VOACAP Online [1] vychází ze známého programu VOACAP, který byl původně vyvinut pro profesionální použití, sloužil k plánování kmitočtů a pokrytí rozhlasové stanice The Voice of America (Hlas Ameriky), subvencované vládou USA. Ve skutečnosti nejde o jeden program, ale o softwarový balík, který pod názvem ITSHFBC sdružuje ICEPAC, VOACAP (VOAAREA), REC533 a HFANT. Toto programové vybavení stále používá IBB Engineering (dříve VOA Engineering) a celá řada rozhlasových stanic.
I když byl celý balík programů uvolněn a je volně k dispozici včetně zdrojových kódů, stará se o něj bývalý výzkumník NTIA/ITS Greg Hand [2], z jehož stránek je možné stáhnout poslední verzi programu.
ITSHFBC je výsledkem výzkumů, trvajících přes 50 let a patří k tomu nejlepšímu, co bylo v oblasti programů pro předpovědi šíření KV vytvořeno. Jde o opravenou a vylepšenou verzí programu IONCAP, založeného na teorii, u jejíhož zrodu v letech 1975-1985 stály známé autority v oboru výzkumu šíření krátkých vln.
Balík programů tvoří vzájemně nezávislé moduly, pracující se společným uživatelským rozhraním. Jednotlivé moduly zajišťují následující funkce:
VOACAP, stejně jako ICEPAC a REC533 vychází z měsíčních zprůměrovaných modelů. Počítá statistické funkce a spolehlivost. Tyto modely nebyly navrženy k aktuálním předpovědím k určitému dnu v měsíci ani k předpovědím v kvazireálném čase, jsou určeny ke střednědobým až dlouhodobým předpovědím. Nezohledňují geomagnetické indexy (A, resp. K) a používají vyhlazená čísla slunečních skvrn, přesnost se tedy s časem zlepšuje. VOACAP dokáže zpracovat krátkodobé ionosférické fluktuace, avšak pouze jako statistické faktory, založené na naměřeném rozložení SNR. Pro krátkodobé předpovědi tedy nelze očekávat stejnou přesnost, jako u modelů, vyvinutých pro tento typ předpovědí. Samotný VOACAP umožňuje výpočet předpovědi šíření mezi dvěma body. Obsahuje opět řadu dalších nezávislých modulů, pracujících se společným uživatelským rozhraním.
Jedním z nich je VOAAREA je zaměřen na výpočet pokrytí určité oblasti, v jejímž středu se nachází uvažovaný přijímač. Zobrazuje většinu výstupních parametrů modelu VOACAP (SNR, SNRxx, SDBW, atd.). Umožňuje lépe porozumět problémům pokrytí signálem vzdáleného vysílače a předpovědím úniků v místě příjmu.
Dalšími moduly jsou S_I VOACAP a S_I ICEPAC. Jsou navrženy k předpovědím poměru rušení. Vstupními parametry jsou charakteristiky (umístění, výkon, antény) dvou vysílačů a jednoho přijímače (šířka pásma, požadovaný odstup rušících signálů, pravděpodobnost rušení apod.). Výstup je zobrazován ve stejných grafech, jaké jsou i výstupem VOACAP a ICEPAC.
ICEPAC (Ionospheric Communications Enhanced Profile Analysis & Circuit Prediction) je statistický model vlastností šíření na severní polokouli. Podobně jako VOACAP vychází ze zdokonaleného modelu IONCAP, ale obsahuje navíc model ICED (Ionospheric Conductivity and Electron Density, tj. ionosférická vodivost a elektronová hustota). Oproti programu VOACAP zobrazuje více veličin a zohledňuje fyzikální procesy, ovlivňující šíření v subaurorálních a aurorálních oblastech a polární čepičce severní polokoule. Ve srovnání s VOACAP je výkonnější.
REC533 je odvozen z programu VOACAP a nabízí další funkce podle doporučení ITU-R Recommendation P.533-6, zahrnující odhad poměru signál/šum, vzdálenosti a času.
HFANT umožňuje analyzovat použité antény a jejich vliv zahrnout do předpovědi. Pokud je spuštěn samostatně, může posloužit např. jako grafické rozhraní, zobrazující vyzařovací diagramy antén v horizontální i vertikální rovině.
Práce s programovým balíkem ITSHFBC je poměrně náročná a předpokládá hlubší znalost mechanismů, ovlivňujících šíření krátkých vln. Jen uživatelský manuál má 180 stránek, pro vlastní interpretaci výsledků je nutné nastudovat ještě technický manuál o 94 stranách. Právě složitost programu a náročnost jeho obsluhy je důvodem obliby jednodušších programů, odvozených z VOACAP či ICEPAC, které mají uživatelsky příjemnější obsluhu a umožňují snadnější interpretaci výsledků.
Problémem jsou také časté chyby v zadání parametrů, zejména použití URSI koeficientů, použití nesprávného předpokládaného vyhlazeného čísla slunečních skvrn (vhodné je pouze číslo, získané s využitím Lincoln-McNishovy vyhlazovací funkce), použití nevhodného SNR s ohledem na šířku pásma (hodnoty musí být v dBHz), chybný výkon vysílače (musí být uveden v kW a je nutné počítat se skutečným výkonem, přivedeným do antény), špatné zadání SSN (udává se pro měsíc, nikoli pro měsíc a den - chyba má za následek automatické použití koeficientů URSI), nesprávné nastavení požadované spolehlivosti (doporučuje se používat 90%), nesprávné hodnoty průmyslového šumu (man made noise), nevhodná volba přijímací či vysílací antény a konečně nevhodná volba metody (na výběr jich je 30).
Výhodou zjednodušené aplikace VOACAP Online je právě v tom, že jsou prakticky vyloučeny výše uvedené chyby. Radioamatér potřebuje většinou znát, jaká je pravděpodobnost, že se dovolá v určitou hodinu na určitém pásmu do požadovaného místa, případně v jakou hodinu na jakém pásmu má šance se dovolat. Střednědobá předpověď, zohledňující také vlastnosti antén a použitý výkon je také vhodná k rozborům, jak se změní vyhlídky na úspěšné spojení při použití antény Yagi místo vertikální antény, jaký vliv bude mít např. snížení výkonu ze 100 W na 5 W nebo jak dlouho bude "pro nás otevřené" pásmo při použití vertikálu namísto antény Yagi. Použití takové předpovědi je opravdu mnoho, zejména pokud plánujeme, samozřejmě ji však můžeme použít např. i tehdy, když chceme vědět, kdy je vhodné "jít na KH6" a na jakém pásmu.
VOACAP Online tedy uživateli pomůže tím, že:
- automaticky zjišťuje aktuální číslo slunečních skvrn
- používá doporučenou metodu výpočtu (Method 30)
- používá referenční SNR (poměr signál-šum, signal-to-noise ratio), optimálně nastavený pro kvalitativní požadavky, odpovídající provozu CW
- použité modely antén a jejich vyzařovací diagramy jsou ověřené
- do použitého výkonu jsou zahrnuty i ztráty v napájecím systému antény (pro výpočet je použito 80% výstupního výkonu, zadáme-li výkon 1000 W, objeví se ve výsledku 800 W)
- ionosférické koeficienty jsou použity v souladu s teoretickými předpoklady
- můžete experimentovat s výkonem - VOACAP Online je zvlášť výhodný pro příznivce QRP se zájmem o DX provoz
VOACAP Online je v provozu již od května 2010. Poslední změnou (31. 10. 2010) je použití Google Maps pro zadávání stanoviště vysílače a přijímače - odpadá nepohodlné zadávání souřadnic, nyní stačí posunout červenou značku do místa vysílače (vaše QTH) a modrou do místa přijímače (DX protistanice - obr. 1).
Obr. 1. Grafické rozhraní vstupních parametrů VOACAP Online.
Červená křivka odpovídá cestě signálu, resp. směrování antén.
(kliknout pro zvětšení)
Dále již jen zadáme datum (měsíc v roce), výkon vysílače a typy antén na vysílací a přijímací straně a klikneme na tlačítko "Run the prediction!". Výstup je plně grafický (obr. 2) a obsahuje vše potřebné.
Obr. 2. Výsledná předpověď, získaná pomocí VOACAP Online.
Červená křivka odpovídá MUF.
(kliknout pro zvětšení)
Při zadávání vstupních parametrů lze využít veškerých možností manipulace s Google Maps, např. klávesy PgDn, PgUp, Home, End pro pohyb mapy, + (plus) a - (minus) pro její zvětšování, kolečko myši apod. Tyto možnosti jsou určeny i použitým prohlížečem a jeho nastavením.
Dalším krokem při vývoji VOACAP Online bude podle jeho autorů rozšíření o výpočty pokrytí určité oblasti (VOAAREA).
Literatura a odkazy:
[1] Jari Perkiömäki (OH6BG), James Watson (HZ1JW), Juho Juopperi (OH8GLV): VOACAP Online, http://www.voacap.com/prediction.html
[2] Greg Hand (stránky): Windows 32-bit HF Propagation Models from NTIA/ITS, http://www.greg-hand.com/hfwin32.html
[3] Stránky NTIA/ITS (National Telecommunications and Information Administration/Institute for Telecommunication Sciences)
[4] L.R.Teters, J.L. Lloyd, G.W. Haydon and D.L. Lucas, "Estimating the Performance of Telecommunication Systems Using the Ionospheric Transmission Channel", Institute for Telecommunication Sciences, NTIA Report 83-127, July 1983.