Потребность в повышении безопасности навигации на внутренних водных путях (ВВП) России привела к необходимости внедрения на территории нашей страны современных инфокоммуникационных технологий, создающих базу для развертывания автоматизированная система управления движением судов (АСУ ДС). Данные системы предназначены для обеспечения эффективного управления движением судов и их мониторинга [1].
Одним из основных элементов АСУ ДС являются автоматизированные идентификационные системы (АИС), работа которых возможна только при использовании спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС/GPS, обеспечивающих высокоточное позиционирование судов. При этом необходимым условием создания сплошного высокоточного радионавигационного поля является сопряжение поля, создаваемого СРНС ГЛОНАСС/GPS, с полем дифференциальной поправки (ДП).
Исследования, проведенные на основании Приказа Минтранса России от 19.06.12 г. № 176 «Об утверждении плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Министерства транспорта Российской Федерации на 2012 год» в рамках федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012 – 2020 годы», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 03.03.12 г. № 189, показали, что для создания дифференциальных подсистем, обеспечивающих высокоточное радионавигационное поле на ВВП России, с экономической точки зрения наиболее перспективным является использование локальных дифференциальных подсистем (ЛДПС) на базе цепочки контрольно-корректирующих станций (ККС), работающих в диапазоне частот морской радиомаячной службы (283.5 ÷ 325 кГц) [2].
Достаточно большая дальность действия станций в этом диапазоне частот (200 ÷ 400 км) позволяет минимизировать количество ККС, обеспечивающих сплошное покрытие полем ДП водных бассейнов, что особенно актуально в условиях крайней неразвитости инфраструктуры в средних и нижних течениях рек Сибири и Дальнего Востока.
Одним из важнейших условий успешного развертывания ЛДПС является исследование влияния помехозащищенности на топологию поля ДП. Радиоканалы ККС находятся под воздействием взаимных помех от соседних ККС и индустриальных помех, среди которых наибольшее воздействие на работу ЛДПС оказывают импульсные помехи от коронного разряда ЛЭП и контактной сети электротранспорта. Методика расчета помехозащищенности радиоканалов ЛДПС при воздействии взаимных помех от соседних ККС рассмотрена в работе [3].
При наличии взаимных помех для оценки помехозащищенности используется вероятность ошибки поэлементного приема элементов цифровых сообщений. Рассмотрим наиболее тяжелый случай – не замирающий сигнал и замирающая по релеевскому закону взаимная помеха. Помехи, так же как и полезный сигнал в нашем случае являются цифровыми с фазовой манипуляцией несущей. Кроме того, спектры фазоманипулированных сигналов являются перекрывающимися. Тогда, при некогерентном приеме, вероятность ошибки поэлементного приема цифрового сообщения будет определяться выражением
Предложенная методика была использована при расчете помехозащищенности ЛДПС в бассейнах Волги и рек Сибири и Дальнего Востока. Рассмотрим применение данной методики на примере перспективных цепочек ККС ЛДПС в зоне ответственности федерального бассейнового управления (ФБУ) «Енисейречтранс». Перечень ККС и их предполагаемые данные, полученные в работе [2], приведены в таблице 1.
Топология цепочки ККС в зоне ответственности ФБУ «Енисейречтранс» носит линейный характер, что объясняется выраженным меридианальным направлением течения Енисея, а также малой длиной судоходной части его притоков. Область пересечения трех зон действия станций наблюдается только в нижнем течении Ангары и в устье Бирюсы.
Таблица 1.
|
№ |
Название ККС | Координаты |
Частота |
|
|
Широта |
Долгота |
|||
| 1. | Дудинка | 69024,00′ N | 086010,00′ Е | 311,0 кГц |
| 2. | Туруханск | 65047,92′ N | 087058,52′ Е | 298,5 кГц |
| 3. | Подкамн. Тунгуска | 61035,57′ N | 090001,47′ Е | 305,0 кГц |
| 4. | Назимово | 59034,79′ N | 090048,73′ Е | 287,0 кГц |
| 5. | Красноярск | 56002,73′ N | 093000,41′ Е | 295,0 кГц |
| 6. | Верхнеусинское | 52014,20′ N | 093001,00′ Е | 303.5 кГц |
| 7. | Богучаны | 58022,00′ N | 097028,00′ Е | 300.5 кГц |
Для непосредственного расчета взят участок водного пути в зоне действия Красноярской ККС от Красноярской ГЭС до п. Рыбное на Ангаре длиной 476 км, где наблюдается двойное пересечение зон действия соседних ККС. Расчетными точками являются населенные пункты: Шумиха; Дивногорск; Красноярск; Сосновоборск; Усть-Кан; Предивинск; Мокрушинское; Новокаргино; Стрелка; Кулаково, Рыбное.
Размер зон действия ККС соответствует условию распространения только поверхностной волны СВ/ДВ диапазона. Поэтому рассматривается случай незамирающего сигнала и незамирающей помехи.
В качестве источника корректирующей информации принимаем ККС Красноярск. Источниками взаимных помех выступают ККС Назимово и ККС Богучаны. Расстройка частоты несущих между ККС Красноярск и ККС Назимово с учетом нестабильности генераторов составляет 15550 Гц. Между ККС Красноярск и ККС Богучаны – 16050 Гц.
Для передачи информации в радиоканале используются двоичные цифровые сигналы с фазовой манипуляцией несущей. Допустимая вероятность ошибки pош.доп = 10-2. Спектральная плотность белого шума на входе приемника = 10-10 Втс [5]. Длительность посылки сигнала T при скорости передачи 100 Бод составляет 10 мс. Мощности передатчиков всех ККС составляют 400 Вт. Чувствительность судового приемника 10-10 Вт. Минимально допустимая энергетика сигнала в канале только с флуктуационным шумом составляет = 7.8.
Результаты расчета приведены на рисунках 1 и 2.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
— помехозащищенность радиоканала по условию (4) при работе от ККС Красноярск обеспечена на всем расчетном участке пути даже в области двойного перекрытия зон действия ККС;
— помехозащищенность радиоканала в области действия двух взаимных помех обеспечивается даже в точках, где энергетика сигнала практически равна минимально допустимой энергетике, требуемой для обеспечения помехозащищенности в канале только с флуктуационным шумом.
Таким образом, благодаря рациональному распределению частотного ресурса и малому количеству ККС, обеспечивающих сплошное поле ДП в бассейне Енисея, влиянием взаимных помех на помехозащищенность радиоканалов можно пренебречь. При этом границы зон действия ККС определяются энергетикой сигнала, допустимой в канале только с флуктуационным шумом. Следовательно, помехозащищенность радиоканалов ККС обеспечивается во всей судоходной части бассейна Енисея, включая области перекрытия зон действия соседних ККС, находящиеся под воздействием взаимных помех.
Список литература:
- Сикарев И. А. Помехоустойчивость и функциональная устойчивость автоматизированных идентификационных систем мониторинга и управления на речном транспорте: монография – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 142 с.
- Проведение в соответствие с международными соглашениями и требованиями комплексных исследований использования системы ГЛОНАСС, других глобальных навигационных спутниковых систем и их функциональных дополнений в составе автоматической идентификационной системы и системы управления движением судов для обеспечения мониторинга морских и речных судов, а также для взаимного контроля судов и их безопасного расхождения: отчет о НИР (окончательный) / А.А. Сикарев А. А., И.А. Сикарев, С.Ф. Шахнов [и др.] – СПб.: ООО Инфоком, 2014. – 272 с.
- Шахнов С.Ф. К расчету помехозащищенности радиоканалов речной ЛДПС при использовании детерминированных сигналов и взаимных помех // Вестник гос. университета морского и речного транспорта им. адм. С. О. Макарова, – СПБ.: ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2014, Вып.6(28). – С. 24-28.
- Справочник по специальным функциям. /Под ред. М. Абрамовица и И. Сиган. – М.: Наука, 1979. – 832 с.
- Доровских А.В., Сикарев А.А. Сети связи с подвижными объектами: монография. – Киев: Техника, 1989. – 155 с.[schema type=»book» name=»ОЦЕНКА ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ АСУ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ» author=»Шахнов Сергей Федорович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-19″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]