научная статья по теме РАСЧЕТ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ РЕЧНОЙ АИС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОМЕХ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук
Текст научной статьи на тему «РАСЧЕТ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ РЕЧНОЙ АИС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОМЕХ»
Радиотехника и связь
Системы, сети и устройства телекоммуникаций
Шахнов С.Ф., кандидат технических наук, профессор Киселевич Г.В., аспирант (Государственный университет морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова)
РАСЧЕТ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ РЕЧНОЙ АИС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОМЕХ
Рассматривается алгоритм расчет помехозащищенности радиоканалов АИС на основе исследования вероятности ошибки поэлементного приема дискретных сообщений. Учитываются индустриальные помехи от систем зажигания автомобилей. Приводится пример расчета в районе Жигулевской ГЭС.
Ключевые слова: поправка, вероятность ошибки, индустриальные помехи.
THE NOISE PROTECTION EVALUATION OF THE BASE STATIONS OF RIVER AIS UNDER THE INFLUENCE OF MAN-MADE DISTURBANCES
The algorithm of calculation of the noise protection of the radio channels AIS based on a study of the probability of the error of piece-by-piece method of the discrete messages. Taken into account man-made disturbances from ignition systems of vehicles. Example of evaluation in the area of the Zhigulevskaya HPP.
Keywords: correction, probability of the error, man-made disturbances.
Наличие мощных индустриальных помех, характерных для внутренних водных путей (ВВП), может приводить к нарушению целостности информационного поля дифференциальной поправки, создаваемой локальной дифференциальной подсистемой (ЛДПС) ГЛОНАСС/GPS диапазона СВ [1].
Для восстановления целостности этого поля может быть использовано его комплексиро-вание путем включения дифференциальной поправки (ДП) в передачи базовых станций (БС) автоматизированной идентификационной системы (АИС) УКВ диапазона. Идея состоит в том, что БС АИС малочувствительны к индустриальным помехам, основной спектр которых сосредоточен в диапазоне СВ-КВ (помехи от ЛЭП и контактных сетей электротранспорта). Однако, они подвержены воздействию индустриальных помех, основной спектр которых приходится на УКВ диапазон (помехи от систем зажигания автомобилей).
Рассмотрим методику расчета помехозащищенности БС АИС в районах автомобильных мостов. Так как длительность единичной посылки сигнала T в АИС составляет 100 мкс, а длительность импульса помехи - порядка 1^6 нс при периоде повторения от сотен мкс до десятков мс, то спектр помехи можно считать сплошным и мало меняющимся в полосе частот от 200 до 1000 МГц. В этом случае, без большой потери точности, в полосе частот каналов АИС помеху от систем зажигания автомобилей можно аппроксимировать белым шумом
со спектральной плотностью V 2(r), определяемой выражением V 2(r) =РппрА/,
где Рп пр - мощность автомобильной помехи на входе приемника; r - кратчайшее расстояние от судна до полотна дороги моста; Af = 1 Гц.
Тогда энергетика сигнала в канале с флуктуационным и индустриальным шумами будет примет вид
где V - спектральная плотность белого флуктуационного шума, Втм.
Отсюда, с учетом выражения (1), вероятность ошибки поэлементного приема будет равна
Мощность Рп.пр есть ,ДЕп). При этом, на частоте 162 МГц (канал АИС) напряженность поля помех Еп от одного автомобиля на расстоянии 10 м составит 37 дБмкВ/м [2]. В час пик, для 4-х полосного автомобильного моста суммарная напряженность поля помех в базовой точке может достигать 50 дБмкВ/м.
Алгоритм расчета мощности помехи в точке приема, по известной напряженности поля изложен в работе [3]. Критерием обеспечения помехозащищенности радиоканала является условие
Р ош < Р ош. доп (3)
Мощность сигнала на входе приемника может быть определена из выражения
р = РРбсП БСОтП Т(^БС + 1о)(1Т + 1о)У 2 (4)
где Рс - мощность передатчика БС АИС; ОБСП БС, ОТП Т - к.п.д. приемных и передающих антенн и антенно-фидерных трактов; ЬБС - высота передающей антенны БС; ЬТ - высота приемной антенны судового транспондера АИС; Ь0 - поправка на сухую почву; Рс - расстояние от источника сигнала до расчетной точки; Рпрш;п - минимально допустимая мощность на приеме при данной длительности сигнала в канале только с флуктуационным шумом;
Для расчета помехозащищенности радиоканалов БС АИС по критерию допустимой вероятности ошибки поэлементного приема сообщения создано программное обеспечение в среде МЛТИЬЛВ. Расчет производился в районе плотины Жигулевской ГЭС, по телу которой проходит автомобильная трасса и проложена ЛЭП-500.
Результаты расчета помехозащищенности радиоканалов БС АИС в районе плотины Жигулевской ГЭС приведены на рисунке.
Рис. Вероятность ошибка поэлементного приема на расчетном участке пути
Исходные данные к расчету: Pc = 12,5 Вт; ЬБС = 50 м; GБСПБС, GТПТ = 0.9; V2 = 10-10 Втс; Lt = 10 м; L, = 5 м; Pnpmin = 10-10 Вт; Rc = 8 км; p ош. доп = 0.01 [4].
Из графика видно, что размеры участков, в которых помехозащищенность каналов БС АИС при воздействии индустриальных помех по критерию (3) не обеспечивается, составляет менее 20 м, что меньше длины судна. Следовательно, можно сделать вывод, что использование БС АИС для передачи дифференциальной информации в зонах действия индустриальных помех, спектр которых сосредоточен как в СВ, так и в УКВ диапазонах, позволяет восстановить целостность высокоточного поля ДП, создаваемого станциями ЛДПС.
1. Каретников В.В. Расчет помехозащищенности (ПЗ) радиоканалов речной локальной дифференциальной подсистемы (ЛДПС) автоматизированных систем управления (АСУ) движением судов (ДС) (на примере ФБУ «Администрация Волжского бассейна») /
B.В. Каретников, И. А. Сикарев, С.Ф. Шахнов. // Речной транспорт (XXI век). №6, 2014. -
2. ГОСТ Р 51318.12-2012 (СИСПР 12:2009) Совместимость технических средств электромагнитная. Транспортные средства, моторные лодки и устройства с двигателями внутреннего сгорания. Характеристики индустриальных радиопомех. М.: Изд.-во стандартов, 2009.
3. Шахнов С.Ф. К расчету помехозащищенности радиоканалов речной ЛДПС при использовании детерминированных сигналов и взаимных помех / С. Ф. Шахнов // Вестник государственного университета морского и речного транспорта им. адм. С. О. Макарова, -СПБ.: ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2014, Вып.6(28). - С. 24-28.
4. Сикарев И.А. Помехоустойчивость и функциональная устойчивость автоматизированных идентификационных систем мониторинга и управления на речном транспорте / И.А. Сикарев. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - 142 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.