CC BY
73Эксплуатация и надежность авиационной техники
УДК 621.396.931; 621 396 932.1; 629.783
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
С. О. Майнашева, В. М. Мусонов, А. В. Кацура
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: maynasheva95@yandex.ru
Приведены результаты энергетического расчета радиолиний низкоорбитальных спутниковых систем. На основе результатов проведен сравнительный анализ систем.
Ключевые слова: Iridium, Гонец, Globalstar, Naviset, энергетический расчет.
COMPARATIVE STUDY OF LOW-ORBITAL SATELLITE SYSTEMS USED IN CIVIL AVIATION
S. O. Mainasheva, V. M. Musonov, A. V. Katsura
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: maynasheva95@yandex.ru
The article presents calculation of power balance of wireless link. The comparative analysis based on result of calculations is submitted.
Keywords: Iridium, Gonets, Globalstar, Naviset, calculation of energy power.
Мониторинг подвижных объектов одна из самых актуальных проблем современного мира. Актуальность данного вопроса обусловлена влиянием на экономическую ситуацию в целом, в особенности в удаленных местах, а также в места со сложной рельефной структурой. Как правило, именно в подобных местах теряются люди, происходят крушения в связи со сложными погодными условиями. На территории Российской Федерации РФ в случаях авиационных происшествий используются радионавигационные данные, получаемые с различных средств мониторинга, однако некоторые системы, эксплуатируемые на данный момент, отказывают в момент крушения, и данные с них не поступают в центр слежения.
Чтобы решить вопрос с сопровождением воздушных судов ВС, на летательных аппаратах ЛА устанавливаются комплекты систем, включающие в себя модули спутниковой системы и модуль GSM, в частности комплекс Naviset [1] и средство мониторинга разрабатываемое в Красноярском подразделение МЧС [2]. Данные комплексы используют ряд навигационных систем, таких как «Iridium», «Globalstar», «Гонец». Данные системы реализируются на базе оборудования VSAT (very small aperture terminal) [3]. Данные системы используют небольшие абонентские терминалы АТ, которые способны обеспечить надежность передачи данных.
Основными проблемами для любой спутниковой системы является достоверность передачи данных и обеспечение непрерывности связи. В связи с этим для сравнительного анализа используется расчет добротности, энергетического потенциала, эквивалентной изотропной излучаемой мощности ЭИИМ, потери в линии связи, а так же модель покрытия.
Для проведения расчета используются показатели следующих моделей [1; 4; 5]:
1. Iridium 9603 системы Iridium;
2. АТ-МН-2.1 системы «Гонец»;
3. Naviset GT-20.
Так как расчет энергетических характеристик несет в себе большое количество переменных, вызванных неоднородностью атмосферы, будем считать ее однородной, а воздействие Земли - пренебрежимо малым [6]. Для расчета использовались ряд уравнений, основными из которых являются:
^пр _ Pn Gn (Gnp / Tnp ) N0 kLAL '
где Гпр - мощность принимаемого сигнала; N0 - спектральная плотность шумов на входе приемника; РП -мощность передатчика; Gn - коэффициент потери в фидере передатчика, GnP - потери в фидере приемника; k = 1,39 • 1023Вт/Гцтр - постоянная Больцмана; L - коэффициент потерь, AL = 3дБ; ТПР = 200-290 К -шумовая температура приемного устройства в зависимости от системы. Значения мощностей передачи, полученные в ходе расчетов, внесенных в таблицу.
Из проведенного анализа видно, что система «Гонец» превосходит систему Iridium и систему Globalstar в классе устройств используемых для мониторинга подвижных объектов. Однако, несмотря на более устойчивую линию связи, на данный момент система «Гонец» не обеспечивает 100 % покрытия земной поверхности, в отличие от спутниковой системы Iridium. Однако производители данной системы собираются ввести в эксплуатацию еще 12 КА, которые обеспечат 100 % покрытия.
Решетневскуе чтения. 2017
Промежуточные результаты энергетического расчета
Параметры Iridium Гонец Globalstar
Линия «Борт-КА»
Рп 2 5,1 2
P 1 пр 3,6 3,12 3,8
Рпр/No 5,09 • 10л18 6,91 • 10Л18 5,81 • 10Л18
ЭИИМ 6,3 13 4,6
Линия «КА-Борт»
Рп 35 52,57 47,23
P 1 пр 70 103,14 94,46
Рпр/No 38,9 • 10Л18 41,588 • 10Л18 40,158 • 10Л18
ЭИИМ 126 236,56 212,535
С помощью моделирования для типичных низкоорбитальных установок в диапазоне 600-1500 км при малом угле возвышения 0-10°, также рассчитано, что доля покрытия соответствующих установок составляет от 1,69 до 7,95 %.
С учетом экономической и технической составляющей, на данный момент более предпочтительными являются системы «Гонец» и Globalstar.
Библиографические ссылки
1. Аверин С. В., Дворкин В. В., Баранов Я. В. Перспективы применения системы Globalstar для передачи корректирующей информации в рамках российской системы дифференциальной коррекции и мониторинга [Электронный ресурс]. URL: http:// www.rit. informost.ru/rit/1-2007/rit-1-2007-32-37.pdf (дата обращения: 05.09.2017).
2. Разработка бортового устройства спутникового мониторинга воздушных судов / А. В. Кацура [и др.] // Вестник СибГАУ. 2016. № 1(17). С. 125-130.
3. Сонькин М. А., Ямпольский В. З. Навигацион-но-телекоммуникационные системы мониторинга подвижных объектов, мобильных групп и центров управления // Средства и системы обработки и анализа данных [Электронный ресурс]. URL: http://problem-info.sscc.ru/2011-2/1.pdf (дата обращения: 06.09.2017).
4. Kuzovnikov А. V., Testoedov N. A., Agureev V. A. Problems of development of low-orbit multifunctional personal satellite communication system «GONETS-D1M» // Вестник СибГАУ. 2013. № 6 (52). С. 158-163.
5. Логачев И. С. Потюпкин А. Ю. Низкоорбитальная космическая система персональной спутниковой связи и передачи данных / под ред. генер. конструктора многофункциональной космич. системы персональной спутниковой связи и передачи данных, президента ОАО «Спутниковая система «Гонец» А. И. Галькевич. Тамбов : Юнис, 2011. 169 с.
6. Дятлов А. П. Системы спутниковой связи с подвижными объектами : учеб. пособие. Таганрог : ТРТУ, 2004. 95 с.
References
1. Averin S. V., Dvorkin V. V., Baranov Ya. V. Per-spektivy primeneniya sistemy Globalstar dlya peredachi korrektiruyushchey informatsii v ramkakh rossiyskoy sistemy differ entsial 'noy korrektsii i monitoringa [Prospects of Globalstar application for information transfer within the Russian system of differential correction and monitoring]. Available at: http://www.rit. infor-most.ru/rit/1-2007/rit-1-2007-32-37.pdf (accessed: 05.09.2017). (In Russ.)
2. Katsura A. V., Akzigitov A. R., Andronov A. S., Strokov D. E., Akzigitov R. A. [Development of onboard device for satellite monitoring of aircraft]. Vestnik SibGAU. 2016. Vol. 17, no. 1. Pp. 125-130. (In Russ.)
3. Son'kin M. A., Yampol'skiy V. Z. Navigatsionno-telekommunikatsionnye sistemy monitoringa podvizhnykh ob ' 'ektov, mobil 'nykh grupp i tsentrov upravleniya [Navigation and telecommunication systems for monitoring mobile objects, mobile groups and control centers]. Available at: http://problem-info.sscc.ru/2011-2/1.pdf (accessed: 06.09.2017). (In Russ.)
4. Kuzovnikov A. V., Testoedov N. A., Agureev V. A. Problems of development of low-orbit multifunctional personal satellite communication system «GONETS-D1M». Vestnik SibGAU. 2013. Vol. 52, No. 6. Pp. 158163. (In Russ.)
5. Logachev I. S. Potyupkin A. Yu. Nizkoorbital'naya kosmicheskaya sistema personal 'noy sputnikovoy svyazi i peredachi dannykh [Low-orbital space system of personal satellite communications and data transmission]. Tambov : Yunis, 2011, 169 p.
6. Dyatlov A. P. Sistemy sputnikovoy svyazi s pod-vizhnymi ob "ektami: uchebnoe posobie [Systems of satellite communication with mobile objects]. Taganrog, TRTU, 2004. 95 p.
© Майнашева С. О., Мусонов В. М., Кацура А. В., 2017
