У вступі проведено огляд сучасних інформаційних технологій, які використовуються для прогнозування показників якості радіозв’язку як складової телекомунікаційних систем. Відзначено, що найбільш незалежним від проміжних репітерів та інших допоміжних вузлів є зв'язок на коротких хвилях (КХ) з відбиттям від іоносфери. На КХ працюють радіомовні станції, службові цивільні станції, радіолокація, радіонавігація, військові, радіоаматори, але показники якості такого зв’язку змінюються в залежності від великої кількості факторів, значна частина з яких є випадковою. Тому отримання надійного прогнозу можливості зв’язку є актуальною проблемою.
В Україні, після розпаду СРСР, створився певний дефіцит оперативної інформації, яку можна використати для прогнозування загасання радіохвиль КХ діапазону. Цей дефіцит можна компенсувати шляхом залучення інформації, отриманої під час проведення спортивних аматорських змагань з радіоспорту. Для цього достатньо використати один комплект приймально-передавальної апаратури та здійснювати зв’язки з радіоаматорами короткохвильовиками з різноманітних країн світу, а потім обробити відповідним чином масив отриманих даних.
Для мінімізації похибки при використанні такої процедури необхідно коректно вибрати своє місце розташування, мати високоякісний трансівер і знати специфіку роботи на КХ. Саме такий підхід використано в роботі та отримані результати щодо дослідження загасання в іоносферній радіолінії на дистанціях до 5000 км для чисел Вольфа 20-100 за допомогою короткохвильової аматорської радіостанції UT5UUV.
Перший розділ «Проблема прогнозування загасання радіохвиль гекто- та декаметрового діапазону на іоносферній радіотрасі та шляхи її вирішення». На сьогодні існує багато користувачів, які застосовують зв'язок на великі відстані без допомоги наземних та супутникових ретрансляторів. Цей зв’язок, зазвичай, проводиться в діапазоні гекто- та декаметрових хвиль. Користувачами є міжнародні миротворчі контингенти, геологічні, полярні та інші експедиції, дальня авіація, океанічне судноплавство, радіомовлення, аматорська служба. Всі ці галузі потребують достовірних даних щодо загасання радіохвиль для вибору необхідного і достатнього устаткування, а саме, трансиверів, антенно-фідерних пристроїв, модемів та ін. Наслідками некоректного підбору устаткування є ненадійний, непостійний, або, взагалі, ускладнений до неможливого зв'язок, висока кількість помилок на лініях зв’язку, або нераціональне використання занадто складного дорогого і потужного устаткування. При мобільному експедиційному використанні важливе економне використання джерела живлення. Важливим є також раціональне планування сеансів зв’язку за часом доби, сезону.
Дослідження в цьому діапазоні почали проводитись після Першої Світової Війни – з введенням законів про свободу ефіру. Україна посідає не останнє місце у цих дослідженнях. Але виникають складності, пов’язані з територіальними та ландшафтними обмеженнями й надвисоким рівнем завад у східних, центральних та північних регіонах. Тому для прогнозування доцільно використовувати декілька взаємонезалежних джерел вхідної інформації. Зокрема, як найбільш зручні та доступні можна використати такі джерела:
·дані іоносферної лабораторії ИЗМИРАН, найближча з них розташована в м. Троїцьк Московська області;
·дані п’яти високоточних вимірювальних станцій іоносферного зв’язку розташованих в СНГ;
·результати спостережень за сигналами широкомовних радіостанцій тамаяками в діапазоні КХ;
·робота у мережі прогнозування поширення слабких сигналів - WSPR.
Однак недоліками цього підходу є неможливість отримати достовірні дані про поточний коефіцієнт загасання у разі похилого відбивання радіохвилі заданої частоти від окремого шару іоносфери.
Ще одне джерело – це використання даних загасання радіохвиль для 10 типових радіотрас на базі колишніх п’яти вимірювальних станцій, доступ до яких обмежений, а географія усіх центрів – східна і центральна Європа, північна та східна Азія. Висока точність даних гарантована прецизійним устаткуванням, але невелика кількість типових радіотрас ускладнює практичне використання і дозволяє використовувати їх лише як контрольні.
На сьогодні достовірність прогнозу загасання лише за наведеними вище даними занизька. В той же час ймовірність існування радіотраси на даній частоті між кореспондентами зазвичай достатня для можливості зв’язку. Суттєво підвищити достовірність прогнозу можна шляхом застосування статистичної обробки даних про сеанси зв’язку аматорської служби. Це має важливе практичне значення в забезпеченні гарантованого надійного зв’язку за умови суттєвих обмеженнях на потужність та енергоємність використовуваного обладнання в умовах експедицій в малонаселені регіони, судноплавстві авіації, для військових підрозділів тощо.
Для досягнення цієї мети в дисертації слід розв’язати такі основні задачі:
1. На основі існуючих на сьогодні експериментальних даних запропонувати робочу (формальну) модель розповсюдження радіохвиль гекто- та декаметрового діапазону.
2. Провести аналіз факторів, які впливають на достовірність і точність прогнозу загасання радіохвиль гекто- та декаметрового діапазону на іоносферних радіотрасах.
3. Здійснити можливість підвищення достовірності прогнозу за рахунок залучення даних аматорської радіослужби.
4. Знайти формальні (математичні) співвідношення, придатні для використання в прогнозуванні загасання радіохвиль на іоносферних радіотрасах.
5. Експериментальним шляхом довести адекватність запропонованої моделі прогнозування загасання на іоносферних радіотрасах та придатність отриманих співвідношень та даних для оцінки достовірності загасання.
6. Розробити та реалізувати на практиці інформаційну технологію прогнозування показників якості радіозв’язку, яка базується на використанні інформації, отриманої під час проведення спортивних змагань з радіоспорту.
У другому розділі «Статистична обробка експериментальних даних» формалізована постановка задачі прогнозування та визначені основні обчислювальні процедури, які доцільно використати у складі алгоритмів прогнозування.
Існує досить велика кількість задач, які на змістовному рівні можна описати наступним чином. На деякій поверхні або просторі у фіксованих за допомогою координат точках задані або відомі чисельні значення деякої неперервної відносно зміни координат функції. Множина таких точок обмежена можливостями вимірювань або умовами експерименту. Необхідно обчислити (надати прогноз) ймовірних значень апріорі невідомої функції в точках, що не належать вихідній множині. Як приклад задач такого класу можна навести прогноз погоди, обмежуючись для спрощення лише температурою у заданих пунктах, коли поточні значення температури виміряні лише в обмеженій сукупності населених пунктів із відомими координатами. Необхідно обчислити ймовірні значення температури в точках з іншими координатами, де вимірювання не проводились (або їх неможливо провести). Аналогічна ситуація має місце при визначенні атмосферного тиску або температури води в різних точках океану (моря), що має важливе значення для риболовецького промислу. Аналогічний приклад - прогнозування загасання радіохвиль різних частот в залежності від відстані до передавача та напряму розповсюдження (азимуту).
Очевидно також, що повністю формалізувати описану ситуацією у загальному вигляді видається нереальною задачею. Тому можна лише окреслити можливі підходи до такої формалізації та ті процедури (інструменти), які доцільно використати для прогнозування.
У процесі прогнозування умов радіозв’язку суттєвими є просторові (географічні) та політичні обмеження. Окрім того, суттєвими є також такі, що обумовлені особливостями будови навколоземного простору, істотними при поширенні радіохвиль того діапазону, на якому проводяться експериментальні дослідження. Очевидно, прогноз загасання радіохвиль не може бути абсолютно достовірним через вплив великої кількості випадкових величин, врахувати які практично неможливо.
Вхідна сукупність точок, для яких відомі значення деякого параметра (температури, тиску, вологості, загасання тощо), задана своїми координатами на деякій координатній сітці та відповідними чисельними значеннями параметра. Для полярної системи координат це умовно можна зобразити (рис.1). І є деяка точка з координатами , для якої потрібно визначити значення параметра , використовуючи інформацію про значення параметра у відомих точках.
