CC BY
47
Если ограничится передачей одного пакета, то в кадре содержится 15 байт информации (см. рисунок). Стоимость передачи данных позиционирования будет средней. Если дополнительно передавать данные курса и скорости судна, то необходимо передавать два пакета (30 байт), стоимость передачи будет большой.
По примеру системы «Инмарсат» в других спутниковых системах связи при их использовании для целей мониторинга также должна быть создана служба «Опросный вызов и отчетные данные», каждой сети судов должен быть присвоен членский номер DNID, если выбранная система связи обеспечивает непрерывную передачу сообщений.
В настоящее время системы «Гонец-Д1», «Орбкомм» способны работать в режиме «Опросный вызов и отчетные данные». Поэтому для передачи данных мониторинга на широтах более 70°, где работа спутниковой системой «Инмарсат» не обеспечивается с требуемой надежностью, целесообразно ориентироваться, в первую очередь, на эти системы спутниковой связи.
Литература
1. Болохов К.В. Системы спутниковой навигации. - М.: Эхо-Трендуз, 2002. - 315 с.
2. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы: Учеб. для вузов / А.А. Дуров, В С. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М. Устинов. - М.: 1998. - 206 с.
3. Судовые радионавигационные приборы / А.А. Дуров, В.С. Кан, А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2010. - 264 с.
4. Маринич А.Н., Припотнюк А.В., Устинов Ю.М. Современное судовое оборудование средств электронной навигации, ГМССБ и береговая единая система контроля и управления судоходством. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 261 с.
5. Резников В.Ю., Устинов Ю.М. Судовая радиосвязь. Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ. - СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.
УДК 621.396.932
РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВЯЗИ РЫБОПРОМЫСЛОВЫХ СУДОВ
Анд. И. Кулинич
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский,683003
e-mail: [email protected]
Показано, что энергетические характеристики каналов связи судов играют важную роль в обеспечении связи в высокочастотном диапазоне, приводится расчет основных энергетических характеристик.
Ключевые слова: канал связи, высокие частоты, ионосфера, рабочая частота, радиосвязь.
Calculation of energy characteristics of fisher carrier channels. And.I. Kulinich (Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003)
It is shown that energy characteristics of ship communication channels take an enormous importance in providing communication in a high-frequency range. The calculation of the basic energy characteristics is given.
Key words: communication channel, high frequencies, ionosphere, working frequency, radio communication.
Энергетические характеристики каналов высокочастотной (ВЧ) связи значительно отличаются для поверхностных и пространственных сигналов. На поверхностных сигналах дальность действия ВЧ связи не велика и не превышает 100 ... 200 км при мощности излучения передатчика около 1 кВт [1].
Напротив, для каналов ВЧ связи на пространственных волнах при излучаемой мощности передатчика несколько Ватт при оптимальной рабочей частоте возможно развить связь с абонен-
тами, в частности рыбопромысловыми судами, в пределах всего Земного шара за счет многократного отражения от слоев ионосферы (рис. 1).
Дальность действия ВЧ связи для поверхностных сигналов при работе на море решается с помощью графиков МККР [2] (рис. 2).
На графике (рис. 2) при мощности излучения 1 кВт для различных частот приведены напряженности поля для разных удалений. Данным графиком можно пользоваться как в ночное, так и в дневное время суток, независимо от сезона года. Если излучаемая мощность передатчика не 1 кВт, а Ризл (кВт), где Ризл Ф 1,то полученные с помощью графика значения напряженности поля Е (мкВ/м) следует умножить на величину
Рис. 2. Дальность ВЧ радиосвязи при разных энергетических характеристиках
Из графика рис. 2 следует, что при мощности излучения Ризл = 0,1 кВт на частоте 10 МГц и на удалении 200 км напряженность поля сигнала равна 3 мкВ/м. Такая напряженность поля достаточна для устойчивой работы канала связи.
Энергетические характеристики ВЧ канала на пространственных волнах приближенно рассчитываются по методике, предложенной Д.Н. Казанцевым. По этой методике напряженность поля в месте приема Ед (мВ/м) определяется с помощью выражения :
д: i+R ^_1ехр(_ ,
r 2
(1)
где г - расстояние от точки передачи до точки приема (км) [3]; Я = 0,8 - модуль коэффициента отражения от Земли; п - число отражений от ионосферы; Ризл - излучаемая мощность (кВт); Ги -интегральный коэффициент поглощения в ионосфере.
Для односкачковой трассы (п = 1) выражение принимает вид:
= ^ ,1±R.exp(_Г.).
r 2
(2)
В случае когда в ионосфере существуют все ионосферные слои и отражение радиоволн происходит от Р2-слоя, интегральный коэффициент поглощения в слоях В, Е, К2 будет равен:
Г„ =■
( + /цд )
2 + BF 2fp2 '
(3)
где /т (МГц) - продольная составляющая гиромагнитной частоты. Для средних широт /пд = = 0,7...0,8 МГц.
На рис. 3 представлены зависимости суммарного коэффициента А^ от значения критической частоты Е-слоя /крЕ при различных длинах трассы г. В данном случае радиоволна отражается от И-слоя и претерпевает неотражающие поглощения в слоях / ). Е, 1< \ [4].
Рис. 3. Зависимость суммарного коэффициента от значения критической частоты слоя при различных длинах радиотрассы
В ночное время при определении А^ принимается /крЕ = 1 МГц. Из рис. 3 следует, что для Е-слоя значения критической частоты /крЕ = 1...4,5 МГц. На линиях с несколькими отражениями от ионосферы напряженность поля Ед вычисляется по среднему значению /крЕ, наблюдаемому для точек отражения [4].
Для сравнения энергетики ВЧ каналов на поверхностных и пространственных сигналах произведем по методике Д.Н. Казанцева для односкачковой трассы (п = 1) расчет напряженности поля пространственных сигналов на частоте /р =10 МГц на удалении г = 2000 км при излучаемой мощности Ризл = 10 Вт.
Для дневного времени суток /крЕ = 2 МГц. С помощью графиков на рис. 2 для г = 2000 км получим А^ = 85.
Для ночного времени суток при/крЕ = 1 МГц величина А^ = 20.
По графику на рис. 3 получим ВЕ2 = 9 • 1-3 при кЕ2 = 300 км.
Интегральный коэффициент для дневного времени будет равен (4):
Г = -
85
(10 + 0,8)2
■ + 9-10-3 -100 = 0,728 + 0,9 = 1,63.
(4)
Для ночного времени Ги = 1.
Расчетная напряженность поля днем равна:
222л/0,01
Е =-• 0,9 • 0,196 = 0,0111 • 0,196 = 0,00195 мВ/м = 1,95 мкВ/м,
Д 2000
(5)
расчетная напряженность поля ночью - Ед = 8,8 мкВ/м.
В результате сравнения получим:
- для поверхностных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 100 Вт днем и ночью на удалении 200 км напряженность поля равна 3 мкВ/м;
- для пространственных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 10 Вт днем на удалении 2000 км напряженность поля равна 1,95 мкВ/м;
- для пространственных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 10 Вт ночью на удалении 2000 км напряженность поля равна 8,8 мкВ/м.
Значительно большая напряженность поля ночью для пространственных сигналов объясняется меньшим поглощением радиоволн в неотражающих слоях ионосферы из-за меньшей концентрации электронов [5].
Расчет энергетики канала связи на разных рабочих частотах показывает, что затухание сигналов в неотражающих слоях ионосферы как днем, так и ночью возрастает с уменьшением частоты. Так, для частоты /р = 5 МГц для дневного времени при тех же остальных параметрах радиоканала получим Ги = 2,725.
Рассчитанные по методу Д.Н. Казанцева напряженности поля на трассах разной длины для средних широт хорошо совпадают с экспериментальными данными. На высокоширотных радиолиниях необходимо дополнительно учитывать зональное поглощение и поглощение в полярной шапке. Эмпирическая модель ионосферы позволяет аналитически рассчитать медианное значение напряженности поля. Точность расчета зависит от адекватности модели.
Эффективное напряжение сигнала на входе приемника определяется с помощью выражения иэф =Едкд, где - действующая высота приемной антенны.
Современные судовые ПВ/КВ-радиоустановки предназначены для работы в диапазонах СЧ и ВЧ в полосе частот 0,3...30 МГц [6].
ПВ/КВ-радиоустановки устанавливаются на всех промысловых и морских судах, работающих в морских районах A3 и А4, независимо от водоизмещения. Предусмотрена работа с классами излучений J3E, H3E, J2B или F1B:
J3E - сигнал аналоговой телефонии с однополосной модуляцией с подавленной несущей;
H3E - сигнал аналоговой телефонии с однополосной модуляцией с полной несущей;
J2B - сигнал цифровой информации при использовании модулирующей поднесущей с однополосной модуляцией с подавленной несущей;
F1B - сигнал цифровой информации с частотной модуляцией без использования модулирующей поднесущей.
К указанным классам излучений могут дополнительно вводиться режимы факсимиле (F1C, F2C, F3C и др.).
Выходная мощность передатчиков ПВ/КВ-радиостанций лежит в пределах от нескольких десятков ватт до киловатта. Большой диапазон выходных мощностей необходим для обеспечения устойчивой радиосвязи при замираниях сигнала и большом уровне импульсных помех.
Чувствительность приемников для классов излучений J2B и F1B должна быть не хуже 6 мкВ при отношении сигнал-шум 20 дБ на входе приемника.
Подводя итог, следует отметить, что ВЧ радиосвязь в морском районе А4 ГМССБ в настоящее время обеспечивается путем выбора оптимальных каналов связи, применением передающих устройств с широким диапазоном выходных мощностей и приемных устройств с высокой чувствительностью.
Литература
1. Вертуховский А.А. Судовая радиосвязь. - М.: Вест, 2005. - 271 с.
2. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы: Учеб. для вузов / A.A. Дуров, В С. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М. Устинов. - М.: 1998. - 206 с.
3. Судовые радионавигационные приборы / A.A. Дуров, В.С. Кан, А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2010. - 264 с.
4. Маринич А.Н., Припотнюк А.В., Устинов Ю.М. Современное судовое оборудования средств электронной навигации, ГМССБ и береговая единая система контроля и управления судоходством. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 261 с.
5. Резников В.Ю., Устинов Ю.М. Судовая радиосвязь. Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ. - СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.
6. Черенкова Е.Л., Чернышов О.В. Распространение радиоволн: Учеб. для вузов связи. - М.: Радио и связь, 1994. - 272 с.
