Рекомендация мсэr p. 45215 (092013) Процедура прогнозирования для оценки

• Название: Рекомендация мсэr p. 45215 (092013) Процедура прогнозирования для оценки
• Дата: 21.02.2022
• Размер: 1.87 Mb.
• Имя файла: R-REC-P.452-15-201309-S!!PDF-R.pdf
• Тип: Документы; #368755
• страница: 7 из 8

42
Рек. МСЭ-R P.452-15
После этого окончательный результат можно представить как:
m
i
i
m
i
i
i
i
m
i
i
i
m
i
m
i
i
i
x
x
P
x
x
P
x
x
P















)
)...(
2
)(
1
(
)
1
)...(
1
(
)
)...(
1
(
)
(
)
(
Таким образом, метод Невиля – это рекурсивный процесс для построения пирамиды по столбцам при использовании эффективного метода расчетов.
На практике полиномиальная экстраполяция становится нестабильной, когда подгоняется большое число точек, и поэтому, как правило, при интегрировании Ромберга используется четвертая степень полиномиальной экстраполяции, подходящая для последних пяти трапецеидальных приближений.
С помощью методов численного интегрирования, таких как методы, использующие приемы бисекции, итерация производится до тех пор, пока не будет достигнут критерий точности; в соответствии с этим методом итерация прекращается, когда разность между последовательными итерациями меньше, чем предварительно заданная доля предыдущего результата. Обычно эта доля лежит в пределах между 10
–3
и 10
–6
, причем последнее значение близко к возможностям 32-битовых процессоров.
Следует проявлять осторожность при использовании бóльших значений за пределами этого диапазона, поскольку могут возрасти ошибки в величинах вычисленных потерь. В качестве общего руководства установлено, что хорошим компромиссом между точностью и скоростью вычислений является значение 10
–4
Для проведения трехмерного интегрирования по объему в очаге дождя требуются три вложенных численных интегрирования, в цилиндрических координатах, например с внешним интегрированием по параметру высоты h. Для этого интегрирования требуется интеграл по азимутальному параметру φ при определенном значении h, который, в свою очередь, требует интеграла по параметру радиуса r для конкретных значений (h, φ).
Следует отметить, что для достижения требуемой точности, как правило, необходимо выполнить множество итераций передаточной функции рассеяния, особенно в случаях, когда коэффициенты усиления антенн велики и произведения коэффициентов усиления могут колебаться по диаметру очага дождя на 60 дБ или более. Поэтому время вычисления может составлять множество десятков минут и даже часов для более крайних случаев, несмотря на применение быстродействующих процессоров.
Шаг 8. Определение других коэффициентов потерь
Рассчитаем отклонение от рэлеевского рассеяния, используя уравнение (76) для угла рассеяния

S
, определяемого уравнением (91).
Рассчитаем ослабление вдоль трасс, обусловленное поглощением в атмосферных газах, с использованием данных Приложения 2 к Рекомендации МСЭ-R P.676 при выборе значений погонного ослабления

o
и

w
, а также эквивалентных высот h
o
и h
w
для сухого воздуха и водяных паров соответственно. Уровни ослабления определяются с использованием следующих выражений для ослабления на трассе между двумя высотами над уровнем моря, причем верхний уровень высоты определяется высотой точки квазипересечения осей главных лепестков двух антенн. Этот метод является приближением, так как фактическое ослабление в газах колеблется для каждого элемента рассеяния в пределах объема рассеяния. Однако поскольку ослабление в газах – это, как правило, несущественная составляющая в общих потерях передачи, и ее изменчивость невелика по сравнению со значениями неопределенности других параметров, таких как уровни интенсивности дождевых осадков, высоты слоя дождя и геометрия самого очага дождя, такое упрощение считается допустимым.

Рек. МСЭ-R P.452-15
43
Рассматриваемый ниже метод позволяет получить оценки относительно ослабления в газах с достаточной для общей процедуры точностью.
Нижние уровни высот для каждой станции определяются локальными значениями
h
1_loc

h
2_loc
. Верхний уровень высоты h
p
– это высота точки квазипересечения с учетом кривизны
Земли, т. е. локальное значение, вычисляемое из:
c
eff
eff
p
h
r
r
d
h
h





2 2
1 0
км.
(139)
Для углов места от 5

до 90

ослабление между двумя высотами определяется из разности общих уровней ослабления на наклонной трассе от каждой высоты:
loc
i
p
o
loc
i
o
o
o
o
i
o
h
h
h
h
h
h
A
_
0
_
_
sin exp exp


























дБ;
(140)
loc
i
w
p
w
loc
i
o
w
o
w
i
w
h
h
h
h
h
h
A
_
_
_
sin exp exp




























дБ,
(141) где индекс i относится к каждой из двух станций, а
loc
i _

– локальные углы места каждой антенны.
Плотность водяных паров,

, используемая для определения погонного ослабления

w
, является гипотетическим значением для уровня моря, вычисляемым из значения для уровня земли на станциях
(можно предположить, что эти значения одинаковы):









2
exp
_loc
i
g
h
г/м
3
(142)
Для углов места от 0

до 5

необходимо учитывать явления рефракции. Углы места для верхней трассы определяются из













loc
i
eff
p
eff
i
r
h
r
h
_
1
cos arccos
(143)
Затем ослабление на трассе рассчитывается из следующих выражений.
Ослабление для сухого воздуха:

































































i
o
p
o
eff
p
i
eff
p
loc
i
o
loc
i
o
eff
loc
i
i
eff
loc
i
o
o
i
o
h
h
h
r
h
F
r
h
h
h
h
r
h
F
r
h
h
A
cos exp tan cos exp tan
_
_
_
_
_
дБ
(144) и ослабление для водяных паров:

44
Рек. МСЭ-R P.452-15

































































i
w
p
w
eff
p
i
eff
p
loc
i
w
loc
i
w
eff
loc
i
i
eff
loc
i
w
w
i
w
h
h
h
r
h
F
r
h
h
h
h
r
h
F
r
h
h
A
cos exp tan cos exp tan
_
_
_
_
_
дБ,
(145) где функция F определяется как
 
51
,
5 339
,
0 661
,
0 1
2



x
x
x
F
(146)
Учитывается также любое соответствующее рассогласование по поляризации, M.
Шаг 9. Определение кумулятивного распределения потерь передачи
Для каждой пары значений интенсивности дождевых осадков и высоты слоя дождя рассчитываем потери передачи в соответствии с шагами 5–8, используя следующее выражение:


M
A
S
C
C
Z
f
L
g
a
b
R








log
10
log
10
log
10
log
20 208
дБ.
(147)
После того как были рассчитаны все возможные комбинации значений интенсивности дождевых осадков и высоты слоя дождя, результирующие значения потерь передачи (дБ) округляются до ближайшего большего целого числа дБ (с использованием, например, функции округления сверху), а вероятности (в процентном выражении) всех тех комбинаций, которые приводят к одним и тем же потерям, суммируются для получения общей вероятности для каждого уровня потерь передачи.
Результирующая функция плотности вероятности далее преобразуется в соответствующее кумулятивное распределение потерь передачи путем суммирования процентов для возрастающих уровней потерь.
Прилагаемый документ 1
к Приложению 1
Радиометеорологические данные, необходимые для процедуры
прогнозирования в условиях ясного неба
1
Введение
Процедуры прогнозирования в условиях ясного неба основываются на радиометеорологических данных, позволяющих учесть в прогнозах изменчивость основных местных метеорологических параметров. Эти данные представлены в виде карт, которые приводятся в настоящем Прилагаемом документе.

Рек. МСЭ-R P.452-15
45
2
Карты изменения данных о рефракции радиоволн по вертикали и показатель рефракции
вблизи поверхности
Для прогнозирования в глобальных масштабах радиометеорология трассы в условиях ясного неба описывается с точки зрения непрерывных (долгосрочных) механизмов помех с помощью среднегодового значения параметра

N (вертикальный градиент индекса рефракции на первом 1 км атмосферы), а с точки зрения аномальных (краткосрочных) механизмов – процентом времени, β
0
%, в течение которого градиент индекса рефракции в нижних слоях атмосферы остается ниже

100 N-единиц/км. Эти параметры составляют приемлемую основу, на которой построена модель механизмов распространения в условиях ясного неба, описанная в п. 2 Приложения 1. Значение среднего показателя рефракции на уровне моря, N
0
, используется для расчета модели тропосферного рассеяния.
В случае отсутствия местных измерений эти значения можно получить при помощи карт, которые входят в состав неотъемлемых цифровых продуктов, поставляемых вместе с данной Рекомендацией в
Zip-файле
R-REC-P.452-15-201309-I!!ZIP-E
. Эти цифровые карты составлены на основе анализа глобального массива данных, полученных в результате наблюдений во время подъема радиозондов за
10 лет (1983–1992 гг.). Карты находятся соответственно в файлах DN50.txt и N050.txt. Данные представлены для значений долготы от 0
o до 360
o и широты от +90
o до –90
o с разрешением 1,5
o как по широте, так и по долготе. Данные используются совместно с сопутствующими файлами данных
LAT.txt и LON.txt, в которых содержатся значения широты и долготы соответствующих записей (точек координат) в файлах DN50.txt и N050.txt. Для местоположений, не являющихся точками координат, данный параметр в желаемом местоположении можно получить, выполнив двухлинейную интерполяцию значений в четырех ближайших точках координат, как описано в Рекомендациях
МСЭ-R P.1144.
Прилагаемый документ 2
к Приложению 1
Анализ профиля трассы
1
Введение
Для анализа профиля трассы необходимо знать высотный профиль местности над средним уровнем моря. В таблице 7 приведены необходимые для моделей распространения параметры, которые дает анализ профиля трассы.
2
Построение профиля трассы
Основываясь на географических координатах станции, создающей помехи (φ
t
, ψ
t
), и станции, испытывающей эти помехи (φ
r
, ψ
r
), следует определить высоты местности (над средним уровнем моря) вдоль трассы по дуге большого круга, используя для этого топографическую базу данных или соответствующие крупномасштабные контурные карты. Расстояние между точками профиля должно, по мере возможности, захватывать основные черты местности. Как правило, подходят приращения расстояния между 30 м и 1 км. В целом целесообразно использовать приращение расстояний большей длины для более длинных трасс. Профиль должен включать в качестве начальной и конечной точки высоты над поверхностью земли станции, создающей помехи, и станции, испытывающей эти помехи.
В представленных далее уравнениях при необходимости учитывается кривизна земной поверхности с помощью значения a
e
, определяемого из уравнения (6а).

46
Рек. МСЭ-R P.452-15
Хотя вариант с равноотстоящими точками профиля является предпочтительным, можно использовать и метод с неравноотстоящими точками профиля. Это может оказаться полезным, когда профиль берется из цифровой карты горизонталей высот. Вместе с тем следует отметить, что настоящая
Рекомендация была разработана на основании испытаний с использованием равноотстоящих точек профиля; информация о влиянии неравноотстоящих точек на точность отсутствует.
В настоящей Рекомендации точка профиля, соответствующая высоте станции, создающей помехи, принята за нулевую точку, а точка, соответствующая станции, испытывающей помехи, – за n-ю. Таким образом, профиль состоит из n

1 точки. На рисунке 11 дается пример высотного профиля местности над средним уровнем моря, показывающий различные связанные с реальной местностью параметры.
РИСУНОК 11
Пример профиля (загоризонтной) трассы
Р 0452-11
rs
h
lr
d
h
rg
h
gr

r

d
d
lt
d
i
t

tg
h
gt
h
l
h
h
ts
a
k
a
e
=
·
50
Станция, создающая помехи (T)
Средний уровень моря
Станция,
испытывающая помехи (R)
i-я точка местности
Примечание 1. – Показанное значение угла θ
t
является отрицательным.
В таблице 7 определены параметры, используемые или полученные в ходе анализа профиля трассы.

Рек. МСЭ-R P.452-15
47
ТАБЛИЦА 7
Определение параметров профиля трассы
Параметр
Описание
a
e
Эквивалентный радиус Земли (км)
d
Расстояние на трассе по дуге большого круга (км)
d
i
Расстояние вдоль дуги большого круга от станции, создающей помехи, до i-й точки поверхности (км)
d
ii
Интервал приращения для регулярных данных профиля трассы (км)
f
Частота (ГГц)

Длина волны (м)
h
ts
Высота (м) антенны станции, создающей помехи, над средним уровнем моря (нсум)
h
rs
Высота (м) антенны станции, испытывающей помехи (нсум)
θ
t
Для загоризонтной трассы угол места по отношению к горизонту над местной горизонталью
(мрад), измеренный со стороны антенны, создающей помехи. Для трассы прямой видимости это должен быть угол места, измеренный со стороны антенны, испытывающей помехи
θ
r
Для загоризонтной трассы угол места по отношению к горизонту над местной горизонталью
(мрад), измеренный со стороны антенны, испытывающей помехи. Для трассы прямой видимости это должен быть угол места, измеренный со стороны антенны, создающей помехи

Угловое расстояние на трассе (мрад)
h
st

Высота гладкой поверхности Земли (нсум) в месте размещения станции, создающей помехи (м)
h
sr
Высота гладкой поверхности Земли (нсум) в месте размещения станции, испытывающей помехи (м)
h
i
Высота i-й точки земной поверхности над средним уровнем моря (м):
h
0
: высота станции, создающей помехи;
h
n
: высота станции, испытывающей помехи
h
m
Неровность земной поверхности (м)
h
te
Эффективная высота антенны, создающей помехи (м)
h
re
Эффективная высота антенны, испытывающей помехи (м)
3
Длина трассы
Длина трассы может быть получена при использовании геометрии дуги большого круга от географических координат станции, создающей помехи, (φ
t
, ψ
t
), и станции, испытывающей помехи
(φ
r
, ψ
r
). В качестве альтернативы длину трассы можно определить исходя из профиля трассы.
В общем случае длину трассы, d (км), можно вычислить по данным о профиле трассы:



n
i
i
i
d
d
d
1 1
–
)
–
(
км,
(148) однако если профиль трассы представлен в дискретном виде с постоянным интервалом приращения, то это выражение упрощается до:
ii
d
n
d


км,
(149) где d
ii
– интервал приращения для трассы (км).