Реферат: Новости навигации, n 3, 2004 г

Новости навигации, N 3, 2004 г.

_____________________________________________________________________________________________________



XIII сессия Совета Дальневосточной радионавигационной службы ФЕРНС (FERNS)

6-10 сентября 2004 г.

По приглашению руководителя Федерального агентства по промышленности Алешина Бориса Сергеевича с 6 по 10 сентября 2004 г. в г. Санкт-Петербурге состоялась очередная XIII сессия Совета Дальневосточной радионавигационной службы ФЕРНС (FERNS).

Совет функционирует в соответствии с «Соглашением между правительствами Китайской Народной Республики, Японии, Республики Корея, Российской Федерации по международной программе создания в Дальневосточных водах объединенной радионавигационной службы с использованием станций «Лоран-С» и «Чайка» от 22 декабря 2000 г.» Заседания Совета ежегодно проводятся поочередно в Республике Корея, КНР, Японии и России.

Деятельность Совета направлена на координацию работ, проводимых государствами региона для обеспечения безопасности и повышения экономической эффективности всех видов транспорта на основе увеличения радионавигационного поля в регионе и повышения точностных характеристик, целостности, доступности и надежности радионавигационных систем (РНС).

В настоящее время совместными усилиями стран-участниц создаются объединенные радионавигационные системы «Чайка»/«Лоран-С».

В заседании Совета приняли участие полномочные представители Японии, Республики Корея, Китайской Народной Республики. В состав российской делегации вошли представители ОАО «Российский институт радионавигации и времени» и ФГУП НТЦ «Интернавигация». В работе Совета принял участие представитель МИД РФ. В качестве наблюдателя в работе Совета участвовал представитель Международной ассоциации маячных служб (IALA). (См. фото на цветной вкладке).

Заседание Совета проходило в соответствии с утвержденной повесткой дня.

На XIII заседании Совета обсуждались проблемы интегрирования навигационных спутниковых и наземных систем и средств, а также аппаратуры потребителей. Рассматривались вопросы разработки функциональных дополнений к спутниковым навигационным системам (СНС) по передаче и приему дифференциальных поправок к СНС с использованием наземных станций РНС «Чайка» и «Лоран-С», рассматривались новые способы их использования.

В ходе обсуждений перспектив дальнейшего использования систем «Чайка» и «Лоран-С» корейская делегация проинформировала Совет, что руководство будет принимать решение относительного будущего станций «Лоран-С» в зависимости от результатов исследований, которые проводятся в США. Остальные участники Совета сошлись во мнении, что в связи с уязвимостью ГНСС нужно добиваться международного признания необходимости дублирования систем. Необходима также разработка международных стандартов по приемной аппаратуре «Чайка»/«Лоран-С», унификация систем определения времени, создание дешевых гибридных приемников ГНСС/«Чайка»/«Лоран-С»; по возможности нужно вводить технологии коррекции вторичного фазового набега (ASF) и синхронизации цепей по времени излучения (TOE). Российская делегация представила доклад «Перспективы развития системы «Чайка» в Российской Федерации в XXI веке». Основные идеи доклада:

в России система «Чайка» рассматривается, как важный элемент комплексной радионавигационной службы;

Россия планирует эксплуатировать систему «Чайка» до 2015 г.;

для ее дальнейшего использования в качестве составляющей комплексной радионавигационной службы страны и элемента международных радионавигационных систем она должна сохранять двойное назначение;

необходимо как можно скорее начать разработку международного стандарта по передаче дифференциальных поправок ГНСС по каналам «Чайка»/«Лоран-С»;

документы ИМО и ИКАО по регламентированию работы бортовой аппаратуры «Чайка»/«Лоран-С» будут способствовать поддержке этих систем. Конференция ИКАО, которая проходила в этом году в Санкт-Петербурге, рекомендовала рассмотреть возможность включения использования системы «Чайка»/«Лоран-С» в документы ИКАО.

Россия также проинформировала, что разрабатываемые предложения по совершенствованию системы «Чайка» сходны с предложениями по созданию усиленной системы «Лоран-С» (e-Loran) в США.

Япония сделала сообщение о нарушении работы спутника № 23 в системе GPS 1 января с.г., о последствиях и мерах, принятых Береговой охраной Японии.

В решении Совета были отражены итоги деятельности каждой из сторон по предоставлению навигационных услуг и перспективы развития радионавигационных систем в Дальневосточном регионе. Вместе с тем, корейской и особенно японской сторонами была отмечена необходимость выполнения Россией Соглашения и ранее достигнутых договоренностей по введению в эксплуатацию Российско-Японской и Корейско-Российской объединенных РНС «Чайка»/«Лоран-С».

Членами Совета была высказана благодарность Российской стороне за теплый прием и отмечен высокий организационный уровень проведения заседания. Очередное заседание Совета ФЕРНС пройдет в октябре 2005 года в г. Сеуле (Корея).

Журнал «Новости навигации» продолжит публикацию наиболее интересных материалов XIII заседания Совета ФЕРНС.


В Российском общественном институте навигации
25 мая 2004 года в помещении ГОСНИИ «Аэронавигация» состоялось заседание Секции воздушного транспорта Российского общественного института навигации с повесткой дня:
1. Доклад Окладникова А.О. (МАК) «Перспективы и возможные пути развития аэронавигационных систем государств-участников СНГ».

2. Доклад Овчарова В.Е. (МАК) «Некоторые эргономические причины ошибок пилотов».

В докладе Окладникова А.О. были подробно рассмотрены опыт и тенденции современной аэронавигации, аэронавигационные системы стран СНГ, а также вопросы гармонизации этих систем.

При обсуждении доклада, в котором приняли участие Щербаков Л.К. (ДГР ОрВД), Куранов В.П. (ГОСНИИ «Аэронавигация»), Степанова Е.Н. (ЦАИ ГА), Хариков А.А. (ГОСНИИ «Аэронавигация») и др., были затронуты вопросы глобализации аэронавигационных услуг и пути снижения их стоимости; оптимизации военно-гражданского взаимодействия; роли и места государства и коммерческих структур в финансировании ОрВД и аэронавигационного обеспечения полетов; необходимости решения проблем и путей гармонизации аэронавигационных систем в европейском регионе и странах СНГ.

Особое внимание было уделено необходимости своевременного выполнения требований, изложенных в документах ИКАО. Указывалось, что принятие важных решений по вопросам развития и совершенствования ОрВД и аэронавигационных систем осуществляется без привлечения научной общественности и широкого предварительного обсуждения специалистами.

Участники обсуждения рекомендовали:

Принять к сведению информацию, изложенную в докладе и в ходе его обсуждения.

Новому Федеральному руководству гражданской авиации России:

рассмотреть предложения по гармонизации аэронавигационных систем стран СНГ и определить участие в ней России;

обеспечить приоритетное выполнение действующих и вводимых требований ИКАО, в частности, по переходу к общеземной Всемирной системе координат WGS-84;

рассмотреть вопрос о создании Аэронавигационного совета гражданской авиации России, предусмотрев в нем участие представителей научной общественности;

рассмотреть вопрос о порядке финансирования системы сбора, обработки и распространения аэронавигационной информации.

При обсуждении доклада Овчарова В.Е., в котором участвовали Кожурин В.А. (ЛИИ), Белогородский С.Л. (ГОСНИИ «Аэронавигация») и др., отмечалось, что по вопросу выбора вида индикации авиагоризонтов («вид с самолета на землю» и «вид с земли на самолет») были проведены широкомасштабные летные и наземные исследования в ЛИИ, ГОСНИИ ГА, НИИ АО, Институте авиационной и космической медицины и других организациях. К ним были привлечены пилоты с различными квалификацией, опытом работы и налетом на самолетах, оборудованных авиагоризонтами с разными видами индикации. Проведенные исследования выявили достоинства и недостатки обоих видов индикации. Вместе с тем, они показали, что ни один из видов индикации не имеет решающих преимуществ для гражданских самолетов.

Важнейшее значение при этом имеют обученность и натренированность пилотов, наличие отработанных на тренажере индивидуальных навыков и способов распознавания положения самолета и устойчивого навыка вывода в безопасное положение. Также отмечалось, что переход от одного вида индикации к другому связан со значительными материальными затратами. В этой связи, участники обсуждения рекомендовали принять меры по введению в ППЛС специальных упражнений и увеличению объема тренажерной подготовки, обратив особое внимание на упражнения по выведению самолета из сложного пространственного положения и управлению самолетом при потере пространственной ориентировки. Также было рекомендовано рассмотреть вопрос о введении в "Нормы летной годности" требования, предусматривающего режим автоматического вывода самолета в горизонтальный полет или вывода из крена.

Рассматривая вопросы расположения органов управления стабилизатором и триммером руля высоты, участники обсуждения отметили, что этим и другим эргономическим вопросам уделяется недостаточно внимания, нередко аргументом для того или иного эргономического решения является техническое решение, принятое на зарубежных ВС, что не всегда совпадает со стереотипом деятельности российских экипажей с их предысторией и профессиональным опытом.

По вопросам ознакомления и снятия копий материалов доклада Окладникова А.О. обращаться по тел. 190-39-32 к Ройзензону А.Л.


***


Наши поздравления

31 июля 2004 года исполнилось 70 лет заслуженному деятелю науки и техники РФ, профессору, доктору технических наук, генерал-майору авиации, члену Совета Российского общественного института навигации, члену редколлегии нашего журнала Михаилу Семеновичу Ярлыкову.

М.С. Ярлыков родился в Ташкенте. Среднюю школу окончил с серебряной медалью в 1952 г. в г. Наманган (Узбекистан). В 1957 г. завершил с золотой медалью учебу в Харьковском военном авиационном инженерном училище и стал инженером-испытателем ГК НИИ ВВС.

Затем Михаил Семенович связывает свою судьбу с Военно-воздушной инженерной академией им. проф. Н.Е. Жуковского и с научной школой профессора В.И. Тихонова. В 1964 г. защищает кандидатскую диссертацию и продолжает свое образование. В 1967 г. заканчивает механико-математический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. Хорошая математическая подготовка и эрудиция позволили Михаилу Семеновичу в сравнительно короткий срок завершить работу над докторской диссертацией и успешно защитить ее в 1973 г.

Основные работы М.С. Ярлыкова сосредоточены в области развития и приложения марковской теории оптимального нелинейного оценивания (МТОНО) к различным практическим задачам радиотехники, связанным с разработкой систем связи и радионавигации, к синтезу сложных радиоэлектронных авиационных комплексов. Михаилом Семеновичем и его учениками проведены обширные исследования в области синтеза алгоритмов комплексной обработки сигналов доплеровских измерителей, радиовысотомеров, радиосистем ближней, дальней и космической (ГЛОНАСС, GPS) навигации и информации нерадиотехнических навигационных средств, созданы основы статистической теории радионавигации.

К настоящему времени у М.С. Ярлыкова более 230 научных трудов, в том числе 7 монографий, 8 учебников, 56 изобретений. Среди прочих монографии:

«Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике». –М.: Сов. радио, 1980; «Статистическая теория радионавигации». –М.: Радио и связь, 1985; «Марковская теория оценивания случайных процессов», -М.: Радио и связь, 1993 (вместе с Мироновым М.А.), «Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС». –М.: ИПРЖР, 1998 (вместе с коллективом авторов) и др.

С 1976 по 1994 гг. М.С. Ярлыков - начальник кафедры ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского.

Им создана научная школа анализа и синтеза авиационных радиоэлектронных комплексов, насчитывающая 6 докторов и 25 кандидатов технических наук.

К своему юбилею М.С. Ярлыков подошел полным творческих сил и новых замыслов. Наряду с выполнением служебных обязанностей профессора ВВИА им. Н.Е. Жуковского М.С. Ярлыков активно участвует в научно-технических конференциях, проводит большую общественную работу в качестве заместителя главного редактора журнала «Радиотехника», члена экспертного совета ВАК, действительного члена Академии инженерных наук, Международной академии связи, Международной академии информатизации, постоянного участника мероприятий НТЦ «Интернавигация» и Российского общественного института навигации с момента его основания. Он является почетным профессором ВВИА им. Н.Е. Жуковского, почетным членом Российского НТО РЭС им. А.С. Попова, лауреатом премии им. С.Н. Мосина.

Коллектив ФГУП НТЦ «Интернавигация», Российский общественный институт навигации и редколлегия журнала «Новости навигации» поздравляют глубокоуважаемого Михаила Семеновича с важной вехой на жизненном пути, желают ему доброго здоровья и новых успехов в общей работе.


Научно-технические статьи, обзоры, рефераты


Радионавигационные системы дальнего действия с наземным и космическим базированием как глобальная система электромагнитного мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений

Балов А.В., . Жолнеров В.С, Зарубин С.П., Кабиров А.И.,

Писарев С.Б., Семенов Г.А., Шебшаевич Б.В. (РИРВ)

Царев В.М. (НТЦ «Интернавигация»)

1. Физическое обоснование возможности создания глобальной системы электромагнитного мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений

Землетрясения на нашей планете происходят часто, и каждый раз они приносят большой материальный ущерб и гибель многих тысяч людей. Мировая статистика показывает, что ежегодно происходит в среднем около 100 землетрясений с магнитудой 6 и выше. Ежегодно происходит около 20 землетрясений с магнитудой выше 7. Ученые давно пытаются ответить на вопросы: «Где произойдет очередная катастрофа? Когда? Какой разрушительной силы?».

Gроблеме прогнозирования землетрясений, т.е. изучению их природы, анализу воздействия, методам прогноза в нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание. Так, по заказу МЧС России разработана концепция создания Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений (ФССН-1) [1], разработчиками которой являются Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Сейсмологический центр Института геоэкологии РАН, геофизические службы России, сейсмологические партии и другие.

Задачами ФСНН-1 являются:

создание автоматизированной системы сбора, накопления и обработки наблюдений, включающих наблюдения за полями радионавигационных систем (РНС) наземного и космического базирования различных диапазонов волн, интерпретация полученной информации и принятие решений по оценке предполагаемого уровня сейсмической опасности и прогнозу землетрясений с последующей оценкой их последствий для населения и промышленных объектов;

внедрение и практическое использование современных методов и программных средств для решения перечисленных выше задач;

создание Федерального центра прогнозирования землетрясений;

обеспечение реализаций системных принципов принятия решений и т.д.

В качестве одной из составных частей ФССН-1 является разработка пускового комплекса радиоволновой системы краткосрочного прогноза землетрясений, принцип построения которого основан на мониторинге вариаций параметров электромагнитных антропогенных полей различных диапазонов радиоволн [2, 3, 4, 5], включая поля радионавигационных систем наземного и космического базирования (отечественная фазовая РНС диапазона СДВ «Альфа», импульсно – фазовые РНС диапазона ДВ «Тропик – Чайка» и «Лоран-С» и спутниковые РНС ГЛОНАСС и GPS).

Экспериментально – теоретические исследования радионавигационных полей показали, что параметры сигналов этих систем при распространении через сейсмоактивные области претерпевают аномальные вариации в периоды времени, предшествующие землетрясениям, что позволяет на основе электромагнитного мониторинга этих вариаций создать глобальную систему краткосрочных предвестников землетрясений (КПЗ). Глобальность такой системы определяется большой мощностью наземных передающих станций ФРНС и относительно слабым затуханием радиоволн диапазона СДВ, распространяющихся в волноводном канале земля–ионосфера, что позволяет осуществлять уверенный прием сигналов на удалениях более 10,0 Мм; большим числом наземных передающих станций ИФРНС, использующих земную волну, и глобальностью зон действия СРНС.

Дополнительные величины запаздывания и затухания земных волн диапазона ДВ, определяемые изменением проводимости земной поверхности, и волн диапазона СДВ в зависимости от вариаций параметров ионосферы и земли в периоды, предшествующие землетрясениям, могут достигать десятков сантициклов фазы высокочастотного заполнения при изменении амплитуды сигналов на десятки процентов.

Процессы подготовки землетрясений, проходящие в литосфере Земли, проявляются не только на ее поверхности, но и в ионосфере. К возможным физическим признакам, предшествующим землетрясениям, можно отнести выделение инертного газа радона в атмосферу вдоль зон активных разломов, особенно из глубоких скважин. К настоящему времени можно считать установленной связь землетрясений с содержанием радона, более того имеется связь между энергией землетрясения и временем от начала устойчивого повышения концентрации радона [6]. Установлено, что увеличение выделения радона влечет за собой уменьшение электрического сопротивления водонасыщенных пород [6], изменение проводимости приземного слоя атмосферы и сопровождается изменением напряженности естественного электрического поля [6], возникновением участка возмущенной ионосферы с повышенной относительно соседних участков концентрацией носителей заряда [7].

По результатам наблюдений методами наземного и спутникового вертикального зондирования [7] были установлены основные характеристики ионосферных предвестников землетрясений: изменение электронной концентрации на всех ионосферных уровнях и высотах; изменение регулярных параметров волноводного канала земля-ионосфера, генерация слабых переменных электромагнитных полей в диапазоне частот от единиц до десятков килогерц; образование во всей толще ионосферы неоднородностей различных масштабов с размерами (1…4) Мм, перемещающихся на расстояния (7…15) Мм вдоль дуги большого круга; изменение уровня земной поверхности и т.д. В Объединенном институте физики Земли РАН разработана концепция использования СРНС [8] для прогноза землетрясений, суть которой заключается в размещении сети высокоточных приемников сигналов СРНС и регистрации перемещения земной коры по аномальным вариациям псевдодальностей от спутника до точки приема. Количественная оценка прогностических параметров производится путем сравнения концентрации носителей заряда в ионосфере накануне землетрясения и в невозмущенных условиях, рассчитанной по моделям сейсмологических и сейсмоионосферных возмущений [8].

При построении системы глобального мониторинга предвестников землетрясений на основе РНС различных диапазонов волн необходимо учитывать все многообразие гео- и гелиофизических факторов, влияющих на амплитуду и фазу сигналов. Необходимо установить критерии для выявления связи проявившихся аномалий с источниками сейсмологической природы, имея в виду, что в настоящее время степень изученности проявления эффектов от землетрясений в вариациях параметров радиоволн далека от желаемой, и очень сложной задачей является отбраковка маскирующих и сопутствующих эффектов при идентификации причины аномалий.

Одновременный прием и обработка сигналов РНС наземного и космического базирования на контрольных пунктах системы, привязка с высокой точностью временных шкал всех систем и их компонентов к единой шкале времени , возможность организации связного режима работы наземных передающих станций РНС ДВ и СДВ диапазонов для передачи команд управления и корректирующей информации позволяют не только обнаружить предвестник землетрясения, но и оценить его интенсивность и определить координаты эпицентра.

Наиболее существенным достоинством предлагаемой концепции является то, что в ней используются информационные поля действующих РНС и аппаратура потребителей этих систем, разработанная Российским институтом радионавигации и времени (РИРВ), что минимизирует материально – технические затраты и время на создание сети пунктов мониторинга.

Для иллюстрации проявления эффектов, предшествующих землетрясениям, на рис. 1 показаны аномалии в вариациях фазы сигнала частоты 10,2 кГц, заключающиеся в смещениях пиков суточного хода за трое суток до землетрясения [9], а на рис. 2 показаны подъем и резкие всплески амплитуды сигнала частоты 12,0 кГц, наблюдаемые за несколько часов до события [10].



Рис. 1. Суточные вариации фазы сигнала на трассе о. Цусима – п. Инубо в январе 1995 г. ( - момент землетрясения)

^ 2. Концепция автоматизированной системы мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений на базе РНС «Альфа», «Тропик-2 Чайка» и СРНС ГЛОНАСС, GPS

В настоящей работе предлагается концепция создания автоматизированной системы мониторинга КПЗ в наиболее сейсмоактивной зоне на территории РФ на базе интегрирования информационных полей Дальневосточной цепи станций ДВ ИФРНС «Чайка», СДВ ФРНС «Альфа», СРНС ГЛОНАСС/GPS и аппаратуры потребителей этих систем, разработанной РИРВ.

В настоящее время дальневосточный регион России обеспечен навигационными полями ФРНС «Альфа», двух цепей ИФРНС: Российско-американской цепи «Чайка»/«Лоран-С» (рис. 3) и объединенной системы, состоящей из Восточной цепи станций ИФРНС «Чайка» и японской станции «Лоран-С» о. Хоккайдо, и СРНС ГЛОНАСС/GPS.

Из рисунков видно, что навигационные поля этих систем перекрывают территории наиболее сейсмоопасных районов региона: Камчатку, Сахалин и побережье Охотского и Японского морей. На этих территориях предлагается развернуть систему мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений (КПЗ). Структурная схема такой системы на примере ИФРНС приведена на рис. 4.




Рис. 2. Пример записи амплитуды СДВ-сигнала (I) 21.02.1997 г. и ее обработки (II

На рис. 5 представлена обобщенная структурная схема зонального контрольного пункта мониторинга (ЗКП). Комплекс аппаратуры включает приемники наземных и спутниковых РНС, сигналы последних используются для мониторинга КПЗ и синхронизации шкал времени всех объектов c точностью, обеспечивающей дальномерный режим работы наземных РНС.

Аппаратура работает в автоматическом режиме. В случае обнаружения аномалии условий распространения включается модем линии связи с центральным пунктом мониторинга (E-mail) и осуществляется передача признака трассы, на которой зафиксирована аномалия и значение ее приращения над пороговым уровнем. Одновременно подаются звуковые и световые сигналы персоналу ЗКП. Кроме того, предусматривается режим запроса данных со стороны центрального монитора.



Рис. 3. Российско-американская система «Чайка»/«Лоран-С». Окружностями обозначены зоны дальномерного мониторинга КПЗ

Созвездие спутников ГЛОНАСС


Рис. 4. Структурная схема системы мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений с использованием информации РНС, синхронизированной по сигналам ГЛОНАСС





^ Рис. 5. Структурная схема ЗКП


После обработки и анализа информации с учетом данных метеослужб и других возможных источников, выдается соответствующий сигнал оповещения служб Министерства чрезвычайных ситуаций и др.

Стационарный режим работы ЗКП позволяет повысить избирательность приемной аппаратуры до такой степени, чтобы обеспечить минимизацию маскирующих эффектов от источников помех различного происхождения.

Компактность аппаратуры и возможность автоматической работы практически в необслуживаемом режиме позволяет размещать ее, например, в почтовых отделениях связи населенных пунктов и т.п. Подобный опыт работы был успешно реализован при создании дифференциальной подсистемы «Рейдер» СДВ ФРНС «Альфа».

^ 3 Перспектива использования рнс с наземным базированием в качестве средства расширения функциональных возможностей СРНС

Далее описывается комплекс мониторинга кпз с реализацией прецизионной привязки временных шкал субъектов к сигналам системы Единого времени средствами СРНС.

Это один из примеров осуществления расширения функциональных возможностей РНС наземного базирования за счет их интеграции со спутниковыми системами радионавигации.

Вместе с тем, исследования, проводимые за рубежом и коллективом РИРВ, показывают, что в свою очередь и наземные РНС могут использоваться в качестве эффективного средства расширения функциональных возможностей СРНС.

К настоящему времени в спутниковых радионавигационных системах широкое распространение получили дифференциальные методы навигационных определений с использованием каналов передачи данных на базе передающих станций морских радиомаяков средневолнового диапазона. Малая дальность действия маяков, привязка их рабочих зон к морскому побережью и недостаточно высокая скорость передачи данных существенно ограничивают их использование широким кругом потребителей (помимо морских и речных судов).

Существующие каналы служебной связи в ИФРНС, в которых для передачи данных используется парафазная манипуляция (00-1800) высокочастотного заполнения одиночного радиоимпульса, излучаемого дополнительно к навигационному пакету радиоимпульсов, имеют высокую надежность, но малую пропускную способность. Скорость передачи данных колеблется в зависимости от частоты повторения пакетов навигационных сигналов от 5 до 10 бит/с. Увеличение скорости передачи данных передающими станциями РНС позволило бы создать обширные зоны дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем с радиусом действия (800…1000) км вокруг всех действующих передающих станций РНС. Диапазон изменения дальности определяется мощностью излучения передающих станций РНС и различием условий распространения радиоволн в рабочих зонах.

Увеличение скорости передачи данных до величин, приемлемых для большинства потребителей, включая потребности авиации на всех этапах маршрута, сопряжено с проблемой поиска такого вида модуляции и помехоустойчивого кодирования информации, который исключал бы полностью или минимизировал до приемлемого уровня влияние передачи связной информации на характеристики принимаемой потребителями радионавигационной информации.

Исследования в этом направлении проводятся в России и за рубежом в течение ряда лет.

К настоящему времени специалистами РИРВ совместно с персоналом Центра дальней радионавигации (ЦДРН) ВВС России проведено несколько экспериментальных передач данных с повышенной скоростью с использованием действующих передающих станций различных цепей РНС. Так, уже в мае 1999 г. ведущая станция Европейской цепи РНС «Тропик-2» осуществляла экспериментальную передачу дифференциальных поправок систем GPS и ГЛОНАСС, прием которых производился специально разработанной приемной аппаратурой в г.г. Минск и Симферополь.

Аппаратура модулятора передатчика была разработана специалистами РИРВ, программное обеспечение и аппаратура контрольного пункта были поставлены голландской фирмой Reelectronika. Прием сигналов спутниковых систем на ведущей станции и на контрольном пункте осуществлялся приемником GG24 фирмы Ashtech.

В результате эксперимента были получены следующие данные:

СКП определения координат, с учетом дифференциальных поправок, переданных по каналу передачи данных РНС, составила:

на расстоянии 400 км (Минск) по λ = 1,23 м; по φ = 2,19 м;

на расстоянии 1100 км (Симферополь) по λ = 1,39 м; по φ = 3, 37м.

Проверка показала также, что выбранный тип модуляции (трехуровневая модуляция временного положения шести последних импульсов пакета навигационных сигналов) на прием навигационной информации штатной бортовой аппаратурой влияния не оказывает [11]. Программное обеспечение и аппаратура, использованные в ходе этого эксперимента, позволяют в кратчайшие сроки реализовать передачу дифференциальных поправок СРНС на любой действующей в настоящее время станции РНС «Тропик–2». Скорость передачи данных с учетом применения корректирующих кодов составляет 35 бит/с (скорость передачи необработанных «сырых» данных составляет 70 бит/с).

В 2000 г. была проведена проверка надежности работы модифицированного канала передачи данных, разработанного специалистами РИРВ без участия иностранных специалистов. Аппаратура передачи и приема данных была установлена на передающих станциях Северной цепи РНС «Тропик-2С», расположенных в районе населенных пунктов Инта и Туманный (расстояние 1100 км). Цель эксперимента заключалась в проверке надежности канала передачи данных в условиях Крайнего Севера при использовании для кодирования информации различных вариантов кодов Рида-Соломона.

В декабре 2001 г. была осуществлена проверка математического обеспечения и аппаратуры передачи и приема дифференциальных поправок спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС, разработанных специалистами РИРВ, на экспериментальной линии института [12]. Для передачи поправок использовался передатчик с мощностью излучения порядка 6 кВт, находящийся на расстоянии 120 км от Института, в котором был установлен пункт приема и обработки данных. Структурные схемы передающей и приемной аппаратуры представлены на рис. 6 и 7. Для передачи корректирующей информации использовался модифицированный формат RTCM SC-104 тип 9. Длина сообщения с дифференциальными поправками для одного видимого спутника составляла 56 бит. Передача такого сообщения занимала 16 периодов повторения пакетов навигационных сигналов (порядка 8 секунд). При соотношении сигнал/шум, равном 5, среднеквадратическая ошибка определения места в дифференциальном режиме не превышала 0,66 м. Так же, как и в первом эксперименте, здесь использовался трехуровневый принцип модуляции временного положения шести последних импульсов навигационного пакета. Аналогичный принцип модуляции при передаче данных применяется на некоторых станциях Северной Европейской системы «Лоран-С».

В апреле 2003 года в РИРВ завершены государственные испытания нового комплекса аппаратуры управления и синхронизации, который позволяет обеспечить передачу дифференциальных поправок СРНС и другой оперативной информации со скоростью от 35 до 80 бит/сек любой передающей станцией ИФРНС. Изготовлено несколько комплектов аппаратуры и уже в 2003 году планируется их размещение на передающих станциях ИФРНС «Тропик». В течение 3-5 лет этой аппаратурой будут оборудованы все передающие станции ИФРНС. В настоящее время специалисты нашего института, так же как и специалисты группы поддержки системы «Лоран-С» Береговой Охраны США, продолжают исследования различных методов модуляции с целью увеличения пропускной способности канала передачи данных РНС до 250 бит/с [13]. Это позволит обеспечить требования к каналу передачи данных в спутниковых системах LAAS и WAAS, предназначенных для обеспечения радионавигации летательных аппаратов на всех этапах полета, включая точный заход на посадку.

Анализируются варианты пятиуровневой модуляции временного положения импульсов в навигационном пакете, внутриимпульсной частотной модуляции, введение в пачку дополнительных импульсов для связи в промежутках между навигационными импульсами. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в США, показали, что наилучшие результаты дает комбинированный способ модуляции временного положения импульсов в сочетании с внутриимпульсной частотной модуляцией.



Рис. 6. Блок - схема приемной части системы передачи дифференциальных поправок:

Приемник сигналов СРНС К-161.

Программа приема данных от приемника монитора, программа демодуляции и декодирования сообщений, восстановления формата RTCM SC-104, связи с К-161 и передачи ДП.

Приемник канала передач данных РНС Балтика-М.

Программа управления приемником К-161 и регистрации его сообщений.

Макет приемника ДП.

Программа управления и регистрации сообщений приемника К-161.





Рис. 7. Блок схема передающей части опорной станции РНС,

передающей поправки СРНС:

Приемник GG24 СРНС.

Программы управления датчиками GG24 и К-161 и регистрации сообщений.

Программы обеспечения приема дифференциальных поправок в формате RTCM SC-104 тип 1, преобразования сообщения типа 1 в формат передачи данных РНС, кодирования сообщений, генерирования кодов модуляции и связи с опережающей (прямой) коррекцией ошибок.

Программы приема данных от приемника монитора, демодуляции и декодирования сообщений, восстановления формата RTCM SC-104, связи с К-161 и передачей ДП.

Приемник сигналов СРНС К-161

Приемник РНС «Балтика-М».

Аппаратура управления и синхронизации передатчика РНС.

Передатчик.


Для передачи необработанных данных со скоростью 500 бит/с потребуется порядка 21 периода навигационных пакетов. Вероятность ошибки передачи символа при соотношении с/ш ≥ 10 дБ равна 10-7. Однако переход к такому виду модуляции сопряжен не только с доработкой программного обеспечения аппаратуры управления и синхронизации, но и к аппаратурной доработке непосредственно передатчика.

Выводы

Результаты экспериментальных и теоретических исследований показывают, что на основе электромагнитного мониторинга сигналов РНС наземного и космического базирования возможно создание глобальной системы краткосрочного прогнозирования землетрясений.

Достоинством предлагаемой системы КПЗ является использование навигационных полей действующих РНС и существующей аппаратуры потребителей этих систем, разработанных РИРВ.

Организация информационных каналов в РНС наземного базирования и их использование в РНС космического базирования существенно расширяет функциональные возможности последних.

Мониторинг электромагнитных полей РНС наземного и космического базирования дополнительно может способствовать решению ряда проблем прикладного и фундаментального характера: детектирования крупномасштабных ионосферных возмущений; коррекции математических моделей ионосферы, озоносферы, магнитного поля Земли, карт проводимостей земли; определения скоростей и направлений движения ветра и дрейфа ледовых полей и т.д.

Учитывая важность и актуальность решения задач краткосрочного прогнозирования землетрясений и реализации информационных каналов в РНС наземного базирования, необходима специальная программа для финансирования и формирования работ в этих направлениях.

Литература

Федеральная система сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений информационно-аналитический бюллетень: Системный проект по развитию Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений (основные положения). - М., 1995.

Балов А.В., Семенов Г.А., Зарубин С.П., Кабиров А.И. Радионавигационные системы дальнего действия диапазонов ДВ и СДВ как глобальные системы электромагнитного мониторинга краткосрочных предвестников землетрясений // XXI научно-техническая конференция «Создание автоматизированных информационно-управляющих систем глобального наблюдения», Москва, 14-16 февраля 2001 г.

Вербин Ю.П., Кищук В.П., Семенов Г.А., Болошин С.Б. К проблемам прогнозирования землетрясений по данным мониторинга естественных и антропогенных электромагнитных полей. - Радионавигация и время, 1996, №1, 2(3).

Балов А.В