Зона радиовидимости

Плагин «Зона радиовидимости» строит зону прямой видимости из антенны — куда дострелит связь с учётом рельефа.

Как пользоваться

1. Включите: «Плагины» → «Зона радиовидимости».

2. Поставьте на карте антенну. Плагин закрасит зону вокруг неё.

Как читать заливку

Цвет — минимальная высота над землёй, при которой точку видно из антенны (в легенде она подписана AGL, above ground level — над уровнем земли в этой самой точке, а не над уровнем моря и не по прибору):

• Зелёное — видно у самой земли (открыто).
• Жёлтое → красное — нужна всё большая высота (мешает рельеф).
• Без заливки — вне зоны (слишком далеко или глубоко в тени).

Так сразу видны «мёртвые зоны» — впадины и обратные скаты за хребтами.

Что настроить

Панель плагина разделена на две части. Сверху, в рамке «Общее для всех антенн», — то, что задаёт всю картину разом: охват (по дальности или по высоте), сама дальность или порог высоты, частота, тип линии и палитра. Карта покрытия одна на все антенны, под одной легендой, поэтому и настройки эти общие. Прозрачность картины — как у любого слоя: свойство «Прозрачность» слоя «Зона радиовидимости» в панели «Слои» (см. Порядок и прозрачность слоёв).

Частота и тип линии задают всё остальное. Радиоволне мало «протиснуться» над гребнем по прямой: для устойчивой связи рельеф не должен влезать в первую зону Френеля вокруг луча, а её радиус зависит от частоты.

Как расчёт обходится с гребнем, решает флажок «Учитывать дифракцию» (включён по умолчанию).

С дифракцией гребень — не стена, а цена в децибелах. Сигнал огибает препятствие, теряя мощность, и хватит ли оставшегося, решает запас линии на этой дальности (ITU-R P.526, метод Delta-Bullington). Близко к антенне запаса много, и трассе разрешено уйти в тень; дальше запас тает, и требование возвращается к нормативному просвету. Отсюда главное следствие: энергетика линии работает теперь не только в дальность, но и в глубину — прибавка мощности открывает место за грядой, а не только отодвигает край карты.

Без дифракции расчёт держит нормативный просвет — 0.6 первой зоны Френеля, при котором гребень практически не ослабляет сигнал, — и гребня не прощает вовсе. Параметры линии на просвет тогда не влияют: они задают только предельную дальность, за которой карта не красит ничего.

Что выбрано, написано в карточке расчёта строкой «Препятствия»: карта не должна тихо менять смысл.

Выберите линию из списка, и её мощность, антенны и чувствительность подставятся сами. Если линия своя, поставьте галку «Параметры линии» — блок развернётся — и введите числа. Стрелка рядом с галкой только показывает и прячет поля: числа выбранной линии можно посмотреть, не включая свои.

Список тот же, что в «Размещении НСУ», и это не совпадение: оба плагина про дрон, просто с разных сторон — размещение ищет, откуда его вести, зона показывает, куда он добьёт. Разбор самих чисел — в руководстве по размещению НСУ.

Зона рисует круг, а направленная антенна светит в сектор

Готовые линии рассчитаны на наземную антенну, наведённую в среднюю точку района полётов. Усиление в них взято на кромке главного лепестка, но применяется расчётом по всем азимутам сразу — а у направленной антенны его есть примерно в четверти круга. За спиной у антенны картина завышена в разы: у цифровой линии предел там падает с 5.4 км до 1.0.

Лечится это здесь же: включите «Сектор антенны» и задайте азимут наведения с шириной луча (HPBW). Всё, что вне луча, перестаёт краситься вовсе — вводящей в заблуждение закраски просто не остаётся. Сектор задаётся по антенне, там же есть «мёртвая воронка», чтобы убрать ближнюю зону.

Пока сектор выключен (а по умолчанию он выключен), закраску позади станции читайте с поправкой на сказанное выше.

Насколько это меняет картину: замер на живом куске Донецкого кряжа (мачта 25 м, 1.2 ГГц, аналоговое видео) — требуемая высота дрона ниже на 29 м в медиане, у десятой части клеток на 87 м и больше. Дрону с потолком 100 м доступно в полтора раза больше площади, с потолком 50 м — почти вдвое. Ни одной клетки, где с дифракцией стало бы хуже, нет: она только прощает.

Границы модели — читайте прежде, чем доверять цвету

Расчёт знает рельеф, кривизну Земли, рефракцию и энергетику линии. Всё остальное — за его пределами, и вот что это значит на практике.

Растительности и застройки расчёт не знает. Он видит голую землю, а лес и город поднимают эффективный рельеф на десятки метров. Метод P.526 прямо советует добавлять представительную высоту покрова — данных о ней у нас нет, поэтому над лесом и городом ответ оптимистичен, и тем сильнее, чем ниже летит борт.

Дифракция посчитана приближённо. Точный расчёт требует полного профиля до каждой клетки и в бюджет времени не помещается (вдесятеро сверх него), поэтому развёртка считает по тем же полосам дальности, что и просвет. Сверка с точным методом на четырёх типах местности: расхождение от нуля до семи метров в осторожную сторону в медиане, но односторонним оно не является — на изрезанной местности встречается занижение до тринадцати метров. У «Профиля трассы» и «Размещения НСУ» этого приближения нет: там концы трассы известны заранее.

Нет отражения от земли и от воды. Прямой луч складывается с отражённым, и над сушей это единицы-десятки децибел в обе стороны. Над водой хуже: отражение почти зеркальное, и вдоль трассы встают глубокие провалы на конкретных дальностях и высотах. Расчёт для 900 МГц, мачта 25 м, борт 100 м: провалы на 3.8 / 5.0 / 7.5 / 15.0 км глубиной до −42 дБ (над сушей в тех же точках −3 дБ), а на пятнадцати километрах они повторяются примерно каждые сто метров высоты борта — то есть привычное «выше всегда лучше» над водой неверно. Воду от суши расчёт не отличает вовсе.

Наклонные трассы просвет занижают. Зона Френеля меряется по вертикали и по горизонтальным расстояниям, а на крутом луче её надо мерить поперёк трассы. Пока угол места мал, разница исчезающая (на Донецком кряже и на равнине — сотые доли метра), но в горах она растёт: медианное занижение требуемой высоты 2 м при 5–10°, 12 м при 10–20°, 57 м при 20–30° и около 200 м круче тридцати. На цвет карты это влияет мало — такие лучи и так требуют сотен метров.

Ниже примерно 100 МГц модель качественно не та. Радиус зоны Френеля растёт как корень длины волны, и на 30 МГц он требует 134 метра просвета в середине двадцатикилометровой трассы — карта почти гаснет (замер на Донбассе: 13 клеток «видно с земли» против 84 093 у чистой геометрии). Настоящая связь на таких частотах идёт земной волной и дифракцией и гряды почти не замечает, а этого расчёт не умеет. Считайте нижней рабочей границей примерно 100 МГц.

Над ровной местностью ответ задаёт мачта, а не рельеф. На идеально ровной земле требуемая высота дрона всё равно растёт с дальностью — из-за прижима зоны Френеля у самой станции, и тем сильнее, чем ниже антенна: примерно 0.09·λ·D/h метров. Для 160 МГц с мачтой 25 м на двадцати километрах это 155 м, то есть при потолке дрона 100 м карта объявит район непригодным без всякого рельефа.

Нет поглощения в атмосфере, дождя, помех и подавления. Выше 10 ГГц поглощение и дождь становятся главными, а расчёт о них не знает.

Нет потерь в фидере, разъёмах и дуплексере. Мачта в два-три десятка метров штатно стоит 2–6 дБ, а три неучтённых децибела сжимают предельную дальность почти на треть (40 → 28 км у типовой линии 1.2 ГГц). Пока в бюджете нет отдельного поля, закладывайте их в «Запас на замирания».

Диаграммы направленности у расчёта нет — усиление одно на все стороны. Наземные антенны обычно направленные, но не следящие: их наводят в среднюю точку района полётов и больше не трогают. Модель же применяет усиление одинаково по всем азимутам, поэтому в готовых линиях оно взято на кромке главного лепестка — паспортное минус 3 дБ. Внутри сектора наведения это верно, за его пределами картина оптимистична: у цифровой линии предел падает с 7.7 км по оси до 5.4 на кромке и 1.0 за спиной антенны. Чтобы карта не обещала связь позади станции, включите «Сектор антенны» — он уберёт закраску вне луча целиком.

Нет поляризации и диаграммы антенны борта. Рассогласование поляризации стоит единиц децибел, а корпус и винты дрона затеняют свою антенну в части направлений; расчёт считает антенну борта идеально нацеленной.

Леса, застройки и мачт в данных о высотах нет — на местности они могут закрыть то, что карта считает открытым.

Рефракция берётся медианная (k = 4/3). При субрефракции (k = 0.7) требуемая высота растёт: замер на живом рельефе — медианные +18 м, у десятой части клеток больше +41 м, и годных мест становится на десятую долю меньше. На длинных равнинных трассах разница ещё заметнее.

Сектор антенны

Сектор режет картину по азимуту, но усиление внутри клина расчёт держит одинаковым — спада к кромке в модели нет. У готовых линий это уже учтено: в них подставлено усиление на кромке, а не на оси, поэтому вычитать что-то ещё не нужно. А вот если вы вводите усиление руками и берёте его из паспорта антенны (то есть осевое), помните, что у кромки луча его вдвое меньше (−3 дБ) — дальность там около 70 % от осевой.

Боковых лепестков и диаграммы в вертикальной плоскости расчёт не знает вовсе.

Разрешение — точность просвета Френеля. Три ступени: Подробно, Оптимально (по умолчанию) и Быстро. Подробность самой картины зона выбирает сама, по геометрии, — крутить там нечего; ступень меняет то, насколько точно учтён просвет над препятствиями по пути. Грубая ступень в основном завышает требуемую высоту, то есть осторожничает; расхождение — метры. Расхождение это меняется вдоль радиуса плавно: концентрических колец вокруг антенны — ступенек требуемой высоты на ровном месте — картина не рисует ни на одной ступени.

Если линия выключена (частота 0), просвета в расчёте нет и ступень ни на что не влияет.

Рельеф (z) — подробность высотных данных под расчётом, всегда явная. По умолчанию z8 — грубый быстрый рельеф, зона перестраивается за секунды. Если картина выглядит сглаженной (узкие гряды и лощины «тают»), поднимите z на одну-две ступени: каждая ступень вчетверо мельчит клетки рельефа — и заметно удлиняет пересчёт.

Ниже, в рамке «Выбранная антенна», правится только та антенна, что выбрана в списке: её высота и, если нужно, сектор (азимут, ширина луча, мёртвая воронка) для направленной антенны. Антенн можно поставить несколько — их зоны сольются в одну карту покрытия.

Нужны данные о высотах

Зона строится по рельефу района — из интернета или из офлайн-пакета высот (см. Экспортировать регион карт).

Наборы параметров

Над панелью плагина — полоса наборов параметров: настроенный расчёт (все параметры вместе с антеннами на карте) можно сохранить под именем и позже вернуть одним выбором из списка.

• Сохранить набор — кнопка ⋮ → «Сохранить как…», задайте имя (например, «Район N»). «Сохранить» без вопросов замещает выбранный набор текущими параметрами.
• Вернуть набор — выберите его в списке: параметры и антенны замещаются сохранёнными, зона пересчитывается. Загрузка — снимок-копия: правки после неё живут в текущей конфигурации и сам набор не меняют, пока вы явно не сохраните его снова.
• Передать на другую станцию — ⋮ → «Экспорт в файл…» кладёт набор в файл *.calquepreset; на другой установке ⋮ → «Импорт из файла…» загружает его и сразу применяет. Файл от другого плагина не примется; о файле от более новой версии плагина программа предупредит.

Наборы — личные для станции: они не попадают в общую обстановку и не синхронизируются сами.