автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование вопросов повышения эффективности международной сети радиоконтроля

На правах рукописи УДК 621.396.663

Туре Хамадун Ибрахим

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕЖДУНАРОДНОЙ СЕТИ РАДИОКОНТРОЛЯ

Специальность 05.12.04.

Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2004г.

Работа выполнена на кафедре систем радиосвязи Московского технического университета связи и информатики.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН Зубарев Ю.Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Мишенков С.Л.

кандидат технических наук, с.н.с. Васехо Н.В.

Ведущее предприятие

ОАО НПК Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи (НИИДАР)

Защита состоится

«-¿В» асТлГр^

2004г.

на заседании

диссертационного совета К219.001.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а.

в

ч

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

« 2.4 » 1и0л*

2004г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Международная система радиоконтроля формируется только из тех радиоконтрольных станций, которые специально для этой цели выделяются национальными администрациями. В результате этой специфики международной системы радиоконтроля она, в ее современном виде, далека от какой-либо оптимизации. Средства контроля распределены по регионам чрезвычайно неравномерно. Число пеленгационных станций значительно меньше числа измерительных станций.

Вместе с тем, в настоящее время, в связи с появлением нового поколения более эффективного и относительно дешевого радиоконтрольного оборудования, наметилась четкая тенденция модернизации имеющихся ВЧ радиоконтрольных станций и создания станций контроля спутниковых систем связи не только в развитых, но и в развивающихся странах. Поэтому весьма актуальной представляется задача исследования путей совершенствования технических средств международной системы радиоконтроля и повышения ее эффективности с целью выработки соответствующих рекомендаций и планов развития. Планы развития системы контроля должны обеспечить эффективность предложенных вариантов развития радиоконтрольной сети при минимизации стоимости ее создания.

Очевидно, что для выбора лучших вариантов требуется обеспечить возможность их численного сравнения. А для этого должны быть разработаны соответствующие методы получения численных оценок вариантов. Актуальность разработки такого рода методик не вызывает сомнений.

Из совокупности проблем, требующих своего решения, наиболее остро стоит проблема определения местоположения источника излучения в ВЧ диапазоне в ряде регионов и в системах, использующих спутниковые ретрансляторы. Кроме того, назрела необходимость в усовершенствовании процедуры накопления, хранения и использования данных радиоконтроля в соответствующих базах данных. Актуальной является задача автоматизации контроля с использованием вычислительных средств. Решению некоторых из этих вопросов и посвящена данная работа.

В представленной диссертации основное внимание уделяется вопросам контроля в области ВЧ радиосвязи, то есть тем

международного сотрудничества.

Объектом исследований являются методические аспекты проектирования и повышения эффективности сетей радиоконтроля

Целью диссертации является обновление и систематизация методических основ проектирования и оптимизации сетей радиоконтроля в ВЧ диапазоне в части определения местоположения источника излучения.

Научная новизна определяется разработкой принципов оптимизации при проектирования сетей контроля.

Методы исследования включают применение методов математической статистики, математического моделирования, проведение оценок с помощью процедур Монте-Карло

Практическая значимость определяется тем, что разработанные автором методы оптимальной оценки определения местоположения по результатам объединения данных, полученных на различных станциях радиоконтроля, могут быть использованы как при разработке проектов развития сетей контроля, так и при объединении данных разовых измерений.

Основные положения, выносимые на защиту

• Метод оптимального оценивания местоположения при приеме сигналов интересующего излучателя несколькими пеленгаторами и ошибок этого оценивания.

• Метод оценки эффективности функционирования сети пеленгаторов, работающих в общей зоне контроля.

• Метод оценки зон доступности по пространству и частоте при ионосферном распространении.

Апробация я публикация результатов произведена путем

• публикации результатов в научной литературе;

• представлением докладов на научных конференциях;

• представлением компьютерной программы «Triangulation", включенной в Каталог компьютерных программ МСЭ и упомянутой в новой редакции «Справочника МСЭ по радиоконтролю», Женева, 2002г;.

• представлением предложений по использованию усовершенствованной Базовой автоматизированной системы управления использованием спектра (BASMS) МСЭ на станциях международной сети

радиоконтроля, вошедших в Спецификации на создание «Расширенной BASMS», разработанных Бюро развития электросвязи МСЭ;

• разработкой плана создания сети радиоконтроля в ВЧ диапазоне для Африканского континента;

• разработкой рекомендаций по оптимизации сети радиоконтроля Российской Федерации в ВЧ диапазоне;

• разработкой новой версии Рекомендации МСЭ-Р 854-1 «Пеленгация на станциях радиоконтроля сигналов ниже 30 МГц».

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано одиннадцать статей и докладов на международных конференциях и подготовлен проект пересмотра рекомендации МСЭ-Р.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из, введения, шести глав и заключения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обоснована ее актуальность, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту, и приводится краткий обзор содержания диссертации.

В первой главе "Характеристика международной сети радиоконтроля" рассмотрены характеристики международной сети радиоконтроля и основные задачи, которьге стоят перед контрольными службами международной сети в настоящее время.

Развитие технологий радиокоммуникаций приводит к непрерывному росту потребности в радиоспектре. Однако радиоспектр является ограниченным ресурсом. Для предотвращения хаоса в эфире необходимо строгое выполнение международных соглашений и национального законодательства и регулирования в сфере управления использованием радиоспектра. Для соблюдения национального законодательства и принятых норм созданы национальные частотные службы как составные части национальных Администраций связи стран. Международное сотрудничество призвано унифицировать средства связи и методы контроля. Главная задача международного

сотрудничества - препятствовать возникновению вредных помех, проникающих за границы государств.

Для облегчения международного сотрудничества были разработаны организационные структуры и процедуры. Для изучения технических вопросов электросвязи был создан Международный союз электросвязи (МСЭ).

МСЭ учредил три сектора: Сектор радиосвязи, в состав которого входит Бюро радиосвязи (БР) и Радиорегламентарный комитет (РРК), Сектор развития электросвязи, в состав которого входит Бюро развития электросвязи (БРЭ), и Сектор стандартизации электросвязи

Стратегия развития средств контроля определяется сектором развития, (руководителем которой является автор данной работы), совместно с Бюро радиосвязи. В результате специфики формирования международной системы радиоконтроля она, в ее современном виде, далека от какой-либо оптимизации III. Основное внимание сектора развития направлено на совершенствование средств контроля в тех областях радиосвязи, которые затрагивают как интересы отдельных стран, так и интересы нескольких стран одновременно. Для формирования планов развития сетей контроля необходимо обеспечить методическую базу для оценки эффективности сетей контроля разного состава и конфигурации, проанализировать существующее положение с обеспеченностью контроля и наметить пути развития 121.

Современные средства контроля и управления использованием спектра требуют автоматизации и унификации соответствующих процедур для облегчения международного сотрудничества, повышения качества планирования и контроля и повышения производительности труда. Кроме того, современные способы контроля должны широко использовать базы данных для автоматического мониторинга спектра и привлечения в качестве маяков легко идентифицируемых передатчиков с известными координатами их размещения.

В настоящее время под эгидой Бюро развития электросвязи совместно с Бюро радиосвязи разрабатывается несколько вариантов систем управления использованием радиоспектра, содержащих соответствующие базы данных IV. Базовая система управления спектром, BASMS и ее Windows - версия WinBASMS являются системами минимального состава. Полная версия системы получила аббревиатуру AASMS. В настоящее время Сектор развития и группа экспертов прикладывают усилия для модернизации WinBASMS и создания на ее основе «Расширенной WinBASMS» IV.

Во второй главе "Физические основы пеленгации" рассмотрены физические принципы пеленгации применительно к ВЧ диапазону. Проанализированы особенности, характерные для ВЧ диапазона, связанные с выбором антенных систем, которые в этом диапазоне имеют значительные размеры, и с приемом сигналов передатчиков, находящихся на большом удалении и достигающих станции контроля путем отражения от ионосферы. При этом должны быть решены две проблемы.

Первая - проблема аппаратурной реализации пеленгатора и оптимизация состава аппаратуры по критерию «эффективность - стоимость».

Вторая проблема - создание алгоритмов и программ для определения географического положения источника излучения по результатам измерений отдельных пеленгов, то есть путем триангуляции. Если при работе в режиме приема поверхностной волны создание программного обеспечения мало отличается от такового для других диапазонов частот, то при работе в режиме пространственной волны в программном обеспечении должны учитываться многие дополнительные осложняющие факторы, требующие введения ряда специфических алгоритмов и процедур. К ним в первую очередь относятся возможные ошибки из - за появления на трассе распространения ионосферных неоднородностей. Появление ионосферных неоднородностей носит как регулярный, так и статистический характер. Параметры ожидаемых неоднородностей зависят от региона, в котором производится пеленгация.

В третьей главе "Ошибки определения пеленга" проанализированы природа и характер ошибок, возникающих при пеленегации в ВЧ диапазоне. Ошибки в этом диапазоне могут носить статистический и методический характер. К статистическим ошибкам измерения относятся ошибки измерения азимута (пеленга) за счет шумов в тракте приема и, что специфично для ВЧ диапазона, шумоподобные ошибки, вызванные быстрыми флюктуациями углов прихода волны, отразившейся от ионосферы. Эти ошибки (СКО) вычисляются по формуле

Д' где 4 = ' 1отношение мощностей сигнала и шума.

I/,1 - мощность сигнала,

Кг - крутизна пеленгационной характеристики.

- значение эквивалентной мощности шума, обусловленной наличием флюктуации углов прихода волны.

Наличие флюктуации углов прихода может привести также к снижению эффективной площади широкоапертурной приемной антенны. Если интервал пространственной корреляции флюктуации угла есть р, а раскрыв антенны 2Ь, то сигнал на выходе антенны

где А - амплитуда сигнала,

ф -флюктуация фазы относительно среднего вдоль полотна антенны.

и при эффективная площадь уменьшается в

При наличии шума и шумоподобной помехи повышение точности достигается усреднением результатов определения пеленга

Методические ошибки определяются ошибками оператора и боковым отклонением радиолуча. Ошибки оператора могут быть связаны, например, с "размытием" линии пеленга при приема двух передатчиков, работающих в одной полосе частот под разными азимутами. Оператор может посчитать это-размытие следствием влияния шума и произвести усреднение и наоборот

Боковое отклонение радиолуча, вызывается появлением горизонтальных градиентов коэффициента преломления на трассе распространения. Ошибки этого рода носят региональный характер.

Примером региональных исследований ошибок могут служить результаты исследований, проведенных на территории Европы в рамках Международного эксперимента. Полученные оценки величин отклонений измеренного пеленга от истинного представлены на рис.1 в виде гистограммы для случаев, когда коррекция результатов измерения пеленга не производится.

•15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11

Ошибка пеленга 5^,=84-8я,град [оМосква исанкт-Петербург иЙокиойнен ИБолдок ЯБаркарена!

Рис. 1. Распределение медианных ошибок пеленга пяти пеленгаторов при f<MПЧ

Для коррекции результатов измерений могут быть использованы текущие результаты ионосферного мониторинга и сигналы известных передатчиков, используемых в качестве маяков.

Ошибки ионосферного происхождения при применении метода определения местоположения с помощью одной станции (ОМОС) /1/ связаны с отличием угловых параметров принимаемых радиоволн от априорных значений, вычисленных с помощью моделей. При отклонении принимаемой для расчета модели от реальной ионосферы возникают ошибки. Повышение качества интерпретации ионосферных условий и уменьшение ошибок достигается путем привлечения для оценок результатов ионосферного мониторинга, накопления и осмысливания опыта эксплуатации пеленгаторов, использующих метод ОМОС, совершенствованием алгоритмов интерпретации модового состава принимаемого сигнала, использованием сигналов маяков, привлечением для интерпретации поляризационных и статистических параметров сигнала, применением современных методов сверхразрешения и других средств и методов.

В четвертой главе "Методология определения местоположения" разработаны методические основы определения местоположения источника радиоизлучения в ВЧ диапазоне при триангуляции /4/. Особенности методики определения местоположения в этом диапазоне, в отличие от работы в других диапазонах радиоспектра, связаны со

значительными расстояниями до наблюдаемого передатчика, при которых сферичностью Земли пренебрегать нельзя и с существенным влиянием ионосферы на результаты измерений. Сферичность Земли приводит к нелинейной связи ошибок измерения угла с линейными отклонениями линии пеленга от истинного направления. Это приводит к появлению значительных трудностей при разработке оптимальных методов объединения результатов измерений для оценки местоположения источника излучения.

Полученные результаты показывают, что для точностей измерения углов современных пеленгаторов допустима линеаризация, примерно, в 500-километровой окрестности точки пересечения линий пеленгов. Для больших расстояний точки пересечения линий пеленгов должны быть получены по формулам сферической геометрии, а в окрестности точки пересечения допустимо применение линейного приближения

Статистические ошибки определения координат методом триангуляции описываются функцией распределения, зависящей от совокупности полученных результатов измерений и параметров функции распределения подлежащих

определению, - функцией правдоподобия.

В предположении независимости и нормальности функции распределения и при допустимости линейного приближения функция правдоподобия примет вид

где - расстояние от точки, в которой расположен излучатель, до линии пеленга, проведенной от ] -го пеленгатора;

»1

>

N

)•<>•/,

«о

■о

й0 - радиус Земли,

- расстояние от - го пеленгатора до источника излучения

а, - СКО ошибки измерения азимута (пеленга).

Далее вводятся следующие обозначения (см. рис.2):

0) - пеленг } - го пеленгатора, отсчитываемый от координатной оси у,

(х',у') координаты точки, в которой оценивается функция правдоподобия,

- расстояние от точки, в которой оценивается функция правдоподобия, до линии пеленга, проведенной от ] -го пеленгатора;

Рис.2. Рассматриваемая система координат

Используя введенные обозначения, найдем

I = ТУ++ 2а,,х у+2 Ь,х +

Распределение ошибок определения координат подчиняется закону Релея, а область пространства, внутри которой находится истинное местоположение излучателя с заданной вероятностью, ограничивается эллипсом ошибок. Для того, чтобы объявленная точность определения координат являлась гарантированной, целесообразно величину ошибки

характеризовать максимальным размером эллипса ошибок - длиной большой оси эллипса ошибок.

Кроме статистической ошибки при определении координат в ВЧ диапазоне зачастую присутствует методическая ошибка, связанная с боковым отклонением линий пеленга. Вероятность отклонения оценки местоположения от истинного значения в этом случае получить не удается. Для этого случая степень неопределенности результатов измерения предложено оценивать размером многоугольника, вершинами которого являются точки пересечения линий пеленгов, проведенных от каждого пеленгатора, участвующего в измерениях, а в качестве оценки степени неопределенности использовать максимальную диагональ этого многоугольника.

Возможность численного расчета величин ошибок двух типов позволяет определить преобладающий характер ошибки при конкретном измерении. Если длина большой оси эллипса ошибок больше максимальной диагонали многоугольника, то преобладает статистическая погрешность. Улучшение результата в этом случае может быть достигнуто усреднением серии измерений.

Если длина максимальной диагонали многоугольника превышает длину большой оси эллипса ошибок, то, скорее всего, рассеяние результатов связано с методическими ошибками (с боковым отклонением луча). В этом случае в ряде ситуаций улучшение может быть достигнуто отбрасыванием наихудшего пеленга из нескольких имеющихся. Наихудшим считается пеленг, линия которого максимально удалена от оцененного местоположения.

В соответствии с изложенным, была разработана программа объединения результатов измерения пеленгов и определения степени их рассеяния 151.

В части возможности применения метода ОМОС рассмотрены принципы коррекции текущих параметров ионосферы по результатам наблюдения сигналов известных передатчиков, играющих роль маяков 161. Дня этого используется связь между параметрами наблюдаемого сигнала / (чаще всего это угол возвышения известной

дальностью до маяка О и функцией ^(5), описывающей распределением коэффициента преломления п вдоль трассы распространения. Эта связь устанавливается операторным уравнением

где А - оператор преобразования, который выполняет интегрирование уравнения луча в ионосфере и вычисляет характеристики / по параметрам ионосферы в и частоте / (отображает множество параметров ионосферы на множество характеристик сигнала).

в - вектор параметров ионосферы, / - рабочая частота,

Р(в) • функция, описывающая распределение коэффициента преломления вдоль трассы распространения.

Формально, для измеренных характеристик достаточно решить операторное уравнение относительно параметров ионосферы и тем самым определить параметры текущей ионосферы.

Однако, практически, такая схема решения не проходит и приходится применять итерационные процедуры: последовательно изменять параметры ионосферы, добиваясь минимизация невязок между рассчитанными и измеренными параметрами сигнала.

В диссертации приведен пример, поясняющей предлагаемую методику.

В настоящее время не все вопросы, необходимые для успешного применения метода ОМОС при определении положения источника излучения, решены. Однако без накопления опыта применения этого метода и разработки новых алгоритмов повышения качества определения местоположения одной станцией дальнейшее совершенствование метода невозможно. В связи с этим по инициативе автора МСЭ ввел коррективы в Рекомендацию МСЭ-Р 8М.854 /4,7/, которая является основной рекомендацией МСЭ-Р по вопросам радиопеленгации в ВЧ диапазоне.

В пятой главе "Методика оценки качества сетей пеленгаторов" разработана методика оценки качества сетей пеленгаторов.

Необходимость создания межнационального объединения существующих и создаваемых пеленгаторов в единую сеть, обслуживающую значительные территории, вплоть до создания сетей в рамках континента, является актуальной задачей. Решение этой задачи не может быть эффективной без выработки методик численных оценок качества проектируемых сетей /8,91.

Речь идет о сетях, поскольку в ВЧ диапазоне вредную помеху могут создавать передатчики, удаленные на многие сотни километров и находящиеся за пределами национальных границ. В связи со сказанным очевидна необходимость создания межнационального объединения существующих и создаваемых пеленгаторов, обслуживающих значительные территории. То же касается национальных сетей радиоконтроля в ВЧ диапазоне в странах с большой территорией.

При проектировании сетей пеленгации необходимо учитывать два аспекта: геометрические ограничения на функционирование пеленгаторов и ограничения, накладываемые текущими ионосферными условиями. Оценка качества сетей, исходя из геометрических условий, основывается на разработанных в гл. 4 оптимальных правилах объединения результатов пеленгации и расчете величин ошибок определения координат излучателя.

Разработка регулярных методов оптимизации сетей включает в себя выбор целевой функции и создание аппарата для вычисления значения целевой функции при изменении состава, конфигурации сети и изменении технических параметров используемых в сети пеленгаторов.

Для построения целевой функции зона контроля дискретизируется. В каждой дискретной точке рассчитываются квантили функции распределения ошибок по определенному уровню вероятности р. Для этого решается уравнение = где Р'1{р} - функция, обратная функции распределения ошибок.

Совокупность квантилей для всех дискретных точек дает оценку данной сети пеленгаторов.

Целевая функция, построенная на совокупности квантилей, может быть выбрана двояко. В качестве целевой функции может быть принято относительное количество дискретных точек, в которых квантиль не превышает заданного значения. Оценки точности с заданной вероятностью, достигаемой по локальным участкам контролируемой территории, позволяют, кроме численной оценки всей сети, произвести также уточнение размещения пеленгаторов. При уточнении могут быть учтены приоритеты по требованиям к качеству контроля отдельных территорий, если в зоне контроля установлены различные приоритеты.

Второй вариант построения целевой функции заключается в объединении всех значений ошибок в различных сеансах измерения по всем дискретным точкам в единый

вариационный ряд и построении интегральной функции распределения ошибок по всей зоне контроля. При этом обеспечивается оценка сети в целом.

Учет ионосферных ограничений при контроле приводит к необходимости определения пространственно - частотных зон доступности радиоконтролю /10/.

Методика определения зон доступности состоит из задания геофизических условий расчета и параметров применяемой аппаратуры, определения необходимой зоны контроля и трасс распространения, расчета характеристик сигнала, расчета отношения сигнала к помехам и построения зон доступности радиоконтролю в различных вариантах.

Для увеличения размеров зон доступности может быть использован метод совместного контроля определенных регионов несколькими станциями контроля, разнесенными на местности.

Расчеты, проведенные для среднеширотной трассы, показывают, что максимальное увеличение размеров зон доступности контролю - достигается при разносе между станциями контроля около 2500 км. Метод расчета применим для различных регионов.

В режиме работы поверхностной волной максимальные расстояния, на которых, возможен контроль, не превышают, примерно, 100 км и ограничиваются быстрым увеличением затухания поверхностной волны с ростом расстояния.

Разработанные методики были применены для оценки качества существующих сетей пеленгации на примере сети США и России /11, 12/. Сформулированы рекомендации по оптимизации размещения станций радиоконтроля в ВЧ диапазоне в Европейской части России и в Западной Сибири.

Для сети США, практически, на всей территории США обеспечивается точность определения местоположения 60 км. Точность 40 км обеспечивается более чем на 70 % территории. Такое положение дел с точки зрения качества радиоконтроля в ВЧ диапазоне является наилучшим из всех регионов Земли.

Если в США сеть пеленгаторов ВЧ диапазона достаточно развита, то на африканском континенте ее практически нет. Как показали проведенные расчеты, существующие пеленгаторные станции покрывают лишь около 5% территории континента с погрешностью определения местоположения не превышающей 150 км (рис.3.). Проведенные оценки показывают, что переоборудование четырех существующих пеленгаторных станций современными более точными пеленгаторами и добавление к ним только двух новых современных станций в Рабате (Марокко) и в Виндхуке (Намибия)

может обеспечить контроль почти всей территории Африки с точностью определения координат 100 км. Одновременно приблизительно 25 % территории будет контролироваться с ошибкой, не превышающей 70 км (рис. 4) и 6 % - не превышающей 50 км

Эти оценки легли в основу проекта развития сети контрольных станций на африканском континенте, разработанного по заказу БРЭ МСЭ на основе методологии, предложенной автором.

В шестой главе "Совершенствование международной системы спутникового радиоконтроля по выявлению источников непреднамеренных помех" рассмотрены проблемы совершенствования систем спутникового радиоконтроля.

При эксплуатации систем спутниковой связи с геостационарными космическими аппаратами появление сторонних сигналов в стволах прямой ретрансляции, к сожалению, является обычным явлением. Одной из основных и наиболее сложных задач, стоящих перед службами национального и международного радиоконтроля, является определение

координат размещения источников помех. Для решения данной задачи используются методы пассивной геолокации.

Наибольший интерес представляет собой метод определения координат передатчика на основе использования одного геостационарного спутника. Метод основывается на том, что при естественном или симулированном перемещение спутника вокруг подспутниковой точки появляется небольшой доплеровский сдвига в сигналах ретранслируемых спутником. Этот сдвиг зависит от взаимного положения земной станции - нарушителя и станции контроля и от характера перемещения спутника.

где: .

& - частота сигнала принимаемая станцией контроля;

-частота сигнала, излучаемого передатчиком земной станции;, -вектор скорости спутника в момент измерения;

г, - вектор местоположения спутника в момент измерения;

Г—вектор местоположения передатчика земной станции;

Дг — значение частоты переноса транспондера спутника;

- скалярное значение скорости спутника по отношению к станции радиоконтроля.

После проведения серии измерений для различных положений спутника, становится возможным определить координаты передатчика.

Следует отметить, что все методы пассивной геолокации обладают низкими характеристиками по точности определения координат передатчика. Это связано с тем, что существует большое число неучитываемых факторов, влияющих на точностные характеристики. Основным способом повышения точности определения координат является использование эталонных передатчиков с известными координатами их размещения.

Из анализа характеристик существующих станций международной системы радиоконтроля видно, что они обеспечивают контроль за работой спутниковых ретрансляторов только на ограниченном участке геостационарной орбиты от 70° з.д. до 82° в.д., что составляет менее 50% всей геостационарной орбиты. При этом

возможностями по определению координат передатчиков земных станций по имеющимся данным обладает только одна станция в городе Лихейм (Германия).

Таким образом, совершенствование международной системы радиоконтроля должно проводиться в направлении расширения функциональных возможностей станций радиоконтроля и совершенствования технологии определения координат ЗС, которая в настоящее время недостаточно отработана.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показано, что при существующих точностях измерения углов, реализованных в современных пеленгаторах, можно не учитывать сферичность Земли и применять плоское приближения до дальностей, примерно, 500 км.

2. Разработана методика оптимальной оценки координат при триангуляции методом максимального правдоподобия. В качестве ошибки, характеризующей точность определения местоположения при преобладании статистической ошибки, предложено использовать длину большой оси эллипса ошибок (что обеспечит гарантированную оценку точности). В качестве ошибки, характеризующей точность определения местоположения при преобладании методической ошибки, предложено использовать максимальную диагональ многоугольника, построенного на точках пересечения всех пар линий пеленга, полученных при измерении.

3. Разработаны вычислительные процедуры, реализующие разработанные принципы оптимального определения координат излучателя в виде программы для ПЭВМ, предназначенной для использования при объединении результатов пеленгования. Программа реализована в МСЭ.

4. Предложена методика для оценки качества сетей пеленгаторов. В качестве меры качества выбран квантиль функции распределения ошибки определения координат в каждой точке зоны контроля. Используются два варианта оценок. Первый - оценка тех пространственных регионов, в которых обеспечивается заданная точность с требуемой вероятностью. Второй - нахождение распределения ошибок оценки местоположения по всей контролируемой зоне.

5. Проведена апробация методики оценки качества сетей пеленгаторов на примере оценки качества сети пеленгаторов ВЧ диапазона США и России и путем разработки плана развития сети пеленгаторов в ВЧ диапазоне для Африканского континента. Показано, что по всей территории США точность определения

местоположения передатчика не хуже 60 км. Показано также, что применение ограниченного числа современных пеленгаторов с высокой точностью определения азимутального угла является более предпочтительным, чем большее количество пеленгаторов с меньшей точностью. По результатам анализа сети радиоконтроля России в ВЧ диапазоне в Европейской части ее территории, сформулированы предложения по ее оптимизации.

6. Предложена методика оценки зон доступности контролю (по пространству и частотному диапазону) для различных геофизических условий, времени суток, географического положения и контролируемых дальностей.

7. Рассмотрены проблемы, связанные с повышением точности определения местоположения излучателя методом ОМОС при привлечении для коррекции текущих параметров ионосферы сигналов хорошо известных передатчиков, рассматриваемых в качестве маяков.

8. Предложены меры по совершенствованию автоматизированной системы управления использованием спектра BASMS МСЭ применительно к решению задач радиоконтроля. Совершенствование направлено на создание баз данных радиоконтроля и на облегчение использования передатчиков, внесенных в базы данных, в качестве маяков для метода ОМОС. Предложения реализованы в МСЭ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. X. И. Туре. О возможных путях модернизации сети станций радиоконтроля в ВЧ диапазоне // Международная конференция «Телекоммуникационные и информационные технологии. Состояние и проблемы развития», Кыргызстан, Бишкек, 2001.

2. Х.И. Туре. Повышение эффективности функционирования Международной сети радиоконтроля Международного союза электросвязи // Организационно - правовые, финансовые и научно - технические аспекты современного телерадиовещания. 10-я Международная конференция, Софрино, 2002.

3. Н Toure, R Mayher, В Nurmatov, A Pavliouk. Development and implementation of computerized spectrum management systems by the International Telecommunication Union // International Wroclaw Symposium and. Exhibition on Electromagnetic Compatibility, EMC-2002.

4. А.П. Павлюк, Х.И. Туре, В.В. Коган. Разработка методологии и программного обеспечения расчета наиболее вероятного местонахождения источника радиоизлучения по данным радиопеленгации // Отчет по НИР. ФГУП Научно Исследовательский Институт Радио (НИИР), М. 2001.

5. Х.И. Туре. Программа для определения местоположения вещательных и связных передатчиков ВЧ диапазона по данным радиоконтроля // Организационно -правовые, финансовые и научно - технические аспекты современного телерадиовещания. 10-я Международная конференция, Софрино, 2002.

6. Х.И. Туре. Возможности и проблемы применения маяков для коррекции текущих ионосферных параметров, используемых для однопозиционного определения местоположения источника излучения в ВЧ диапазоне // Электросвязь (в печати).

7. Документы Исследовательских комиссий МСЭ-Р. Док. 1С/42 от 3 июля 2002 г. Российская Федерация. Проект пересмотра Рекомендации МСЭ-Р SM.854. «Определение пеленгов станциями радиоконтроля на сигналах с частотами ниже 30 МГц».

8. В.В. Коган, А.П. Павлюк, Х.И. Туре. К вопросу об оптимизации сети радиомониторинга Российской Федерации в ВЧ диапазоне // 2-ая Международная конференция «Радиомониторинг-2002». М., сентябрь 2002 г.

9. Х.И. Туре, В.В. Коган, А.П. Павлюк. К вопросу определения местоположения триангуляционным методом в международной сети радиоконтроля // Труды НИИР, 2001.

10. Х.И. Туре, А.П. Павлюк. Оценка зон доступности и частотных ограничений радиоконтроля в ВЧ диапазоне применительно к задачам международного радиоконтроля //Труды НИИР, 2001.

11. H.I. Toure. Location capabilities increasing of HF spectrum monitoring networks // International Wroclaw Symposium and Exhibition on Electromagnetic Compatibility, EMC-2002.

12. B.B. Коган, А.П. Павлюк, Х.И. Type. К вопросу об оптимизации размещения радиопеленгаторов ВЧ диапазона на территории Европейской части и Западной Сибири Российской Федерации // Труды НИИР. М., 2002.

Подписано в печать 25.06.04. Формат 60x84/16. Объем 1,3 усл.пл. Тираж 100 экз. Заказ № 186.

ООО «Инсвязьиздат», Москва, ул. Авиамоторная, 8.

№14219

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 Характеристика международной сети радиоконтроля

1.1. Краткая характеристика МСЭ как исполнительного органа ООН в области электросвязи и организации, создавшей международную сеть радиоконтроля и оперирующей с нею.

1.2. Структура и организация функционирования МСРК.

1.3. Использование автоматизированных систем УИРС МСЭ для целей МСРК.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Физические основы пеленгации.

2.1. Параметры плоской электромагнитной волны.

2.2. Простой фазовый пеленгатор. Пеленгационные характеристики.

2.3. Пеленгатор с широкоапертурной антенной.

2.4 Двумерные пеленгаторы, гониометр.

2.5. Процессы в ионосфере, влияющие на точность измерения углов.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Ошибки определения пеленга.

3.1. Инструментальные ошибки.

3.2. Ошибки за счет шумов и шумоподобных помех.

3.3. Ошибки за счет помех.

3.4. Ошибки оценки пеленга ионосферного происхождения при триангуляции.

3.5. Ошибки оценки пеленга ионосферного происхождения при

ОМОС.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Методология определения местоположения.

4.1. Прокладка пеленга.

4.2 Оптимальная оценка пеленга.

4.3. Предлагаемые вычислительные процедуры.

4.4. Возможности, связанные с применением ОМОС.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Методика оценки качества сетей пеленгаторов.

5.1. Целевая функция для оптимизации сети.

5.2. Влияние условий распространения на ограничение зон контроля.

5.2.1. Ограничения при распространении в режиме пространственной волны.

5.2.2. Ограничения при распространении в режиме поверхностной волны.

5.3. Применение методики оценки качества сетей пеленгации.

5.3.1. Оценка качества существующей сети на примере сети

МСРК США.

5.3.2. Оптимизация существующей сети пеленгаторов на примере России.

5.3.3. Проектирование развития сети МСРК Африки.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Совершенствование международной системы спутникового радиоконтроля по выявлению источников непреднамеренных помех.

6.1 Анализ возможностей существующей международной системы спутникового радиоконтроля.

6.2. Методы определения местоположения источников помех для спутниковых ретрансляторов.

6.3. Метод определения местоположения с использованием одного геостационарного спутника.

6.4. Рекомендации по совершенствованию международной системы спутникового радиоконтроля.

Выводы к главе 6.

Радиосвязь становится неотъемлемой частью повседневной жизни. Она используется как для военных, так и для гражданских целей, в службах безопасности и спасения, для связи с подвижными корреспондентами и для доведения информации широкому кругу потребителей [1]. Службы радиосвязи многочисленны и разнообразны. Для каждой из этих служб требуется участок спектра радиочастот. Однако радиочастотный спектр является ограниченным ресурсом. С вводом новых систем и расширением уже существующих потребность в радиоспектре увеличивается. Одновременно увеличивается вероятность возникновения вредных помех.

Важным фактором полного использования радиоспектра является возможность успешного управления этим процессом. Управление использованием радиоспектра (УИРС) представляет собой сочетание административных, научных и технических процедур, необходимых для эффективной работы различных служб радиосвязи без создания вредных помех.

Радиоконтроль за использованием спектра (который в литературе на русском языке все чаще называется «мониторингом», хотя новый Федеральный Закон «О связи» Российской Федерации [2] оперирует только с термином «радиоконтроль» но не «мониторинг») является неотъемлемой частью процесса УИРС. Даже при работе санкционированных средств не исключено возникновение помех при сложной совокупности обстоятельств, требующих своего выяснения и устранения. Появление же несанкционированных источников излучения представляет значительную опасность, поскольку нарушает принятые принципы использования спектра, нарушает права законных владельцев лицензий и приводит к появлению вредных помех. Отсутствие мер по борьбе с несанкционированным излучением или их недостаточность способствуют неэффективности процедур радиочастотного планирования и способствуют созданию хаоса в эфире.

Необходимость международного сотрудничества в части распределения частотных диапазонов и контроля за соблюдением лицензионных соглашений возникает тогда, когда излучения радиосредств распространяются за пределы национальных границ. Такие ситуации имеют место при пересечении унифицированными радиосредствами национальных границ и, в наибольшей степени, при использовании ВЧ диапазона и спутниковых ретрансляторов.

Международная координация мероприятий по УИРС осуществляется Международным союзом электросвязи (МСЭ). Основой международного контроля излучений является то, что в целях эффективного и экономичного использования радиочастотного спектра и быстрого устранения вредных помех администрации согласились продолжать развивать средства контроля излучений и сотрудничать, по мере возможности, в дальнейшем усовершенствовании международной системы контроля излучений с учетом положений Регламента радиосвязи [3] (Статья 16) и соответствующих Рекомендаций МСЭ-Р [4].

При этом создание научно-технической базы радиоконтроля и поддержание функционирования Международной сети радиоконтроля (МСРК) возложены на Сектор радиосвязи МСЭ (МСЭ-Р), а помощь странам в создании региональных и национальных сетей и средств радиоконтроля - на Сектор развития электросвязи МСЭ (МСЭ-Д) [5], [6]. Руководителем Бюро развития электросвязи - исполнительного органа МСЭ-Д и является автор данной работы.

Как будет показано ниже в Главе 1, в результате специфики формирования МСРК, она, в ее современном виде, далека от какой-либо оптимизации [7], [8]. Средства контроля распределены по регионам чрезвычайно неравномерно, число пеленгаторных станций значительно меньше числа измерительных, технические характеристики оборудования не гармонизированы. Вместе с тем, в настоящее время, в связи с появлением нового поколения более эффективного и относительно дешевого радиоконтрольного оборудования, наметилась четкая тенденция модернизации имеющихся ВЧ радиоконтрольных станций и создания станций контроля спутниковых систем связи не только в развитых, но и в развивающихся странах. Поэтому весьма актуальной представляется задача исследования путей совершенствования технических средств МСРК и повышения ее эффективности с целью выработки соответствующих рекомендаций [8]. Планы развития системы контроля должны обеспечить эффективность предложенных вариантов развития контрольной сети при минимизации стоимости ее создания.

Очевидно, что для выбора лучших вариантов требуется обеспечить возможность их численного сравнения, а для этого должны быть разработаны соответствующие методы получения численных оценок вариантов. Актуальность разработки такого рода методик не вызывает сомнений.

Из совокупности проблем, требующих своего решения, наиболее остро стоит проблема определения местоположения источника излучения в ВЧ диапазоне в ряде регионов мира и в системах, использующих спутниковые ретрансляторы. Кроме того, назрела необходимость в усовершенствовании процедур хранения и обмена информацией в области радиоконтроля. Актуальной остается задача автоматизации радиоконтроля с использованием вычислительных средств. Решению некоторых из этих вопросов и посвящена данная работа.

В представленной диссертации основное внимание уделяется вопросам радиоконтроля в области ВЧ радиосвязи и в области космической связи, то есть тем вопросам, которые в максимальной степени требуют международного сотрудничества.

В главе 1 приведены характеристики международной сети радиоконтроля и основные задачи, которые стоят перед МСРК в настоящее время. Показана структура МСЭ и основные задачи, решаемые МСЭ в части радиоконтроля. Проанализирована МСРК в ее существующем виде и сформулированы основные меры по повышению ее эффективности. Разработаны предложения по использованию автоматизированных систем УИРС МСЭ для сбора и хранения информации в сфере радиоконтроля и предложена структура соответствующей базы данных.

В главе 2 рассмотрены физические принципы пеленгации применительно к ВЧ диапазону. Проанализированы особенности, характерные для этого диапазона, связанные с выбором антенных систем, которые в этом диапазоне имеют значительные размеры, и с приемом сигналов от передатчиков, находящихся на большом удалении и достигающих станции контроля путем отражения от ионосферы.

В главе 3 проанализированы природа и характер ошибок, возникающих при пеленгации в ВЧ диапазоне. Ошибки в этом диапазоне могут носить статистический и методический характер. К статистическим ошибкам измерения угла относятся ошибки шумового характера, а к методическим промахи оператора и боковые отклонения радиолуча.

В главе 4 разработаны методические основы определения местоположения источника радиоизлучения в ВЧ диапазоне. Оценки определения местоположения при объединении результатов измерений пеленгов несколькими пеленгаторами (метод триангуляции) отыскиваются методом максимального правдоподобия. Оцениваются ошибки определения местоположения. Приводится алгоритм, реализующий предлагаемый метод расчета для ПЭВМ. Рассмотрены пути повышения точности метода Определения местоположения одной станцией (ОМОС) за счет коррекции текущих параметров ионосферы с помощью сигналов известных передатчиков.

В главе 5 разработана методика оценки качества сетей пеленгаторов. Предложены варианты целевой функции, определяющей качество сети. Предложена методика учета дополнительных ограничений, накладываемых ионосферными условиями на размеры контролируемой зоны путем расчета пространственно - частотных зон доступности радиоконтролю. Приведены примеры применения методики для оценки качества существующих сетей пеленгации (на примере сетей США и России) и для проектирования новых сетей (на примере сети Африки).

В главе 6 рассмотрены проблемы совершенствования систем спутникового радиоконтроля. Приведены методы локализации земной станции, нарушающей лицензионное соглашение. Даны оценки сложности проблемы и намечены пути обеспечения приемлемой точности оценки координат. Сформулированы предложения по совершенствованию международной системы спутникового радиоконтроля в краткосрочной и долгосрочной перспективах.

Актуальность диссертации заключается в необходимости повышения степени автоматизации процессов УИРС , а также повышения точности и достоверности радиоконтроля, в создании методов оценки качества сетей различной конфигурации, что необходимо для оптимизации проектирования новых и модернизации имеющихся сетей радиоконтроля, включая МСРК.

Объектом исследований являются методические аспекты проектирования и повышения эффективности сетей радиоконтроля.

Целью работы является обновление и систематизация методических основ проектирования и оптимизации сетей радиоконтроля в ВЧ диапазоне в части определения местоположения.

Научная новизна определяется разработкой принципов оптимизации проектирования сетей контроля.

Методы исследования включают применение методов математической статистики, математического моделирования, проведение оценок с помощью процедур Монте-Карло.

Практическая значимость определяется тем, что разработанные автором методы оптимальной оценки определения местоположения по результатам объединения данных, полученных на различных станциях радиоконтроля (СРК), могут быть используются как при разработке проектов создания и развития сетей контроля, так и при объединении данных разовых измерений.

Апробация и публикация результатов работы произведены путем:

• публикации результатов в научной литературе;

• представлением докладов на научных конференциях;

• представлением компьютерной программы «Triangulation", включенной в Каталог компьютерных программ МСЭ и упомянутой в новой редакции «Справочника МСЭ по радиоконтролю», Женева, 2002г;.

• представлением предложений по использованию усовершенствованной Базовой автоматизированной системы УИРС МСЭ (BASMS) на станциях МСРК, вошедших в Спецификации на создание «Расширенной BASMS», разработанных Бюро развития электросвязи МСЭ;

• разработкой силами Бюро развития электросвязи МСЭ плана создания сети радиоконтроля в ВЧ диапазоне для Африканского континента;

• разработкой рекомендаций по оптимизации сети радиоконтроля Российской Федерации в ВЧ диапазоне, обсужденных на международной конференции «Радиомониторинг-2002», Москва, сентябрь 2002г.;

• разработкой новой версии Рекомендации МСЭ-Р 854-1 «Пеленгация на станциях радиоконтроля сигналов ниже 30 МГц».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведенные оценки показывают, что при существующих точностях измерения углов, реализованных в современных пеленгаторах, допустимо не учитывать сферичность Земли и применять плоское приближения до дальностей, примерно, 500 км.

2. Разработана методика оптимальной оценки координат методом максимального правдоподобия. В качестве ошибки, характеризующей точность определения местоположения при преобладании статистической погрешности, предложено использовать длину большой оси эллипса ошибок (что обеспечит гарантированную оценку точности при заданной вероятности). В качестве погрешности определения местоположения при преобладании методической ошибки, предложено использовать максимальную диагональ многоугольника, построенного на точках пересечения всех пар линий пеленгов, полученных при измерении.

3. Разработаны вычислительные процедуры, реализующие разработанные принципы оптимального определения координат излучателя в виде программы для ПЭВМ, предназначенной для использования при объединении результатов пеленгования. Программа передана в банк программного обеспечения МСЭ-Р, ссылка не нее включена в новую версию Справочника МСЭ по радиоконтролю издания 2002г.

4. Предложена методика для оценки качества сетей пеленгаторов. Как мера качества выбран квантиль функции распределения ошибки определения координат в каждой точке зоны контроля. Используются два варианта оценок. Первый - оценка тех пространственных регионов, в которых обеспечивается заданная точность с требуемой вероятностью. Второй - нахождение распределения ошибок оценки местоположения по всей контролируемой зоне.

5. Проведена апробация методики оценки качества сетей пеленгаторов на примере оценки качества существующих сетей пеленгаторов ВЧ диапазона США и России. Показано, что по всей территории США точность определения местоположения ВЧ передатчика не хуже 60 км. Показано, также, что применение ограниченного числа современных пеленгаторов с высокой точностью определения азимутального угла является более предпочтительным чем большее количество пеленгаторов с меньшей точностью. Существующая сеть современных пеленгаторов на территории Европейской части России обеспечивает обслуживание 48% территории этой части России с погрешностью, не превышающей 50 км, и 79% с погрешностью, не превышающей 100 км. В качестве меры по оптимизации этой сети предложено перенести два из четырех действующих современных пеленгаторов на территорию Западной Сибири. При этом процентное соотношение территорий, обслуживаемых с теми же погрешностями увеличится до 54% и 96% соответственно. Одновременно будет обслуживаться и значительная часть Сибири в пределах от 60° до 95° восточной долготы. Эти предложения были представлены и обсуждены на Международной конференции «Радиомониторинг-2002», Москва, сентябрь 2004г.

6. Проведена апробация методики оценки качества сетей пеленгаторов применительно к планированию развития пеленгационной сети Африки. Эта методология была использована при разработке перспективного плана МСЭ по созданию региональной сети радиоконтроля Африканского континента, который в настоящее время находится в начальной стадии реализации.

7. Предложена методика оценки зон доступности контролю (по пространству и частотному диапазону) для различных геофизических условий, времени суток, географического положения и контролируемых дальностей.

8. Рассмотрены проблемы, связанные с повышением точности определения местоположения излучателя методом ОМОС при привлечении для коррекции текущих параметров ионосферы сигналов хорошо известных передатчиков, рассматриваемых в качестве маяков.

9. Предложены меры по совершенствованию автоматизированной системы управления использованием спектра BASMS МСЭ применительно к решению задач радиоконтроля. Совершенствование направлено на создание баз данных радиоконтроля и на облегчение использования передатчиков, внесенных в базы данных, в качестве маяков для метода ОМОС. Предложения реализованы в МСЭ.

10. Проведен анализ существующей сети спутникового радиоконтроля МСРК и предложены меры по повышению ее эффективности в краткосрочной и долгосрочной перспективах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основой организации управления использованием радиоспектра является добровольное участие национальных администраций в международной регламентации правил его использования. Выработка регламентирующих соглашений и проведение мероприятий, направленных на улучшение контрольных процедур и повышение эффективности использования радиоспектра обеспечивается МСЭ. Существенным элементом деятельности МСЭ является развитие систем радиоконтроля, которое производится в интересах как МСЭ, так и, в еще большей степени, в интересах национальных администраций связи. При этом создание научно-технической базы радиоконтроля и поддержание функционирования МСРК возложены на МСЭ-Р, а помощь странам в создании региональных и национальных сетей и средств радиоконтроля - на МСЭ-Д. Руководителем Бюро развития электросвязи -исполнительного органа МСЭ-Д и является автор данной работы.

Координация действий по размещению средств контроля и по единообразию применяемых программ обработки и протоколов обмена информации между повышает качество контроля при одновременной минимизации требуемого объема инвестиций.

Планирование развития сетей радиоконтроля не может быть выполнено без разработки методик оценки эффективности функционирования этих сетей, тем не менее до сих пор этот вопрос в комплексе оставался недостаточно изученным. Существующие методики фрагментарны и зачастую носят скорее качественный, чем количественный характер.

В связи с этим в диссертации разработано комплексное методическое обеспечение процесса планирования развития сетей СРК в ВЧ диапазоне применимое как к МСРК, так и к национальным сетям радиоконтроля, особенно для стран, имеющих большие территории. Основное внимание при этом уделено определению местоположения источника излучения в ВЧ диапазоне, как наименее проработанной с методической точки зрения задаче и наиболее важной с точки зрения международного сотрудничества. Это объясняется "дальнобойностью" систем, использующих ВЧ диапазон. Зона действия таких систем простирается на большие расстояния, порой далеко за пределы национальных границ.

Возможность определения местоположения источника излучения в ВЧ диапазоне радиочастотного спектра основывается на законах распространения радиоволн в приземном пространстве. Реализация этих возможностей связана с решением проблемы измерений и интерпретации результатов измерений, имеющей два аспекта. Первый аспект - проблема аппаратурной реализации пеленгатора. Она требует четкого понимания необходимой степени усложнения аппаратурного комплекса СРК для получения требуемого качества ее работы в сети. Применение сложных антенн увеличивает возможности одновременного контроля нескольких излучателей одновременно и увеличивает точность местоопределения. В то же время возрастает сложность аппаратурного комплекса, его стоимость и требования к подготовке площадки и квалификации обслуживающего персонала. Применение сложных пеленгаторов, снабженных современными средствами обработки данных, оправдано, по-видимому, при обзоре больших территорий и контроле удаленных передатчиков, то есть при работе в режиме приема пространственных волн. При работе на относительно малых расстояниях работа производится в режиме приема поверхностной волны, что характерно для подвижных СРК, осуществляющих непосредственное местоопределение искомого передатчика в месте его установки. Число одновременно контролируемых передатчиков незначительно, а требования по точности измерения угла могут быть снижены. При этом могут быть использованы более простые и дешевые пеленгаторы.

Второй аспект проблемы - создание алгоритмов и программ для определения географического положения источника излучения по результатам измерений. Если при работе в режиме приема поверхностной волны создание программного обеспечения мало отличается от такового для других диапазонов частот, то при работе в режиме пространственной волны в программном обеспечении должны учитываться многие дополнительные осложняющие факторы, требующие введения ряда специфических алгоритмов и процедур.

Автор считал необходимым довести проработку процедур до уровня подготовки соответствующего программного обеспечения. При этом он исходил из понимания того, что программное обеспечение должно учитывать кроме обычных шумовых ошибок также возможные ошибки, связанные с дополнительными флюктуациями угла прихода волны, отраженной от ионосферы. Пеленги, полученные на различных пеленгаторах, могут иметь разную точность даже в случае применения одинаковой аппаратуры на пеленгаторах, что должно учитываться при объединении результатов измерений и получении оценки местоположения.

В программах объединения результатов пеленгования индивидуальными СРК по принципу триангуляции и вычисления местоположения должны быть учтены не только статистические ошибки, но и возможность появления ошибок ионосферного характера, такого как боковое отклонение радиолуча (которые могут рассматриваться как методические погрешности). Результаты определения местоположения должны сопровождаться оценкой ожидаемого рассеяния с учетом как статистических, так и методических ошибок.

В диссертации предложена методика оценки качества сетей пеленгации.

Эта методика может быть применена к анализу и синтезу пеленгационных сетей различного состава и конфигурации. Она обеспечивает численную оценку качества и может служить для построения целевой функцией при оптимизации сети. При этом естественной оценкой эффективности сетей может служить размер площади, обслуживаемой с заданным качеством.

Разработанные регулярные методы оптимизации сетей использованы при подготовке проекта модернизации сети пеленгаторов ВЧ диапазона Африки, производимой под эгидой Бюро развития электросвязи МСЭ-Д.

Отличительной особенностью ВЧ диапазона является возможность применения для определения местоположения излучателя метода ОМОС. Метод ОМОС это метод определения местоположения одной станцией, производящей два измерения: измерение азимута и измерение угла возвышения. По углу возвышения и модели ионосферы определяется дальность до излучателя. В диссертации проанализированы ошибки определения дальности, возникающие при отличии применяемой модели ионосферы от реальной. Увеличение качества интерпретации ионосферных условий и уменьшение ошибок может быть достигнуто привлечением для коррекции ионосферных параметров сигналов маяков (сигналов известных, хорошо интерпретируемых передатчиков). Рассмотрены проблемы, возникающие при таком методе коррекции.

Контроль сигналов спутниковых систем, также как и контроль сигналов ВЧ диапазона, требует международной кооперации, поскольку сигналы спутников, особенно находящихся на геостационарной орбите, принимаются далеко за пределами национальных границ. В связи с этим, контроль таких систем также является одной из главных задач МСЭ. В диссертации проведен анализ существующей сети спутникового радиоконтроля МСРК и предложены меры по повышению ее эффективности в краткосрочной и долгосрочной перспективах.

Совершенствование системы спутникового радиоконтроля должно проводиться в направлении расширения функциональных возможностей станций радиоконтроля и расширения сети таких станций. Одной из основных и нерешенных в полной мере задач является задача определения координат передатчиков земных станций, создающих помехи в канале ретрансляции. Повышение точности определения местоположения земных станций требует применения станций - маяков, увеличения числа станций контроля и согласованных действий служб контроля со службами управления спутниками.

В целом, исследования, проведенные в диссертации, направлены на создание комплексной методической базы для повышения эффективности планирования дальнейшего развития системы радиоконтроля и определения путей ее дальнейшего совершенствования.

1. МСЭ. Регламент радиосвязи. Женева, 1998. Том 1. - 339 с.

2. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r.

3. Справочник МСЭ по управлению использованием спектра на национальном уровне. Бюро радиосвязи МСЭ, Женева, 1995г. -143 с.

4. ITU Spectrum Monitoring Handbook. /Radiocommunication Bureau, Geneva, 2002. pp 585.

5. X. И. ТУРЕ. О возможных путях модернизации сети станций радиоконтроля в ВЧ диапазоне. //Материалы Международной конференции «Телекоммуникационные и информационные технологии. Состояние и проблемы развития», Кыргызстан, Бишкек, 2001. с. 8 - 14.

6. Collection of the Basic Texts of the ITU adopted by the Plenipotentiary Conference, Marrakesh, 2002. pp 632.

7. B.A. Шамотин, А.П. Павлюк. Некоторые итоги Ассамблеи радиосвязи Международного союза электросвязи. // Электросвязь. — 2003.- №7. с. 2 - 5.

8. ITU. Resolutions of Radiocommunication Assembly, Istanbul, 2000. Resolution ITU-R 23-1. Extension of the International monitoring system to a worldwide scale. pp 75 - 76.

9. ITU World Telecommunications Development Conference (WTDC-2002), Istanbul, 2002: Final Report. Geneva, pp 206.13. ht1p://www.i^.intyiTU-R/terrestriaI/monitoring/index.html (информация о международном радиоконтроле на веб-сайте МСЭ-Р).

10. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation SM.l 139. International monitoring system. - pp 4.

11. List of International Monitoring Stations. /ITU, Geneva, 2001. pp 145.

12. List of International Monitoring Stations. /ITU, Geneva, 1995. pp 132.

13. В.Г. Дотолев, А. У. Жильцов, A.H. Курганов и др. Итоги международного эксперимента в ВЧ диапазоне. //Труды НИИР. 2003, - с. 30 -40.

14. Н.А. Логинов. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. М.: Радио и связь. 2000. - 240 с.

15. И.С. Кукес, М.Е. Старик . Радиопеленгация. М.: Сов. Радио. 1964. - 640 с.

16. В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин. Радиопеленгация. -М.: Воениздат, 1966. 247 с.

17. А.С. Саидов, А.Р.Тагилаев, Н.М.Алиев, Г.К.Асланов. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. М.: Радио и связь, 1997.

18. Н.А. Логинов, И.П. Харченко, В.И. Ральников. Принципы планирования радиоконтроля. //Электросвязь, 2000. № 6. - с. 26 - 31.

19. BASMS user's manual. /ITU-BDT, Geneva, 1995. pp 155.

20. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM. 1048. Design guidelines for a basic automated spectrum management system (BASMS). - pp.5.

21. WinBASMS user's manual. /ITU-BDT, Geneva, 1997. pp 188.

22. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM. 1370-1. Designguidelines for developing advanced automated spectrum management systems. pp 35.

23. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM. 1604. Guidelines for an upgraded spectrum management system for developing countries. - pp 32.

24. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM. 1413-1. Radiocommunication Data Dictionary for notification and coordination purposes. -pp 388.

25. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM. 1393. Common formats for the exchange of information between monitoring stations. - pp 3.

26. ITU-SMS Specifications for developing countries (preliminary draft). /Telecommunication development bureau, Geneva, September 2003. pp 50.

27. Ю.А. Кравцов, Ю.И.Орлов. Геометрическая оптика неоднородных сред.- М.: Наука, 1980.

28. Я.Л. Альперт. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. -М.: Наука, 1972.-480с.

29. Ф.Б. Черный. Распространение радиоволн.- М.: Сов. Радио. 1972. 463с.

30. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Механика, электродинамика, М.: Наука, 1969. 272с.

31. Ф.Дж. Харрис. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье. //ТИИЭР,№1, т.66,1978, с. 60-90.

32. Г.З.Айзенберг, С.П. Белоусов, Э.М. Журбенко, Г.А. Клигер, А.Г. Курашов. Коротковолновые антенны. М.: Радио и связь, 1985. - 415 с.

33. P.J. Gething. Radio Direction Finding and the Resolution of Multicomponent Wave-fields. /Peter Peregrinus Ltd., Stevenage, England, IEE, 1978.

34. Ю.А.Кравцов. Приближение геометрической оптики для неоднородных сред и примыкающие к нему асимптотические методы. В кн. Аналитические методы в теории дифракции и распространения радиоволн. М.: 1970.

35. К. Davies. Ionospheric Radio Propagation. /NBS Monograph 80, USGPO, Washington DC, 1965.

36. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R P.533-7, HF propagation prediction method. - pp. 18.

37. E.V.Appleton. The Anomalous Equatorial Belt in the F2 Layer. //J. Atmospheric Terrest. Phys. Vol.5, 1954. pp 348-351.

38. Отчеты MKKP. Отчет 725. Свойства ионосферы. /Приложение к т.6, Распространение радиоволн в ионизированной среде. Женева, 1990.

39. Отчеты МККР. Отчет 886. Особые свойства высокоширотной ионосферы, влияющие на радиосвязь. Приложение к т.6, Распространение радиоволн в ионизированной среде. Женева, 1990.

40. D.B. Muldrew. F Layer Ionization Troughs Deduced from Alouette Data. //J. of Geoph. Res., vol.70,1965. pp. 2635 - 2650.

41. J.G. Bowman. Ionization Below the F2 Layer Maximum. // Planet and Space Sci., Vol.17, 1969. pp.777 - 796.

42. M.J. Rycrofit, J.O. Thomas. The magnetosperic Plasmapause and the Electron Density Trough at the Alouette 1 orbit. // Planet and Space Sci. Vol.18, 1970. pp. 658-675.

43. Ю.Г. Мизун. Полярная ионосфера. JI.: Наука, 1980. - 255 с.

44. B.W. Halcrow, J.S. Nisbet. A Model of F2 Peak Electron Densities in the Main Trough Region of the Ionosphere. //Radio Sci., vol.12,1977. pp 815 - 820.

45. М.П. Долуханов. Распространение радиоволн, М.: Связь, 1972. - 152с.

46. A. Paul. Effect of the Ionosphere on Communication, Navcigation, and Surveillance Systems. /USGPO, Springfield, VA, 1988.

47. THOMSON CSF Communication Administrative Management and Assignment of Frequencies. The Ellipse System.//Reference: CMC/PLA/SPE/1 A. -pp 234.

48. E.M. Warrington, E.C. Thomas, T.B. Jones. Ionosperic Radiowave Propagation Effects Observed with a Large Aperture Antenna Array. //5-th Int. Conf. Antenna and Prop (ICAP-87). London, 1987.

49. E.C. Вентцель, A.A. Овчаров. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Радио и связь, 1983. - 416 с.

50. И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.:, Наука, 1971. - 1100 с.

51. К. Miya, К. Ueno. Influence of directivity of the transmitting antenna of the bearing of HF signals. // Rep. of Ionosphere and Space Res. in Japan. Tokyo - Vol. 14. - 1960.

52. Чернов Ю.А., Жильцов А.У., Хохловкин Я.Д. Роль бокового распространения в переносе энергии сигнала на декаметровых субавроральных трассах. //Геомагнетизм и аэрономия, т. 31, № 3, 1991.-е. 460 465.

53. J.M. Goodman. HF Communications. Science and Technology/ VNP, New York, 1992.

54. Анализ причин ложных пеленгов на ВЧ трассах в Международном эксперименте TELRUS 9707) в марте 2000 г. Отчет. М.: Центр анализа ЭМС "НИИР-СПЕКТР". 2000. - 87 с.

55. M.I. Dick, S.M. Harrison. Microcomputer Implementation of the Propagation Model of Recommendation ITU-R PI.533. ITU Radiocommunication Bureau, July, 1993.

56. T.A. Croft, H. Hoogasian. Exact Ray Calculation in a Quasi-Parabolic Ionosphere with no Magnetic Field. //Radio Science vol.3, Nol, January 1968. pp. 69 - 74.

57. С.Л.Марпл мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. -М.: Мир, 1990.-584 с.

58. Young-Soo Kim, Young-Su Kim. Improved Resolution Capability via Virtual Expantion of Array. //Electronics Let., Vol. 35, No 19, 1999. pp 1596 -1597.

59. А.П. Павлюк, Ф. Меж. Проект системы управления использованием радиочастотного спектра Российской Федерации. НИИР/ТОМСОН-ЦСФ. Москва-Париж, 1995. -115с.

60. Л.М. Гараевская. Картография. М.: Геодезиздат.1955.

61. И.Н. Бронштейн, К.А.Семендяев. Справочник по математике. М.: Наука. 1980. - 608 с.

62. Э.Леман. Проверка статистических гипотез. М.: Наука, 1964. - 498 с.

63. В.Б. Давенпорт, В.Л.Рут. Введение в теорию случайных процессов. -М.:, Иностранная литература, 1960. 468 с.

64. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.:, Наука, 1984. - 834 с.

65. B.C. Пугачев. Теория вероятностей и математическая статистика. М.:, Наука, 1979.

66. Барабашев В.Г. Мальцева О.А. Ионосферное обеспечение однопозиционных пеленгаторов дальномеров диапазона декаметровых волн. //Труды НИИР, М., 2003. - с. 120 - 126.

67. Документ 1 С/42 от 3 июля 2002. Российская Федерация. Проект пересмотра Рекомендации ITU-R SM.854. Определение пеленгов станциями радиомониторинга на сигналах с частотами ниже 30 МГц. с. 4.

68. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R SM 854-1. Direction finding and location determination at monitoring stations of signals below 30 MHz. - pp 2.

69. Х.И. Type, B.B. Коган, А.П. Павлюк. К вопросу определения местоположения триангуляционным методом в международной сети радиоконтроля. //Труды НИИР, 2001.-е. 19 24.

70. И.М. Соболев. Метод Монте-Карло. М.:, Наука, 1972. - 372 с.

71. Л.Н. Большее, Н.В.Смирнов. Таблицы математической статистики. -М., Наука, 1983.-416 с.

72. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R P.1239. ITU-R Reference Ionospheric Characteristics. - pp. 7.

73. ITU-R Recommendations at CD-ROM. /Radiocommunication Bureau, Geneva, September 2003r. Recommendation ITU-R P.372-8. Radio noise, pp. 75.

74. Recommendation ITU-R P.368-7 Ground-Wave Propagation Curves for Frequencies between 10 kHz and 30 MHz. pp. 54.

75. H.I. Toure. Increasing Location Capabilities of HF Spectrum Monitoring Networks //International Wroclaw Symposium and Exhibition on Electromagnetic Compatibility, EMC 2002. pp 689 - 694.

76. B.B. Коган, А.П. Павлюк, Х.И. Туре. К вопросу об оптимизации сети радиомониторинга Российской федерации в ВЧ диапазоне. //Труды НИИР 2002. с. 73 - 78.

77. В.В. Коган, А.П. Павлюк, Х.И. Туре. К вопросу об оптимизации сети радиомониторинга Российской Федерации в ВЧ диапазоне //2-ая Международная конференция «Радиомониторинг 2002». М., сентябрь 2002. с. -63-65.

78. Материалы семинара «Реализация концепции совершенствования системы радиоконтроля в Российской Федерации». //Радиоэлектроника и связь. Научно-практический журнал Санкт-Петербургского НТОРЭС им. А.С. Попова. №3 (17), 1999. 175с.

79. THOMSON-CSF Communications. System 8000. Technical Description. 1998. pp 230.

80. ITU Telecommunication Development Bureau. Plan for Creation of the Regional HF Radio Monitoring Network for Africa. Geneva, 2003. - pp 96.

81. W. L. Morgan and G. D. Gordon, Communications Satellite Handbook. New York, NY: Wiley-Interscience, 1989.

82. P. E. Schmid, and J. J. Lynn, "Satellite Doppler-Data Processing Using a Microcomputer" //IEEE Transactions on Geoscience Electronics. Vol. GE-16, No. 4, October 1978. pp 340 - 349.

83. В.И. Могучев. Дифференциальная пеленгация земных станций через геостационарный спутник. //Электросвязь, № 6, 2004. с. 14 - 18.

84. P. Stoica, R. Moses. Introduction to Spectral Analysis. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1997.