Введение к работе
Актуальность темы. Спутниковые навигационные системы (СНС) являются информационными системами и требуют специальных мер защиты от возможных радиопомех. Поскольку радиоэлектронные средства (РЭС) космической системы ГЛОНАСС относятся к аппаратуре, обеспечивающей безопасность жизни людей, к ней предъявляются повышенные требования по надежности и безотказной работе, которые в ряде случаев могут достигать 0.99999.
Столь высокие требования обуславливают необходимость всестороннего исследования условий электромагнитной совместимости РЭС ГЛОНАСС с радиоэлектронными средствами, функционирующими в общих и смежных диапазонах частот. Исследования предполагают рассмотрение как типовых, так и возможных непредвиденных сценариев помех.
За последние 50 лет на околоземную орбиту выведено по одним данным более 6000, по другим - более 12000 космических аппаратов (КА). Такое увеличение группировки повышает вероятность возрастания количества КА, подверженных аварийным сбоям, находящихся в не ориентируемом полете, не управляемых, не контролируемых, а также КА - космический мусор. При этом систематизация возможных технических сбоев радиоаппаратуры и неполадок в работе бортовых РЭС важна для обеспечения надежного функционирования РЭС ГЛОНАСС. Ранее такие задачи не были столь интересны, так как группировки КА были малочисленны.
Актуальность исследований состоит в определении взаимосвязей возникновения непреднамеренных радиопомех со стороны неконтролируемых КА на приемные устройства ГЛОНАСС, идентификации помехи с ее последующей нейтрализацией, с целью обеспечения беспомехового функционирования РЭС навигационной системы.
Данному направлению посвящены исследования, проводимые в
МКБ "Компас", 4ЦНИИ МО РФ, "НИИР", НПФ "Гейзер". Проблематика освещалась в работах Абросимова И.А., Ионкина Е.Е., Баранова П.П., Бабенова А.Е., Веерпалу В.Э., Глушко В.И., Желтоногова И.В., Шишигина В.А.
Объектом исследований в диссертационной работе является РЭС навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, функционирующие в условиях непреднамеренных помех.
Предмет исследований - методы обеспечения электромагнитной совместимости РЭС в условиях непреднамеренных помех.
Целью работы является решение научной задачи разработки методологической основы для системного решения проблем обеспечения электромагнитной совместимости РЭС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех и разработки на ее основе практических рекомендаций.
Достижение поставленной цели осуществляется решением следующих исследовательских задач:
-
Обобщение исходных данных по проблемам электромагнитной совместимости (ЭМС) ГЛОНАСС в современных условиях, включая: а) анализ особенностей влияния современной электромагнитной обстановки на работу спутниковых навигационных радиосистем; б) систематизацию общих характеристик радиоканалов ГЛОНАСС; в) определение потенциальных орбитальных источников непреднамеренных радиопомех.
-
Разработка системы методик расчета ЭМС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех, включая: а) критерии и методы обеспечения ЭМС РЭС; б) разработку обобщенного алгоритма идентификации негеостационарных источников непреднамеренных помех; в) систематизацию способов защиты частотных присвоений приемных устройств СНС ГЛОНАСС.
-
Разработка математического обеспечения расчетов ЭМС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех, включая: а) математическую модель временного поведения орбитальных источников радиопомех; б) математическую модель описания радиолиний с орбитальными источниками помех; в) разработку алгоритмов идентификации неконтролируемых орбитальных источников непреднамеренных радиопомех.
-
Проведение системного анализа возможности обеспечения ЭМС РЭС ГЛОНАСС с орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех, включая:
а) систематизацию исходных тактико-технических данных РЭС ГЛОНАСС;
б) выявление потенциальных радиоканалов непреднамеренных воздействий на РЭС ГЛОНАСС; в) определение параметров орбитальных источников радиопомех и моделирование сценариев воздействия; г) разработка вариантов обеспечения ЭМС с использованием технических средств защиты.
Научная новизна диссертационной работы:
-
Разработана методологическая основа системного решения проблем обеспечения ЭМС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
-
Сформирована система методик обеспечения ЭМС ГЛОНАСС с непреднамеренными и неконтролируемыми орбитальными источниками радиопомех.
-
Разработана комплексная математическая модель обеспечения ЭМС РЭС ГЛОНАСС с орбитальными источниками радиопомех.
-
Синтезированы алгоритмы идентификации неконтролируемых орбитальных источников непреднамеренных радиопомех.
-
Разработаны практические рекомендации по обеспечению ЭМС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
Методы исследования. Основу решения поставленных задач составили методы системного анализа, теории электромагнитной совместимости, спутниковой радиосвязи, математического анализа, математического моделирования, радиофизики, теории передачи информации, теории радионавигации, теории движения космических аппаратов и другие.
Достоверность результатов работы подтверждается использованием известных положений фундаментальных наук, корректностью разработанных математических моделей, получением результатов в сертифицированных программных продуктов, достоверностью исходных данных, использованием методик и рекомендаций МСЭ, а также результатами исследований других авторов.
Работа носит прикладной характер и имеет техническую направленность. Ее практическая значимость состоит в следующем:
-
Проведенный системный анализ проблем ЭМС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех может быть использован для разработки и совершенствования методов и средств повышения надежности работы РЭС ГЛОНАСС.
-
Предложенные методики позволяют минимизировать перечень источников непреднамеренных радиопомех с целью обеспечения электромагнитной совместимости РЭС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
-
Разработанное и систематизированное математическое обеспечение может быть использовано для создания программного модуля идентификации негеостационарных источников радиопомех.
-
Идентификация неконтролируемых орбитальных источников непреднамеренных радиопомех определяет способы защиты частотных присвоений РЭС ГЛОНАСС.
Апробация работы. Материалы диссертационных исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Использование радиочастотного спектра и обеспечение ЭМС РЭС различного назначения: научно-методические и прикладные аспекты» (Воронеж, 2004), XVI Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь (RLNC)» (Воронеж, 2010), научно-технических конференциях в 4ЦНИИ МО РФ.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе: в изданиях согласно перечню ВАК – 3; в трудах международных научно-технических конференций – 1; в трудах российских научно-технических конференций - 6; в итоговых отчетах по НИР – 2.
Использование результатов диссертации. Результаты работы были использованы:
в рамках подготовки предложений в Технические задания делегациям администраций связи России на собрания рабочих групп Исследовательских комиссий Международного союза электросвязи (МСЭ) и Европейской организации почт и электросвязи;
при проведении переговоров между администрациями связи России и Китая по вопросам координации частотных присвоений РЭС.
при выполнении опытно-конструкторских работ (ОКР) по разработке изделий в рамках федеральной космической программы: ОКР "Ресурс-ДК", "Русь", "КОРОНАС", "БИОН".
Результаты работ по ОКР подтверждены техническими актами, представленными в диссертации.
Положения, выносимые на защиту:
-
Концепция системного анализа повышения надежности функционирования РЭС ГЛОНАСС и обеспечения ЭМС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
-
Комплексная система методик обеспечения ЭМС РЭС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
-
Комплексная математическая модель обеспечения ЭМС РЭС ГЛОНАСС с неконтролируемыми орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
-
Результаты системного анализа ЭМС ГЛОНАСС с потенциальными орбитальными источниками непреднамеренных радиопомех.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы, включающего 149 наименований, и приложения. Работа содержит 37 рисунков, 26 таблиц. Объем работы составляет 188 страницы, включая приложение на 4 страницах.
