home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HAM Radio 1 / HamRadio.cdr / misc / mapper2 / mapper2.doc < prev    next >
Text File  |  1987-10-20  |  15KB  |  297 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.          MAPPER2 .. A DX MAP DRAWING and Propagation Program
  6.            for IBM PC Compatibles with graphics capability.
  7.                              Version 2.0
  8.  
  9.                                   by
  10.  
  11.                            Dennis P. Murray
  12.                         11165 McDonald Street
  13.                         Culver City, Ca. 90230
  14.                          CompuServ 72770,2765
  15.                            20 October, 1987
  16.  
  17.      This program, written for BASIC compilers such as MICROSOFT QUICK 
  18. BASIC or BORLAND TURBO BASIC, displays a map of the world centered on 
  19. a user-selectable QTH, and does propagation predictions based upon a 
  20. modified MINIMUF method. It shows the regions of sunlight and darkness 
  21. around the world, and updates these regions automatically at user-
  22. specified time intervals. It can also accept arbitrary times and dates 
  23. at the user option. The program accepts DXCC prefixes or 
  24. latitude/longitude values for the DX location, draws the path from the 
  25. home QTH to that location, and displays the range, azimuth and wave 
  26. launch elevation angle from the home QTH. The user can select either 
  27. short or long paths; the sunspot number; antenna height, gain, and 
  28. polarization for both home QTH and DX station; transmit power; and the 
  29. minimum wave launch angle to be used for propagation prediction. The 
  30. propagation prediction gives the MUF (maximum usable frequency), LUF 
  31. (lowest usable frequency) based upon E-layer screening, and the 
  32. minimum number of F-layer hops for the  minimum launch angle. 
  33. Predictions of signal strength are made for Ham Band frequencies which 
  34. include D-layer absorption, reflection losses, and transmit and 
  35. receive antenna losses due to ground plane reflection at low elevation 
  36. angles.
  37.  
  38.      This program is  written for IBM PC compatible computers with an
  39. EGA Graphics capability and color display. The source code provided
  40. could be modified by the user to use other graphics displays supported
  41. by your BASIC compiler. The program runs quite quickly on an AT clone
  42. with a hard disk and 640k of RAM, but it might be a 'dog' on a floppy-
  43. only machine because it must read some long files for the map data.
  44.  
  45.      The author does not intend to support this software, but is
  46. simply releasing it into the public domain for non-commercial use by
  47. HAMS who know what they are doing with their computer. The BASIC
  48. source code is included for that reason.
  49.  
  50.      The author encourages the distribution of this program to anyone
  51. who might find it useful, or onto bulletin boards which deal with HAM
  52. radio or shortwave listening. Please make sure to include ALL the
  53. required files in any uploading however. These files are:
  54.  
  55.  
  56.           1- MAPPER2.BAS      The Program Source Code
  57.  
  58.           2- MAPPER2.EXE      the Q-BASIC v3.0 executable code
  59.  
  60.           3- MAPPER.ATL       An Atlas of DXCC countries and their
  61.                               latitudes, longitudes, and DX prefix.
  62.                               This is an ASCII file ,sorted by prefix,
  63.                               which can be added onto by the user with
  64.                               a word processor or text editor.
  65.  
  66.           4- MAPPER.DEF       A short file used to store some default
  67.                               values used by the program.
  68.  
  69.           5- MAPPER.SCR       A large file which is used to store and
  70.                               retrieve the screen data for a world map
  71.                               centered on the user's location. This
  72.                               file is rewritten whenever the user
  73.                               changes the 'Home' location. ( It is
  74.                               interesting to view the world as seen
  75.                               from DX locations.) This data is read
  76.                               into a large array in memory to permit
  77.                               rapid redrawing of the map as the sun
  78.                               moves. The file is written into the
  79.                               integer array NSTORE by BLOAD and BSAVE
  80.                               commands. Because the program uses a lot
  81.                               of memory to speed things up, this array
  82.                               is DYNAMIC and does not generally reside
  83.                               in the normal BASIC data segment. The
  84.                               version of the program supplied for
  85.                               Q-BASIC uses the CALL PTR86 subroutine
  86.                               supplied by MICROSOFT, and this module
  87.                               must be specified during the linking
  88.                               process. In TURBO-BASIC the VARSEG
  89.                               command can be used to find the array
  90.                               segment used in lines 3120 and 12140.
  91.  
  92.           6- MAPPER2.DOC      This instruction file.
  93.  
  94.           7- WORLDMAP.DAT     A large ASCII file containing the
  95.                               lat/lon of the world's borders. This is
  96.                               used to recompute the map whenever the
  97.                               map center point is redefined.
  98.  
  99.  
  100.  
  101. INSTRUCTIONS:
  102.  
  103.  
  104.      To run this program simply enter 'MAPPER2'. After an initial
  105. message explaining the program is displayed, and you press any key to
  106. proceed, you will be presented with a 7-choice initial menu which
  107. allows you to change the default values of:
  108.  
  109.         1- Sunspot number
  110.         2- Home QTH latitude and longitude
  111.         3- The time interval at which the daylight/darkness areas are 
  112.             redrawn.
  113.         4- Home antenna height, gain, and polarization.
  114.         5- DX station antenna height, gain, and polarization.
  115.         6- Transmitter power output.
  116.         7- Minimum elevation angle for propagation predictions.
  117.  
  118.   Pressing the appropriate number key will put up prompts to allow 
  119. changes to these variables, and will return you to this menu after a 
  120. change is entered. Pressing <ENTER> at the menu prompt will store 
  121. these new values in the MAPPER.DEF file and proceed on to the map 
  122. drawing.
  123.  
  124.      The map drawing will first put up a blank box, then calculate the 
  125. position of the sun at the time and date currently held by the DOS, 
  126. draw the solar terminator ( it looks like a satellite ground trace ), 
  127. and color the sun-lit portions of the world in red. It will then go on 
  128. to draw the country boundaries, color the oceans blue, and color the 
  129. USA green. The land areas which are in darkness will show up in black. 
  130. The program may miss coloring part of the oceans blue because of the 
  131. position of the solar terminator blocking the PAINT commands used in 
  132. the subroutine at line 8000 ... . I got tired of adding ocean points 
  133. to this routine to cover all the contingencies.
  134.  
  135.      After the map is drawn a Menu bar will appear on the bottom line of
  136. the screen, with 9 choices selected by the function keys:
  137.  
  138.            f1-   Select DX Prefix.
  139.                 You will be prompted to enter a DX prefix ( eg. ZS for 
  140.                 S. Africa ). The program will then search the DX atlas 
  141.                 for an occurrence of this prefix. It will display all 
  142.                 of the entries ( ie ZS1,ZS2,... ) that contain this 
  143.                 string and ask you to select one. If the number of 
  144.                 candidate entries is large you can simply <ENTER> to 
  145.                 continue the search.
  146.  
  147.                 When a selection is made the program will fetch                
  148.                 the location of the prefix, make a propagation 
  149.                 prediction for the currently selected date and time, 
  150.                 draw the path from your QTH to that location, and 
  151.                 display sundry useful information at the top of the 
  152.                 screen. On the left of the screen the signal strength 
  153.                 predictions will be shown for all Ham bands for which 
  154.                 the frequency is more than 80% of the lowest usable 
  155.                 frequency (LUF), less than 120% of the maximum usable 
  156.                 frequency (MUF), and whose predicted signal strength 
  157.                 is higher than -20dB relative to 0.5 microvolts into a 
  158.                 50 ohm receiver input.
  159.  
  160.                 For each band which meets these criteria I display the 
  161.                 frequency, the absorption losses (Labs), the ground 
  162.                 reflection losses (Lref), the transmit and receive 
  163.                 antenna losses due to ground reflection ( Ltx, Lrx ), 
  164.                 and signal strength ( Prcv ). The losses are given in 
  165.                 dB. The signal strength is given in dB relative to 0.5 
  166.                 microvolts into 50 ohms. This is about an S-1 signal 
  167.                 level for most Ham receivers, and S-9 usually 
  168.                 corresponds to 50 microvolts at the antenna terminals. 
  169.                 Thus a signal strength of 40 dB would correspond to a 
  170.                 S-9 prediction.
  171.  
  172.                 The user should be cautioned that the signal strength 
  173.                 predictions are very uncertain. I only calculate paths 
  174.                 via the F2 layer, and there a great number of other 
  175.                 propagation modes possible which may be better or 
  176.                 worse than the pure F2 mode. Don't blame the author if 
  177.                 this program says that you can't possibly work 
  178.                 Australia when you are hearing VK's with S-9 signals. 
  179.                 These are only crude indications of the likelihood of 
  180.                 a path being open.
  181.  
  182.            f2-Specify Country Name.
  183.                 Same as option 1 except that you are prompted for the 
  184.                 name of a country ( or a subset of that name such as 
  185.                 'AUS', which will find both Austria and Australia ). 
  186.                 The search process is insensitive to the case of your 
  187.                 entry.
  188.  
  189.            f3-Specify Lat/Lon.
  190.                 Same as the above option except you will be prompted 
  191.                 to enter the latitude and longitude of the desired DX 
  192.                 location.
  193.  
  194.  
  195.            f4-Select Date/Time.
  196.                 Prompts for a new date and time to be used to 
  197.                 calculate solar terminator and make propagation 
  198.                 predictions. <ENTER> responses to either of these 
  199.                 prompts will fetch the current DOS value of date or
  200.                 time. This option will also turn off the automatic 
  201.                 updating of the terminator and map redraw.
  202.  
  203.            f5-Use Real Time.
  204.                 This option will reset the above option to the real 
  205.                 (DOS) date and time and enable the auto update 
  206.                 feature.
  207.  
  208.            f6-Select Short Path.
  209.                 This toggles the path from the long path option back 
  210.                 to short path.
  211.  
  212.            f7-Select Long Path.
  213.                 This option toggles long path calculations.
  214.  
  215.            f8-Change Parameters.
  216.                 This returns you to the 7 choice initial menu to 
  217.                 change the various default parameters such as sunspot 
  218.                 number, antenna heights, power, etc.
  219.  
  220.            f9-Quit.
  221.                 Exits the program and returns you to DOS.
  222.  
  223.  
  224.      The program is entirely menu-driven so you don't have to remember
  225. any special commands to use it.
  226.  
  227.      Good luck!!
  228.  
  229.  
  230. Some Technical Information:
  231.  
  232.      The propagation is based upon the MINIMUF method, but with some
  233. modifications of the author.
  234.  
  235.  
  236.     1-Rather than use the standard MINIMUF method of only looking at
  237.       the first and last ionospheric bounce points ( the two control
  238.       point method ), I calculate the propagation at every hop and
  239.       select the worst-case condition out of all of them. This results
  240.       in generally much more pessimistic MUF and LUF estimates than
  241.       MINIMUF.
  242.  
  243.    2- I have included the E-layer screening frequency and lowest-
  244.       usable frequency ( LUF ) estimation technique given in chapter 4
  245.       of 'Amateur Radio Software ', by John Morris GM4ANB , RSGB
  246.       Books, Lambda House, Cranborne Road, Potters Bar, Hertfordshire
  247.       EN6 3JW. The subroutine starting at line 45000 contains this
  248.       calculation.
  249.  
  250.     3-I have used what apparently is the HAM convention for longitudes
  251.       being positive-West for the input and output in this program, in
  252.       the MIMIMUF subroutine, and in the DX Atlas file MAPPER.ATL.
  253.       However, in the internals of the program I immediately reverse
  254.       the sign of the longitude. Being an engineer by training I think
  255.       in terms of right-handed coordinate systems! Therefore those who
  256.       want to modify the program should be wary of the sign of the
  257.       longitude being used.
  258.  
  259.     4-Note that I have changed the names of the variables in the
  260.       MINIMUF subroutine from the standard values to names which are
  261.       descriptive of what the variable actually is.
  262.  
  263.     5-I have augmented the propagation predictions with a signal 
  264.       strength prediction. For each ionospheric control (bounce) point 
  265.       an estimate of the D-layer absorption is made according to the 
  266.       method in chapter 5 of Davies, "Ionospheric Radio Propagation", 
  267.       NBS monograph 80, 1965. The total D-region absorption is summed 
  268.       up for all control points. The subroutine at line 46000 contains 
  269.       this calculation.
  270.  
  271.     6-In addition, a calculation of the loss due to ground reflection 
  272.       is made for each ground reflection point along the path. At each 
  273.       of these points the map on the screen is checked to see if that 
  274.       point is colored blue. If so, it is assumed that the bounce 
  275.       point is at sea, and the reflection coefficient for sea water is 
  276.       calculated ( dielectric constant of 80, conductivity of 4 mho/m 
  277.       ). If the reflection point is over land then a dielectric 
  278.       constant of 4 and conductivity of 0.01 mho/m are used. The 
  279.       Fresnel reflection coefficients for both horizontal an vertical 
  280.       polarization are power-averaged to account for the random 
  281.       polarization of the wave due to Faraday rotation at HF 
  282.       frequencies. I have also modified the reflection coefficients to 
  283.       account for surface roughness. A RMS surface roughness of 4m is 
  284.       used on the sea, and 15m for land points. The subroutine at line 
  285.       35000 makes the reflection calculations.
  286.  
  287.     7-To account for the fact that most Hams have fairly low antenna 
  288.       heights, thus suffer large losses at low elevation angles, I 
  289.       explicitly calculate the multipath cancellation losses for each 
  290.       antenna in the subroutine at line 36000. This is the standard 
  291.       Fresnel reflection calculation without surface roughness 
  292.       included. Most urban locations will be worse than this 
  293.       calculation suggests because buildings in the foreground will 
  294.       actually shadow the low angle line-of-sight and modify the 
  295.       reflection area. If you know you have poor line-of-sight you 
  296.       should modify the minimum launch angle setting at the initial 
  297.       menu appropriately.