home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HamCall (April 1991) / HAMCALL CD-ROM (Buckmaster)(April 1991).BIN / geograph / mapper / mapper3.doc < prev    next >
Text File  |  1990-10-14  |  15KB  |  291 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.          MAPPER3 .. A DX MAP DRAWING and Propagation Program
  6.            for IBM PC Compatibles with graphics capability.
  7.                              Version 3.0
  8.  
  9.                                   by
  10.  
  11.                            Dennis P. Murray
  12.                         11165 McDonald Street
  13.                         Culver City, Ca. 90230
  14.                          CompuServ 72770,2765
  15.                            22 January, 1988
  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- MAPPER3.BAS      The Program Source Code
  57.  
  58.           2- MAPPER3.EXE      the Q-BASIC v4.0 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.
  84.  
  85.           6- MAPPER3.DOC      This instruction file.
  86.  
  87.           7- WORLDMAP.DAT     A large ASCII file containing the
  88.                               lat/lon of the world's borders. This is
  89.                               used to recompute the map whenever the
  90.                               map center point is redefined.
  91.  
  92.  
  93.  
  94. INSTRUCTIONS:
  95.  
  96.  
  97.      To run this program simply enter 'MAPPER3'. After an initial
  98. message explaining the program is displayed, and you press any key to
  99. proceed, you will be presented with a 7-choice initial menu which
  100. allows you to change the default values of:
  101.  
  102.         1- Sunspot number
  103.         2- Home QTH latitude and longitude
  104.         3- The time interval at which the daylight/darkness areas are
  105.             redrawn.
  106.         4- Home antenna height, gain, and polarization.
  107.         5- DX station antenna height, gain, and polarization.
  108.         6- Transmitter power output.
  109.         7- Minimum elevation angle for propagation predictions.
  110.  
  111.   Pressing the appropriate number key will put up prompts to allow
  112. changes to these variables, and will return you to this menu after a
  113. change is entered. Pressing <ENTER> at the menu prompt will store
  114. these new values in the MAPPER.DEF file and proceed on to the map
  115. drawing.
  116.  
  117.      The map drawing will first put up a blank box, then calculate the
  118. position of the sun at the time and date currently held by the DOS,
  119. draw the solar terminator ( it looks like a satellite ground trace ),
  120. and color the sun-lit portions of the world in red. It will then go on
  121. to draw the country boundaries, color the oceans blue, and color the
  122. USA green. The land areas which are in darkness will show up in black.
  123. The program may miss coloring part of the oceans blue because of the
  124. position of the solar terminator blocking the PAINT commands used in
  125. the subroutine at line 8000 ... . I got tired of adding ocean points
  126. to this routine to cover all the contingencies.
  127.  
  128.      After the map is drawn a Menu bar will appear on the bottom line of
  129. the screen, with 9 choices selected by the function keys:
  130.  
  131.            f1-   Select DX Prefix.
  132.                 You will be prompted to enter a DX prefix ( eg. ZS for
  133.                 S. Africa ). The program will then search the DX atlas
  134.                 for an occurrence of this prefix. It will display all
  135.                 of the entries ( ie ZS1,ZS2,... ) that contain this
  136.                 string and ask you to select one. If the number of
  137.                 candidate entries is large you can simply <ENTER> to
  138.                 continue the search.
  139.  
  140.                 When a selection is made the program will fetch
  141.                 the location of the prefix, make a propagation
  142.                 prediction for the currently selected date and time,
  143.                 draw the path from your QTH to that location, and
  144.                 display sundry useful information at the top of the
  145.                 screen. On the left of the screen the signal strength
  146.                 predictions will be shown for all Ham bands for which
  147.                 the frequency is more than 80% of the lowest usable
  148.                 frequency (LUF), less than 120% of the maximum usable
  149.                 frequency (MUF), and whose predicted signal strength
  150.                 is higher than -20dB relative to 0.5 microvolts into a
  151.                 50 ohm receiver input.
  152.  
  153.                 For each band which meets these criteria I display the
  154.                 frequency, the absorption losses (Labs), the ground
  155.                 reflection losses (Lref), the transmit and receive
  156.                 antenna losses due to ground reflection ( Ltx, Lrx ),
  157.                 and signal strength ( Prcv ). The losses are given in
  158.                 dB. The signal strength is given in dB relative to 0.5
  159.                 microvolts into 50 ohms. This is about an S-1 signal
  160.                 level for most Ham receivers, and S-9 usually
  161.                 corresponds to 50 microvolts at the antenna terminals.
  162.                 Thus a signal strength of 40 dB would correspond to a
  163.                 S-9 prediction.
  164.  
  165.                 The user should be cautioned that the signal strength
  166.                 predictions are very uncertain. I only calculate paths
  167.                 via the F2 layer, and there a great number of other
  168.                 propagation modes possible which may be better or
  169.                 worse than the pure F2 mode. Don't blame the author if
  170.                 this program says that you can't possibly work
  171.                 Australia when you are hearing VK's with S-9 signals.
  172.                 These are only crude indications of the likelihood of
  173.                 a path being open.
  174.  
  175.            f2-Specify Country Name.
  176.                 Same as option 1 except that you are prompted for the
  177.                 name of a country ( or a subset of that name such as
  178.                 'AUS', which will find both Austria and Australia ).
  179.                 The search process is insensitive to the case of your
  180.                 entry.
  181.  
  182.            f3-Specify Lat/Lon.
  183.                 Same as the above option except you will be prompted
  184.                 to enter the latitude and longitude of the desired DX
  185.                 location.
  186.  
  187.  
  188.            f4-Select Date/Time.
  189.                 Prompts for a new date and time to be used to
  190.                 calculate solar terminator and make propagation
  191.                 predictions. <ENTER> responses to either of these
  192.                 prompts will fetch the current DOS value of date or
  193.                 time. This option will also turn off the automatic
  194.                 updating of the terminator and map redraw.
  195.  
  196.            f5-Use Real Time.
  197.                 This option will reset the above option to the real
  198.                 (DOS) date and time and enable the auto update
  199.                 feature.
  200.  
  201.            f6-Select Short Path.
  202.                 This toggles the path from the long path option back
  203.                 to short path.
  204.  
  205.            f7-Select Long Path.
  206.                 This option toggles long path calculations.
  207.  
  208.            f8-Change Parameters.
  209.                 This returns you to the 7 choice initial menu to
  210.                 change the various default parameters such as sunspot
  211.                 number, antenna heights, power, etc.
  212.  
  213.            f9-Quit.
  214.                 Exits the program and returns you to DOS.
  215.  
  216.  
  217.      The program is entirely menu-driven so you don't have to remember
  218. any special commands to use it.
  219.  
  220.      Good luck!!
  221.  
  222.  
  223. Some Technical Information:
  224.  
  225.      The propagation is based upon the MINIMUF method, but with some
  226. modifications of the author.
  227.  
  228.  
  229.     1-Rather than use the standard MINIMUF method of only looking at
  230.       the first and last ionospheric bounce points ( the two control
  231.       point method ), I calculate the propagation at every hop and
  232.       select the worst-case condition out of all of them. This results
  233.       in generally much more pessimistic MUF and LUF estimates than
  234.       MINIMUF.
  235.  
  236.    2- I have included the E-layer screening frequency and lowest-
  237.       usable frequency ( LUF ) estimation technique given in chapter 4
  238.       of 'Amateur Radio Software ', by John Morris GM4ANB , RSGB
  239.       Books, Lambda House, Cranborne Road, Potters Bar, Hertfordshire
  240.       EN6 3JW. The subroutine starting at line 45000 contains this
  241.       calculation.
  242.  
  243.     3-I have used what apparently is the HAM convention for longitudes
  244.       being positive-West for the input and output in this program, in
  245.       the MIMIMUF subroutine, and in the DX Atlas file MAPPER.ATL.
  246.       However, in the internals of the program I immediately reverse
  247.       the sign of the longitude. Being an engineer by training I think
  248.       in terms of right-handed coordinate systems! Therefore those who
  249.       want to modify the program should be wary of the sign of the
  250.       longitude being used.
  251.  
  252.     4-Note that I have changed the names of the variables in the
  253.       MINIMUF subroutine from the standard values to names which are
  254.       descriptive of what the variable actually is.
  255.  
  256.     5-I have augmented the propagation predictions with a signal
  257.       strength prediction. For each ionospheric control (bounce) point
  258.       an estimate of the D-layer absorption is made according to the
  259.       method in chapter 5 of Davies, "Ionospheric Radio Propagation",
  260.       NBS monograph 80, 1965. The total D-region absorption is summed
  261.       up for all control points. The subroutine at line 46000 contains
  262.       this calculation.
  263.  
  264.     6-In addition, a calculation of the loss due to ground reflection
  265.       is made for each ground reflection point along the path. At each
  266.       of these points the map on the screen is checked to see if that
  267.       point is colored blue. If so, it is assumed that the bounce
  268.       point is at sea, and the reflection coefficient for sea water is
  269.       calculated ( dielectric constant of 80, conductivity of 4 mho/m
  270.       ). If the reflection point is over land then a dielectric
  271.       constant of 4 and conductivity of 0.01 mho/m are used. The
  272.       Fresnel reflection coefficients for both horizontal an vertical
  273.       polarization are power-averaged to account for the random
  274.       polarization of the wave due to Faraday rotation at HF
  275.       frequencies. I have also modified the reflection coefficients to
  276.       account for surface roughness. A RMS surface roughness of 4m is
  277.       used on the sea, and 15m for land points. The subroutine at line
  278.       35000 makes the reflection calculations.
  279.  
  280.     7-To account for the fact that most Hams have fairly low antenna
  281.       heights, thus suffer large losses at low elevation angles, I
  282.       explicitly calculate the multipath cancellation losses for each
  283.       antenna in the subroutine at line 36000. This is the standard
  284.       Fresnel reflection calculation without surface roughness
  285.       included. Most urban locations will be worse than this
  286.       calculation suggests because buildings in the foreground will
  287.       actually shadow the low angle line-of-sight and modify the
  288.       reflection area. If you know you have poor line-of-sight you
  289.       should modify the minimum launch angle setting at the initial
  290.       menu appropriately.
  291.