CC BY
46УДК 621.396.932.1
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СПУТНИКОВ СВЯЗИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫЫХ О МЕСТОПОЛОЖЕНИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
А. В. Кацура, А. Р. Акзигитов*, А. С. Андронов, Д. Е. Строков, Р. А. Акзигитов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: [email protected]
Авторами статьи поставлена задача при минимальных изменениях в бортовой аппаратуре воздушного судна повысить эффективность его мониторинга с диспетчерского пункта. Предлагается использовать группировку низкоорбитальных спутников Iridium для передачи данных о местоположении воздушного судна на диспетчерский пункт.
Ключевые слова: бортовая аппаратура, мониторинг, воздушное судно.
APPLYING LOW-ORBIT COMMUNICATION SATELLITES FOR AIRCRAFT LOCATION DATA TRANSMISSION
A. V. Katsura, A. R. Akzigitov*, A. S. Andronov, D. E. Strokov, R. A. Akzigitov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: [email protected]
The authors' task is to increase efficiency of onboard equipment monitoring from air for traffic control at the minimum changes of aircraft onboard equipment. The authors propose to apply a group of low-orbital Iridium satellites for data transmission about location of aircraft to air traffic control.
Keywords: onboard equipment, monitoring, aircraft.
Согласно концепции CNS/ ATM [1; 2] существующие средства аэронавигации должны быть постепенно замещены глобальными системами. Причиной перехода от наземных средств обеспечения аэронавигации преимущественно стало увеличение количества воздушных судов, одновременно совершающих перелеты. Существующие наземные маяки типа DME и VOR имеют ограниченный радиус действия, помимо этого маяки VOR в своём диапазоне частот 108-112 МГц имеют только 160 каналов [3]. В настоящее время глобальными являются спутниковые навигационные системы GPS и ГЛОНАСС.
Для повышения эффективности мониторинга объекта необходимо разработать модель, подразумевающую получение, обработку и хранение навигационных данных объекта. Главным условием является непрерывность доступа к данным в любой точке пространства. Для реализации приведённой концепции пригодны системы низкоорбитальной спутниковой связи. Система Iridium, являющаяся низкоорбитальной, имеет полный охват земной поверхности, при этом в зону обслуживания попадает 180 км воздушного пространства [4], что позволяет обслуживать воздушные суда, совершающие полёт, преимущественно в тропопаузе. Предложенная модель подразумевает одновременное использование спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS для определения координат воздушного судна и спутниковую систему
связи Iridium для отправки данных о местоположении на диспетчерский пункт.
Комплексная система обнаружения объектов включает в себя:
- блок приема сигналов местоположения GPS/ ГЛОНАСС;
- блок передачи данных GSM Iridium;
- сервер мониторинга, включающий в себя систему управления базой данных и специализированное программное обеспечение;
- модуль спутниковой связи (спутниковый модем).
На рисунке изображена организация связи между
бортом воздушного судна и наземным диспетчерским пунктом. Навигационный радиосигнал, принимаемый бортовой авиационной антенной 2.1, поступает в блок приемопередатчика, в котором также возможна реализация опции голосовой связи 2.2, так как одним из видов связи через спутники Iridium является речевая. Через бортовой связующий процессор 2.3 данные поступают в бортовую систему 2.4 для решения задач самолётовождения.
Передача данных местоположения осуществляется также через бортовую авиационную антенну. Спутники Iridium 2.5 способны вести приём и передачу сообщений, в том числе сообщений с навигационной информацией, самостоятельно определять местоположение объекта, используя метод POCA (Point of closest approach) [5].
<Тешетневс^ие чтения. 2015
Схема связи земля-борт посредством спутников Iridium
Данные, поступающие со спутника на терминал 1, оперативно обрабатываются на сервере. Одной из конфигураций диспетчерского пункта может быть совмещение сервера и клиентского ПК. Ключевой особенностью предложенной для использования системы спутниковой связи стала организация связи между абонентами. В отличие от аналогичной системы Globalstar, связь между абонентами организована через межспутниковые линии передачи данных без промежуточных шлюзовых станций [4]. В случае доступа к наземным станциям возможна передача сигнала в режиме GSM без спутникового канала с целью сокращения расходов на спутниковый трафик [6]. На борту воздушного судна предлагается разместить абонентский терминал типа УТП. Для питания необходимо задействовать бортовую сеть 27 В. Устройство способно принимать GSM и GPS/ ГЛОНАСС сигналы. Передача данных осуществляется в форматах SMS, GSM DATA, CSD и GPRS. Для функционирования УТП в режиме GSM необходима установка SIM-карты. Конкретная модель УТП для использования -УТП-М-01-3.304.0.
Предложенная схема совместного применения системы спутниковой связи Iridium и систем спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS соответствует концепции CNS/ ATM. Оригинальность системы обнаружения состоит в непрерывной связи между объектом и диспетчерским центром. Таким образом, дис-
петчерский центр может оперативно реагировать на отклонения траектории объекта либо срабатывание акселерометров при критических перегрузках.
Библиографические ссылки
1. Казаков В. Системы CNS/ ATM. Ульяновск : УВАУ ГА, 2008. 103 с.
2. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта / В. В. Бочкарев, Г. А. Кры-жановский, H. Н. Сухих. М. : Транспорт, 1999. 319 с.
3. Кучерявый А. Бортовые информационные системы. Ульяновск : УлГТУ, 2004. 504 с.
4. Невдяев Л., Смирнов А. Персональная спутниковая связь. М.: Эко-Трендз, 1998. 216 с.
5. Time of Closest Approach in Three-Dimensional Airspace [Электронный ресурс]. URL: http://shemesh.larc.nasa.gov/people/cam/publications/NA SA-TM-2010-216857.pdf (дата обращения 24.10.2015).
6. Тарифы на услуги связи Iridium на территории Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: http://iridium-russian.ru/Podkluchenie.html (дата обращения 26.10.2015).
References
1. Kazakov V. A. Sistemy CNS/ATM [CNS/ATM system]. Ul'yanovsk : UVAU GA, 2008. 103 p.
2. Bochkarev V. V., Kryzhanovskiy G. A., Suk-hikh N. N. Avtomatizirovannoe upravlenie dvizheniem
aviatsionnogo transporta [Automated control of air traffic]. Moscow : Transport, 1999. 319 p.
3. Kucheryavyy A. A. Bortovye informatsionnye sistemy [On-boar information systems]. Ul'yanovsk : UlGTU, 2004. 504 p.
4. Nevdyaev L. M., Smirnov A. A. Personal'naya sputnikovaya svyaz' [Personal satellite communication]. Moscow : Eko-Trendz, 1998. 216 p.
5. Time of Closest Approach in Three-Dimensional Airspace. Avaible at: http://shemesh.larc.nasa.gov/
people/cam/publications/NASA-TM-2010-216857.pdf (accessed 24.10.2015).
6. Tarify na uslugi svyazi Iridium na territorii Rossiyskoy Federatsii [Communication service Iridium rates on Russian Federation territory] Avaible at: http://iridium-russian.ru/Podkluchenie.html (accessed 26.10.2015).
© Кацура А. В., Акзигитов A. P., Андронов A. C., Строков Д. E., Акзигитов P. А., 2016
УДК 621.391.25
СИНТЕЗ КВАЗИОПТИМАЛЬНОГО ДВУХЭТАПНОГО АЛГОРИТМА ПОИСКА ПО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ШУМОПОДОБНЫХ MSK-BOC-СИГНАЛОВ
Т. В. Краснов1, В. Ф. Гарифуллин1, Д. С. Феоктистов1, А. А. Громова2
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Многопиковый вид автокорреляционной функции BOC-сигналов создаёт известные трудности при разработке алгоритмов поиска и кодовой синхронизации. В работе приведен анализ помехоустойчивости алгоритма поиска со изменяющимся шагом поиска по задержке.
Ключевые слова: шумоподобный сигнал, поиск сигнала, помехоустойчивость, минимальная частотная модуляция, модуляция с двоичным сдвигом несущей.
THE SYNTHESIS OF QUASIOPTIMAL TWO-STAGE SEARCH ALGORITHM TO DELAY TIME OF NOISE-LIKE MSK-BOC-SIGNALS
T. V. Krasnov1, V. F. Garifullin1, D. S. Feoktistov1, A. A. Gromova2
1Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Multi-peak form of the autocorrelation function of BOC signals produces the well-known difficulties in developing search algorithms and code synchronization. The research analyses noise immunity of the search algorithm with changing step-searching delay.
Keywords: spread spectrum signal, search signal, interference immunity, minimum shift keying, binary offset carrier modulated.
Перспективным способом модуляции сигналов в широкополосных радионавигационных системах является бинарная офсетная модуляция, или binary offset carrier modulated (BOC). Благодаря широкому спектру используемых сигналов, которые принято называть меандровыми шумоподобными сигналами (ШПС) или BOC-сигналами [1], обеспечиваются высокие тактические показатели систем.
Широкому использованию BOC-сигналов в наземных широкополосных радионавигационных системах препятствует присущая им ограниченность спектрального ресурса. Однако сочетание BOC с минимальной частотной модуляцией, или minimum shift
keying (MSK), позволяет существенно ослабить негативное влияние ограничения спектра ШПС на основные тактические показатели широкополосных систем [1].
Сигнал MSK-BOC(l) отличается от ШПС с традиционной модуляцией MSK видом элементов (чипов) S0 (t) квадратурных видеосигналов:
0, |t| > T/2,
представляющих собой l знакопеременных импульсов.
