Содержание к диссертации
Введение
1. Общие принципы проектирования сетей подвижной железнодорожной радиосвязи 17
1.1. Постановка задачи 17
1.2. Основные этапы проектирования сетей подвижной связи 18
1.3. Порядок выполнения расчетных этапов проектирования сетей подвижной связи 22
1.4. Состояние методологии проектирования сетей технологической железнодорожной радиосвязи 30
1.5. Анализ отечественного программного обеспечения для проектирования СПС и оценка возможности его использования при расчетах радиосетей МПС 33
1.6. Выводы и рекомендации 42
2. Теоретическое исследование влияния инфраструктуры железной дороги на характеристики электромагнитного поля 45
2.1. Постановка задачи 45
2.2. Определение области расположения переизлучателей, участвующих в формировании результирующего сигнала в точке приема 48
2.3. Исследование флуктуации сигнала, вызванных отражениями от ПО на территории железнодорожных объектов 55
2.4. Анализ вагонов и локомотивов, используемых на Российских железных дорогах, с точки зрения переотражающих свойств 67
2.5. Определение эффективной поверхности рассеяния металлического вагона 74
2.6. Аналитический расчет огибающей суммарного сигнала в двухлучевом канале 78
2.7. Статистические характеристики сигнала на электрифицированном участке с двухсторонним размещением опор контактной сети 84
2.8. Распределения огибающей суммы трех гармонических сигналов и узкополосного нормального шума 87
2.9. Классификация железнодорожных участков по степени влияния на уровень сигнала при расчете канала радиосвязи... 95
2.10. Выводы и рекомендации 98
3. Теоретические основы расчета канала радиосвязи 102
3.1. Постановка задачи 102
3.2. Разработка критериев оценки эффективности методик расчета каналов радиосвязи 103
3.3. Анализ существующих методик расчета 109
3.4. Сравнение стратегий расчета по разработанной системе показателей эффективности 126
3.5. Разработка методики расчета канала радиосвязи, обеспечивающей наибольшую точность расчетов в диапазоне частот 150-900 МГц 129
3.6. Выводы и рекомендации 144
4. Обеспечение электромагнитной совместимости в сетях подвижной железнодорожной радиосвязи 147
4.1. Постановка задачи 147
4.2. Классификация технических характеристик, влияющих на электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств 149
4.3. Помеховая обстановка в районе действия сетей железнодорожной радиосвязи 155
4.4. Порядок обеспечения ЭМС при проектировании радиосетей МПС по действующим рекомендациям 157
4.5. Укрупненный алгоритм работ по обеспечению электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств проектируемой сети 159
4.6. Разработка начального приближения частотного плана сети подвижной радиосвязи 162
4.7. Формирование групп частот при создании начального приближения частотного плана сети 166
4.8. Алгоритм оценки ЭМС РЭС территориально-привязанной радиосети вблизи БС 171
4.9. Алгоритм оценки ЭМС по значению отношения сигнал/шум на границе зоны обслуживания в условиях воздействия помех от передатчиков, работающих на совмещенных и соседних каналах 178
4.10. Частотно-путевое планирование линейных сетей подвижной железнодорожной радиосвязи 182
4.11. Выводы и рекомендации 188
5. Разработка методики проведения радиотехнических измерений при испытаниях вводимых в эксплуатацию систем радиосвязи ... 192
5.1. Постановка задачи 192
5.2. Оборудование, необходимое для проведения измерений 194
5.3. Автоматизированный комплекс радиоконтроля для проведения РТИ в условиях инфраструктуры железной дороги 199
5.4. Методика определения характеристик передатчика 206
5.5. Методика измерения уровня электромагнитного поля полезного сигнала 210
5.6. Методика измерения уровня помех на исследуемом участке.. 220
5.7. Программа проведения радиотехнических измерений 222
5.8. Выводы и рекомендации 223
6. Экспериментальные радиотехнические измерения в ЦСР TETRA И GSM-R 226
6.1. Постановка задачи 226
6.2. Анализ спектров излучений радиостанций сетей TETRA и GSM-R 228
6.3. Сканирование диапазонов частот, выделенных для построения ЦСР TETRA и GSM-R на Свердловской железной дороге 230
6.4. Экспериментальное исследование влияния на уровень сигнала подвижных объектов на территории железнодорожной станции 235
6.5. Исследование изменений уровней сигналов TETRA и GSM- R на железнодорожных перегонах 256
6.6. Частотно-путевое планирование сети GSM-R на участке Северка-Камышлов Свердловской железной дороги 264
6.7. Выводы и рекомендации 268
Заключение 272
Список использованных источников 275
- Анализ отечественного программного обеспечения для проектирования СПС и оценка возможности его использования при расчетах радиосетей МПС
- Исследование флуктуации сигнала, вызванных отражениями от ПО на территории железнодорожных объектов
- Сравнение стратегий расчета по разработанной системе показателей эффективности
- Алгоритм оценки ЭМС РЭС территориально-привязанной радиосети вблизи БС
Анализ отечественного программного обеспечения для проектирования СПС и оценка возможности его использования при расчетах радиосетей МПС
Система территориального планирования является приложением ГИС Mapinfo, написанным на языке MapBasic и вызывающим функции нескольких библиотек, реализованных на C++.
Программа позволяет проводить расчеты для частотного диапазона 0,15...2,0 ГГц. В основу используемого математического аппарата положены рекомендации МСЭ-Р (МККР) выпуска 1997 и 1990 годов. Исходные данные для расчета задаются в таблице входных данных и включают: характеристики всех базовых станций сети; уровень поля на границе зоны обслуживания; величина защитного отношения и другие. Результаты расчета представляются графически и в виде таблиц, содержащих негеографическую информацию. Графически результаты работы программы представляются на одной из четырех карт: 1) Территориальный план сети связи - карта региона с обозначением базовых станций. На эту карту выводятся зоны обслуживания. На ней ведется территориальное планирование. 2) Зоны обслуживания (30) и зоны помех (ЗП) - дополнительная карта, на которую выводятся 30 и ЗП (без карты местности). Эта карта используется для анализа перекрытия зон БС. 3) Уровни поля в зоне охвата сети — карат охвата сети без выделения зон отдельных БС. Уровень поля отображается насыщенностью цвета. 4) Зоны обслуживания базовых станций с учетом уровня сигнала -карта радиопокрытия, на которой зона обслуживания каждой базовой станцией выделена своим цветом, а уровень поля характеризуется его насыщенностью. Для задания исходных данных предусмотрены следующие диалоговые окна: общие настройки, режим расчетов, абонентская радиостанция, расчет радиопокрытия базовой станции. К общим настройкам относятся способ отображения стрелок ориентации антенн, параметры расчета поля (радиус расчета, ограничение на число шагов), характеристики среды распространения (свойства растительности, изменение рефракции). При задании режима расчетов определяются задачи расчета (30, ЗП, уровни поля, зоны прямой радиовидимости), требуемая точность (шаг по уровню поля, шаг по расстоянию и шаг по азимуту), модель расчета потерь распространения и параметры проектирования (частота системы, высоты расположения антенн, чувствительности радиостанций и др.). В диалоговом окне «абонентская радиостанция» задается мощность АС, потери в АФТ, усиление антенны. Окно «расчет радиопокрытия базовой станции» служит для задания характеристик БС. Здесь вводят параметры БС (ее координаты, потери в комбайнере и в фидере, выигрыш за счет разнесенного приема). В этом же окне из базы данных выбирается антенна (передающая, приемная, азимут установки, угол наклона луча). Достоинством САПР «Балтика» является полнота перечня предоставляемых услуг, требуемых для проведения всего комплекса работ по частотно-территориальному планированию сетей радиосвязи. К недостаткам можно отнести избыточность математического аппарата, заложенного в программу, что ведет к огромным временным затратам на проведение расчета энергетических характеристик сети. Например, расчет одного варианта сети, включающей четыре БС, занимает около десяти часов. При огромных возможностях программы в ней нельзя построить зависимость напряженности поля для одного, заданного пользователем направления. Кроме того, в программе не предусмотрен механизм учета влияния на уровень сигнала инфраструктуры железной дороги. Невозможно и построение графика изменения напряженности электромагнитного поля вдоль трассы железной дороги. САПР «ПИАР» - проектирование и анализ радиосетей. Пакет программ «ПИАР» - это специализированная ГИС, предназначенная для расчета и построения зон уверенного приема, зон уверенной двухсторонней связи, расчета электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС), ведения соответствующих баз данных, выдачи рекомендаций по частотным присвоениям. ГИС «ПИАР» это приложение разработанное на C++ Builder под Windows 95, позволяющее вести расчеты в частотном диапазоне 27 МГц - 18 ГГц. В основе энергетических расчетов, как и в программе «Балтика», лежат Рекомендации МСЭ-Р. Основными функциональными возможностями программного продукта являются: ввод в базы данных географических координат почтовых отделений и РЭС; измерения на топографических картах (определение расстояний, площадей, азимута, географических координат в градусах, минутах и секундах), анализ рельефа местности с построением сечения рельефа между двумя выбранными точками на карте с учетом кривизны поверхности Земли; отображение информации на топографических картах; конфигурирование и редактирование сетей РЭС; многофункциональный анализ напряженности электромагнитных полей; расчет карт напряженности поля, а также формирование карт населенных пунктов и других объектов в формате SURFER; построение зон уверенного радиоприема и радиосвязи для выбранных РЭС, в том числе с учетом мешающих передатчиков, работающих на той же частоте; использование методики расчета ЭМС, позволяющей моделировать процессы передачи и приема сигналов и анализировать причины возникновения помех; анализ напряженности электромагнитных полей, создаваемых РЭС за счет побочных и внеполосных излучений; возможность выбора и оценки влияния среды распространения радиоволн; построение карт «просветов» для заданных районов области с учетом зон Френеля в СВЧ диапазоне; корректировка уровней индустриальных помех по точечным экспериментальным оценкам; учет метеоусловий при распространении радиоволн; формирование рекомендаций по выбору частот радиосвязи; документирование результатов; одновременная обработка десятков и сотен тысяч источников радиоизлучений. Функциональные возможности анализа ЭМС: 1) Учитывается характеристика излучения по основному каналу, десяти гармоникам и двум субгармоникам основного излучения; 2) Учет помех по десяти побочным канала приема на гармониках гетеродина и каналу промежуточной частоты; 3) Анализируются помехи интермодуляции третьего и пятого порядка и помехи блокирования. Расчет помех производится с учетом параметров канала распространения, диаграммы направленности антенны и поляризации; 4) Оценивается реальная чувствительность приемных устройств, определяемая собственными шумами приемника и внешними помехами. Возможно задание конкретного измеренного значения уровня индустриальных шумов в месте расположения приемника или его расчетных значений в зависимости от частоты и места установки. 5) В результате расчета оценивается ухудшение реальной чувствительности приемника для каждого вида помех и указанием их источников. Возможна ранжировка пораженных частот по количеству помех, поразивших данную частоту, по максимальной или по суммарной помехе. Источники помех могут быть отображены на карте.
Исследование флуктуации сигнала, вызванных отражениями от ПО на территории железнодорожных объектов
Взаимное расположение элементов системы БС-МС-ПРО определяет крупномасштабные флуктуации результирующего сигнала, зависящие от координаты пути.
Колебания точки отражения ПО с течением времени определяют колебания разности фаз результирующего сигнала относительно среднего значения, изменяющегося вдоль пути. Таким образом, колебания ПРО являются причиной мелкомасштабных флуктуации сигнала, принимаемого антенной МС. Для колебаний разности фаз характерно уменьшение их амплитуды с удалением МС от БС.
В действительности колебания точки отражения происходят по закону, отличному от гармонического. Амплитуда колебаний и их характер зависят от типа подвижного отражателя и его геометрических характеристик. Для выявления возможных зависимостей колебаний точки отражения необходимо рассмотреть вагоны и локомотивы, эксплуатируемые на Российских железных дорогах. Эта задача решается в следующем разделе работы.
При приеме локомотивной антенной радиосигналов в условиях наличия подвижных переотражателей характер результирующего сигнала в значительной степени зависит от свойств отражателей. Подвижными отражателями на железнодорожных объектах являются вагоны и локомотивы [20-23]. Для анализа подвижных объектов с точки зрения их отражательных свойств составлены таблицы 6 и 7, в которых оцениваются характеристики соответственно вагонов и локомотивов.
При движении ПРО по железнодорожному участку постоянно изменяется сечение ПРО, соответствующее точке отражения. Поэтому важно знать характер влияния параметров ПО на отражение от него электромагнитных волн. На отражающие свойства подвижной единицы влияют такие свойства как: материал, из которого изготовлен ПО, тип отражающей поверхности, геометрические размеры ПО (длина, ширина, высота). Оценим влияние каждого из перечисленных свойств подвижных единиц на отражение радиоволн.
Как видно из таблиц 6 и 7, подавляющее большинство отражающих поверхностей подвижных объектов на железнодорожном транспорте является металлическими, то есть обладающими высоким коэффициентом отражения. Кроме того, отражающие поверхности (ОП) практически всех ПО - гофрированные с глубиной гофра, достигающей 10-15 см.
Поскольку фаза отраженного сигнала зависит от проходимого им расстояния, то важным параметром ПО является изменение расстояния от оси пути до отражающей поверхности при смещении подвижной единицы вдоль точки отражения. Для анализа этого изменения введем понятие коэффициента Кс скважности вагона (СВ) - отношение длины не отражающей части ПО к его полной длине. В таблице 6 приведены значения С В для вагонов всех рассмотренных типов. По данным таблицы построена диаграмма (рис. 20), демонстрирующая Кс для вагонов различных типов.
Из диаграммы (рис. 20) видно, что коэффициент скважности для большинства типов вагонов лежит в пределах 5-10 % от общей длины вагона. Это значит, что в 5-10% времени следования вагона вдоль пути расположения антенны МС прямое отражение радиоволн будет отсутствовать. Для 20% типов вагонов Кс превышает 0,2, а для 12% типов вагонов превышает 0,3.
Помимо коэффициента скважности вагона на расстояние, проходимое отраженной волной влияет ширина вагона, определяющая расстояние от оси пути до плоскости отражения. На рисунке 21 изображена диаграмма значений отклонений расстояния от оси пути до отражающей точки относительно минимальной величины такого отклонения. Локомотивам типов 1-4 (табл. 7) соответствуют столбцы 26-29 диаграммы.
Диаграмма (рис. 21) показывает, что диапазон изменения расстояний от оси пути до отражающей поверхности ПРО для вагонов и локомотивов большинства типов составляет 20 см, а при учете рефрижераторных секций достигает 32 см. Таким образом, при формировании железнодорожного состава из вагонов разных типов, расстояние между осью пути следования ПО и его отражающей поверхностью в сечении отражения может изменяться в диапазоне 32 см. Полученное значение диапазона изменений расстояния от оси пути до ОП показывает, что фаза отраженной волны (для частот 450 и 900 МГц) при следовании вдоль антенны МС состава из вагонов разных типов может изменяться в пределах до 360.
Положение точки отражения ПРО определяется не только расстоянием от оси пути до ОП, но и ее высотой над землей. Для анализа возможных высот точек отражения у ПО разных типов составлена диаграмма, изображенная на рисунке 22. Локомотивам типов 1-5 из таблицы 7 соответствуют столбцы диаграммы 26-30.
Из диаграммы значений высот подвижных единиц, эксплуатируемых на Российских железных дорогах видно, что высоты разных вагонов, находящихся в одном составе, могут отличаться более чем на 3,5 метра. При таком большом разбросе высот вагонов фаза отраженной разными вагонами волны может меняться во всем диапазоне 2-п. Вагоны высотой менее 3 метров могут быть экранированы крышей ПО, расположенного на смежном пути в направлении БС, и вообще не участвовать в отражении радиоволн.
Результаты проведенного анализа размеров вагонов соответствуют идеализированному случаю, при котором вагоны имеют покатые крыши и сечение, близкое к прямоугольному. При использовании результатов необходимо помнить, что сечение вагонов многих типов, отличается от прямоугольного. В частности, цистерны имеют круглое сечение. Кроме того, крыши не всех вагонов покатые. Следует также отметить, что перевозимые на железнодорожных платформах грузы могут иметь любые геометрические характеристики, лежащие в пределах габарита подвижного состава. Прогнозировать изменение фазы отраженного от такого ПО сигнала для метровых и более коротких волн не представляется возможным.
Сравнение стратегий расчета по разработанной системе показателей эффективности
Расчет энергетических характеристик зон обслуживания систем радиосвязи является одной из наиболее важных и сложных задач, решаемых при проектировании сетей подвижной радиосвязи. На основе результатов расчета энергетики определяют конфигурацию сети, уточняют требуемые характеристики радиооборудования, места размещения антенн базовых станций. Поэтому необходимо разработать методику, позволяющую с высокой точностью и с учетом основных факторов, влияющих на уровень напряженности поля в точке приема, прогнозировать зоны охвата, что является главной задачей этой главы диссертации.
Оценка той или иной методики расчета должна производиться на основе показателей эффективности, соответствующих методике. Поскольку ранее не было разработано методик оценки эффективности способов расчета каналов радиосвязи, то возникает задача определения показателей и критерия эффективности, позволяющих сравнивать различные способы расчета. Решению этой задачи посвящена вторая часть главы, в которой предложено сравнивать методики на основании диапазонной и частотной универсальности. Кроме того, производится анализ составляющих суммарного сигнала и их вклада в его значение.
Существует достаточно большое количество подходов к расчету канала радиосвязи. Одни из них являются узкоспециальными и решают задачи отдельных потребителей, другие — пригодны для решения большого круга задач. В работе производится сравнительный анализ нескольких методик, разработанных для расчетов как каналов железнодорожной радиосвязи, так и каналов иного назначения. Определяются достоинства и недостатки каждого способа расчета. Особое внимание при этом уделяется механизмам учета мелкомасштабных флуктуации, характерных для приема сигналов в условиях инфраструктуры железной дороги. Производится оценка значений скалярного показателя эффективности каждой из рассматриваемых методик.
На основании разработанной классификации факторов, влияющих на напряженность электромагнитного поля в точке приема, в диссертации составлена методика расчета канала радиосвязи, учитывающая все параметры, вносящие заметный вклад в суммарное значение сигнала. Высшим органом, координирующим деятельность разных стран в области радиосвязи, является Группа Радио Международного Союза Электросвязи. Вопросами распространения радиоволн занимается отдельная Исследовательская Комиссия, входящая в состав МСЭ-Р. При создании методики расчета канала радиосвязи особое внимание обращено на рекомендации этой комиссии.
Большие объемы вычислений, проводимых при оценке энергетики зон обслуживания базовых станций сети радиосвязи, диктуют необходимость использования при расчетах современных вычислительных средств. Поэтому важным вопросом становится удобство и простота автоматизации расчетов для моделей, описывающих влияние на уровень сигнала отдельных факторов.
Важной задачей, поставленной в этой главе диссертации, является программная реализация разрабатываемой методики расчета канала радиосвязи, позволяющей оперативно прогнозировать уровень напряженности электромагнитного поля сигнала вдоль трассы радиосвязи и учитывающей влияние основных факторов, определяющих значение сигнала в точке приема.
Выбор оптимальной методики расчета канала подвижной радиосвязи является сложной многопараметрической задачей. Для нахождения наиболее эффективного пути ее решения воспользуемся теорией принятия решений (ТПР).
Согласно ТПР в основе принятия решения лежит исследование операции, которое заключается в оценке и сравнении возможных способов ее проведения (стратегий) с учетом имеющихся ограничений [30]. В нашем случае операцией является расчет канала подвижной радиосвязи, а возможными стратегиями - методики проведения расчета. Реализация той или иной стратегии приводит к различным исходам операции. Качество проведения операции, ее «успешность», оценивается с позиций лица, принимающего решения (ЛПР), в качестве которого понимается любой управляющий орган (не обязательно конкретный человек).
Мерой эффективности проведения операции служит показатель эффективности (ПЭ). В общем случае он отражает результат проведения операции, который, в свою очередь, является функцией трех факторов: полезного эффекта операции (q), затрат ресурсов на проведение операции (с) и затрат времени на ее проведение (t). Значения q, с и t зависят от стратегии проведения операции (и). В формальном виде сказанное можно записать так:
В нашем случае полезным эффектом проведения операции (расчета) является точность получаемых результатов. Затраты ресурсов на проведение операции — материальные расходы на сбор информации, ее обработку (например, оцифровка топографических карт), обеспечение вычислительной техникой и сотрудниками, требуемыми для проведения расчетов. Время проведения операции складывается из времени сбора требуемой информации, ее приведения к виду, необходимому для расчета, а также времени непосредственно расчета и обработки получаемых результатов.
При расчете энергетических характеристик канала радиосвязи первостепенное значение имеет точность получаемых результатов, поэтому будем оценивать эффективность возможных методик расчета именно с точки зрения правильности результатов расчета.
В ТПР правило, на основании которого производится выбор стратегии, называется критерием эффективности (КЭ). ПЭ и КЭ в совокупности отражают цели, которые преследует ЛПР при проведении операции, а также наиболее предпочтительный для него способ достижения этой цели. Выбор правила, на основании которого будут сравниваться стратегии, определяется линией поведения, которой придерживается ЛПР. Линия поведения, в свою очередь, определяется концепцией рационального поведения, поддерживаемой ЛПР. Всего таких концепций три: пригодности, оптимальности и адаптивности. Выбору метода расчета канала радиосвязи соответствует концепция оптимальности, так как при выборе необходимо найти стратегию, приводящую к наиболее точному результату расчета, то есть к «экстремальному» значению ПЭ.
Согласно классификации задач принятия решения выбор методики расчета канала радиосвязи можно характеризовать, как задачу, решаемую в статистических условиях определенности (характер условий распространения радиоволн на расчетном участке на время расчета принят неизменным и известен).
По виду показателя эффективности задачу принятия решения подразделяют на задачи со скалярным и векторным показателем. Поскольку расчет канала радиосвязи производится с учетом большого количества факторов, то для оценки стратегий необходимо использовать векторный показатель эффективности. Для получения однозначной оценки рассматриваемой стратегии будем использовать специальный метод сведения векторного показателя эффективности к скалярному.
Алгоритм оценки ЭМС РЭС территориально-привязанной радиосети вблизи БС
Любые приемопередающие радиоустройства, используемые в технологическом процессе на железнодорожном транспорте, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к ним как потребителем, так и нормативными документами, регламентирующими порядок функционирования средств радиосвязи. Для проверки степени соответствия радиосистем нормативным требованиям необходимо осуществлять контроль параметров радиопередатчиков и радиоизлучений. Контроль производится путем измерения соответствующих параметров. Измеренные значения должны находиться в допустимых пределах отклонения от присвоенных радиоэлектронному средству (РЭС). В данной главе диссертации формулируется перечень контролируемых параметров радиопередатчиков и допустимых отклонений измеренных значений от присвоенных.
Другой важной задачей радиотехнических измерений является определение уровня напряженности электромагнитного поля сигналов в зоне обслуживания базовых станций радиосети. Измерение напряженности поля должно обеспечивать возможность исследования помеховой обстановки на железнодорожных участках, определение медианного уровня поля полезного сигнала вдоль железнодорожного пути, изучение тонкой структуры электромагнитного поля на отдельных участках трассы.
Для проведения радиотехнических измерений на железной дороге используются вагоны-лаборатории. Состояние методологии, используемой при проведения измерений, а также слабая оснащенность лабораторий современными измерительными средствами не позволяют качественно решать весь круг задач, входящих в состав радиотехнических измерений.
Методология выполнения измерений определяется возможностями используемого оборудования. Поэтому важной задачей является формулирование требований к средствам измерений, необходимым для решения поставленных вопросов. В работе определяются требования к средствам измерений, и на их основе предлагается перечень измерительного оборудования. При выборе средств измерений особое внимание кроме точности измерений уделяется автоматизации измерительного процесса, возможности представления результатов исследований в электронном виде.
Специфика радиотехнических измерений, проводимых в вагоне-лаборатории, заключается в сложности условий измерений - повышенный уровень помех, многолучевый характер принимаемого сигнала, ограничения по месту расположения антенн, необходимость оперативного проведения измерений с движущегося объекта в условиях эффекта Доплера. Все это диктует требования к разрабатываемым методикам измерений отдельных радиотехнических параметров. В работе составляются методики измерений с использованием выбранных средств измерения и с учетом специфики работы в условиях вагона-лаборатории.
Решение вопросов исследования напряженности поля сигналов на железнодорожных участках невозможно без осуществления привязки результатов измерений к месту их проведения. Для решения этой задачи предлагается использование сигналов от счетчиков осей колесных пар. Сигналы преобразуются к виду, пригодному для использования в ЭВМ.
Отдельной задачей, решаемой при измерениях в вагоне-лаборатории, является расчет медианных значений напряженности электромагнитного поля сигнала по измеренным мгновенным значениям. Существующие отечественные и зарубежные рекомендации по определению медианы, не предусматривают возможности расчета при измерениях с подвижного объекта. Кроме того, условия измерений на железнодорожных участках (наличие большого числа переотражателей, невозможность изменения высоты расположения измерительной антенны) существенно отличаются от предписываемых в рекомендациях. Поэтому возникает задача разработки алгоритма расчета медианных значений напряженности поля по мгновенным значениям, измеренным в вагоне-лаборатории. В работе составлены требования к алгоритму и предложен вариант алгоритма расчета медианы.
Качество результатов измерений и их объективность зависят от правильного выбора мест измерений. Например, для качественного эфирного измерения параметров радиопередатчика следует выбирать железнодорожные участки с наименьшим уровнем помех и достаточным уровнем полезного сигнала. Поэтому при выполнении комплекса радиотехнических измерений важно соблюдать оптимальный порядок их проведения. В диссертации разрабатывается программа выполнения радиотехнических измерений, обеспечивающая получение наиболее объективных результатов. Радиотехнические измерения, проводимые на железной дороге, предполагают решение следующих основных задач: - измерение параметров излучения приемопередатчиков базовых станций ЦСР — средней мощности, центральной частоты спектра излучения, ширины необходимой полосы частот, уровней внеполосных излучений, коэффициента стоячей волны в фидере стационарной радиостанции; - исследование влияния на уровень электромагнитного поля полезного сигнала в диапазонах 460 и 900 МГц в точке приема следующих факторов: рельефа местности, контактной сети (переменного и постоянного тока), количества железнодорожных путей на участке, вида тяги; - измерение уровня помех в районе испытаний и изучение внутрисистемной и межсистемной электромагнитной совместимости (ЭМС) средств радиосвязи с другими системами связи. Кроме того, в случае наличия специального тестового оборудования фирмы-поставщика исследуемой радиосистемы, в ходе радиотехнических измерений желательно дополнительно решать задачи: исследование реакции тестируемых систем радиосвязи на воздействие помех, создаваемых специальными имитаторами помеховой обстановки; - измерение интенсивности потоков ошибочных и не принятых бит в реальных условиях российских железных дорог. При создании методологии и выборе средств измерений следует руководствоваться следующими основными принципами: - методики измерения параметров радиопередатчиков, применяемые при исследованиях, должны быть разработаны в соответствии с ГОСТ - ами [99-102]; - применяемые средства измерений должны быть сертифицированы в Госстандарте России; - метрологическое обслуживание используемых средств измерения (поверка, калибровка) должно быть проведено в соответствии с [103]. К средствам измерений, предъявляются следующие требования: Диапазон частот анализатора спектра должен перекрывать рабочий диапазон частот испытуемого радиопередающего устройства; его полоса обзора - обеспечивать измерение огибающей спектра в полосе частот, соответствующей контрольной полосе частот радиопередающего устройства; динамический диапазон - обеспечивать измерение и допустимого уровня внеполосных излучений и максимального контрольного уровня; погрешность измерения не должна превышать 2 дБ.
