Разработка предложений по обеспечению подвижной авиационной электросвязью в северных широтах

Оглавление

Введение 7

1 Современное состояние и перспективы развития авиационной электросвязи в соответствии с системой CNS/ATM 11

1.1 Концепция ИКАО в области глобальной аэронавигации 11

1.2 Состояние и перспективы развития авиационной электросвязи 15

1.3 Выводы 26

2 Анализ технологии ВЧ радиосвязи и требования к ее характеристикам 27

2.1 Современное состояние и перспективы развития радиосвязи ВЧ диапазона 27

2.2 Влияние свойств ионосферы на характер распространения радиоволн ВЧ диапазона 36

2.3 Применение и характеристики каналов подвижной авиационной ВЧ радиосвязи 46

2.4 Влияние радиопомех при приеме сигналов в ВЧ диапазоне 50

2.5 Анализ принципов построения действующих центров авиационной подвижной системы радиосвязи и средств связи ВЧ диапазона 52

2.6Анализ антенно-фидерных систем действующих центров авиационной подвижной системы радиосвязи ВЧ диапазона 58

2.7 Анализ цифровых систем авиационной радиосвязи ВЧ диапазона 65

2.8 Выводы 75

3 Разработка предложений по обеспечению подвижнойавиационной электросвязью в северных широтах 77

3.1 Анализ эффективности функционирования подвижной авиационной электросвязи между диспетчерским пунктом и воздушным судном 77

3.2 Предложения по обеспечению подвижной авиационной электросвязью в северных широтах 84

3.3Методика расчета напряженности поля на линии связи ионосферной волной зенитного излучения в северных широтах 91

3.4 Выводы 101

4 Разработка методики оценки эффективности выбора антенных систем для NVIS линий авиационной подвижной радиосвязи в условияхСыктывкарского центра ОВД 104

4.1 Основные понятия теории эффективности 104

4.2 Основные электрические характеристики антенн ВЧ диапазона 106

4.3 Разработка методов формирования ДН слабонаправленных антенн ВЧ диапазона для NVIS систем подвижной радиосвязи 114

4.4 Разработка методов повышения энергетических характеристик антенно-фидерного тракта ВЧ диапазона 121

4.5 Предложение критериев оценки эффективности антенно-фидерных систем при выборе передающей антенны для NVIS 124

4.6 Предложение по выбору передающих АФС для NVIS линийавиационной подвижной радиосвязи в условиях Сыктывкарского центра ОВД 126

4.7 Выводы 131

Заключение 132

Список использованных источников 134

Приложение А 141

Приложение Б 142

Приложение В 143

Приложение Г 144

Приложение Д 145

Приложение Е 146

Список использованных источников

1. DOC 9750 – AN/963 Глобальный аэронавигационный план на 2016-2030гг. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.icao.int/publications/Documents/9750_cons_ru.pdf.
2. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиа-ции.«Авиационная электросвязь» Том III Системы связи [Электронный ре-сурс]. – URL: http://www.vip-class.ru/userfiles/file/biblioteka/attach_10_3.pdf.
3. AN-Conf/13-WP/4 Тринадцатая аэронавигационная конферен-ция«Общесистемное управление информацией (SWIM)» [Электронный ре-сурс]. – URL: https://www.icao.int/Meetings/anconf13/Documents/WP/wp_004_ru.pdf.
4. Системы CNS/АТМ: учеб. пособие / Сост. В.А. Казаков. – 2-е изд.,перераб. и доп. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2008. C 28-30.
5. DOC 9718 AN/ 957 Справочник по спектру радиочастот для нужд гражданской авиации [Электронный ресурс]. – URL: http://aerohelp.ru/sysfiles/374_245.pdf.
6.Комплексный план модернизации и расширения магистральной ин-фраструктуры на период до 2024 года: утв. распоряжением Правительства РФ от 30.09.2018 №2101-р. – Москва, 2018 – 65 с.
7. Региональная авиация – системный элемент магистральной инфра-структуры [Электронный ресурс]. – URL: https://www.aex.ru/docs/2/2018/11/ 28/2843/, 05.01.2022.
8. Федеральная целевая программа «Модернизация Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации (2009 - 2020 го-ды)»: Утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 сентября 2008 г. № 652 [Электронный ресурс] // Консультант Плюс [Офиц. сайт]. Режим доступа: URL: http://www.consultant.ru.
9.  Маслов, В.В. Организация системы высокочастотной связи и пере-дачи данных для организации воздушного движения в Российской Федера-ции. / В.В. Маслов, Н.Ю. Рунов, В.В. Соломенцев// Научный вестник МГТУГА. Выпуск № 180, 2012, С 40 – 47.
10. Иванов, В.А. Зондирование ионосферы и декаметровых каналов связи сложными радиосигналами / В.А. Иванов, Д.В. Иванов, Н.В. Рябова //Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. – 2010. – № 1.– С. 3-37.
11.Брюнелли, Б.Е. Физика ионосферы / Б.Е. Брюнелли, А.А. Намгладзе. –М.: «Наука». – 1988. – 328 с.
12. Головин, О.В. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / О.В. Головин, С.П. Простов: под редакцией профессора О.В. Головина. – М.: Горячая линия-Телеком, 2006. – 598 с.
13. Благовещенский, Д.В. Высокоширотные географические явления и прогнозирование коротковолновых радиоканалов / Д.В БлаговещенскийГ.А. Жеребцов. – М.: Наука, 1987. – 271 с.
14.Елсуков, А.А. Однопозиционная система частотного обеспечения ближней декаметровой связи на основе технологии программно-конфигурируемого радио: дис. . . . канд. тех.наук / Елсуков Алексей Александрович. – Йошкар-Ола, 2015. – 135 с.
15. Гершман,, Б.Н. Волновые явления в ионосфере и космической плазме /Б.Н Гершман, Л.М. Ерухимов, Ю.Я Яшин. – М.: Наука, 1984. -392 с.
16. Коршунов, Д.В. Анализ факторов, влияющих на качество радиосвязи вКВ-диапазоне [Электронный ресурс].–URL: https:// cyberlenin-ka.ru/article/n/analiz-faktorov-vliyayuschih-na-kachestvo-radiosvyazi-vkvdiapazone/viewev.
17.  Рекомендация МСЭ-R P.372-13. Радиошум. 09/2016.
18.  Иванов В.А., Рябова Н.В., Иванов Д.В., Сушенцов Р.А., Рябова М.И.,Чернов А.А. Исследование влияния моделей многолучёвости на структурные функции ионосферных декаметровых каналов радиосвязи. Вестн. Поволжского гос. техн. ун-та. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2015. №4(28). С. 6-17.
19. Международный союз электросвязи. Регламент радиосвязи. Приложения. Издание 2004 года. – Женева.: изд. ITU, 2004. С 394-475
20. Международный союз электросвязи. Правила и процедуры, утвер-жденные Радиорегламентарным комитетом. Издание 2012 года [Электрон-ный ресурс]. – URL: https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/reg/R-REG-ROP-2012-R11-PDF-R.pdf.
21. Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации: Утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 18 сентября 2019 г. № 1203-47.
22. Комарович, В.Ф. Случайные радиопомехи и надежность КВ – связи /В.Ф. Комарович, В.Н. Сосунов. -М.: Связь, 1977. -134 с.
23. Иванов, В.А. Основы радиотехнических систем ДКМ диапазона / В.А.Иванов, Н.В. Рябов, В.В. Шумаев. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. -204 с.
24. ГОСТ Р 51664 – 2000. Системы и аппаратура автоматического управленияканалами радиосвязи. Основные параметры.
25. Силякова, В. А. Системы авиационной радиосвязи / В.А. Силякова -СПбКУАП. СПб., 2004 – 160 с.
26. КВ приемник ПТ-100 ПРМ-Ц. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rimr.ru/catalog/rzhd/kv-priemnik-pt-100-prm-ts/
27. КВ передатчик ПП-1000Ц. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rimr.ru/catalog/aviatsiya/tranzistornyy-kv-peredatchik-pp-1000ts/
28. МАК. Авиационные правила. Часть 170. Сертификация оборудования аэродромов и воз¬душных трасс (АП-170), том II. Сертификационные требования к оборудованию аэродромов и воздушных трасс. Издание третье, 2013. –217 с. [Электронный ресурс]. – URL: http://libnorm.ru/Files2/1/4293781/4293781843.pdf.
29. Айзенберг, Г.С. Коротковолновые антенны / Г .З .Айзенберг ,С . П. Белоусов , Э . М . Журбенко и др .; Под ред . Г .З .Айзенберга . – 2- е ,перераб . и доп . – М .: Радио и связь , 1985. – 536 с.
30. Надененко, С.И. Антенны. – М.: Связьиздат, 1963. – 552с.
31. Гвоздев И.Н., Муравьев Ю.К., Серков В.П., Чернолес В.П. Характеристики антенн радиосистем связи. – Л.: ВАС – 1978. – 231 с.
32. Гончаренко, И.В. Антенны КВ и УКВ. Часть III.: Основы и практика. М.: ИП РадиоСофт. 2005. -288 с.
33. Приемо-передающая антенна КВ диапазона квазизенитного излучения для ближней связи [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rimr.ru/catalog/ afu-ustroystva/antenny-kv-diapazona-kvazizenitnogo-izlucheniya-dlya-blizhney-svyazi/
34. Комплект антенны АПГК (2-12) [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rimr.ru/catalog/afu-ustroystva/mobilnaya-ramochnaya-antenna-kv-diapazona-krug/
35. Маковий, В.А. Построение современных систем радиосвязи КВ диапазона // Теория и техника радиосвязи. Выпуск №3, 2009, С 77-86.
36. Курс лекций «Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций» [Элек-тронныйресурс].– URL: http://supervideoman.narod.ru/s9/6_8.htm.
37. Кузьмин, О.В. Анализ алгоритмов декодирования стандарта радиосвязиMIL-STD-188-141B [Электронный ресурс]. –URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-algoritmov-dekodirovaniya-standarta-radiosvyazi-mil-std-188-141b/viewer.
38. DOC 9741-AN/692 Руководство по ВЧ линии передачи данных [Электронный ресурс].– URL: http://www.aviaizdat.ru/uploads/cat_2016_ru.pdf.
39. Серков, В.П. Расчет коротковолновых радиолиний / В.П.Серков,П.В. Слюсарев. – Л.: ВАС, 1977. – 138 с.
40. Ротхаммель, К. Антенны. Том 1 (11-е издание). / К. Ротхаммель, А.Кришке. – М.: Данвел. – 2007. – 416 с.
41. Альперт, Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера /Я.Л. Альперт. – М., изд-во «Наука». – 1972. – 560 с.
42. Рекомендация МСЭ-Т P.1239-3. Эталонные характеристики ионо-сферы,разработанные МСЭ-Т. – 2012. – 29с.
43. Рекомендация МСЭ-Т P.533-11. Метод для прогнозирования рабочиххарактеристик ВЧ-линий. – 2012. – 29с.
44. Рекомендация МСЭ-Т P.368-9. Кривые распространения земной волныдля частот между 10 кГц и 30 МГц. – 2007. – 54с.
45. Руководство по требуемым характеристикам связи (RCP). ИКА-Одокумент 9869 AN/462. – 2008г. – 46 с.
46. Силяков, В.А. Системы авиационной радиосвязи: учеб. пособие / В.А.Силяков, В.Н. Красюк. – СПб, ГУАП. – 2004. – 160 с.
47.  Покровский, Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи / Н.Б. Покровский. – Связьиздат, Москва. – 1962г. – 392с.
48. Бобров, Н.В. Радиоприемные устройства / Н.В. Бобров. – изд. 2-е, доп. –М., «Энергия». – 1976. – 368 с.
49. Землянов, И. С. Модемы с ортогональными поднесущимимобиль-ныхсистем коротковолновой связи с адаптацией к условиям распространения радиоволн: дис. . . .кан. тех. наук /И. С. Землянов. – Омск, 2016. – 183 с.
50. Майстренко, В. А. Особенности построения и функционирования мобильных КВ сетей связи// Научно-технические ведомости СПбГПУ.Информатика. Телекоммуникации. Управление. Выпуск №6, – СПб.:изд. Политехнического университета, 2008, С 40-50.
51. Пономарев, В. В. Основы телекоммуникаций. Сборник описаний практических работ, – Архангельск.: Арханг. колл. телеком. 2015. – 42 с.
52.Поляков, В.Г. NVIS – Техника ближней  связи на КВ//Спецтехника связи. Выпуск №1, 2009, С 59-63.
53. Иванов, В. А.; Иванов, Д. В.; Рябова, М. И.; Сорокин, Н. А..Искажениесложныхдекаметровых радиосигналов в дисперсных ионосферных радиоканалах при квазизенитном распространении // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы, № 1, 2010. С.43-53.
54. Иванов, Д. В.; Иванов, В. А.; Рябова, Н. В.; Елсуков, А. А.; Рябова, М.И.; Чернов, А. А.. Система частотного обеспечения каналов вч связи на базе нового цифрового ионозонда на платформе usrp // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов, Т. 5, № 4, 2014. С.133-136.
55. Варламов, О.В. Использование необыкновенной волны для цифрового радиовещания DRM зенитным излучением // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. – 2015. – №1. – С. 32–38.
56. Горбушина,Г. Н. Инструкция по расчету коротковолновых линий радиосвязи на высоких широтах [Текст] / Г. Н. Горбушина, В. М. Дриацкий, Е. М. Жулина ; АН СССР. Ин-т земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн. Аркт. и антаркт. ин-т. – М.: Наука, 1969. – 109 с.
57.Долуханов, М.П. Распространение радиоволн. Издание 4-е. – М.:Связь,1972. – 336 с. 
58. Казанцев, А.Н. Развитие метода расчета напряженности электриче-ского поля коротких волн  // Труды  ИРЭ. – 1956. – №2, №3.
59. Основы управления использованием радиочастотного спектра [Текст] / под ред. М. А. Быховского. – М.: URSS [и др.], 2012. Т. 2 : Обеспечение электромагнитной совместимости радиосистем / [А. Л. Бузов и др.]. – 2012. – 553 с. 
60. Черенкова, Е.Л. Распространение радиоволн / Е.Л. Черенкова, О.В. Чернышев; –М.: Радио и связь, 1984. –272 с.
61. Клименко, И. С. Теория систем и системный анализ: учебное посо-бие / И. С. Клименко. – М.: Российский новый университет, 2014. – 264 c. 
62. Соболев, Е.В. Организация радиотехнического обеспечения поле-тов.Часть 1. Основные эксплуатационные требования к авиационным ком-плексам навигации, посадки, связи и наблюдения: учебное пособие / Е.В. Соболев. – СПб: СПбГУ ГА. – Санкт-Петербург. – 2007. – 120 с.
63. Марков, Г.Т. Антенны.Учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов. Издание 2-е, перераб. и доп. / Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов: –М.: «Энергия», 1975. 528 с.
64.Драбкин,А.Л. Антенно-фидерные устройства. Издание 2-е, доп. и перераб.  / А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко,  А.Г. Кислов: – М.: «Сов. радио», 1974. – 536 с.

Методы формирования ДН антенн NVIS систем подвижной авиацион-ной радиосвязи рассмотрим для слабо направленных антенн (ВГДШ, ВГД, УГД), применяемых в Сыктывкарском центре ОВД.
Ширина главного лепестка ДН антенны ВЧ диапазона в горизонталь-ной плоскости, для покрытия зоны радиосвязи радиусом до 400 км, должна иметь очертания окружности, а в вертикальной плоскости не должна быть уже 1501600, по соображениям сохранения устойчивости радиосвязи при флуктуациях распространения радиоволн. Под зоной действия (покрытия) понимается область пространства, в пределах которой обеспечивается воз-можность установления и поддержание устойчивого радиообмена [62]. 
В радиочастотных антеннах чаще всего используется горизонтальная поляризация радиоволн, что помогает снизить потери на землю для переда-ющих антенн и улучшает отношение сигнал/шум в приемных антеннах (раз-личные виды помех в основном имеют вертикальную поляризацию). Для борьбы со всеми видами замираний используется космический радиоприем-ник для нескольких одновременно работающих антенн (и приемников), рас-положенных вдоль направления прихода радиоволн на расстояниях около 300 м (разнесенных в пространстве) или расположенных в одном месте, но имеющих ортогональные поляризации (разделение поляризации).