Введение к работе
Актуальность проблемы. Увеличение объема морских грузовых и пассажирских перевозок, связанных с товарообменом в рыночной системе между регионами, внедрение Глобальной Морской Системы Связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ), а также повышенные требования к более оперативному управлению морскими грузопотоками,- обусловливают необходимость повышения надежности обмена информацией в морских системах радиосвязи.
Дальняя радиосвязь с морскими подвижными объектами осуществляется как с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ), так и с использованием естественных каналов радиосвязи в декаметровом диапазоне (HF) радиоволн. Если раньше диапазон HF использовался на флоте преимущественно в режиме прямого буквопечатания, телефонии и телеграфии азбукой Морзе, то в последние годы в диапазоне декаметровых волн работают новые системы связи, являющиеся неотъемлемой составной частью ГМССБ. Это, прежде всего, система Цифрового Избирательного Вызова (ЦИВ, DSC) и радиотелекс (NBDP). Кроме того, в настоящее время интенсивно развиваются все новые системы радиосвязи, работающие в диапазоне HF, например, Global Radio Network,- система связи, позволяющая вести обмен корреспонденцией с судами в море и передачу данных на больших скоростях.
Декаметровые каналы характеризуются непостоянством условий связи и, как следствие, низкой надёжностью. Для повышения надежности морской радиосвязи в диапазоне декаметровых волн можно применять разные способы:
во-первых, это способы, связанные с усовершенствованием самой каналообразующей аппаратуры, к которым можно отнести помехоустойчивое кодирование сигналов, использование
различных режимов передачи информации, повышение стабильности частоты, уменьшение внутренних шумов аппаратуры и др.;
во-вторых, это способы, относящиеся непосредственно к среде распространения радиоволн, которая входит в общую систему радиосвязи с морскими подвижными объектами и естественно влияет на надежность радиосвязи с судами. Если первый способ в настоящий период относительно хорошо исследован и применяемая аппаратура имеет высокие технические показатели, близкие к предельно достижимым при современном уровне научно-технического состояния, то второй способ- еще далек до предельного, поскольку среда распространения радиоволн нестабильна, недостаточно изучена и именно она, в основном, лимитирует надежность радиосвязи.
Общим вопросам влияния среды распространения радиоволн на системы радиосвязи посвящено много работ Российских и зарубежных авторов. Особенно интересные материалы получены в трудах Я.Л.Альперта, А.Н.Казанцева, М.П.Долуханова, А.И.Калинина, В.А.Котельникова, Ш.Г.Шлионского, Т.С.Керблай, M.Robert, K.Rawers, P.Banks и др.
Однако до настоящего времени мало опубликовано работ и недостаточно исследованы вопросы, связанные с судовыми каналами радиосвязи, имеющими специфические особенности. На актуальность исследования декаметровых радиоканалов морской подвижной службы не раз обращал внимание Международный Консультативный Комитет по радио, входящий в настоящее время в МСЭ-Р.
В предлагаемой работе делается попытка дополнить и развить теоретические и практические вопросы повышения надежности морских систем радиосвязи при использовании декаметрового оборудования ГМССБ именно с учетом влияния среды распространения радиоволн.
Цель работы. Целью работы является решение проблемной научно-ехнической задачи повышения надежности в морских системах іадиосвязи, использкующих декаметровое оборудование ГМССБ, с точки рения более обоснованного учета особенностей морских радиоканалов, :ыбора оптимальных рабочих частот (ОРЧ), выбора оптимального времени еансов радиосвязи (ОВС), влияния внешних помех в судовых условиях, а акже рационального использования радиоспектра, выделенного морской юдвижиой службе.
Методы исследования. В диссертационной работе проводились еоретические и экспериментальные исследования. При этом применялись іетодьі теории вероятностей и математической статистики с использовани-:м средств вычислительной техники. При проведении экспериментальных ісследований в судовых условиях использовались различные методы, в ом числе, метод компарирования.
Научная новизна. . Сформулированы, обоснованы и исследованы особенности морских сис-ем радиосвязи, которые необходимо учитывать в инженерных расчетах пиши радиосвязи с морскими подвижными объектами, использующими іппаратуру ГМССБ декаметрового диапозона волн.
!. Впервые экспериментально и теоретически исследованы конкретные лиши радиосвязи с морскими судами, находящимися в регионах интенсивно-о движения флота в переходный период освещенности трассы и выработа-іьі соответствующие рекомендации для оценки надежности радиосвязи. к Обоснована возможность применения в инженерных расчетах более про-:той аппроксимации распределения электронной концентрации по высоте им определения поглощения радиоволн в иносфере при расчетах морских расе в декаметровом диапозоне частот, выделенных Международным 'егламентом радиосвязи морской подвижной службе.
4. Разработана методика и составлен алгоритм расчета линий радиосвязи с морскими подвижными объектами с учетом:
особенностей морских трасс;
оптимального выбора мод;
влияния внешних помех;
технических данных судовой аппаратуры; - дрейфа антипода. 5. Представлена зависимость вероятности изменений количества ошибок в судовых каналах при узкополосной буквопечатающей радиосвязи от отношения напряженности поля сигнала к напряженности поля помех как для медианных, так и модальных значений.
-
Уточнено выражение расчета напряженности поля на длинных трассах, вплоть до районов антипода.
-
Даны рекомендации для соответствующих Международных организаций о целесообразности перераспределения полос частот с учетом прохождения радиоволн в различных регионах. Показано, что максимум оптимальных рабочих частот в экваториальных регионах значительно смещается в сторону коротковолновой части декаметрового диапозона.
Практігческая ценность. В результате проведенных исследований на конкретных морских трассах разработаны и представлены методы учета особенностей морских радиолиний при инженерных расчетах напряженности поля и выборе оптимальных рабочих частот. На основе анализа составлены волновые расписания по выбору ОРЧ для регионов с наибольшей интенсивностью движения транспортных судов, в том числе и для регионов антипода.
Волновые расписания оптимальных полос частот были практически использованы в отдельных службах связи и могут найти дальнейшее применение в различных судоходных компаниях. Обнаружено, что радио-
связь значительно улучшается, когда точки "пода" и "антипода" находятся в сумеречной зоне, в этот период диапозон рабочих частот увелігчивается примерно в три раза.
Накопленный экспериментальный материал о влиянии различна-; внешних помех в судовых системах радиосвязи позволил откорректировать зоны внешних помех при расчетах радиолиний с морскими судами.
Выполненная диссертационная работа имеет условный экономический эффект, выражающийся в повышении надежности морской радиосвязи и в этой связи повышении безопасности мореплавания, сохранении человеческой жизни на море и сохранении материальных ценностей перевозимых морским путем.
Внедрение результатов работы.
Результаты, проведенных исследований и расчетов частично вошли в Госбюджетные НИР, использовались в службах пароходств (имее-ются соответствующие акты о внедрении) и в учебном процессе на кафедрах морской радиосвязи и радиоэлектроники, а также на учебно-тренажерном центре ГМА. Кроме того, отдельные исследоваши включены в методические указания по технической эксплуатации и работе с судовыми буквопечатающими и факсимильными устройствами и могут применяться в АРМ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава совместно с Бассейновым научно-техническим обществом водного транспорта (г.г. Ленинград, С-Петербург, 1988-і999г.г.); на XV-ой Всесоюзной научно-технической конференции секции радиосвязи и радионавигации (Москва, Ленинград, 1990г.); на XVI Международной научно-технической конференции секции радиосвязи и радионавигации совместно с Российской Академией транспорта и С-
Петербургским Бассейновым научно-техническим обществом водного транспорта (С-Петербург, 1992 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 9 статей, 3 тезисов докладов, отчет НИР.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 132 страницы. Работа содержит 39 рисунков, 20 таблиц, 103 наименования использованной литературы.
