Введение к работе
Актуальность тещ обусловлена растущими требованиями к точности определения времени при исследованиях космоса, земной коры и мирового океана, в радиолокации, роли онадотации, связи, управлении и энергообеспечении.
Точность определения времени в значительной мере ограничивается достигнутой точностью сличения шкал разнесенных эталонов времени. Важной задачей является сличение икал времени со сред-неквадратической погрешности) (Ш) порядха единиц наносекунд.
Сличения шкал эталонов времени по радиоыэте орному каналу (РИК) наряду с метилами, использующими перевозимые квантовые часн (ПКЧ) я искусственные спутники Земли (ИСЗ), обеспечивает s настоящее время наивысшую точность. Ради омеге орннй метод обла- дает высокой оперативностью, скрытностью, устойчивостью к коно-CifepHKM возмущениям и требует меньших материальных затрат, чем конкурирующие способи сличения.
Дель настоящего исследования - повышение точности сличения икал разнесенных эталонов времени по радиометеорному каналу.
Повышение точности радиометеорного сличения эталонов предусмотрено програшой Национального космического Агенства Украины по созданию координатно-временного обеспечения Украины.
Эта проблема являлась составной частью координационного плана научно-исследовательских раоот на І9В6-І990 годы и на период до 2Ш0 года по направлению "Радиофизика и электроника", в частности, по теме 1.5.6-3 "Изучение тонкой структуры метеорного механизма распространения радиоволн с учетом рассеивания на естественных плазменных образованиях, создающих конкурирующие механизмы в радиометеорном канале для целей совершенствова-
ния и разработки прерывистых средств передачи информации и высокоточной метеорной синхронизации шкал разнесенных хранителей времени" (Государственная регистрация * 01880033441).
Актуальной научной задачей является разработка и совершенствование методов к средств сличения шкал разнесенных эталонов вре"евд по радиометеорному каналу, обеспечивающих снижение случайной составляющей.погрешности сличения.
В "связи с этим необходимо решение следующих частных задач: экспериментальное исследование кратковременной фазовой нестабильности РМК и создание математической модели канала сличения; разработка алгоритмов сличения и алгоритмов обработки результатов измерений, обеспечиваювдіх повышение точности определения сдвига шкал времени; выбор сигнала сличения, обладающего высокими точностными характеристиками; совершенствование аппаратурных средств .обработки сигналов и информации .
Научная новизна состоит в следующем.
-
Разработана математическая модель радиометеорного канала феноменологического типа, отражающая осноыше статистические закономерности наклонного метеорного распространения радиоволн.
-
Выполнено экспериментальное исследование кратковременной фазовой нестабильности РМК с помощью высокоточной фазовой аппаратуры с двучастотным сигналом.
-
Предлогены совместные и комбинированный алгоритмы сличения, позволяющие снизить погрешность, вызванную нестабильностью канала; разработан вариант встречного алгоритма, позволяющий совместить процессы сличзния и передачи информации без увеличения погрешности сличения и повысить точность и оперативность спродапекия сдвига шкал времени.
4. Выполнен анализ зависимости точности сличения от вида и параметров дискретных частотных сигналов и устройств определения временного положения (ОВП) сигнала.
Практическая ценность работы
Разработанная математическая модель РМК позволила прогнозировать качество сличения для различных трасс, технических характеристик аппаратуры, времени суток и года и отрабатывать алгоритмы статистической обработки результатов сличения.
Результаты исследования кратковременной фазовой нестабильности канала были использованы при создании более точных ачго-ритмов сличения, при проектировании приемно-регистрирующей аппаратура Они такяе могут найти применение в радиометеорннх системах другого целевого назначения.
Ре&чизация в системе сличения нового варианта встречного алгоритма позволила расширить сферу применения системы сличения и использовать ее для передачи информация любого рода.
Технические решения и выработанные рекоиэндации по выбору параметров сигналов сличения и устройств их обработки могут быть использованы в системах радиолокации, радионавигация и передачи информации, где необходимо высокоточное определение временной задержки сигнала.
На зэдиту выносятся следующие основные положения.
-
Математическая модель ради омет верного канала, позволяющая прогнозировать качество сличения для различных трасс, сезонов года, времени суток и технических параметров аппаратуры.
-
Методика и результаты экспериментального исследования кратковременной фазовой нестабильности FMK.
-
Вариант встречного алгоритма сличения, обладающий повышенной оперативностью и точностью, что достигается за счет
00 вмещения процессов сличения и передачи информации без увеличений погрешности сличения, а также алгоритмы сличения, позво-лшодав существенно,снизить характерную для ретрансляционных алгоритысв погрешность, вызванную кратковременной нестабильностью временной задержки сигнала в канале.
-
Резулмлрувщкй показатель качества алгоритма сличения, учитывающие случаинуы составляющую погрешности единичного измерения, оперативность алгориша сличения, а такае наличие погрешности, вызванной неотабияьноитью временной задеркки сигнала в канале.
-
Алгоритмы статистической обработки результатов измерений, обеспечивайте повшенае точности определения сдвига шкал времени за счеі учета неравноточнооя» едшшчных измерений в течение существования метеорного радиоотражекия и на различных метеорах, коррелированности измерений в пунктах сличения п воз-иогных отличай распределений от нормального аакона.
6» Технические решения, связанные с обработкой сигналов, шлючая- фіксацй» временного поясненая, направленные на снике -іае аппаратурной погрешности сличения и расширение фувкцаоиаль--иых возгзохнесхеа системы путем соБаецания сличения и передачи акфорщш»
Еордвзадая результатов всследовашй
Оеноуше результаты работы были использованы в следуввдх научко-исследовательских работах, проводившихся в Проблемной 'івучно-исследовательскоа дабор&торан радиотехники (ШШ FT) Харьковского государственного технического университета радиоле ктроішкя (ХГТУРЭ):
1.8.12.10 "Поиск и разработка радаометеорпих методов сип-зфокмзаций разнесевннх хранителей времени, обеспечквавшх
- 7 -высокую точность сличения" (государственная регистрация № ОІІ37.00ІІ689, г.Харьков, ХГТУРЭ, 1988г.).
1.5.6.2. Сведения об этой теме приведены выше.
87-2 (Тропа-ГС). "Исследование воэмояностэй создания аппаратуры для сличения шкал времени по ради омеге орным каналам связи о погрешностью менее 10 не и передачи дополнительной информации" (г.Харьков, ХГТУРЭ, 1991г.).
Основные результаты также нашли применение .при создании в Украинском научно-производственном центре стандартизации, метрологии и сертификации (УкрЦСМ, г.Киев) пункта высокоточного сличения шкал времени по радиометеорншу каналу в 1993г.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на первой и второй.Всесоюзных научно-техничэ -ских конференциях "Методы представления и обработки случайных . сигналов и полей" (г.Туапсе, 1989, 1991 гг.), на четвертом Всесоюзном симпозиуме по исследованиям в области измерений времени и частоты (г.Москва, 1990г.), на международной школе-семинаре "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами" (г.Туапсе, 1992г.), на научно-технических конференциях ХГТУТЭ (1988-1993 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из которых 7 статей, одно изобретение и б тезисов докладов.
Структура и объем работы..Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения. Работа содержит 146 страниц, машиполисного текста, Э9 рисунков, 15 таблиц, 5 приложений, библиографию из 138 наименований.
