Методика підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування на основі врахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державне підприємство "Центральний науково-дослідний інститут навігації і управління"

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Методика підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування на основі врахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі

Ларіонов О.М.

05.22.13 - навігація та управління рухом

Київ - 2009

Вступ

Актуальність теми. Світовий досвід використання радіонавігаційних систем (РНС) показав, що забезпечення безпечного й ефективного руху всіх видів транспортних засобів залежить від трьох взаємопов'язаних технологій: навігація, зв'язок і спостереження. Ці складові є основними при організації управління динамічними об'єктами у зоні обслуговування.

На цей час у світі при зростанні кількості рухомих об'єктів також підвищуються і вимоги до засобів навігаційного обслуговування щодо високоточного визначення координат, швидкості та параметрів руху. Крім того, в сучасних РНС інтенсивно використовуються сантиметрові (СМХ) і міліметрові (ММХ) радіохвилі, що має ряд переваг. Це забезпечує можливість більш якісного виконання завдань із визначення навігаційних параметрів об'єктів. Зокрема РНС із застосуванням ММХ дозволяє:

створювати вужчі спрямовані пучки випромінювання, порівняно із СМХ, що дає можливість підвищити точність визначення по кутових координатах;

вирішувати питання зменшення потужності радіопередавача РНС завдяки концентрації енергії у вузькому діапазоні кутів;

здійснювати передачу сигналів у більшій смузі частот, ніж системи з довшими хвилями, що істотно збільшує швидкість та обсяг передачі навігаційних даних, це особливо важливо для визначення навігаційних параметрів динамічних об'єктів.

Однак в РНС, які використовують СМХ і ММХ, наявні обмеження, пов'язані з особливостями розповсюдження радіохвиль у тропосферному шарі Землі. Це обумовлено впливом тропосферних ефектів, а саме:

1. Поглинання і розсіювання радіосигналу пов'язане з гідрометеорами (у вигляді дощу, туману, граду, снігу).

2. Флуктуації параметрів радіосигналів (амплітуди, фази, частоти, поляризації, часу запізнення) виникають у дощах та газах тропосфери при поширенні радіохвиль, порушуючи когерентний прийом радіосигналів та спотворюючи їх форму.

3. Глибокі інтерференційні завмирання (що мають порівнянний із поглинанням вплив) обумовлені відбиттям радіохвиль шаруватими утвореннями у тропосфері.

4. Частотно-селективні завмирання радіосигналу при поширенні СМХ і ММХ у нижніх шарах тропосфери відбуваються внаслідок вихрових (турбулентних) неоднорідностей, які істотно впливають на прийом радіосигналу.

Можливість застосування СМХ і ММХ обмежується перерахованими недоліками, що вимагає їх дослідження і урахування.

Аналіз літератури показав, що в дослідження, пов'язані з розглядом СМХ і ММХ у тропосферному шарі атмосфери Землі при створенні радіотехнічних та радіонавігаційних систем, зробили свій внесок: Баранов Г. Л., Бєлавін О. В., Бєляєвський Л. С., Грудінська Г. П., Долуханов М. П., Іванов М. А., Казарінов Ю. М., Козелков С. В., Коржик В. І., Лобкова Л. М., Тепляков І. М., Фінк Л. М., Черенкова Е. Л., Чернишов О. В. та інші фахівці.

На основі вищевикладеного обґрунтовано можна стверджувати, що напрямок дослідження, пов'язаний із урахуванням умов поширення СМХ і ММХ для підвищення точності місцезнаходження об'єктів радіотехнічними методами, є важливим.

Урахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі при поширенні СМХ і ММХ для підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування є актуальним науковим завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана відповідно до Загальнодержавної цільової науково-технічної космічної програми України на 2008 - 2012 роки, планів наукової і науково-технічної діяльності ДП "Центральний науково-дослідний інституту навігації і управління". Одним із напрямків досліджень програм, що проводились, є удосконалення існуючих і створення нових наземних радіонавігаційних систем і комплексів. Автор брав участь у виконанні науково-дослідних робіт (шифри "Навігація", "Геомережа") із модернізації існуючих та створення нових РНС.

Мета і завдання дослідження.

Мета дисертаційної роботи: підвищення точності наземних засобів РНС у зоні навігаційного обслуговування на основі урахування впливу тропосферних ефектів при поширенні СМХ і ММХ.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі сформульовані і вирішені такі наукові завдання:

проведено аналіз дії радіофізичних ефектів, що виникають у тропосфері Землі, на поширення СМХ і ММХ і їх вплив на точність вимірювань у РНС;

розроблена методика підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування на основі урахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі;

проведено імітаційне моделювання для умов тропосферних збурень та оцінено отримані результати;

вироблені рекомендації щодо використання розробленої методики для підвищення точності місцевизначення динамічних об'єктів в умовах наявності тропосферних ефектів у зоні навігаційного обслуговування.

Об'єкт дослідження - процеси впливу тропосферних ефектів на радіоканал при передачі навігаційних радіосигналів СМХ і ММХ діапазонів.

Предмет дослідження - методика підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування в умовах впливу тропосферних ефектів у радіоканалі.

Методи дослідження: теоретичною базою для вирішення сформульованого завдання є роботи з теорії статистичної радіотехніки, теорії поширення радіохвиль, теорії завадостійкості, а також теорії побудови приймально-передавальних пристроїв радіонавігаційних систем. Поряд з аналітичними розрахунками в дисертаційній роботі використовувалося імітаційне моделювання на ПЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Набула подальшого розвитку модель, що дозволяє адаптуватись до найбільш типових випадків поширення радіохвиль сантиметрового і міліметрового діапазонів шляхом урахування впливу шаруватих утворень у тропосфері у зоні навігаційного обслуговування.

2. Удосконалена модель завмирання радіосигналу у тропосфері при використанні СМХ і ММХ, яка дозволяє уточнювати статистичні властивості радіосигналів.

3. Набула подальшого розвитку комплексна методика підвищення точності функціонування наземних засобів навігаційного обслуговування рухомих об'єктів у зоні її дії, що враховує поточний вплив шаруватих утворень у тропосфері та статистичні властивості радіосигналів.

Практичне значення отриманих результатів досліджень.

1. Запропонована модель найтиповіших випадків поширення радіохвиль сантиметрового і міліметрового діапазонів за наявності шаруватих утворень у тропосфері, що дає можливість провести кількісну оцінку їх впливу на точність наземних засобів навігаційного обслуговування.

2. Запропонована модель завмирань радіосигналу СМХ і ММХ діапазонів у тропосферному шарі, яка робить можливим проведення кількісної оцінки статистичних властивостей радіосигналів.

3. Розроблена методика підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування на основі урахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі, що дозволяє оптимально змінювати характеристики сигналу при визначенні місцезнаходження об'єкта.

4. Отримано аналітичний вираз для ефективної тривалості радіосигналу, що дозволяє швидко проводити розрахунок зміни тривалості радіосигналу з метою урахування змін умов поширення радіохвиль.

Результати досліджень можуть бути застосовані при розробленні та обґрунтуванні технічних вимог до приймально-передавальних пристроїв РНС, а також для визначення умов функціонування перспективних РНС при передачі радіосигналів у тропосфері.

Достовірність результатів.

Достовірність отриманих результатів дисертаційної роботи підтверджується тим, що вони не суперечать відомим положенням розповсюдження радіохвиль, побудови радіонавігаційних систем, статистичної теорії радіотехніки, теорії завадостійкості, а також збігом отриманих даних із результатами імітаційного моделювання.

Наукові та практичні результати досліджень, отриманих у роботі, впроваджені, що підтверджується актами реалізації.

Особистий внесок здобувача.

Основні положення дисертаційної роботи відображені в 7 опублікованих статтях у збірниках наукових праць, які входять до переліку видань дозволених ВАК України для публікацій результатів досліджень з технічних наук. При цьому особистий вклад автора в спільних роботах полягає у такому:

в [1] при оцінці підвищення якості функціонування радіонавігаційних систем, запропонована модель статистичних властивостей багатопроменевих радіосигналів для обліку впливу тропосферних ефектів при виникненні частотно-селективних завмирань радіосигналу на трасі тропосферного поширення;

у [2] при аналізі поширення СМХ і ММХ в атмосфері Землі проведено облік тропосферних ефектів для підвищення якості функціонування радіосистем;

у [3] оцінено вплив на радіосигнал частотно-селективних завмирань як наслідку тропосферних ефектів;

у [4] запропоновано механізм урахування впливу дисперсійних властивостей атмосферних ефектів на характеристики радіотехнічних систем;

у [5] оцінено характеристики радіотехнічних систем на основі урахування впливу атмосферних ефектів;

у [6] на основі аналізу особливостей поширення радіосигналів в атмосфері Землі досліджено амплітудні і фазові спотворення широкосмугових радіосигналів.

Апробація результатів дисертації.

Отримані результати досліджень дисертаційної роботи були викладені під час таких заходів:

четвертої науково-практичної конференції із загального управління якістю та навколишнім середовищем (Севастополь, 2004 р.);

восьмої міжнародної науково-технічної конференції "Проблеми інформатики та моделювання" (Харків, 2008 р.);

п'ятої наукової конференції "Новітні технології - для захисту повітряного простору" (Харків, 2009 р.).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані у 7 статтях у науково-технічних збірниках, 3 виступах на наукових конференціях у вигляді тез доповідей. Матеріали роботи увійшли до 2 звітів з науково-дослідних робіт.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Загальний обсяг дисертації становить 145 сторінок, з них: 23 рисунки (10 рисунків на 10 окремих сторінках), 3 таблиці на 1 сторінці, 3 додатки на 10 сторінках, список використаних джерел на 9 сторінках (105 найменувань).

1. Основний зміст роботи

У вступі на основі проведених досліджень і порівняльного аналізу відомих публікацій обґрунтовується актуальність обраної теми і ставиться наукове завдання, показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Визначається предмет і об'єкт дослідження, формулюється мета і ставляться часткові наукові завдання дослідження, визначаються методи їх розв'язання. Наводиться наукова новизна, практична значимість отриманих результатів та відомості про публікації і апробації результатів дослідження.

Перший розділ присвячений дослідженню можливих напрямків підвищення точності вимірювань навігаційних параметрів у РНС.

У роботі проведено аналітичний огляд основних радіотехнічних методів визначення місцезнаходження об'єкта та визначені залежності похибок вимірювання від енергетичних характеристик радіосигналу. Так, розглянуті кутомірні, далекомірні, різницево-далекомірні РНС для систем ближньої радіонавігації. У основі розглянутих РНС використовують радіотехнічні вимірювання електромагнітного поля несучої частоти, що характеризується амплітудою, частотою, фазою і часом. Значення цих величин використовують для визначення навігаційного параметра.

Параметри прийнятих сигналів у реальних умовах залежать від процесів поширення радіосигналу. При цьому зміни сигналу, що вносяться середовищем поширення, не дозволяють з достатньою точністю визначити навігаційні параметри. Оскільки точність вимірювання визначається похибкою вимірювання, в роботі проведений огляд похибок вимірювань радіотехнічними методами. Визначено вплив випадкових складових цих похибок, що обумовлюють потенційну точність вимірювань.

Наведена у роботі потенційна точність визначення дальності, кутових координат і швидкості об'єкта, виражена через дисперсію помилки вимірювання, показує її залежність від співвідношення енергії сигналу і шуму. Таким чином, точність вимірювань залежить від умов, що впливають на втрати енергії сигналу РНС при його поширенні. При цьому виникнення таких втрат у реальних каналах передачі радіосигналу має непостійний характер, що вимагає використання статистичних методів обліку впливу на радіосигнал умов поширення.

У роботі розглянуто тропосферний шар Землі. На основі аналізу літератури наведена класифікація тропосферних ефектів, що впливають на поширення радіосигналів. Це дозволило виділити основні чинники впливу на поширення СМХ і ММХ. Враховуючи особливості поширення цих радіохвиль, визначено ступінь впливу основних тропосферних ефектів.

У ході роботи були розглянуті статистичні характеристики тропосферного радіоканалу. Як параметр сигналу, що пов'язаний з його енергетичною характеристикою, розглянута ефективна тривалість сигналу на виході з радіоканалу.

У роботі вперше отримано аналітичний вираз, що враховує вплив амплітудної і фазової частин спектра сигналу на виході з радіоканалу та визначає квадрат ефективної тривалості цього сигналу:

,(1)

де Е - енергія сигналу;

G() - нормована амплітудна частина спектра сигналу;

() - нормована фазова частина спектра сигналу.

З виразу (1) випливає, що для отримання мінімальної тривалості сигналу необхідно, щоб його фазовий спектр був постійним у смузі частот сигналу, а амплітудний спектр був якнайширшим. Якщо фазовий спектр містить не лінійну складову, то відбувається спотворення форми сигналу.

Отриманий вираз (1), який характеризує сигнал на виході радіоканалу, враховує величину впливу загальних умов поширення на енергетичні характеристики радіосигналу, що у свою чергу впливає на точність вимірювань навігаційних параметрів у РНС.

Результати проведених досліджень, відображених у розділі, дозволили аргументовано обґрунтувати поставлення загального та часткових завдань. Визначена мета роботи та основні напрямки досліджень.

Другий розділ присвячено дослідженню закономірностей і ступеня впливу тропосферних ефектів на радіосигнал, що згідно із запропонованою методикою обумовлює загальну точність радіонавігаційних вимірювань.

Для оцінки ступеня впливу на сигнал у радіоканалі використана передавальна функція цього каналу. У роботі визначені умови, при виконанні яких форма сигналу на виході радіоканалу не спотворюється, а саме: показано, що форма сигналу на виході радіоканалу буде спотворюватися, якщо радіоканал, окрім затримки сигналу, має властивість вносити фазове зрушення, не пропорційне частоті сигналу і не залежне від неї. Тому засоби формування сигналу повинні забезпечувати рівномірну амплітудно-частотну характеристику (АЧХ) сигналу, постійний нахил фазо-частотної характеристики (ФЧХ) сигналу та початкову фазу, кратну 2р. Ці умови є розрахунковими.

У реальних умовах радіоканал під впливом середовища вносить амплітудні і фазові спотворення сигналів. Так визначено, що швидкість наростання сигналу на виході радіоканалу майже пропорційна ширині смуги АЧХ сигналу, хоча точна форма вихідної напруги залежить від форми ФЧХ сигналу. Основний вплив лінійної фазової характеристики полягає в зсуві частини енергії відносно початку сигналу, а нелінійна характеристика спричиняє істотні спотворення форми сигналу.

Враховуючи зміни АЧХ і ФЧХ радіоканалу через його передавальну функцію H(щ,t), а також використовуючи вираз (1), можна оцінити ступінь впливу збуреного радіоканалу на сигнал. Якщо енергетичний спектр вхідного сигналу постійний у смузі частот (const), фаза сигналу дорівнює нулю, та АЧХ і ФЧХ радіоканалу є функціями частоти, то квадрат ефективної тривалості сигналу визначається

, (2)

де Н() - нормована амплітудна частина передавальної функції радіоканалу;

() - нормована фазова частина передавальної функції радіоканалу.

Оцінка спотворення широкосмугових сигналів у тропосферному радіоканалі, параметри якого змінюються в часі випадково, показала, що енергетичні втрати сигналу пов'язані і з зменшенням ефективної смуги пропускання каналу.

Для оцінки енергетичних втрат радіосигналу використовується комплексна обвідна усередненого квадрата модуля взаємокореляційної функції сигналів на вході і виході радіоканалу:

, (3)

де B(ф1,?1) - кореляційна функція неспотвореного радіоканалу;

R0(ф1,?1) - автокореляційна функція комплексної обвідної сигналу;

ф1 і 1 - часове і частотне зрушення, обумовлене часовою зміною параметрів радіоканалу.

Співвідношення (3) є основним при розрахунках втрат, що виникають у радіоканалі, якщо його параметри флуктуюють у часі.

Оскільки втрати сигналу пов'язані і з смугою пропускання радіоканалу (у якій сигнал може бути переданий без спотворень), то необхідно ураховувати смугові властивості турбулентної тропосфери для визначення ступеня когерентності сигналів на різних частотах.

Аналіз загальноприйнятої моделі випадкових неоднорідностей зі спектром Гауса показав, що вона не може бути використана для оцінки флуктуації амплітуди і фази двох монохроматичних сигналів, які поширюються в неоднорідному середовищі реальних умов через те, що для ціх умов, як правило, неможливо ввести поняття про характерний масштаб неоднорідностей. Тому для таких умов поширення були розглянуті три типові зони відносно неоднорідностей, та визначені залежності флуктуацій амплітуди і фази сигналів від масштабів неоднорідностей у вказаних зонах.

1. Далека зона (відносно великомасштабних неоднорідностей). Характерним для цієї зони є збіг інтервалу частотної кореляції рівня флуктуації амплітуди і фази сигналу.

2. Середня (проміжна) зона. Має найбільший вплив на поширення СМХ і ММХ, при цьому функція кореляції рівня флуктуації амплітуди Кч не залежить від характерних масштабів неоднорідностей.

Для частотної кореляції флуктуації амплітуди

,

де ЩR - частотне рознесення;

с - показник посилення спектра.

Для функції кореляції фази (при ЩR<<1)

,

де Су - структурна стала флуктуацій;

d0 - хвилювий параметр.

3. Ближня зона (відносно дрібномасштабних неоднорідностей). Відмінністю цієї зоні від інших те, що флуктуації рівня і фази на різних частотах виявляються корельованими. Відмінність оцінок Kч та Ks не перевищує 0,5.

У результаті досліджень, відображених у розділі, запропонована аналітична оцінка ступеня впливу на радіосигнал типових, реальних умов його поширення у тропосфері. Це дозволяє визначити необхідні дані для змін характеристик радіосигналу, що подається до радіоканалу, і тим самим урахувати загальний вплив тропосферних ефектів та забезпечити підвищення точності радіонавігаційних вимірювань.

Третій розділ присвячено розробленню науково-методичного апарату методики для урахування впливу шаруватих утворень у тропосфері на радіоканал та оцінки рівня завмирань радіосигналу, що обумовлює точність радіонавігаційних вимірювань у поточних випадках розташування засобів навігаційного забезпечення відносно шаруватих утворень.

У тропосфері виникають умови, при яких залежність коефіцієнта заломлення середовища n від висоти h не є монотонною функцією n(h), що обумовлено наявністю у тропосфері малорозмірних неоднорідностей (шаруватих утворень). Внаслідок цього радіохвилі, поширюючись у такому середовищі, зазнають відбиття, заломлення тощо, а це у свою чергу веде до спотворення параметрів прийманого радіосигналу. Взаємодія радіохвиль з такими утвореннями залежить від властивостей утворень, геометрії траси і поширення шаруватого утворення (шару) щодо пунктів прийому-передачі радіосигналу. У роботі запропонована модель поширення радіосигналів у тропосфері, яка враховує вплив шаруватих утворень тропосфери Землі, що змінюють властивості радіоканалу.

Для оцінки параметрів, що характеризують шаруваті утворення, використано вираз коефіцієнта відбиття хвилі від шару з довільною залежністю n(h)

,(4)

де б - кут ковзання;

z - товщина шаруватого утворення;

- діелектрична проникність шаруватого утворення;

л - довжина хвилі.

На підставі виразу (4) та використовуючи нормалізовані параметри (n0, k), можливо визначити основні параметри шаруватого утворення:

ефективна товщина

;

загальна товщина

Y ;

градусна функція

.

Використовуючи значення отриманих параметрів шару, можна виділити чотири типові випадки поширення радіохвиль за наявності шаруватих утворень (шару) відносно пунктів прийому-передачі радіосигналу (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Типові випадки поширення радіохвиль за наявності шаруватих утворень (шару) відносно пунктів прийому-передачі навігаційного радіосигналу

Випадок 1. Шар розташований біля одного з пунктів. У точку прийому приходять дві радіохвилі: пряма та відбита від шару. Особливістю цього випадку є інтерференція хвиль, що спричиняє завмирання сигналу в місці прийому.

Швидкість завмирання сигналу буде дорівнювати

х ,

де h - висота шару;

?L - різниця ходу радіохвиль у такому шарі.

Період цих станів визначається як

,

де нH - вертикальна швидкість перетину радіохвилею відбиваючої межі;

nF - номер зони Френеля, у якій розміщено приймач;

Випадок 2. Шар охоплює обидва пункти. У цьому випадку можливі завмирання сигналів, обумовлені відхиленням діаграми спрямованості антени від заданого напряму або переходом одного з пунктів у зону тіні (при малій величині просвіту над перешкодою між пунктами).

Випадок 3. Шар охоплює лише один з пунктів, а товщина шару і градієнт у ньому достатні для існування хвилювого захоплення. При цьому більша частина хвиль продовжують розповсюджуватися по "каналу", що зумовлює лише завмирання сигналу біля приймача. Товщина елемента шару, при якому відбувається хвилюве захоплення, визначається згідно з тотожністю

,

де аe- градієнт індексу рефракції;

л - довжина хвилі радіонавігаційного сигналу.

Випадок 4. Порівняно тонкий, але протяжний шар розташований уздовж лінії, що розділяє пункти. При цьому можливе виникнення повільних глибоких завмирань, пов'язаних з екрануванням.

Для оцінки рівня завмирань радіосигналу в описаних випадках запропоновано використання статистичної моделі завмирань Райса, що характеризує статистичні параметри радіосигналу при наявності умов для виникнення завмирань. На підставі цієї моделі наведені залежності, що характеризують завмирання радіосигналу за умови виконання співвідношення поточного рівня сигналу (U) та його нижнього рівня (U0), які мають такий вигляд:

імовірність глибини завмирань -

P(U?U0) = k1U02 ; (5)

кількість завмирань -

N(U?U0) = k2U0 ; (6)

середня тривалість завмирань -

(U?U0) = k3U0 ; (7)

де k1, k2, k3, - статистичні табличні коефіцієнти.

Залежність (5) відображає лінійну залежність імовірності появи глибоких завмирань від частоти радіосигналу та довжини траси розповсюдження радіохвилі. Залежність (6) характеризує кількість завмирань за обраний проміжок часу. Залежність (7) є найбільш універсальною, тому що коефіцієнт k3 мало залежить від частоти радіосигналу та метеорологічних умов.

У результаті досліджень, відображених у цьому розділі, запропоновані моделі, що згідно з методикою дозволяють визначити найбільш типові випадки поширення радіохвиль та здійснити уточнення характеристик завмирання радіосигналу у тропосфері при впливі на них шаруватих утворень. Це враховує окремі поточні випадки впливу тропосферних ефектів, тим самим більш ретельно визначає необхідні зміни сигналу на вході до радіоканалу для підвищення точності радіонавігаційних вимірювань.

У четвертому розділі наведено комплексну методику підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування та результати імітаційного моделювання. Запропоновано науково-практичні рекомендації використання розробленої методики.

Запропонована методика базується на урахуванні поточного впливу шаруватих утворень у тропосфері та статистичних властивостей радіосигналів.

Комплексна методика спрямована на оцінювання процесів зміни характеристик сигналу що подається в радіоканал.

Наслідком використання цієї методики є підвищення точності вимірювань навігаційних параметрів у РНС при наявності впливу тропосферних ефектів у радіоканалі.

Для перевірки розробленої методики проведено імітаційне моделювання, з визначенням завдань:

моделювання збурень тропосфери та її вплив на радіоканал передачі сигналів;

порівняльного аналізу оцінки точності навігаційних вимірювань з використанням розробленої методики підвищення точності та без неї;

обробка фактичних даних відомих* радіофізичних вимірювань і отриманих результатів моделювання.

Отримані результати моделювання показали можливість підвищення точності навігаційного обслуговування не менш ніж на 5 - 8% та підтверджують, що запропонована методика не суперечить відомим теоретичним положенням.

Запропоновані науково-практичні рекомендації використання результатів дисертаційних досліджень.

навігаційний тропосферний радіофізичний наземний

Загальні висновки

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що виявляється в урахуванні впливу тропосферних ефектів у радіоканалі при поширенні СМХ і ММХ для підвищення точності вимірювань наземних засобів навігаційного обслуговування. У ході роботи автор отримав наукові та практичні результати, до яких належать такі:

1. Проведено аналіз дії радіофізичних ефектів, що виникають у тропосфері Землі, на поширення СМХ і ММХ і їх вплив на точність вимірювань у РНС. Це дозволило виділити основні чинники та спосіб їх впливу на точність вимірювань у РНС. На основі цього аналізу обґрунтовано спосіб яким можливо підвищити точність радіонавігаційних вимірювань.

2. Розроблено методику підвищення точності наземних засобів навігаційного обслуговування на основі урахування впливу тропосферних ефектів у радіоканалі, яка дозволяє оптимально уточнювати характеристики сигналу на вході до радіоканалу при визначенні місцезнаходження об'єкта.

3. Проведено імітаційне моделювання для умов тропосферних збурень та здійснена оцінка отриманих результатів, що показало підвищення точності радіонавігаційних вимірювань не менш ніж на 5 - 8 % у означених умовах при використанні розробленої автором методики підвищення точності.

4. Вироблені рекомендації щодо використання розробленої методики для підвищення точності місцевизначення динамічних об'єктів за умови наявності тропосферних ефектів у зоні навігаційного обслуговування. Крім цього, отримані результати досліджень можуть бути застосовані:

при розробленні та обґрунтуванні технічних вимог до РНС при використанні сигналів СМХ і ММХ діапазонів у тропосфері Землі;

при розробленні та модернізації радіонавігаційних систем;

для проведення оцінки якості функціонування радіонавігаційних систем в умовах впливу тропосфери Землі.

5. Окремі результати досліджень мають самостійне науково-практичне значення:

запропонована модель найбільш типових випадків поширення радіохвиль сантиметрового і міліметрового діапазонів за наявності шаруватих утворень у тропосфері дає можливість провести детальнішу кількісну оцінку їх впливу на точність вимірювань наземних засобів навігаційного обслуговування (до 27 - 36 % порівняно із загальними випадками);

запропонована модель завмирань радіосигналу СМХ і ММХ діапазонів у тропосферному шарі робить можливим швидке (у 3,5 разу швидше, ніж використання таблиць) проведення кількісної оцінки статистичних властивостей радіосигналів;

отриманий аналітичний вираз для ефективної тривалості радіосигналу дозволяє (у 2,5 разу швидше, ніж адаптація за типовими табличними даними) адаптуватись до впливу тропосфери на радіосигнал, проводячи розрахунок зміни тривалості радіосигналу для уточнення умов поширення радіохвиль.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Пашков Д. П. Исследование возможности повышения помехоустойчивости радионавигационных систем на основе учета влияния тропосферы Земли / Д. П. Пашков, А. П. Котов, А. Н. Ларионов // Моделювання та інформаційні технології: зб. наук. праць. - К.: ІПМЕ НАНУ. - 2008. - Вип. 47. - С. 78-84.

2. Пашков Д.П. Анализ влияния атмосферы Земли на распространение радиосигналов сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн / Д. П. Пашков, В. В. Ляхов, А. Н. Ларионов // Моделювання та інформаційні технології: зб. наук. праць. - К.: ІПМЕ НАНУ. - 2008. - Вип. 48. - С. 84-88.

3. Пашков Д. П. Розробка способу адаптивної демодуляції крайньовисокочастотних сигналів радіонавігаційних систем / Д. П. Пашков, С. Е. Ломоносов, О. М. Ларіонов // Зб. наук. праць. - К.: ІПМЕ НАНУ. - 2008. - Вип. 49. - С. 78-81.

4. Пашков Д. П. Метод оценки влияния дисперсионных свойств ионосферы на помехоустойчивость радиотехнических систем / Д. П. Пашков, С. Е. Ломоносов, В. В. Ляхов, А. Н. Ларионов // Зб. наук. праць. - К.: ІПМЕ НАНУ. - 2008. - Вип. 48. - С. 76-82.

5. Ломоносов С. Е. Метод повышения помехоустойчивости приемных устройств радиосистем на основе учета влияния ионосферных эффектов / С. Е. Ломоносов, Е. И. Онищенко, А. П. Котов, А. Н. Ларионов // Зб. наук. праць. - Х.: ХУПС. - 2008. - Вип. 5(72). - С. 84-87.

6. Пашков Д. П. Особенности формирования сигналов для радиоканала с постоянными параметрами / Д. П. Пашков, А. Н. Ларионов // Системи управління, навігації та зв'язку: зб. наук. праць. - К.: ЦНДІ НУ. - 2009. - Вип. 1(9). - С. 200-203.

Размещено на Allbest.ru

...