CC BY
76
10.24411/2409-5419-2018-10075
реализация концепции по поддержанию
в работоспособном состоянии
существующих радиотехнических систем ближней навигации и посадки
КОТОВ
Валентин Сергеевич1
РЕЗНИКОВА
Римма Константиновна2
МОРИН
Александр Александрович3
Сведения об авторах:
1к.т.н., преподаватель кафедры электроэнергетических систем кораблей Военного института Военного учебно-научного центра Военно-морского флота «Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова», г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, Россия, legkieshagi@ya.ru
2к.т.н., старший преподаватель кафедры морально-психологического обеспечения Военного учебно-научного центра Военно-морского флота «Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова», г. Санкт-Петербург, Россия, legkieshagi@yandex.ru
3студент Балтийского государственного технического университета «Военмех»им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, Россия, morin.alexandr@mail.ru
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена вопросу совершенствования и модернизации национальной системы ближней навигации на примере радиоприемного устройства, являющегося частью системы «Тропа-СМД». Азимутально-дальномерные радиомаяки «Тропа-СМД» предназначены для модернизации аэродромов военных ведомств, аэродромов совместного базирования, а также для установки на морские суда малого и среднего водоизмещения. Они предназначены для работы с бортовым оборудованием радиотехнических систем ближней навигации третьего и последующих поколений, а так же в международном диапазоне частот и необходимы для перевода существующих средств навигации в международный диапазон частот в соответствии с принятыми Россией обязательствами по выполнению требований Международного регламента радиосвязи. В работе приведено описание программно-аппаратного обеспечения для проверки изделия на соответствие техническим условиям современных навигационных систем, проведен анализ результатов исследования параметров системы «Тропа-СМД» на соответствие требованиям к техническим устройствам, а именно: измерение чувствительности радиоприемника; измерение ослабления X чувствительности; измерение уровня восприимчивости по блокированию; измерение уровня чувствительности и динамического диапазона по перекрестным помехам; измерение динамического диапазона по интермодуляции; измерение уровня чувствительности по побочным каналам приема. Исследование проводилось с помощью испытательного стенда, на котором производилась оценка параметров приемного устройства азимутально-дальномерного радиомаяка «Тропа». Для управления стендом была разработана программа Trail Measurment. Программа написана на языке C#.
Программа является объектно-ориентированной. При разработке были созданы классы управления приборами, классы для проведения измерений, а также класс для калибровки порогов обнаружения.
Результаты исследования параметров приемника представлены графиками и в виде таблиц.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: автоматизация; радиоприемные устройства; системы измерения; «Тропа-СМД»; оценка параметров; приемное устройство; азимутально-дальномерные радиомаяки «Тропа».
Для цитирования: Котов В. С., Резникова Р. К., Морин А. А. Реализация концепции по поддержанию в работоспособном состоянии существующих радиотехнических систем ближней навигации и посадки // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018. Т. 10. № 3. С. 54-63. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10075
Введение
В 2000 году в Министерстве обороны Российской Федерации была разработана «Концепция поддержания в работоспособном состоянии существующих радиотехнических систем ближней навигации (РСБН) и посадки ВВС и освобождения диапазона частот для развития телевидения и сотовых систем связи». Эта концепция была основана на том, что единое радионавигационное поле систем РСБН создается и используется как в мирное, так и в военное время летательными аппаратами всех ведомств. Замысел Министерства обороны Российской Федерации был реализован в виде современного вооружения и военной техники, средств радионавигации, успешно решен вопрос разработки радиомаяков, а именно радиоприемного устройства АДРМ «Тропа» [1].
В настоящее время 11 аэродромов Министерства обороны Российской Федерации оборудованы модернизированными радиотехническими системами ближней навигации РСБН-4НМ, 15 аэродромов посадочными радиомаячными группами ПРМГ-76УМ, 3 аэродрома азиму-тально-дальномерными маяками «Тропа-СМД» [3].
Азимутально-дальномерные маяки (АДРМ) «Тропа-СМД» — это новое поколение наземных средств ближней навигации, работающее с бортовым оборудованием системы РСБН Ш-го и последующих поколений, которые функционируют в международном диапазоне частот.
В соответствии с принятыми Россией обязательствами по выполнению требований Международного регламента радиосвязи АДРМ «Тропа-СМД» переводят существующие средства навигации в международный диапазон частот. Радиомаяк «Тропа-М» разработан в морском исполнении для установки на кораблях с одиночным базированием летательных аппаратов [5].
АДРМ обеспечивает выдачу и прием цифровой информации для дистанционного включения/выключения АДРМ и контроля его состояния, а также цифровой информации о координатах, взаимодействующих с АДРМ летательных аппаратов, со среднеквадратической погрешностью: по азимуту — 1,5°; по дальности — 80 м.
АДРМ «Тропа-СМД» при сохранении функции ответа наземной индикации (аналогично вторичной радиолокации) и линии передачи данных, а также характеристик точности и зон действия, имеет на порядок меньшее энергопотребление по сравнению с эксплуатируемыми в настоящее время радиомаяками.
Современные навигационные системы с точки зрения программно-аппаратного обеспечения требуют повышенного внимания.
1. Постановка задачи
Одним из этапов разработки изделия является проверка изделия на соответствие техническим условиям
(ТУ). В работе проводились исследования на соответствие требованиям ТУ следующих параметров приемника:
1. Чувствительность Nmin должна быть не хуже минус 94 дБм, при:
1.1. Вероятности обнаружения сигнала 0,99.
1.2. Вероятности ложной тревоги от 0,01 до 0,015.
2. ОслаблениеXчувствительности N. на частоте f
J min J
должно быть не менее [X = N(f )min - N(f0)min] дБ:
2.1. Xj = 50 дБ при отстройке от F0 на ± 2 МГц для «700 МГц» и F0 ± 2,8 МГц для «900 МГц».
2.2. Х2м= 70 дБ в диапазонах частот от 0,8F0 до 0,95F0 и от 1,05F0 -до 1,2F0.
3. Уровень восприимчивости по блокированию и перекрестным искажениям Nl на частотах 0,8F0 и 1,2F0 должен быть не менее 0 дБм при ухудшении чувствительности не более 10 дБ.
4. Уровень восприимчивости по каналам побочного приема N2, включая зеркальные каналы, в диапазоне частот от 0,2F0 до 0,8F0 и от 1,2F0 до 5,0F0 должен быть не менее 0 дБм.
5. Динамический диапазон по выходу при блокировании или действии перекрестных помех D1 на частотах 0,95F0 и 1,05F0 должен быть не менее 70 дБ.
6. Динамический диапазон по выходу при интермодуляции D2 в диапазоне частот от 0,8F0 до 0,95F0 и от 1,05F0 до 1,2F0 должен быть не менее 60 дБ.
Таблица 1
Условные обозначения параметров приемника из техническим условиям
№ п/п Обозначения Пояснение
1 Fo Центральная частота
2 f Частота
3 N . min Чувствительность
4 X Ослабление
5 Ni Уровень восприимчивости по блокированию и перекрестным искажениям
6 N2 Уровень восприимчивости по каналам побочного приема
7 D1 Динамический диапазон по выходу при блокировании или действии перекрестных помех
8 D2 Динамический диапазон по выходу при интермодуляции
Исследование проводилось согласно ГОСТ РВ 5801— 001-2008 (Радиоприемники. Требования к частотной избирательности), а также ГОСТ РВ 5801-002-2008 (Устройства радиоприемные. Методы измерений и контроля уровней восприимчивости по побочным каналам приема).
#
На рис. 1 приведена схема испытательного стенда, с помощью которого производилась оценка параметров приемного устройства АДРМ «Тропа».
- Хаб — Ethernet хаб, обеспечивающий обмен информацией между устройствами;
- ПК — персональный компьютер;
- ГСВЧ № 1 — генератор СВЧ R&S SMB100A;
- ГСВЧ № 2 — генератор СВЧ R&S SMB100A;
- АТТ № 1 — сменный внешний аттенюатор;
- АТТ № 2 — сменный внешний аттенюатор;
- ПУ «Тропа» (Канал 700) — входной канал испытываемого устройства, предназначенный для приема сигналов, частотой 700-800 МГц;
- ПУ «Тропа» (Канал 900) — входной канал испытываемого устройства, предназначенный для приема сигналов, частотой 900-1000 МГц.
Общее управление стендом производит ПК. Все элементы стенда, которые требуют сопряжения с ПК, подключены к нему посредством Ethernet хаба.
Генераторы СВЧ необходимы для создания испытательных сигналов, которые имитируют помеху либо полезный сигнал. Генераторы могут работать как попеременно, так и одновременно (например, имитируя за-шумленный сигнал).
Сумматор необходим для суммирования сигналов двух СВЧ генераторов, а также для обеспечения развязки между ними. Выход сумматора подключен к СВЧ входам ПУ «Тропа».
Рис. 1. Испытательный стенд оценки параметров приемного устройства АДРМ «Тропа»
Вычислитель ПУ «Тропа» отвечает за управление ПУ «Тропа». В частности, имеется возможность произвести запуск подсчета количества радиоимпульсов, принятых приемником за установленное время (т. н. измерительное окно). Настройка и обмен данными между ПК и вычислителем ПУ «Тропа» производится посредством Ethernet через Ethernet хаб.
2. Описание программного обеспечения
Для управления измерительным стендом, была разработана программа Trail Measurment. Программа написана на языке C#.
Программа является объектно-ориентированной. При разработке были созданы классы управления приборами, классы для проведения измерений, а также класс для калибровки порогов обнаружения УП.
Ниже приведено краткое описание классов, входящих в состав приложения:
- Класс Thresholds_Calibrator — предназначен для настройки первичного шумового порога обнаружения УП (далее, порог обнаружения).
Критерием являются заданные минимальный и максимальный пороги вероятности ложной тревоги.
- Классы для управления приборами
Для управления приборами в состав программы входят два класса:
1. UPX — предназначен для управления, а также для чтения регистров УП тропа посредством интерфейса UPX
2. Generator предназначен для управления СВЧ генераторами и создан с использованием библиотеки NI-VISA. Работоспособность данного класса проверена с использованием генераторов R&S SMB100A и R&S SMC100A. Класс включает следующие методы:
1. bool errors()
//Проверка стека ошибок прибора. Если стек пуст, то возвращает false
2. void connect(string adress = "")
//Произвести соединение с прибором по указанному IP адресу
3. void RF_ON()
/Подать СВЧ мощность на выход RF
4. void RF_OFF()
//Убрать мощность на выходе RF
5. void RF_SET_FREQ(ulong freq)
//Установка частоты сигнала
6. void RF_SET_LEVEL(double level)
/Установка уровня мощности на выходе RF
7. void PULM_MOD_CONFIG(uint perion, uint width,
timeUnits period_unit, timeUnits width_unit, PULM_
TRIG_MODE trig_mode)
/*Настройка параметров внутренней импульсной модуляции. В качестве параметров указаны, соответственно:
период следования импульсов, длительность импульсов, единицы измерения периода, единицы измерения длительности импульсов, режим работы триггера*/
8. void PULM_MOD_ON()
//Включение импульсной модуляции
9. void PULM_MOD_OFF()
//Выключение импульсной модуляции
10. void mod_of()
//Выключение любой модуляции прибора
11. void disconnect() // Прекратить соединение с прибором.
2.1. Измерение чувствительности радиоприемника
Чувствительность радиоприемника — мера способности радиоприемника обеспечивать прием слабых радиосигналов, определяемая минимальным уровнем полезного радиосигнала на его входе при заданном отклике или показателе качества функционирования [6].
Определение чувствительности приемника АДРМ «Тропа» проводилось по следующему алгоритму:
1. Начальные настройки. Задаются: минимальная и максимальная мощность генерации СВЧ мощности, параметры модуляции генератора СВЧ, частота несущей СВЧ сигнала.
2. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна для подсчета количества принятых импульсов
3. Настройка генератора СВЧ. Производится настройка несущей частоты испытательного сигнала, а также тип и параметры модуляции испытательного сигнала.
4. Вычисляется среднее количество ложных тревог за время измерительного окна. Для этого производится подсчет количества принятых УП импульсов, при отсутствии сигнала на входе.
5. Подача сигнала на вход УП. При этом устанавливается максимальная заданная мощность сигнала.
6. Запуск подсчета количества импульсов, принятых УП Тропа.
7. Запрос УП о количестве обнаруженных импульсов.
8. Сравнение количество обнаруженных импульсов минус количество ложных тревог с количеством сформированных генератором СВЧ за время измерительного окна.
9. Если количество обнаруженных импульсов больше, чем 90% от количества импульсов, сформированных генератором СВЧ за время измерительного окна, то принять текущее значение мощности в качестве результата и переход к пункту № 19. Если меньше, чем 89%, то переход к пункту № 10.
10. Подача сигнала на вход УП. При этом устанавливается минимальная заданная мощность.
11. Включение измерительного режима на УП Тропа
12. Запрос на УП о количестве обнаруженных импульсов.
13. Если количество обнаруженных импульсов меньше, чем 89% от количества импульсов, сформированных генератором СВЧ за время измерительного окна, то принять текущее значение мощности в качестве результата и переход к пункту № 19. Если больше, чем 90%, то переход к пункту № 14.
14. Подача сигнала на вход УП. При этом устанавли-
P + P
вается значение мощности, равное
15. Включение измерительного режима на УП Тропа.
16. Запрос на УП о количестве обнаруженных импульсов.
17. Если количество обнаруженных импульсов меньше, чем 89% от количества импульсов, сформированных генератором СВЧ за время измерительного окна, то принять в качестве значения Р принимается значение, рав-
тах А ^ 1
Р + Р.
ное
переход к пункту № 10.
Если количество обнаруженных импульсов больше, чем 90% от количества импульсов, сформированных генератором СВЧ за время измерительного окна, то принять
Р + Р.
в качестве значения Р значение, равное -—. Да-
тт ^ А 2
лее переход к пункту № 10.
18. Принять в качестве результата текущее значение мощности.
19. Конец.
В ходе данного исследования было установлено, что требование ТУ к чувствительности выполняется. УП способно производить прием сигналов, мощностью — 97 дБм при вероятности ложной тревоги, равной 0,012 при заданных ТУ требованиях в — 94 дБм и вероятности ложной тревоги в пределах от 0,01 до 0,015.
2.2. Измерение ослабления X чувствительности
Избирательность — это способность радиоприемника подавлять сигналы за пределами полосы приема полезного сигнала [6].
Измерение ослабления X чувствительности ПУ «Тропа» проводилось путем определения чувствительности приемника в различных точках заданного частотного диапазона с заданным шагом перестройки по частоте испытательного СВЧ сигнала. Исследование производилось по следующему алгоритму:
1. Начальные настройки. Задаются: минимальная и максимальная мощность СВЧ сигнала, параметры модуляции генератора испытательного СВЧ, полоса частот для определения избирательности, шаг перестройки по частоте генератора СВЧ.
2. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна.
3. В качестве текущей частоты генерации СВЧ принимается минимальная частота в полосе исследуемых частот.
4. Настройка генератора СВЧ. Задается текущая частота генерации, а также тип и параметры модуляции испытательного сигнала.
5. Определение чувствительности при данных настройках УП и при данной частоте генерации СВЧ мощности с помощью алгоритма описанного в пункте 6.3.
6. Записать в результат значения частоты генерации СВЧ и чувствительности, определенные в пункте № 5.
7. Увеличение текущей частоты генерации СВЧ мощности на заданный шаг перестройки по частоте. Если значение текущей частоты меньше максимальной частоты в полосе исследуемых частот, то переход к пункту № 4.
8. Производится проверка того, не выходит ли значение полученной чувствительности УП при отстройке на частоту, большую, или равную XI за допустимые пределы.
9. Производится проверка того, не выходит ли значение полученной чувствительности УП при отстройке на частоту, большую, или равную Х2 за допустимые пределы.
10. Конец.
В ходе исследования было установлено, что ослабления XI и Х2 чувствительность приемника находятся в допустимых пределах. Точное значение ослабления установить не удалось ввиду того, что при подаче на вход максимально допустимой мощности, приемник не фиксирует входной сигнал (рис. 2).
3. Измерение уровня восприимчивости по блокированию
Уровень восприимчивости по блокированию — это минимальный уровень блокирующей радиопомехи на входе радиоприемника, при которой коэффициент блокирования, или показатель качества функционирования равен заданному значению [6].
В данном испытании используются два генератора СВЧ. Один из них имитирует непрерывную помеху, а другой полезный сигнал.
В качестве результата измерения принимается разница чувствительности приемника при воздействии блокирующей помехи и при её отсутствии.
Алгоритм измерения:
1. Начальные настройки. Задаются: минимальная и максимальная мощность генерации «полезного» сигнала, тип и параметры модуляции генератора СВЧ, относительная отстройка помехи по отношению к основному каналу приема.
2. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна.
3. Настройка СВЧ генератора, имитирующего полезный сигнал. Устанавливаются: тип и параметры модуляции. Частота генерации устанавливается равной частоте приема на выбранном частотном канале УП.
4. Производится определение чувствительности УП.
5. Настройка СВЧ генератора помехи. Частота генерации устанавливается равной следующему значению /0 *(1 + d), где /0 — частота приема для выбранного канала УП, ё — величина относительной отстройки сигнала
Рис. 2. Измерения избирательности для одного из каналов
помехи относительно частоты приема на выбранном канале УП.
6. Подача СВЧ мощности помехового сигнала на вход УП. Мощность выбирается равной пороговой чувствительности, измеренной в пункте № 4 плюс 60 дБ.
7. Определение пороговой чувствительности УП. Запись в результат.
8. Настройка СВЧ генератора помехи. Частота генерации устанавливается равной следующему значению
/с*(1 - d).
9. Определение пороговой чувствительности УП. Запись в результат.
10. Конец.
В результате данного исследования было установлено, что чувствительность УП, при воздействии блокирующей помехи мощностью -37 дБм, составляет -90 дБм, без воздействия помехи -97 дБм. Т.е. в результате воздействия блокирующей помехи произошло ухудшение чувствительности УП на 7 дБ, что удовлетворяет требованиям ТУ.
4. Измерение уровня чувствительности и динамического диапазона по перекрестным помехам
Уровень восприимчивости по перекрестным помехам — это минимальный уровень модулирующей радиопомехи на входе радиоприемника, при котором коэффициент перекрестных искажений, или показатель качества функционирования равен заданному значению [6].
В данном испытании используются два генератора СВЧ. Один из них имитирует импульсную помеху, а другой полезный сигнал.
В качестве результата измерения принимаются значения пороговой чувствительности при действии шумовой импульсной помехи при нижней и при верхней отстройке по частоте.
Алгоритм измерения:
1. Начальные настройки. Задаются: минимальная и максимальная мощность генерации «полезного» сигнала, тип и параметры модуляции «полезного» сигнала, относительная отстройка помехи по отношению к основному каналу приема, тип и параметры модуляции сигнала, имитирующего помеху
2. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна
3. Настройка СВЧ генератора, имитирующего полезный сигнал. Устанавливаются: тип и параметры модуляции сигнала. Частота генерации сигнала устанавливается равной частоте приема на выбранном частотном канале УП.
4. Производится определение чувствительности УП с помощью алгоритма, описанного в пункте 6.3.
5. Настройка СВЧ генератора, имитирующего сигнал помехи. Устанавливаются: тип и параметры модуляции сигнала. Частота генерации устанавливается равной значению
/0 *(1 + d), где /0 — частота приема для выбранного канала УП, ё — величина относительной отстройки сигнала помехи относительно частоты приема на выбранном канале УП
6. Подача смеси сигналов помехи и полезного сигнала на вход УП. Мощность помехи выбирается равной пороговой чувствительности, измеренной в пункте № 4 плюс 70 дБ.
7. Определение пороговой чувствительности УП.
8. Подача сигнала помехи на вход УП без подачи полезного сигнала.
9. Определение пороговой чувствительности.
10. Настройка СВЧ генератора помехи. Устанавливаются: тип и параметры модуляции. Частота генерации устанавливается равной следующему значению
/с*(1 - d).
11. Подача смеси сигналов помехи и полезного сигнала на вход УП. Мощность помехи выбирается равной пороговой чувствительности, измеренной в пункте № 4 плюс 70 дБ.
12. Определение пороговой чувствительности УП.
13. Конец.
В результате исследования установлено, что чувствительность УП, при воздействии перекрестных помех мощностью -27 дБм, составляет -92 дБм, без воздействия помехи -97 дБм. Т.е. в результате воздействия блокирующей помехи произошло ухудшение чувствительности УП на 5 дБ, что удовлетворяет требованиям ТУ. При мощности входной помехи, на 70 дБ превышающей чувствительность радиоприемника, составляющей -97 дБм, невозможно принять испытательный сигнал, имитирующий помеху с вероятностью правильного обнаружения равной 0,99 при вероятности ложной тревоги от 0,01 до 0,015. Т.е. динамический диапазон по перекрестным помехам превышает 70 дБ (рис. 3).
5. Измерение динамического диапазона по интермодуляции
Уровень восприимчивости по интермодуляции — это минимальный уровень двух одинаковых по величине ин-термодулирующих радиопомех на входе радиоприемника, при котором коэффициент интермодуляции, или показатель качества функционирования равен заданному значению [6].
В данном измерении используется два генератора СВЧ. Один из них имитирует импульсную помеху, а другой непрерывную.
Результатом измерения является наименьшее значение чувствительности, выявленное на всех возможных побочных каналах по интермодуляции.
Алгоритм измерения:
1. Измерение уровня чувствительности приемника, аналогично пункту 6.3.
2. Начальные настройки. Задаются: минимальная и максимальная мощность генерации, тип и параметры
модуляции сигнала, имитирующего импульсную помеху, относительная отстройка импульсной помехи по отношению к основному каналу приема.
3. Аналитический расчет частот, на которых может наблюдаться явление интермодуляции при заданной относительной отстройке частоты импульсной помехи относительно основного канала приема.
4. Расчет данных частот ведется по формулам.
Е + к * Е
5. Ен = ^-0,1 < п < к, к = 2...5.
п
При Еж = (1 + О )* Е0 Е + п * Е
6. Ен = '' 0,1 < п < к, к = 2...5.
нп
При ^ = (1 - С)*
где Е — частота сигнала, имитирующего непрерывную помеху, — частота сигнала, имитирующего импульсную помеху, О — величина относительной отстройки от Е0 Е0 — частота основного канала приема.
7. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна.
8. Настройка СВЧ генератора, имитирующего сигнал импульсной помехи. Частота генерации устанавливается равной значению /0*(1 + d), где /0 — частота приема для выбранного канала УП, ё — величина относительной отстройки сигнала помехи относительно частоты приема на выбранном канале УП.
9. Определение чувствительности УП при всех возможных вариантах настройки частоты генератора, имитирующего непрерывную помеху, при которых может наблюдаться явление интермодуляции.
10. Настройка СВЧ генератора, имитирующего сигнал импульсной помехи. Частота генерации устанавливается равной значению /0 *(1 - d), где /0 — частота приема для выбранного канала УП, ё — величина относительной отстройки сигнала помехи относительно частоты приема на выбранном канале УП.
11. Определение чувствительности УП по интермодуляции при всех возможных вариантах настройки частоты генератора, имитирующего непрерывную помеху, при которых может наблюдаться явление интермодуляции.
12. В качестве результата берется отношение чувствительности радиоприемника к наименьшему измеренному значению пороговой чувствительности по интермодуляции.
13. Конец.
В результате исследования установлено, что при мощности входной помехи, на 60 дБ превышающей чувствительность радиоприемника, составляющей — 97 дБм, невозможно принять испытательный сигнал, имитирующий помеху с вероятностью правильного обнаружения равной 0,99 при вероятности ложной тревоги от 0,01 до 0,015. Т.е. динамический диапазон по интермодуляции превышает 60 дБ.
6. Измерение уровня чувствительности по побочным каналам приема
Уровень восприимчивости по побочному каналу приема — это минимальный уровень радиопомехи на вхо-
Рис. 3. Измерение вероятности правильного обнаружения от величины подаваемой мощности для одного из каналов
де радиоприемника, при котором коэффициент прохождения по побочному каналу приема, или показатель качества функционирования равен заданному значению [6].
В данном измерении используется два генератора СВЧ. Один из них имитирует импульсную помеху, а другой непрерывную.
Алгоритм измерения:
1. Начальные настройки. Задаются: мощность сигналов, тип и параметры модуляции генератора импульсной помехи, шаг перестройки по частоте непрерывной помехи.
2. Настойка УП. При этом производится выбор частотного канала приема и величина измерительного окна.
3. Настройка генератора СВЧ импульсной помехи. Мощность генерации устанавливается равной заданной в пункте № 1. При этом частота генерации берется равной следующему значению /0*(1 + d), где/—частота приема для выбранного канала УП; ё — величина относительной отстройки сигнала помехи относительно частоты приема на выбранном канале УП.
4. Настройка генератора СВЧ непрерывной помехи. Мощность генерации устанавливается равной заданной в пункте № 1. Частота генерации берется равной следующему значению /0 *(1 + d) - s, где 5 — величина шага перестройки по частоте.
5. Если текущая частота настройки меньше, чем 0.2*/ то переход к пункту № 10.
6. Подача СВЧ мощности непрерывной и импульсной помех.
7. Определение вероятности ложной тревоги. Это делается в следующем порядке:
8. Включение измерительного режима УП.
9. Запрос на УП о количестве обнаруженных импульсов.
10. Запрос на УП о длительности принятия решений. То есть периода времени при котором было принято решение о том, что на входе УП сигнал есть.
11. Расчет вероятности ложной тревоги по формуле:
P =
N * T
где Р — вероятность ложной тревоги; N — общее количество обнаруженных импульсов на входе УП; Т — время принятия решений; Ти — период следования импульсов.
12. Запись в результат текущего значения частоты непрерывной помехи, а также вероятности ложной тревоги, определенной в пункте № 7.
13. Декремент текущей частоты настройки генератора непрерывной помехи на величину шага перестройки по частоте. Если текущая частота настройки больше, чем 0.2*/ , то переход к пункту № 6.
14. Настройка генератора СВЧ непрерывной помехи. Мощность генерации устанавливается равной заданной в пункте № 1. Частота генерации берется равной следующему значению f0 *(1 + d) + s, где s — величина шага перестройки по частоте.
15. Если текущая частота настройки больше, чем 5*/0, то переход к пункту № 15.
16. Подача мощности непрерывной и импульсной помех.
17. Определение вероятности ложной тревоги. Аналогично пункту № 7.
18. Инкремент текущей частоты настройки генератора непрерывной помехи на величину шага перестройки по частоте. Если текущая частота настройки меньше, чем 5*/0 , то переход к пункту № 12.
19. Конец.
В результате исследования установлено, что при приеме сигнала помехи мощностью 0 дБм по каналам побочного приема, включая зеркальный, данный сигнал может быть принят с вероятностью значительно ниже 0,99 при вероятности ложной тревоги от 0,01 до 0,015.
Использование данных спутниковых радионавигационных систем и создание единого навигационно-инфор-мационного поля локальной радиотехнической системы на базе отечественной (РСБН/ПРМГ) и зарубежной (ДМЕ/ TACAN) логично и является продолжением процесса совершенствования и модернизации национальной системы ближней навигации [2-3]. Перспективная многофункциональная локальная радиотехническая система может явиться основой возрождения единого навигационного поля для авиации всех ведомств Российской Федерации и достижения требуемых для обеспечения высокого уровня безопасности полетов точности, непрерывности и целостности навигационных определений летательных аппаратов [2].
Литература
1. Постановление Правительства РФ от 22.02.2000 N144 "Об утверждении Концепции модернизации и развития Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации" // Консультант Плюс. URL: http:// www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_26256/ (дата обращения: 11.09.2017).
2. Распоряжение Правительства РФ от 9 июля 2014 г. № 1250-р «О плане мероприятий по обеспечению повышения производительности труда, создания и модернизации высокопроизводительных рабочих мест» // Консультант Плюс. URL: http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_165527/031293279e07480ff7bdae14a62e07 1a30babd3b/ (дата обращения: 11.09.2017).
3. Парахуда Р.Н., Шевцов В. И. Автоматизация измерений и контроля. Письменные лекции. СПб.: Изд-во СЗТУ 75 с.
3. Бабуров В.И., Колесников А. К., Столяров Г. В. Проблемы ближней навигации // Воздушно-космическая оборона. 2008. № 3. С. 29-36.
4. Бабуров С.В., Буряков Д. А., Велькович М. А., Елисеев Б. П., Иванов А. В. Козлов А. И. Перспективы развития радиотехнических систем гражданского назначения // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 176. С. 7-17.
5. Материалы межгосударственной радионавигационной Программы государств — участников Содружества Независимых Государств на период до 2016 года «О ходе реализации Основных направлений (плана) развития радионавигации государств — участников СНГ на 2013-2017 годы» // Народное образование. URL: http://narodirossii. ru/?p=14302 (дата обращения: 11.09.2017).
6. ОАО «ВНИИРА» впервые представит новое поколение наземных средств ближней навигации на МАКС-2013. URL: https://www.aex.ru/news/2013/8/23/109635/ (дата обращения: 08.08.2017).
7. Пахолков Г.А., Шатраков Ю. Г. Угломерные радиотехнические системы посадки. М.: Транспорт, 1992. 159 с.
8. Панич А.А., Скородумов С. В., Шумова Т.К. Перспективные технологии приборостроения. М.: Экономика, 2011. 406 с.
9. Валетов В.А., Бобцова С. В. Новые технологии в приборостроении. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2004. 120 с.
10. Троелсен Э. Язык программирования C# 5.0 и платформа NET 4.5. М.: Вильямс, 2013. 1311 с.
11. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах. М.: Машиностроение, 1991. 512 с.
12.Анодина Т.Г., Игнатьев Ю. В., Кашинов В. В. Современные системы ближней радионавигации. М.: Транспорт, 1996. 200 с.
13. Шатилов А. Ю. Разработка методов и алгоритмов оптимальной обработки сигналов и информации в инер-циально-спутниковых системах навигации: дис. ... канд. тех. наук. М., 2007. 288 с.
14. Шатраков Ю.Г., Ривкин М. И. Самолетные антенные системы. М.: Машиностроение, 1989. 184 с.
16. Распоряжение Правительства РФ от 9 июля 2014 г. Ш250-р «О плане мероприятий по обеспечению повышения производительности труда, создания и модернизации высокопроизводительных рабочих мест» // Консультант Плюс. URL: http://www.consultant. ru/document/cons_doc_LAW_165527/ (дата обращения: 11.09.2017).
REALIZATION OF THE CONCEPT TO MAINTAIN THE EXISTING RADIO SYSTEMS OF NEAR NAVIGATION AND LANDING IN AN EFFICIENT STATE
VALENTIN S. KOTOV,
St. Petersburg, Russia, legkleshagl@ya.ru
ALEXANDER A. MORIN,
St. Petersburg, Russia, morln.alexandr@mall.ru
RIMMA K. REZNIKOVA,
St. Petersburg, Russia, legkleshagl@yandex.ru
KEYwORDS: automation; radio receivers; measuring systems; "Tropa-SMD"; estimation of parameters; receiver; ARFB "Tropa".
ABSTRACT
The work is devoted to the improvement and modernization of the national near-navigation system using the example of a radio receiver, which is part of the "Tropa-SMD" system. The azimuth-rangefind-er beacons "Tropa-SMD" are intended for the modernization of aerodromes of military departments, airfields of joint basing, as well as for installation of small and medium displacement vessels. They are designed to work with on-board equipment of near-navigation radio systems of the third and subsequent generations, as well as in the international frequency band and are necessary for the transfer of existing navigation aids to the international frequency band in ac-
cordance with the obligations assumed by Russia to comply with the requirements of the International Radio Regulations. The paper describes the software and hardware for checking the product for compliance with the technical specifications of modern navigation systems, analyzed the results of the study of the parameters of the "Tropa-SMD" system for compliance with the requirements for technical devices, namely: sensitivity measurement of the radio receiver; measurement of attenuation X of sensitivity; the measurement of the susceptibility level for blocking; the measurement of the level of sensitivity and the dynamic range of crosstalk;
measurement of the dynamic range by intermodulation; Measurement of the sensitivity level by the secondary reception channels. The study was carried out with the help of a test bench, on which the parameters of the receiving device of the azimuth-range-measuring beacon "Tropa" were estimated. To manage the stand, the program Trail Measurment was developed. The program is written in C #. The program is object-oriented. During the development, instrument management classes, classes for measuring, and a class for calibrating the detection thresholds were created. The results of the study of the receiver parameters are represented by graphs and in the form of tables.
REFERENCES
1. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 22.02.2000 N144 "Ob utverzhdenii Kont-septsii modernizatsii i razvitiya Edinoy sistemy organizatsii vozdushnogo dvizheniya Rossiyskoy Federatsii" [Order of the Government of the Russian Federation of 22.02.2000 N144 " about the approval Of the concept of modernization and development of the Uniform system of the air traffic organization of the Russian Federation"]. ConsultantPlus. URL: http://www.consultant. ru/document/cons_doc_LAW_26256/. (In Russian)
2. Rasporyazheniye Pravitel'stva RF ot 9 iyulya 2014 g. N1250-r «O plane mero-priyatiy po obespecheniyu povysheniya proizvoditel'nosti truda, sozdaniya i modernizatsii vysokoproizvoditel'nykh rabochikh mest» [Decree of the Government of the Russian Federation of July 9, 2014 No. 1250-r "On the plan of
measures to ensure the increase of labor productivity, the creation and modernization of high-performance jobs"]. (In Russian)
3. Parakhuda R. N., Shevtsov V.I. Avtomatizatsiyaizmereniyikontrolya. Pis'men-nyye lektsii [Automation of measurement and control. Written lectures]. St. Petersburg: SZTU Publ., 75 p. (In Russian)
4. Baburov V. I., Kolesnikov A. K., Stolyarov G. V., Problemy blizhney navigatsii [Problems of near navigation]. Vozdushno-kosmicheskaya oborona [Aerospace Defense]. 2008. No. 3. Pp. 29-36. (In Russian)
5. Baburov S. V., Buryakov D. A., Vel'kovich M.A., Yeliseyev B. P., Ivanov A. V., Ko-zlov A. I. Prospects for development of civil engineering radio systems. Nauch-nyy vestnik MGTU GA [Civil Aviation High TECHNOLOGIES]. 2012. No. 176. Pp. 7-17. (In Russian)
6. Materialy mezhgosudarstvennoy radionavigatsionnoy Programmy gosu-darstv - uchastnikov Sodruzhestva Nezavisimykh Gosudarstv na period do 2016 goda «O khode realizatsii Osnovnykh napravleniy (plana) razvitiya ra-dionavigatsii gosudarstv - uchastnikov SNG na 2013-2017 gody» [Materials of the interstate radio navigation program of the member states of the Commonwealth of Independent States for the period until 2016 "On the progress in the implementation of the Basic Directions (Plan) for the Development of the Radio Navigation of the CIS Member States for 2013-2017"]. Narodnoe obrazovanie [Public education]. URL: http://narodirossii.ru/?p=14302 (date of access: 11.09.2017). (In Russian)
7. Public corporation "VNIIRA" vpervyye predstavit novoye pokoleniye nazem-nykh sredstv blizhney navigatsii na MAKS-2013 [JSC VNIIRA will present for the first time a new generation of ground-based near-navigation facilities at MAKS-2013]. URL: https://www.aex.ru/news/2013/8Z23/109635/. (date of access: 08.08.2017). (In Russian)
8. Pakholkov G.A., Shatrakov Yu.G. Uglomernyye radiotekhnicheskiye sistemy posadki [Goniometer radio engineering landing systems]. Moscow: Transport Publ., 1992. 159 p. (In Russian)
9. Panich A.A., Skorodumov S. V., Shumova T. K. Perspektivnyye tekhnologii priborostroyeniya [Goniometer radio engineering landing systems]. Moscow: Ekonomika Publ., 2011. 406 p. (In Russian)
10. Valetov V.A., Bobtsova S.V. Novye tekhnologii v priborostroyenii [Perspective technologies of instrument making]. St. Petersburg: ITMO University Publ., 2004. 120 p. (In Russian)
11. Troelsen A. Pro C# 5.0 and the.NET 4.5 Framework. 6th edition. Apress, 2012. 1533 p.
12. Babich O. A. Obrabotka informatsii v navigatsionnykh kompleksakh [Information processing in navigation complexes]. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1991. 512 p. (In Russian)
13. Anodina T.G., Ignat'yev Yu.V., Kashinov V. V. Sovremennyye sistemy blizh-ney radionavigatsii [Modern systems of short-range radio navigation]. Moscow: Transport Publ., 1996. 200 p. (In Russian)
14. Shatilov A. Yu. Razrabotka metodov i algoritmov optimal'noy obrabotki sig-nalov i informatsii v inertsial'no-sputnikovykh sistemakh navigatsii [Development of methods and algorithms for optimal signal and information processing in inertial-satellite navigation systems]: dis. ... kand. tekh. nauk. Moscow, 2007. 288 p. (In Russian)
15. Shatrakov Yu. G., Rivkin M. I. Samoletnyye antennyye sistemy [Aircraft antenna systems]. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1989. 184 p. (In Russian)
16. Rasporyazheniye Pravitel'stva RF ot 9 iyulya 2014 g. N1250-r «O plane meropriyatiy po obespecheniyu povysheniya proizvoditel'nosti truda, sozdaniya i modernizatsii vysokoproizvoditel'nykh rabochikh mest» [Decree of the Government of the Russian Federation of July 9, 2014 No. 1250-r "On the plan of measures to ensure the increase of labor productivity, the creation and modernization of high-performance jobs"]. ConsultantPlus. URL: http://www.consultant.ru/doc-ument/cons_doc_LAW_165527/ (date of access: 11.09.2017). (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Kotov V. S., PhD, Lecturer of the Military Institute (Naval Polytechnic) Military educational and scientific center of the Navy "Naval Academy. Admiral of the Fleet of the Soviet Union N.G. Kuznetsov";
Reznikova R. K., PhD, Senior lecturer of the Military educational and scientific center of the Navy "Naval Academy named after. Admiral of the Fleet of the Soviet Union N.G. Kuznetsov";
Morin A. A., Student of the Baltic State Technical University "Voenmeh" D.F.Ustinov.
For citation: Kotov V. S., Reznikova R. K., Morin A. A. Realization of the concept to maintain the existing radio systems of near navigation and landing in an efficient state. H&ES Research. 2018. Vol. 10. No. 3. Pp. 54-63. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10075 (In Russian)
