Модифицированный алгоритм автоматического вычисления максимальной наблюдаемой частоты по ионограмме наклонного зондирования ионосферы
Номер: 52 Год: 2026 Страницы: 13-22УДК: 621.371
EDN:
Автор(ы):
Щирый Андрей Олегович
Учреждения:
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н.В. Пушкова, Москва, Россия
Аннотация:
Предложена модификация алгоритма автоматического вычисления максимальной наблюдаемой частоты по ионограмме наклонного зондирования ионосферы. Базовый алгоритм основан на критерии обнаружения резко выделяющихся значений выборки, причем критерий применяется “наоборот”, т.е. резко выделяющиеся отсчеты выборки (в данном случае, амплитудного спектра сигнала ионозонда) считаются полезным сигналом; далее для ионограммы с выделенным полезным сигналом, интерпретируемой как двумерный массив данных, происходит выделение границ областей, занятых сигналом – таким образом происходит вычисление наименьшей и максимальной наблюдаемых частот. Базовый алгоритм хорошо работает при определении глобальной максимальной наблюдаемой частоты, однако для определения максимальной наблюдаемой частоты конкретной моды требуется его модификация. Построчное суммирование амплитуд точек ионограммы и «нарезание» на области по полученной суммарной гистограмме позволяют выделить диапазон времен группового запаздывания (область интереса), в котором далее находится максимальная наблюдаемая частота согласно базовому алгоритму. Приведены оценки качества работы базового и модифицированного алгоритмов, полученные путем сравнения с «ручной» обработкой ионограмм человеком (экспертом).
Ключевые слова: распространение коротких радиоволн, ионосфера, наклонное зондирование ионосферы, ионограмма, максимальные наблюдаемая частота, выделение сигнала.
Сведения об источниках финансирования: -
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н.В. Пушкова, Москва, Россия
Аннотация:
Предложена модификация алгоритма автоматического вычисления максимальной наблюдаемой частоты по ионограмме наклонного зондирования ионосферы. Базовый алгоритм основан на критерии обнаружения резко выделяющихся значений выборки, причем критерий применяется “наоборот”, т.е. резко выделяющиеся отсчеты выборки (в данном случае, амплитудного спектра сигнала ионозонда) считаются полезным сигналом; далее для ионограммы с выделенным полезным сигналом, интерпретируемой как двумерный массив данных, происходит выделение границ областей, занятых сигналом – таким образом происходит вычисление наименьшей и максимальной наблюдаемых частот. Базовый алгоритм хорошо работает при определении глобальной максимальной наблюдаемой частоты, однако для определения максимальной наблюдаемой частоты конкретной моды требуется его модификация. Построчное суммирование амплитуд точек ионограммы и «нарезание» на области по полученной суммарной гистограмме позволяют выделить диапазон времен группового запаздывания (область интереса), в котором далее находится максимальная наблюдаемая частота согласно базовому алгоритму. Приведены оценки качества работы базового и модифицированного алгоритмов, полученные путем сравнения с «ручной» обработкой ионограмм человеком (экспертом).
Ключевые слова: распространение коротких радиоволн, ионосфера, наклонное зондирование ионосферы, ионограмма, максимальные наблюдаемая частота, выделение сигнала.
Сведения об источниках финансирования: -
Improved algorithm for automatic calculation of the maximum observed frequency by the ionogram of oblique sounding of the ionosphere
Number: 52 Year: 2026 Pages: 13-22Schiriy Andrey Olegovich
Institutions:
N.V. Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Moscow, Russia
Abstract
A modification of the algorithm for automatically calculating the maximum observed frequency based on the ionogram of oblique ionospheric sounding is given. The basic algorithm is based on the criterion for detecting sharply different sample values, and the criterion is applied “the other way around”, i.e. sharply different samples of the sample (in this case, the amplitude spectrum of the ionosonde signal) are considered a useful signal. Next, for an ionogram with a selected useful signal, interpreted as a two-dimensional data array, the boundaries of the regions occupied by the signal are highlighted, thus calculating the lowest and maximum observed frequencies. The basic algorithm works well in determining the global maximum observed frequency, however, modification is required to determine the maximum observed frequency of a specified particular mode. Line-by-line summation of the amplitudes of the ionogram points and "slicing" into regions according to the resulting total histogram make it possible to identify the range of group delay times (area of interest), in which the maximum observed frequency is further located according to the basic algorithm. Estimates of the quality of the basic and modified algorithms are given, obtained by comparing them with the "manual" processing of ionograms by a human-expert.
Keywords: short radio waves propagation, ionosphere, ionospheric oblique sounding, ionogram, maximum observed frequency, signal detection.
Information about sources of financing: -
N.V. Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Moscow, Russia
Abstract
A modification of the algorithm for automatically calculating the maximum observed frequency based on the ionogram of oblique ionospheric sounding is given. The basic algorithm is based on the criterion for detecting sharply different sample values, and the criterion is applied “the other way around”, i.e. sharply different samples of the sample (in this case, the amplitude spectrum of the ionosonde signal) are considered a useful signal. Next, for an ionogram with a selected useful signal, interpreted as a two-dimensional data array, the boundaries of the regions occupied by the signal are highlighted, thus calculating the lowest and maximum observed frequencies. The basic algorithm works well in determining the global maximum observed frequency, however, modification is required to determine the maximum observed frequency of a specified particular mode. Line-by-line summation of the amplitudes of the ionogram points and "slicing" into regions according to the resulting total histogram make it possible to identify the range of group delay times (area of interest), in which the maximum observed frequency is further located according to the basic algorithm. Estimates of the quality of the basic and modified algorithms are given, obtained by comparing them with the "manual" processing of ionograms by a human-expert.
Keywords: short radio waves propagation, ionosphere, ionospheric oblique sounding, ionogram, maximum observed frequency, signal detection.
Information about sources of financing: -