данных подвергаются первичной обработке в табличном процессоре типа EXCEL. Файлы EXCEL используются в качестве промежуточных данных для программы, написанной в математическом пакете MATHCAD. Программа MATHCAD, в свою очередь, позволяет получить вероятностные характеристики дискретных случайных величин МДВ, ВНГО и количества облаков, а так же построить графики частостей и регрессионных зависимостей. Целью настоящей работы является исследование моделей атмосферы как среды распространения радиоволн, методов расчета ослабления ММВ, создание алгоритма, объединяющего несколько основных моделей и методов расчета в единый расчетный комплекс и разработка программного обеспечения, призванного автоматизировать вычислительные процессы. EXCEL и математического пакета MATHCAD.