автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Обеспечение требуемых навигационных характеристик в широкозонных дифференциальных подсистемах СРНС с учетом влияния нелинейности ретранслятора при решении задач УВД, навигации и посадки

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

КАСЫМОВ ШАВКАТ ИЛЬЯСОВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ НАВИГАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В ШИРОКОЗОННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМАХ СРНС С УЧЁТОМ ВЛИЯНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕТРАНСЛЯТОРА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ УВД, НАВИГАЦИИ И ПОСАДКИ

Специальность 05.22.13 -НАВИГАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

автореферат диссертации на соискание ученой степени

ДОКТОРА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

г. САНКТ ПЕТЕРБУРГ - 2 0 0 5

Диссертационная работа выполнена в отделе спутниковых систем радионавигации, управления и связи Центрального научно-исследовательского института "Радиосвязь", г. Королёв Московской обл.

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ:

доктор технических наук, профессор РУБЦОВ ВИТАЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор ПЯТКО СЕРГЕЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

доктор технических наук, профессор ПРОХОРОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ

доктор технических наук

ЗАЙЦЕВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Государственный научно-исследовательский институт "АЭРОНАВИГАЦИЯ"

Защита состоится " 22 " апреля 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета Д.072.03.01 в Академии гражданской авиации по адресу: 196210 г. Санкт Петербург, ул. Пилотов, дом 38. Академия гражданской авиации (Технический университет).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии гражданской авиации.

Автореферат разослан "21 " марта 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета доктор физико- математических наук, профессор

¿/ ИСАЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глобальные спутниковые радионавигационные системы (СРНС) Глонасс (РФ), GPS (США) и Галилео (ЕС) являются наиболее надёжными, точными и перспективными средствами обеспечения управления воздушным движением (УВД), навигации и посадки воздушных судов (ВС), а так же управление движением морских судов и сухопутных подвижных объектов (ПО). Использование дифференциальных методов СРНС (AGPS) в виде локальных, региональных и широкозонных дифференциальных подсистем (ЛДПС, РДПС и ШДПС) СРНС позволяет улучшить обеспечение требуемых навигационных характеристик в радиусе действия, соответственно до 200,2000 и 6000 км.

Для обеспечения большой рабочей зоны УВД, что особенно важно для ШДПС СРНС и перераспределения связных ресурсов используются спутниковые системы связи (ССС) с многостанционным доступом с частотным, временным или кодовым разделением (МДЧР, МДВР или МДКР) сигналов.

При УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН) эффективность управления при использовании бесконфликтных пространственно-временных траекторий в рамках создания автоматизированных систем (АС) УВД.

Стремление обеспечить полеты ВС в выгодных режимах приводит к повышению плотности движения в воздушных коридорах на кратчайших и экономичных маршрутах, что требует совершенствования систем УВД и навигации.

Улучшение их взаимодействия является сложной и актуальной задачей.

Обеспечение коррекции траектории движения ВС путем введения корректирующих навигационных поправок в горизонтальную и вертикальную составляющие скорости, а также поправок на начало разворотов ВС позволяет существенно увеличить точность определения координат ВС. Внедрение и совершенствование ШДПС СРНС и ССС, а так же совместное использование объединённых навигационно-связных систем (ОНСС) и АС УВД с АЗН особенно актуально при увеличении плотности движения ВС и появлении различных дестабилизирующих факторов, включая преднамеренное воздействие радиоэлектронных помех (РЭП).

Улучшения точностных навигационных характеристик и повышения достоверности и оперативности передачи данных можно достичь путём: - совершенствования технологии извлечения навигационной информации при определении координат ВС, объединения и интегрирования информационных потоков, комплексирования СРНС систем УВД и ССС с инерционными навигационными системами (ИНС), минимизации среднеквадратических ошибок (СКО) определения координат ВС, возникающих в из-за влияния комплексной нелинейности РТР и воздействия радиоэлектронных помех; -совершенствованиярадиоэлектронной аппаратуры, оптимизации параметров каналов связи и снижения влияния комплексной нелинейности РТР.

-4В ШДПС, РДПС и ЛДПС СРНС Глонасс, GPS и Галилео, ОСНС, УВД с АЗН и АС УВД широко используются спутниковые технологии с применением цифровых радиотехнических систем передачи навигационных данных и корректирующих поправок. Одной из ключевых позиций данных систем является то, что для существенного увеличения дальности их действия (высокоточного навигационно-временного обеспечения НВО ВС и УВД на максимально протяжённых трассах на всех этапах полёта, включая посадку) используются ретрансляторы (РТР), установленные на ИСЗ.

Усилители мощности передатчиков спутников-ретрансляторов, наземных станций передачи данных (НСПД) и контрольно-корректирующих станций (ККС) выполняются на лампах бегущей волны (ЛБВ) и клистронах, биполярных и полевых СВЧ транзисторах, а радиоприёмный тракт усиления сигналов аппаратуры потребителей (АП) ВС, ПО, ККС и РТР выполняются на транзисторных микросборках.

Данные усилители имеют существенную нелинейность амплитудных и значительную неравномерность фазо-амплитудных односигнальных передаточных характеристик (АХ и ФАХ), которые проявляются в нелинейных АМ/АМ и АМ/ФМ преобразованиях, последнее из которых называют амплитудно-фазовой конверсией (АФК). Совокупность нелинейностей АХ и ФАХ образует единую комплексную нелинейность, а такие устройства классифицируют устройствами с комплексной нелинейностью (УКН).

Данные явления существенно искажают сигналы НВО ВС и ПО.

При прохождении большого количества сигналов через РТР с комплексной нелинейностью и АП ВС возникают различные нелинейные эффекты: снижение выходной полезной мощности РТР, подавление в РТР сильными сигналами слабых, появление на выходе РТР продуктов интермодуляционных искажений (ИМИ) 3-го порядка ИМИ-31, ИМИ-32 и 5-го порядка ИМИ-51,...,ИМИ-56.

Для количественной оценки влияния нелинейности РТР на показатели качества СРНС и ССС в многосигнальном режиме необходимо учитывать совместное влияние двух нелинейных АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований в РТР. При наличии радиоэлектронных помех (РЭП) влияние в тракте УКН ещё более активизируется.

Исследованию спутниковых систем радионавигации, УВД и связи посвящены работы школ: B.C. Шебшаевича, М.С. Ярлыкова, ГА.Крыжановского, П.В. Олянюка, А.И. Козлова, В.Д. Рубцова; Л.В.Когновицкого, ВА.Борисова.

Среди функциональных, электродинамических и других методов наиболее перспективны квазистатические методы, учитывающие совместное влияние нелинейных АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований в РТР. Они тесно взаимосвязаны между собой и в совокупности влияют на интенсивность продуктов ИМИ, определяет модуль и фазу комплексного коэффициента передачи. В квазистатических методах для исследования мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ в многосигнальном режиме используются передаточные характеристики АХ и ФАХ, полученные в од-носигнальномрежиме (односигнапъная гипотеза). Правомерность применениядля исследований ШДПС СРНС и ССС квазистатических методов использующих в расчётах односигнальные АХ и ФАХ требует экспериментального подтверждения.

ЦЕЛИ РАБОТЫ

¡.Обеспечение требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС, посадки ВС и УВД за счёт минимизации ошибок при передаче данных и погрешностей навигационных измерений возникающих в ШДПС СРНС и ССС из-за несовершенства радиоэлектронной аппаратуры, проявляющейся одновременно в виде нелинейных АМ/АМ и инерционных АМ/ФМ преобразованиях и в ретрансляторах ШДПС СРНС и в АЛ ВС. 2.Обеспечениетребуемой точности навигационных характеристик и параметров ШДПС СРНС, спутниковых систем посадки ВС, УВД с АЗН и АС УВД путём оптимизации каналов передачи навигационных данных, корректирующей информации (поправок) и информации о состоянии целостности системы за счёт снижения влияния комплексной нелинейности ретранслятора АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований. 3. Повышение безопасности и надёжности полётов ВС, точности местоопределе-ния и посадки ВС, за счёт увеличение эффективности функционирования ШДПС СРНС и УВД с АЗН обеспечения требуемых навигационных характеристик целостности, непрерывности и достоверности НВО. Разработка методов количественной оценки снижения влияния комплексной нелинейности РТР и АП ВС на показатели качества каналов передачи данных и корректирующих поправок. Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие ЗАДАЧИ;

1. Произвести анализ и разработку методов повышения эффективности навигационного обеспечения (НО) ВС и УВД на основе штатного навигационного оборудования, комплексируемого с СРНС, ССС и с другими инерционными навигационными системами (ИНС). Дать оценку повышения эффективности НВО на основе ШДПС СРНС с учётом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и влияния мешающих факторов, на всех этапах полета включая полёты на малых высотах. Разработать способы сокращения информационных потоков при навигации и УВД.

2. Разработать для исследования качества функционирования каналов передачи данных ШДПС СРНС и ССС, используемых для навигации ВС и УВД, методы анализа нелинейных приёмо-передающих устройств в многосигнальном режиме. Произвести математическое и полунатурное моделирование систем с РТР, экспериментальную оценку точности расчетов каналов передачи данных, оценку правомерности и корректности использования квазистатического метода характеристических функций при исследовании влияния нелинейности РТР на СРНС. Разработать методы количественной оценки влияния нелинейности РТР на помехоустойчивость и пропускную способность ШДПС СРНС, систем УВД и ССС, а так же методы оценки ухудшения параметров систем при воздействии РЭП на нелинейный РТР и АП ВС.

3. Разработать методы оптимизации параметров, обеспечивающие повышение эффективности СРНС и ССС по критерию обеспечения максимальной помехоустойчивости каналов передачи данных с учётом уменьшения влияния нелинейности РТР, режима его работы, видов модуляции, кодирования, расстановки частот, ограничениях на полосу частот и выходную мощность РТР. Разработать способы уменьшения влияния нелинейности РТР и действий РЭП на достоверность передачи навигационных данных и корректирующих поправок.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

При проведении исследований использованы методы системного анализа, ШДПС СРНС и ССС математического моделирования на ЭВМ с применением современных вычислительных методик, полунатурного моделирования на экспериментальной СВЧ установке, разработанный и экспериментально подтверждённый квазистатический метод характеристических функций, основанный на бесселевой аппроксимации одно-сигнальных передаточных амплитудных и фазо-амплитудных характеристик СВЧ устройств с комплексной нелинейностью, а также методы теории передачи информации и нелинейных преобразований сигналов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ СОСТОИТ В ТОМ, ЧТО В НЕЙ ВПЕРВЫЕ:

- проведен системный анализ перспектив использования ШДПС СРНС для решения задач навигации ВС на всех этапах полета, включая полеты на малых высотах и посадку, с учетом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и влияния основных мешающих факторов, включая комплексную нелинейность РТР ШДПС СРНС, и проведен сравнительный анализ высокоточных разностно-дальномерных алгоритмом определения координат ВС при решении навигационных задач с использованием СРНС, ком-плексированных с каналами передачи корректирующей информации ССС; -на основе разработанной математической модели спутниковых каналов передачи данных и поправок, многолучёвости распространения сигналов ШДПС СРНС при полетах ВС по трассе, на малых высотах и посадке синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации и получены расчетные соотношения для определения погрешности оценки навигационного обеспечения ВС в ШДПС СРНС в условиях наличия комплексной нелинейности ретранслятора и воздействия радиоэлектронных помех;

- с использованием аппарата квазистатических методов произведен расчет энергетических параметров спутниковых цифровых каналов передачи данных и корректирующих поправок системы ШДПС СРНС УВД с АЗН;

-на основе разработанных методов, учитывающих влияние нелинейности РТР путём математического и полунатурного моделирования дана оценка улучшения энергетических характеристик каналов передачи данных и точностных параметров ШДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео и ССС;

- выведены расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки навигационных характеристик и местоположения ВС при автоматическом режиме полета с использованием курсо-доплеров-ских навигационной системы с позиционным корректором в виде приёмопередатчика РТР сигналов СРНС и дана оценка качества навигационного обеспечения ВС с использованием СРНС при полетах по трассе и посадке.

-7В диссертации получены следующие основные научные результаты:

1. Разработан сравнительно простой и достаточно точный экспериментально подтверждённый квазистатический метод характеристических функций, основанный на бесселевой аппроксимации передаточных односигнальных характеристик АХ и ФАХ нелинейных устройств.

В результате анализа известных методов определения мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ на выходе FTP с существенной нелинейными характеристиками АХ и ФАХ по основным показателям качества. Установлено: -метод обладает высокой точностью 0,1... 0,2 дБ, доступностью, перспективностью и в наибольшей степени подходит для исследования влияния комплексной нелинейности РТР на показатели качества функционирования ШДПС СРНС и ССС; -метод универсален и применим для исследований различных по принципу работы приёмопередающих устройств с существенной нелинейностью АХ и ФАХ; -метод апробирован на ЛЕВ, клистронах, биполярных и полевых СВЧ транзисторах.

2. Впервые экспериментально подтверждена правомерность применения квазистатических методов для исследованний каналов передачи данных ШДПС СРНС и ССС, методов использующих односигнальные передаточные характеристики АХ и ФАХ нелинейных СВЧ устройств, для определения мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ на их выходе в многосигнальном режиме. При этом дана оценка точности квазистатических методов расчета мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ на выходе устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией в многосигнальном режиме по его передаточным характеристикам, полученным в односигнальном режиме АХ и ФАХ.

3. Впервые разработана методика и дана количественная оценка влияния комплексной нелинейности ретранслятора на величину энергетического проигрыша ШДПС СРНС и ССС. Определено, что нижняя граница энергетического проигрыша Ршш систем для разных типов сигналов, кодов и используемых типов РТР имеет значение не 6-8 дБ, как это указывается в справочниках по спутниковой связи, а составляет величину при равномерной расстановке частот 2,2...2,5дБ и при неравномерной расстановке частот 1,4... 1,6 дБ. Установлено, что чем больше у выбранных сигналов отношение удельных затрат полосы к энергии, тем меньше величина энергетического проигрыша.

4.Предложены методы оптимизации параметров спутниковых каналов передачи данных коррекции координат ВС объединённых систем ШДПС СРНС и ССС по критерию обеспечения максимальной пропускной способности ретранслятора.

При этом учитывается взаимное влияние ряда параметров: комплексной нелинейности РТР АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований; рабочей точки и режима работы усилителя мощности передатчика РТР, используемых видов сигнала,

модуляции и кодирования; энергетики канала связи; неравномерной расстановки частот; ограничений на выходную мощность РТР; полосу частот и нестабильность частот сигналов. Предложены квазиоптимальные неравномерно-групповые расстановки частот в спутниковых каналах передачи данных и навигационных поправок, обеспечивающих оптимальное использование энергетических и частотных ресурсов ШДПС СРНС и ССС. 5. Разработана методика и получены результаты существенного повышения безопасности и надёжности полётов ВС и УВД за счёт увеличения эффективности асинхронных ШДПС СРНС Глонасс путём уменьшения влияния нелинейности РТР на достоверность передачи данных и корректирующих поправок при различных видах модуляции и помехоустойчивого сверточного кодирования сигнала

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют существенно повысить: безопасность полетов ВС за счёт увеличения точности местоопределения ВС и обеспечения целостности и непрерывности НВО ШДПС СРНС, позволяющих увеличить вероятность нахождения ВС в границах воздушного коридора и обеспечить навигационные характеристики необходимые для полётов ВС по стандартным траекториям на всех этапах полета, включая посадку. 2. Достоверность передачи корректирующихнавигационныхпоправок и данных по спутниковым каналам связи ШДПС СРНС, УВД за счет уменьшения энергетических потерь и влияния комплексной нелинейности РТР (продуктов ИМИ): -путем использования оптимальных и квазиоптимальных неравномерно-групповых расстановок частот, уменьшающих попадание продуктов ИМИ; - оптимального режима работы РТР по среднему значению входной мощности РТР, обеспечивающего минимальную величину энергетического проигрыша; -применением сигналов с использованием помехоустойчивых сверточных кодов, позволяющих полностью использовать энергетические и частотные ресурсы. Ъ.Точность навигационных характеристик и параметров ШДПС СРНС, спутниковых систем посадки ВС, УВД с АЗН и АС УВД путём оптимизации каналов передачи данных коррекции навигационных поправок и данных о состоянии целостности системы, за счёт обеспечения: -снижения влияния нелинейности РТР, AM/AM и АМ/ФМ преобразований; -минимизации ошибок при передаче данных и погрешностей навигационных измерений возникающих в РТР и АП на ВС из-за несовершенства радиоаппаратуры; 4.Точность расчётов навигационных поправок с помощью квазистатического метода и проблемно-ориентированных программ, оценки влияния нелинейности РТР на показатели качества СРНС Глонасс, GPS, Галилео УВД с АЗН и АС УВД таких как: надёжность, безопасность, достоверность, целостность и непрерывность

-9- использование разработанного метода и ППП позволяет произвести оптимизацию каналов передачи данных и навигационных поправок, по критерию обеспечения максимальной помехоустойчивости и пропускной способности создавать высокоэффективные системы СРНС и ССС.

5. Методика создания СВЧ установки, предназначенной для экспериментальных исследования полунатурной модели исследование нелинейных приёмо-передающих СВЧ устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией в многочастотном режиме ШДПС СРНС ССС с МДЧР и с МДВР

Разработаны методы и представлены экспериментально результаты:

- проведены расчётные и экспериментальные исследования СВЧ усилителей мощности, передатчиков РТР СРНС и ССС, выполненных на ЛБВ, клистронах и СВЧ транзисторах

- совместного измерения нелинейных АХ и ФАХ РТР при значениях входной мощности на 10-13 дБ превышающих режим насыщения; -измерения мощности и расчёта количества продуктов ИМИ 3 и 5 порядка.

6. В результате оптимизации параметров каналов передачи данных и корректирующих поправок можно существенно уменьшить влияние нелинейности РТР улучшить НВО ВС и параметры ШДПС СРНС и ССС. Установлено:

- уменьшение количества продуктов ИМИ в полосе частот полезных сигналов за счёт квазиоптимальных неравномерно-групповых расстановок частот;

- минимизация энергетических потерь РШ|в:= 1,3... 1,5 дБ можно увеличить энергетику и помехоустойчивость канала (отношения Рс/Рш на 6...8 дБ), что увеличивает пропускную способность каналов связи на 40-60 % и обеспечивает увеличение на порядок требуемых точностных характеристик, определения координат ВС порядка ОД... 03 м.

- при использовании сигналов с большим требуемым отношением удельных затрат РеФг (ФМ-4, ФМ-8, ФМ-16), целесообразно сочетать эти виды сигналов с неравномерно-групповой расстановкой частот.

-при малой энергетике канала целесообразно использовать сверточные коды. 6. Разработаны структурные схемы РТР ШДПС СРНС и ССС, обеспечивающих увеличение помехоустойчивости каналов на 6 дБ, за счёт оптимального режима работы и загрузки РТР, неравномерно-групповой расстановки частот ЗС, адаптивной компенсации и коррекции АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований. ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ;

• соответствием основных теоретических результатов экспериментальным;

• корректным применением современного математического аппарата;

• совпадением полученных результатов с ранее известными результатами;

• точностью расчетов квазистатического метода порядка 0,1...0,2 дБ;

• актами о внедрении научных и практических результатов работы.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1.Методы навигационных определений и алгоритмов обработки навигационной информации в ШДПС СРНС, позволяющие обеспечить существенное повышение точности местоопределения ВС и эффективность УВД за счёт ослабления влияние комплексной нелинейности ретранслятора ШДПС СРНС и аппаратуры потребителей ВС при решении навигационных задач.

Технические предложения по комплексированию СРНС с ССС и инерционными навигационными системами, обеспечивающих решение навигационных задач, в том числе и категорированной посадки ВС и методов НВО.

2. Разработанный и экспериментально подтвержденный квазистатический метод характеристических функций определения мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений на выходе различного класса СВЧ устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией. Экспериментально подтверждена корректность и правомерность использования квазистатических методов. Методика и результаты экспериментального измерения характеристик АХ и ФАХ и ИМИ.

3. Методы и результаты оценки и уменьшения влияния комплексной нелинейности РТР величину энергетического проигрыша канала передачи навигационных данных и корректирующей информации за счёт выбора оптимальных параметров ШДПС СРНС и ССС и режима работы РТР. Подтверждено, что чем больше у сигналов отношение удельных затрат полосы к энергии тем меньше энергетический проигрыш реальной системы идеализированной. Дана оценки энергетического проигрыша из-за влияния нелинейности РТР и воздействия радиоэлектронных помех на РТР ШДПС СРНС, АП ВС и ССС. и установлено, что благодаря оптимизации системы энергетический проигрыш из-за нелинейности РТР может составлять величину не 6.. .8 дБ, а 1,4..1,6 дБ. При этом энергетический выигрыш в увеличении помехоустойчивости канала оптимизированной системы может составлять величину порядка 4,5...6,5 дБ.

4. Методы и результаты повышения безопасности и надёжности полётов ВС, путём увеличения эффективности систем навигации, УВД и посадки ВС, повышения точности обеспечения требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС и ССС по критерию максимальной пропускной способности и повышения помехоустойчивости каналов передачи навигационных данных и корректирующей информации (поправок) путём оптимизации энергетики каналов, вида сигнала, кодирования, расстановки частот с учетом энергетических потерь из-за влияния комплексной нелинейности РТР.

5. Методы повышения эффективности обеспечения требуемых точностных навигационных характеристик ШДПС СРНС за счёт увеличения достоверность передачи навигационных данных и корректирующей информации путём ослабления влияния нелинейности РТР и АП на ВС по критерию минимизации энергетических потерь, при энергетических и частотных ограниченных канала связи.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использованы и внедрены на государственных предприятия и опубликованы в 15 отчётах НИР, ОКР и подтверждены 6 актами о внедрении: -Ленинградский НИИ "Радиоприборы", 1978 г. Тема "Шпилька"; -Аэропорты "Внуково" (1993), "Домодедово" (1997) и "Пулково" (2005); -Московский НИИИ "Радиосвязи" (МНИИИ PC), 1981г., Гос. peг. № 158/81; - Росс.НИИ"Космического приборостроения"

-Ракетно-космическая корпорация (РКК) "Энергия", г. Королёв; 1984-1993. Ракетоноситель "Энергия", Космический ЛА многоразового исп. "Буран", МКС; -в/ч 3901.Мин. бороны, 1996. Тема "Годограф"; "Спутниковая связь"; -16 ИНИИ. Мин. бороны, 1998. Тема "Кулон", -Центральный НИИ "Радиосвязь". 1993-2005. г. Королёв, "ССС, СРНС";

- НЭТИ.г.Новосибирск. 1976-1979; МЭИ. г.Москва.1979-1999.Тема"Конкурс".

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Разработанные методы апробированы при оценке эффективности обеспечения навигационных характеристик ШДПС СРНС, посадки, УВД с АЗН, АС УВД и ССС с многостанционным доступом к РТР с комплексной нелинейностью, выполненных на полевых и биполярных СВЧ транзисторах, ЛБВ, клистронах, а также влияние снижения АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований РТР и приёмопередающих трактов каналов передачи навигационных данных и корректирующих поправок и АП ВС на точностные параметры СРНС. Основные научные и практические положения и результаты работы были доложены автором в период с 1973 по 2005 г. на Межд. НТК, НТС и отражены в 26 тезисах докладов:

- 5-ая Межд. НТК, НТО РЭС А.С.Попова, 12-14.03.03. Цифровые РТСПИ; -Межд.НТК, МГТУ ГА, апр. 2003. Сек. 6. Перспективы ТЭ РЭ оборудования;

- Всесоюзная НТК, ОЭИС, 23-27 сентября. 1986г. Одесса. Цифровые ССС; -Между.НТК,МГТУМАМИ,21 -23.10.2002.Сочи.Оптимизация РЭ аппаратуры. Материалы докладывались также на НТС и НТК: ВЦ РАН, 16 ЦНИИИ МО, 50 НИИ МО, НИИ КП, ЦНИИ PC, МЭИ, МГТУ ГА, Академии ГА, МИРЭА, МАИ, МВТУ, МТУСИ, НЭТИ,НЭИС, ОЭИС, НИИ Часпром, Гипросвязь,

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертации опубликованы в77 работах, в том числе 50 статьях, из которых 40 статьи в издательствах рекомендованных ВАК в том числе 20 статей в центральных изданиях, 26 тезисов докладов Межд. НТК, 1 авторское свидетельство на изобретение. Кроме этого имеется 15 отчетов НИР сГос .регистрацией и 23 статьи депонировано в ВИНИТИ РАН.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ Работа состоит из введения,

4 глав, заключения, списка используемой литературы и 4 приложений. Основная часть диссертации содержит 296 стр. текста, 70 рис., 50 табл., библиографию из 215 наименований и 6 актов о внедрении результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведён анализ спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС, GPS, Галилео; ШДПС СРНС WAAS, EGNOS и MSAS, УВД с АЗН и АС УВД; ССС с МДЧР, МДВР и МДКР с многостанционным доступом к нелинейному РТР сигналов земных станций (ЗС). В СРНС и ССС для обеспечения передачи данных контроля целостности и дифференциальных поправок и другой цифровой информации используются ретрансляторы (РТР), установленные на ИСЗ. Основным достоинством СРНС является высокая точность местоопределения ВС. ШДПС СРНС предназначены для обеспечения необходимых уровней целостности, доступности и точности, соответствующих требованиям, предъявляемым к основным системам обеспечения полётов ВС на всех этапах, вплоть до захода на посадку по 1-й категории. На рис. 1.1 представлены ШДПС СРНС и ССС. Широкозонные контрольные, главные и наземные станции (ШКС, ШГС и НСПД) станции передачи данных.

Рис. 1.1. Объединённые спутниковых систем ШДПС СРНС УВД посадки и связи.

В СРНС и ССС из-за наличия нелинейности в РТР и приемо-передающих трактах происходит снижение выходной мощности РТР на 1,5 дБ, подавление в РТР сильными сигналами слабых до 3 . .4 дБ и появление на выходе РТР помех в виде продуктов интермодуляционных искажений (ИМИ). В выходных каскадах передатчиков РТР в качестве активных элементов применяются СВЧ усилители мощности, выполненные на ЛБВ, клистронах и СВЧ транзисторах

Они имеют существенную нелинейность амплитудной характеристики (АХ) проявляющей в АМ/АМ преобразовании и значительную неравномерность фазоамплитудной характеристики (ФАХ) проявляющей в преобразовании амплитудной модуляции в фазовую в виде АМ/ФМ преобразования или амплитудно-фазовой конверсии (АФК). Совокупность нелинейностей АХ и ФАХ образует некоторую единую комплексную нелинейность, а такие устройства называют устройствами Рвых/ Рвых.нас> ДБ с комплексной нелинейностью (УКН). Односигнальные характеристики АХ и ФАХ УКН, типовых нелинейных СВЧ усилителей передатчиков РТР ШДПС СРНС и ССС на представлены на рис. 1.2.

При прохождении большого количества сигналов через нелинейный РТР на его выходе возникают продукты ИМИ 3-го и 5-го порядков. ИМИ не поддаются фильтрации, суммируются с шумами и ухудшают показатели качества, что особенно нежелательно. Исследовано влияние комплексной нелинейности РТР на показатели качества ШДПС СРНС, ССС и объединённых систем навигации и связи (ОСНС) и УВД с АЗН.

Рис. 1.2. Нелинейные характеристики ретранслятора. ШДПС СРНС Глонасс, GPC Произведён анализ эффективности (непрерывности) навигационного обеспечения и УВД ВС на основе использования СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео.

Одним из путей повышения эффективности обеспечения требуемых навигационных характеристик является переход к дифференциальным и относительным навигационным определениям координат, использования информационной избыточности, достигаемой при комплексировании СРНС Глонасс и GPS с ССС, передачи корректирующей информации и снижения влияния комплексной нелинейности РТР АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований.

Произведён анализ точности местоопределения ВС ШДПС СРНС GPS, Глонасс и Галилео и её зависимости от параметров движения ВС.

Точностные характеристики СРНС определяются уровнем ошибок, сопутствующих навигационным определениям, и геометрическим расположением НКА и аппаратуры потребителя (АП) на ВС. Установлено, что наибольший вклад в результирующую погрешность измерения местоопре-деления ВС вносят погрешности космического сектора ШДПС СРНС, и в первую очередь погрешности, вызванные влиянием нелинейности РТР.

ВО ВТОРОЙ Г ЛABEразработан универсальный квазистатический метод характеристических функций, позволяющий исследовать спектр сигнала на выходе навигационных спутников -ретрансляторов, имеющих втрактеустройст-

ва с комплексной нелинейностью. Показано, что разработанный метод может быть использован для оценки качества ретрансляции потребителям навигационных поправок и информации о состоянии целостности систем ШДПС СРНС, посадки УВД и связи. Произведён анализ известных методов определения спектральных составляющих сигнала на выходе РТР с комплексной нелинейностью ШДПС СРНС и ССС.

Исследованы электродинамические методы, основанные на решении полных и укороченных интегродифференциальных уравнений, описывающих физику процессов и явлений в УКН; функциональные методы, основаны на решении интегро-степенных рядов Вольтерра-Винера; метод комплексного коэффициента передачи, параметрически зависящего от входного сигнала; метод модулирующих функций передаточных характеристик УКН; квазистатические методы, основанные на представлении УКН в виде эквивалентного 4-х полюсника с передаточными характеристиками АХ и ФАХ в односигнальном режиме.

Установлено, что без серьезных упрощений, допущений и ограничений сложно составить интегродифференциальные, интегро-степенные уравнения; решение полных уравнений очень громоздко и сложно, а укороченных приводит к большим ошибкам; методы справедливы только при малой нелинейности и незначительной АФК, малом количестве сигналов N. Среди квазистатических методов исследованы наиболее перспективные и универсальные раздельные и совместные методы учета АХ и ФАХ.

В квазистатических методах полоса частот N сигналов меньше полосы пропускания РТР и несущей частоты, поэтому суммарное входное колебание можно считать квазигармоническим; передаточные характеристики АХ и ФАХ не зависят от частоты; амплитуда и фаза огибающей входного сигнала изменяется медленно по сравнению с несущей; вся нелинейность РТР сосредоточена в выходном СВЧ усилителе мощности передатчика РТР; АЧХ равномерна, а ФЧХ линейна; полоса пропускания фильтра на выходе РТР ограничена и поэтому на его выходе можно пренебречь всеми гармониками кроме первой. В раздельных методах Весткотга учета АХ и ФАХ считается, что эти два

нелинейных явления независимы друг от друга (Рими^сХ^КРнми^с)^^

Установлено, что результаты расчётов для наиболее интенсивных продуктов ИМИ-32 и ИМИ-31, выполненные по методу Весткотта отличаются от экспериментальных результатов представленных на рис.2.1 в режиме насыщения (Рвхср—ОдБ) занижены на (7-9) дБ, а по модифицированному методу Весткотта (кАфк=Уаг=Г{Рвх}) занижены на (5-6) дБ.

Методы Весткотта можно использовать только при мощностях менее на входе УКН при малом коэфф. а это может

быть применимо, в основном, для односигнальных линейных УСТРОЙСТВ.

Приведённые допущения соответствуют реальным процессам, происходящим в FTP СРНС и ССС. Установлено, что квазистатические методы не громоздки, точные и универсальны для различного класса устройств и в наибольшей степени подходят для исследования влияния комплексной нелинейности РТР на энергетические показателикачества ШДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и ССС.

Определено, что необходимо разработать такие квазистатические методы, которые учитывают совместное влияние АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований, возникающих в РТР систем ШДПС СРНС и ССС. Исследовано влияние различных нелинейных СВЧ усилителей мощности передатчиков РТР на показатели качества навигационных точностных характеристик ШДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и ССС класса Молния, Инмарсат на ЛБВ, клистронах, СВЧ транзисторах (Рн^О-вО Вт, 1=0,4...4ГГц). Математическая модель многочастотного сигнала на входе У КН РТР Uex(t) = J UBXi(t)cos[ g)oit + V|/i(t)] , (2.1)

где UBX.i(t) и \|/j(t) амплитудная и угловая модуляция i-ro сигнала; N-число независимых модулированных сигналов. Совокупность нелинейности АХ и неравномерности ФАХ образует передаточной единую комплексной нелинейность, которую можно описать характеристикой вида

G(p) = g{p(t)}exp{if[p(t)]} = ±Ъ,J,{aSp(t)} , где (2.2) Ji {a S p (t)} - функция Бесселя 1-го рода i-го порядка, g { p(t)} и ф { p(t) } - характеризует нелинейности АХ и ФАХ, p(t) - огибающая сигналов на входе исследуемого УКН, РТР, bs= bgs+ ibmj - комплексные коэффициенты.

Вместо экспериментально определяются одно-

сигнальные характеристики АХ и ФАХ исследуемого УКН, РТР

Рвыг^СРвх) и G=<p*(Pra), где G-сдвиг фазы сигнала на выходе УКН, Рвх и Рвьи - мощность сигнала на входе и выходе исследуемого УКН. В (2.2) аппроксимируются раздельно действительные и мнимые части комплексной нелинейности по методу наименьших квадратов

Gl(p)=g(p)cosf(p)=IbpJ1(cxSp) ■

Gm(p)=g(p)sinf(p)=¿bu. Ji (°®р)

(2.3)Zlgkeoefk-2|vJi(aSp)l2 =min

S=1

S[gkcosfk-5:bM,J.(aSp)]2 =min

(2-4)

где Рк^кИ Гк-являются к-ми значениями координат АХ и ФАХ в точках "С". Все значения нормированы к максимальной выходной мощности. При воздействии на вход УКН сигналов с угловой (фазовой) модуляцией 0|, каждый продукт ИМИ также имеет соответствующую модуляцию

(t) = к, а е, (t)+К: д е, (t)+...+kn a eN (t)

.(2.5)

Напряжение на выходе УКН с учётом комплексной нелинейности G(p)

UBbIX(t) = Re [g{p(t)} exp {iß)„t + iF (t) + if [p(t)]}]. (2.6) Комплексных амплитуд полезных сигналов и ИМИ

М(К„К,г..,Км) = |:ЬяП1и.(р8им,) , (2.7)

где jkl(asubxi) - Бесселевая функция порядка kl.

Напряжение и мощность одного полезного сигнала на выходе УКН

и™, = М(0,...= ¿bsJi (öS U.JJN_1 (otS ц, . (2-8)

S=1 * *

Амплитуды продуктов ИМИ 3-го порядка 2-х видов ИМИ-31 и ИМИ-32: U32 = М(1,1-1,...,) =|£ bs Ji (öS Ц.Л) • JcN 3 (as iw)|1 , (2.9)

SE1

U„ = M(2,-l,...,0) = I bs J2(«S u>lL) • J,(aS UmL) • J„N" (aSUllL .(2.10)

S=1

Амплитуды продуктов ИМИ 5-го порядка 6 видов ИМИ-51-:-ИМИ-56:

U55 = М(1ДД,-2...,0) = tbs J,3(aSu.J • J2 (aSu.J ■ Jo"" (aSu>lL)

8=1 l ,(2.11)

UM = M(l,l,l-l,-l,..,0) = IbsJ,5(aSuBlL) J„N 5(aSu>I1)

В качестве критерия при оценке уровня ИМИ могут быть приняты для инженерных расчётов только наиболее интенсивные продукты типа ИМИ-32

Рими _ Рзг _ 1/2(Ц32)2 =|M(K,,K.,...,K^2 = libsJ1(aSu.,L).j:-3(aSu.^2 Рс"Рс"1/2Швых)г" |М(0,...Д,..^2 ~ IlbsJ.iaSuJJ-iaSu.^'^1^

S—1

где Р32 и U32 - мощность и напряжение продуктов типа ИМИ-32; Рси ивых-мощность и напряжение одного полезного сигнала на выходе УКН.

Проведена оценка устойчивости и "достоверности" результатов расчёта при изменении целого ряда исходных данных, вводимых в ЭВМ. Разработан универсальный квазистатический метод, который можно использовать для анализа влияния нелинейности тракта на помехоустойчивость и пропускную способность каналов передачи данных различных спутниковых систем СРНС и ССС с МДЧР и с МДВР. Метод применим для анализа различных по классу и принципу работы нелинейных приёмо-передающих устройств и систем с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией в многосигнальном режиме, независимо от физики происходящих в них процессов, диапазонов частот и мощностей: ЛБВ, клистронов, биполярных и полевых СВЧ транзисторов, а также при воздействии радиоэлектронных помех (РЭП). Произведено сравнение экспериментальных и теоретических (расчетных) результатов исследований всех продуктов ИМИ усилителей мощности, выполненных на ЛБВ и СВЧ транзисторах для 2.. .8 сигналов для каждого исследуемого УКН РТР. Сравниваются полученные значения для Рс/РИми=Г(Рвх).

Определены средние абсолютные разности Ь^ф и средние относительные разности Яоср на всём рабочем интервале для 12 значений входных мощностей Рвш={0,1--1>2} Рвх/Рвхнас, для каящого продукта ИМИ. Установлено, что абсолютная точность расчетов отношения Р/Рищ, на выходе УКН, выполненных квазистатическим методом характеристических функций составляет 0,15...0,2 дБ, а относительная точность расчетов Рс/Римг^вОв зависимости от входной мощности для продуктов ИМИ-31, (-32, -51,...,-55, -56)3...5 %.

Произведена экспериментальная оценка правомерности односигнальной гипотезы и точности квазистатических методов расчета полезных сигналов и продуктов ИМИ в многосигнальном режиме по его односигнальным характеристикам АХ и ФАХ.

Произведено математическое и полунатурное моделирование ШДПС СРНС. Разработана программа исследований "Нелинейность" с универсальным проблемно ориентированным пакетом прикладных программ, позволяющим рассчитывать на ЭВМ мощности и количество полезных сигналов и продуктов ИМИ 3 и 5 порядков при числе сигналов N>2...10000 на входе УКН РТР. Математические преобразования унифицированы и не требуют громоздких затрат машинного времени.

Аппроксимируются АХ и ФАХ с помощью бесселевых функций BESJ. В ЭВМ вводятся координаты АХ и ФАХ УКН. Разработаны полунатурные модели ШДПС СРНС, экспериментальная СВЧ установка для исследований нелинейных СВЧ устройств в многосигнальном режиме. Для N=20 получены следующие результаты отношений Р</РИМИ={Р32>Р31>Р56>Р54(55)>Р52>Р53>Р51}, Рс/Р„„и={ 18,22,26,32,40,44и 50}дБ. Табл.2.1 .Количество продуктов ИМИ каждого вида, попадающих на центральный к-

N к=1Ч/2 ИМИ-31 ИМИ-32 ИМИ-51 ИМИ-52 ИМИ-53 ИМИ-54 ИМИ-55 ИМИ-56

20 10 9 126 6 140 54 1334 422 4466

40 20 18 551 12 629 241 12862 4215 96 702

60 30 29 1276 19 1467 561 46082 15194 538 552

Рс/Рнми, дБ ЛБВ 8 сигналов

С 6 сигналов, 75 Вт

14* V,

4 с-* [-51 •< > ж

***

X X М-1

о »

с щт

'•Ч Ш]

ШУ И-З г

Рис.2.¡.Сравнение методов исследовании

60

50

40 30

20

10.

-15 -12 -9 -6 -3 Р„/Р.х.н.сДБ Рис.22.Сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследований РТР СРНС

-18В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ исследованы вопросы обеспечения требуемых навигационных характеристик широкозонных дифференциальных подсистем (ШДПС) СРНС, посадки ВС и систем УВД с АЗН путём оптимизации спутниковых каналов передачи навигационных данных, корректирующей информации (поправок), за счёт снижения влияния комплексной нелинейности FTP.

Разработана методика количественной оценки, влияния нелинейности РТР (одновременное влияние АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований) на энергетические показатели качества каналов передачи навигационных данных корректирующей информации, поправок ШДПС СРНС Глонасс, GPS, Галилео, УВД с АЗН, АС УВД и ССС с МДЧР, МДВР и МДКР. Установлено, что за счёт уменьшения влияния нелинейности РТР можно на порядок улучшить точностные навигационные характеристики ШДПС СРНС Глонасс, GPS, Галилео.

Показано, что при оптимально выбранных параметрах каналов передачи навигационных данных ШДПС СРНС таких как режим работы РТР, вида модуляции и кодирования сигнала, расстановки частот, энергетики канала передачи данных можно существенно (в 2...4 раза) снизить энергетический проигрыш канала и проигрыш в пропускной способности реальных систем по сравнению с идеализированными системами, что позволяет на порядок улучшить навигационные характеристики (достоверность, целостность и непрерывность СРНС).

Произведена оптимизация параметров реальных спутниковых систем ШДПС СРНС и ССС по критерию обеспечения максимальной помехоустойчивости (пропускной способности) спутниковых каналов передачи данных с учетом влияния комплексной нелинейности РТР ШДПС СРНС, ограничений на занимаемую полосу частот ствола РТР и энергетику канала связи.

Показано что при оптимально выбранных параметрах систем ШДПС СРНС и ССС - режима работы РТР, вида модуляции и кодирования, расстановки частот и энергетики канала можно существенно снизить энергетический проигрыш P=N(/N и соответственно проигрыш в пропускной способности реальных каналов N спутниковых систем ШДПС СРНС по сравнению с идеализированных No.

Обобщенная целевая оптимизируемая функция по критерию обеспечения требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС УВД (достоверности, целостности, надёжности; повышения помехоустойчивости и пропускной способности канала передачи данных; эффективности использования ресурсов канала связи, РТР и алгоритма обработки сигналов системы

P[Pbx.cp(P</P[H)tp/{N„, АХ, ФАХ, a, P„ffl}bpmil[PBX.cP*(Pc^)VW], где (3.1) Рвьср* и (Р(/Рщ)*тр -оптимальные параметры системы; обеспечивающие максимальная пропускная способность РТР; {•}= {N„, АХ, ФАХ, Рощ} - параметры системы; Рвьер-средняя мощность на входе СВЧ усилителя мощности передатчика РТР; (Pc/Pui)ip - требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника АП на ВС, ЗС; а -энергетика канала; Роц^требуемая вероятность ошибки передаваемого сообщения.

Исследовано процессы усиления и преобразования в FTP с комплексной нелинейностью систем СРНС, ССС различных ансамблей 66 разновидностей сигналов при использовании помехоустойчивых свёргочных и циклических кодов (СВК и БЧХ), ЧМ и ФМ сигналов с индексами частотной и фазовой манипуляции {2;4;8;16;32 и 64}.

Для оценки эффективности канала передачи данных с РТР и сравнения показателей качества ШДПС СРНС использованы удельные затраты энергии и полосы необходимые для передачи одной двоичной единицы информации

РЕ=Рвы,„акс/СоВД ppAf^/RoN. (3.2)

При использовании помехоустойчивых циклических кодов Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), (п,к,фдля каждой скорости Rk={0,8; 0,65; 0,5; 0,35} рассмотрено 6 комбинаций длин d=2m—1:={31, 63,127, 255, 511 и 1023}, где d-кодовое расстояние. Из Ip,(2-l)-m(d-iy2 символов r<3ll(d-iy2 проверочныхсисмволов. Прииспользованиииол«ехо}'с/иойчивьогсвф/иочньогко<)ов(СВ1^числососгояний (узлов) кодера S?=2Y. Для скорости RK={l/3; 1/2; 2/3; 3/4 } число элементов задержки Y={6; 5;4;3;2}. Число ветвей выходящих (входящих) из каждого состояния D=2k. Рассмотрены лучшие из коротких свёрточных кодов с декодированием по Витерби с гибким решением, оптимальные по критерию максимального расстояния с большим энергетическим выигрышем кодирования (ЭВК).

Подтверждено, что потенциальные пропускные способности идеализированных систем с МДЧР и с МДВР равны Потенциальная пропускная спо-

собность N идеализированных спутниковых каналов связи СРНС и ССС с МДЧР

fN=NMfl4p=N„CT=inin[{N3=PBllJ[.MaKC/(3EGoRo)}, {N„=^/(0^)}]; (3.3) Рвы*.макс /N-PBblI.Hac/N; Afc=AWN; ДГМ1д«АГс; t^—1/Ro-

Потенциальная пропускная способность N РТР может быть реализована, когда используется полностью и полоса ствола РТР Д^ и мощность передатчика РТР Это будет при равенстве пропускных способностей по энергетике и полосе N=N3=N„=NIlcr=N0(rr. Разработанаметодика оценки оптимального сигнала с учётом энергетики спутникового канала связи ШДПС СРНС по критерию обеспечения максимальной пропускной способности линейного и нелинейного РТР в идеализированных и реальных СРНС Глонасс (МДЧР) и GPS (МДВР). Эффективность канала связи (передачи данных) СРНС можно оценить с помощью обобщенного энергетического параметра качества "а", характеризующего величину отношения сигнал/шум, обеспечиваемого РТР на входе приемника АП на ВС и ЗС, a=pE/ppPBb|X.MaK(:/(Go4fcrB), где f^AfcN - полоса ствола РТР, (3.4)

- требуемые удельные затраты энергии и полосы для сигналов СРНС,

- мощность сигнала РТР, G0- мощность шума на входе АП ВС или ЗС; Рассмотрены наиболее характерные спутниковые каналы передачи данных ШДПС СРНС и ССС с МДЧР, МДВР и МДКР. Энфгетический параметр а канала связи на рис. 3.1 в плоскости показан в виде прямой линии характеризующей совокупность точек у которых оптимальное значение пропускной способности N3=N„.

Разработаны методы оценка влияния комплексной нелинейности РТР на показатели качества функционирования каналов передачи данных. В качестве критерия принята величина энергетического проигрыша (рис. 3.2) реальных СРНС и ССС по сравнению с идеализированными, пропорциональное снижению помехоустойчивости (пропускной способности РТР) Р=^акс^=р1'Р2, нии }/{Рс/Р ими"(1>с/1>шум)треб.} {Рс/РнМ„ ими Р./Ре}, (3.4)

1Р2=Р вых.манс/Рвыьсумм» ГД6 Рвых.сумм " Сумма СИГНЗЛОВ НЗ ВЫХОДб РТР,

Рх -энергетический проигрыш, учитывающий возникновение ИМИ-монотонно растет, Рг-энергетический проигрыш, учитывающий снижение мощности РТР в многосигнальном режиме и отход рабочей точки от режима насыщения-монотонно падает.

Удельные затраты полосы и энергии рг и Ре для конкретного сигнала определяются видом модуляции и допустимой вероятностью ошибки. Отношение Рс/Рцмн определяется передаточными характеристиками АХ и ФАХ РТР и режимом его работы определяемым входной мощностью Рга. Разработанаметодика поиска оптимального сигнала при заданном обобщённом энергетическом параметре качества спутниковых каналов СРНС и ССС "а". Определено, что при оптимальном режиме работы РТР РирРшшг обеспечивается минимальная величина энергетического проигрыша р^рщп-Установлено, что чем меньше требуемое отношение (Рс/Рщ)^ или Ре/Рь (или больше требуемое отношение (Рш/Рс).рвб или Р|/Ре), при заданной помехоустойчивости, тем меньше минимальный энергетический проигрыш реальной системы связи идеализированной. Поэтому для сигналов с большим {Р(/Рш}трев(ФМ-2) величина Р1 возрастает раньше и интенсивнее, чем для сигналов с малым требуемым {Рс/РщЬрсб- Сигналы с малым имеют меньшие потери причём нижняя граница энергетиче-

ского проигрыша р^рьшгрги для ЛЕВ р™,=1,8 дБ, а для транзисторов рп.1=2у2 дБ. Ре, ДБ а=64 а=16,а=рЕ/р,=4 Р,р,,р2дБ РТР,ЛБВ, 40 Вт, 4 ГГц

5,0

9 рг,дБ

1 1\фМ-4 Г- X' ФМ-2 11 // К д > \/ 1, Шк «гр^Ч^ИТ !', ГТ 1 \ \ ■ 1 ' / ' |1 1/ вчх // //

|\\ П ; /! лХХ^а ¿1/ Л .. / > хЧйг^/-' а Р=^2 / 1дБ Р 2 ... П — -

-----Р«ь=1,8ДБ

'иг 3 1 Опрнк-я и гтря гшчиппиянньгх ГРНГ Рнг ^ 9 Оттршгя пгшаииа игр гашййиллтн РТР

Установлено, что более экономичны неравномерно-групповые, квазиоптимальные частотные планы, допускающие попадание в полосы частот незначительной части продуктов ИМИ, что улучшает коэффициент использования полосы у. При увеличении числа групп m затраты по энергии Ре* падают, а по полосе Pf* растут при уменьшении же - наоборот. Установлено, что при энергетическом параметре канала связи а=32 оптимальное число групп для сигнала ФМ-8 m=10, для ФМ-4 m=5, а для ФМ-2 m=1. Для помехоустойчивых свёрточных и циклических кодов СВК и БЧХ при энергетическом параметре а={8 и 16} оптимум достигается при числе групп m=1. Произведён анализ спутниковых каналов передачи данных и навигационных поправок ШДПС СРНС Глонасс, GPS и ССС с МДЧР и с МДВР. Установлено, что для каналов с ЧМ сигналами с большим отношением Р^Зе проигрыш МДЧР по отношению к МДВР невелик, поэтому целесообразнее использование МДЧР. Если в системе большие ресурсы энергетики и малы ресурсы полосы, то целесообразнее использ-ование многопозиционных ФМ сигналов с малым отношением ivpe (ФМ-64, ФМ-32, ФМ-16 и ФМ-8) и целесообразнее использовать МДВР, т.к. он дает больший выигрыш в пропускной способности по сравнению с МДЧР.

Неравномерную расстановку частот наиболее целесообразно использовать при узкополосных видах фазовой манипуляции ФМ-2, ФМ-4 с малым отношением удельных затрат Р^Ре- При этом с ростом числа групп m в стволе РТР у сигналов снижается пропускная способность по полосе Систему с простыми сигналами и неравномерной расстановкой частот реализовать проще, чем систему с помехоустойчивыми кодами. Если оптимизировать виды модуляции и кодирования, режим работы РТР и расстановку частот, то пропускную способность РТР можно увеличить в 1,5...1,6 раза. При квазиоптимальной неравномерно-групповой расстановке частот можно уменьшить величину наиболее интенсивных продуктов ИМИ типа ИМИ-32 на 4...6 дБ, что то позволяет на порядок улучшить точность местоопределения ВС, обеспечить требуемые навигационные характеристики ШДПС СРНС УВД с АЗН и АС УВД.

При переходе к большим m кривая становится более пологой в области P=Pmim и перемещается вправо, в сторону больших значений входной мощности по мере перехода к сигналам, для которых больше. Потенциальная минимально достижимая нижняя граница проигрыша по пропускной способности реальной СРНС и ССС с МДЧР по сравнению с идеализированной составляет не 6...8 дБ, а величину P=P2=Pmin=l,6...1,8 дБ. Уменьшение проигрыша с ростом числа групп m в стволе РТР N сигналов достигается ценой уменьшения коэффициент использования полосы T|(N), увеличению у. При помехоустойчивых свёрточных кодах в системах с РТР проигрыш (выигрыш) по энергетике Pmi„ на 2,5-ЗдБ меньше (больше), чем при ФМ-2.

Произведена оценка совместного влияния комплексной нелинейности РТР и нестабильности частот ЗС на показатели качества функционирования каналов передачи данных. В реальных системах 111,11 К

СРНС и ССС возникают дополнительные затраты по энергетике рЕ\ связанные с наличием на выходе РТР продуктов ИМИ и снижением выходной мощности РТР, а также дополнительные затраты по полосе Рг, связанные с нестабильностью частот сигналов ЗС. Показано, что пропускная способность системы с нелинейным РТР, обусловленная ограничениями и по энергетике N и полосе N определяется выражениями:

мак/(ЫоСоРЕ* , где Ре*=РеРшш, (3.5)

Г N,=1 Т 1ЧП=,

ГдСствЖо Вг*

где Вг*=Вг[1+дГнес1У(ВЕ

Заменакоэфф. Ре и Рг для идеализированных систем с линейным РТР на коэфф. Ре* И Рт*для реальных систем с линейным РТР приводит к тому, что на рис.3.4 точки с координатами перемещаются в точки с координатами

Установлено, что при оптимизации режима работы РТР, с учётом энергетики канала связи при оптимальном выборе сигнала и можно увеличить пропускную способность РТР на 50...60 % . За счёт коррекции передаточных характеристик АХ и ФАХ РТР, неравномерной расстановки частот можно увеличить помехоустойчивость канала Рс/Рими на 6...8 дБ и, как следствие, обеспечить увеличение точности ШДПС СРНС.

ВЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ исследованы вопросы повышения эффективности навигационного обеспечения ВС на основе использования СРНСи ССС, комплексированньхс другими системаминавигации и связи.

Произведена оценка эффективности комплексирования на уровне первичной и предварительной вторичной обработки информации (ПОИ и ПВОИ); интеграции {объединения) оборудования в единый функционально, структурно и конструктивно взаимосвязанный навигационный комплекс (НК), которые позволяют полнее использовать имеющуюся на борту ВС избыточность информации, благодаря чему появляется возможность повышения точности, помехоустойчивости, непрерывности и надежности навигационных определений, расширения круга решаемых задач и улучшения качества их выполнения.

Произведена оценка обработки сигналов в интегрированных системах. Исследованы методики совместной обработки информации ШДПС СРНС Глонасс/GPS/Галилео и ИНС с целью синтеза реконфигурируемых алгоритмов приемной аппаратуры. Показано, что эти алгоритмы помимо повышения точности должны обеспечивать автономный контроль целостности СРНС с количественной оценкой характеристик точности и помехоустойчивости.

Рассмотренные методы и подходы к комплексированию СРНС с другими навигационными средствами и устройствами на уровне ПОИ и ПВОИ, содействуют реализации как принципа совмещения функций различных систем СРНС Глонасс и GPS в многофункциональных интегрированных системах, так и принципа объединения технических средств с учётом их физической природы (СРНС, ИНС, СВС). В отличие от ПОИ и ПВОИ комплексирование на уровне вторичной обработки информации (ВОИ) СРНС предполагает: -уточнение углов ориентации курса, крена, тангажа, оценку и уточнение параметров калибровки датчиков НС, дрейфа гироскопов и смещения акселерометров; - обеспечение непрерывности НО ВС и повышение точности определения координат, высоты, скорости ВС на всех этапах движения, временной неработоспособности АП в случаях воздействия РЭП помех, маневров ВС. АП ВС СРНС совместно с платформенной ИНС может быть описано вектором состояния,

?=[tf,&L№T,AVN,AVE,AVH,f,0Nf0E,0H,£EfeH,£N,.......] ,(4.1)

где АВ, AL, АН- ошибки широты, долготы и высоты п о и^ющ^ка р -тового времени и уход частоты; АУн,АУе, ЬУц- ошибки составляющих скорости; Фт Фе> Фн -погрешности ориентации; £n,£e> £н -скорости дрейфов гироскопов.

Установлено, что за счет оптимальной фильтрации случайных ошибок погрешности по 3 координатам могут быть снижены в 3 раза при высоте 30 м, СКО измерения без обработки 3...5 м, после 60 шагов комплексной обработки порядка 1,2 м, а СКО определения азимута составляет 0,2 градуса.

Схемы комплексирования АП с автономными системами представлены на рис. 4.1.

Рис.4.1. Глубокоинтегрированная схема комплексирования АП СРНС Точность определения координат ВС при уменьшении влияния нелинейности РТР для ШДПС СРНС, УВД с АЗН порядка 0,3...0,5 м.

Для сильносвязанных глубоко-интегрированных схем АП СРНС может быть реализована точность определения координат ВС порядка 3...4 см.

Рис.4.2.Точность определения координат Рис.4.3 .Точность взаимных координат ВС Установлено, что при перегрузках в 5... 10 g ВС происходит ухудшение точности местоопределения ВС, приводящее к срыву слежения. Скорость полета ВС VBc мало влияет на точностные характеристики СРНС. Заметный вклад в общую погрешность вносят АМ/АМ, АМ/ФМ преобразования УКН РТР СРНС. Это сильнее проявляется при малых высотах полета ВС.

Интеграция и совместное использование СРНС и объединенных навига-ционно-связных систем (ОНСС) являются мощными помехозащищёнными системами передачи и распространения оперативной информации, средствами решения задач повышения точности и надежности навигации и УВД.

Установлено, что существенного повышения качества функционирования навигационных терминалов для приема сигналов СРНС Глонасс и GPS можно достичь за счет применения ШДПС СРНС, УВД с АЗН и интегрирования их с другими радионавигационными системами. Контрольно-корректирующие станции (ККС) ШДПС, передают потребителям дифференциальные поправки с помощью навигационного сигнала, аналогичного излучаемому НКА.

Показано, что при полностью развернутой СРНС Глонасс и GPS в гражданской авиации при полете ВС по маршруту, погрешности определения координат и высоты снижаются с 60...80 м до 20...30 м. Комплексная обработки информации (КОИ), см. рис. 4.4 позволяет за счёт избыточной информации осуществлять контроль целостности системы и вырабатывать соответствующие команды на реконфигурацию структуры НТ. Это повышает уровень гомехозащиЩеЙностйим^СРНСГлонасснаШдБ. При точности определения координат по СРНС и ОНСС соответственно 15 и 20 м он составляет примерно 2 раза (по дисперсии) и 1,4 раза по СКО. Информационная избыточность приводит к снижению СКО ошибок определения координат с 0,7 до 0,4 м, с 2,3 до 1,2 м и с 7 до 4 м для типовой q=10-3, усложненной q=10-4 и сложной q=105 помеховой обстановки. Уменьшаются СКО ошибок определения скорости ВС с 0,04 до 0,03 м/с при q=103, с 0,075 до 0,055 м/с при q=104 и с 0,15 до 0,12 м/с при q=105.

Рис.4.4. Структурная схема адаптивной КОИ Рис.4.5. Радиус зоны подавления

В РТР из-за РЭП за счет подавления и нормировки уменьшаются мощности сигналов, а интенсивность продуктов ИМИ увеличивается и возникают дополнительные ИМИ f™3i = 2f„ - fj и £"32 =fn + fj - fk-При воздействии РЭП с величина минимального

энергетического проигрыша Ршш={4; 5; 9 и 16} дБ, смещается влево вверх. При мощности РЭП (1000,100 и 10)Вт радиусы зон поражения 490, НО и 18 км. СРНС Глонасс менее чувствительна к воздействию РЭП, чем GPS. Из рис.4.6 следует, что до и после появления РЭП СКО определения высоты (координаты) составляют соответственно « 0,5 м и 20 м.

Погрешности определения высоты при воздействии РЭП при посадке ВС, м

Рис.4.6.Кагегорированный заход на посадку при воздействии радиоэлектронных помех.

Адаптивная фильтрация - важное средство обеспечения требований, которые предъявляются к заходу на посадку по 1-й категории с использованием СРНС в условиях РЭП. Адаптивная обработка позволяет снизить ошибки определения высоты в ШДПС СРНС с 4 м до 1,5...2 м.

Несмотря на фильтрацию точность определения высоты (СКО=4,5 м) при КОИ в случае появления больших погрешностей (СКО=20 м) оказывается хуже требуемой 2 м. Адаптация и фильтрация снижает СКО до 4м.

Погрешности определения относительных координат при групповом полете ВС составляет величину 3 м, скорости сближения =0,03 м/с. Погрешность определения высоты снижаются до 1,5 м. Для различных созвездий НКА точность местоопределения ВС составляет 20...30 м, при одинаковых созвездиях = 1,5...2 м, при использование фазовых измерений =10...20 см. Использование CPHC GPS в номинальном режиме с селективным доступом (СД) в дополнение к Глонасс приводит к повышению точности на 20 %.

СКО СРНС Глонасс и GPS в номинальном режиме составляет величину соответственно, 10 и 30 м, в дифференциальном режиме (ДР) повышается точность по координатам и высоте до 2.. .3 раза. Показано, что в ШДПС СРНС Глонасс и GPS уменьшение влияния нелинейных АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований в РТР можно существенно увеличить непрерывность и целостность на этапе точного захода ВС на посадку. СКО СРНС по плановым координатам составляет 1 м, по высоте - 0,7 м, по углам крена и тангажа - 0,05° и по курсу - 0,1°. Использование информационной избыточности алгоритмов оптимального оценивания результатов применительно к режиму слежения за навигационными параметрами сигналов ШДПС СРНС и ССС для различных случаев отношения помеховой обстановки: - типовой q=c/u=10-3, - усложненной q=104и сложной q=105, приводит к снижению СКО ошибок определения координат, соответственно, с значений 0,7 до 0,4 м, с 2 до 1 м и с 7 до 4 м. Уменьшаются СКО ошибок определения скорости ВС с 0,04 до 0,03 м/с при q=103 с 0,08 до 0,06 м/с при q=10-4 и с 0,2 до 0,1 м/с при q=105. При увеличении мощности помехи с q=Pc/Pn=104 до q=10-5 достоверность контроля (ДК) целостности СРНС уменьшается с ДК=1-РОШ=0,8 до ДК=0,6.

Проведены исследования действия узкополосных и широкополосных мощных РЭП на нелинейный РТР ШДПС СРНС Глонасс, GPS и ССС, УВД с АЗН. Установлено, что уменьшение влияния нелинейных явлений АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований в РТР и совместное использование ШДПС СРНС и ОНСС позволяют существенно повысить протяжённость трассы ВС, точность и надежность обеспечения требуемых навигационных характеристик. Это позволяет повысить уровень помехозащищенности каналов передачи навигационных данных и навигационных корректирующих поправок ШДПС СРНС Глонасс, GPS и Галилео и ОНСС систем более чем на 10... 13 дБ, а это влечёт за собой существенное повышение надёжности, безопасности полётов и посадки ВС.

-27-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение научно-технической проблемы совершенствования методов и средств навигационного обеспечения ВС и обеспечения требуемых навигационных характеристик в ШДПС СРНС путём снижения влияния нелинейности РТР в каналах передачи навигационных данных и корректирующей информации при решении задач навигации, посадки ВС и УВД.

Существенное повышение (более чем на порядок) точности местоопре-деления ВС и обеспечение требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС Глонасс, GPS и Галилео за счёт снижении влияния нелинейности РТР путём компенсации нелинейности РТР (АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований) и оптимизации параметров и характеристик канала передачи данных и практически исключить погрешности, вызванные влиянием снижения энергетики канала, подавление навигационных сигналов радиоэлектронной помехой и появление продуктов интермодуляционных искажений.

В результате исследований получены следующие НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Исследованы высокоточные алгоритмы относительных навигационных определений координат и углового положения ВС на основе разностно-дальномер-ных измерений с каналом передачи корректирующей информации и РТР радионавигационного поля ШДПС СРНС. Получены соотношения для определения: -требований к параметрам ретранслятора навигационного поля ШДПС СРНС для решения задач и коррекции навигационных определений координат ВС. -характеристик каналов передачи данных и поправок ШДПС СРНС УВД с АЗН,

- периодичности корректировки координат ВС и увеличения времени полета в автоматическом режиме, а также сокращения объема информационных потоков.

2. Разработан универсальный квазистатический метод характеристических функций определения спектра на выходе нелинейного РТР ШДПС СРНС GPS, Глонасс, Галилео и АП ВС, основанный на бесселевой аппроксимации передаточных характеристик АХ и ФАХ РТР. Установлено, что метод применим для анализа каналов НВО, и УВД ШДПС СРНС транслирующие ВС навигационные поправки; метод позволяет рассчитывать мощности продуктов ИМИ различных СВЧ устройств мощностью 0,1... 100 Вт и более с существенной нелинейностью АХ и ФАХ, выполненных на ЛБВ, клистронах и СВЧ транзисторах в многосигнальном режиме до 2-10 000 сигналов и более с точностью = 0,1...0,2дБ;

3. Экспериментально подтверждена правомерность и корректность применения квазистатического метода характеристических функций(односигнальной гипотезы) расчета мощности (полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений Рс/Рими) навигационных данных и корректирующих поправок на выходе РТР ШДПС СРНС в многосигнальном режиме с применением для расчётов передаточных односигнальных характеристик АХ и ФАХ РТР.

-284. Впервые разработана методика оценки влияния комплексной нелинейности РТР на показатели качества каналов передачи навигационных данных и поправок систем ШДПС СРНС, ССС. Определена минимально достижимая величина энергетического проигрыша каналов передачи данных ШДПС СРНС и ССС с реальным РТР с нелинейными АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями по сравнению с идеализированным линейным РТР без учета данных нелинейных преобразований. Установлено: -энергетический проигрыш канала передачи данных из-за влияния РТР с комплексной нелинейностью СРНС Глонасс и ССС МДЧР по сравнению с идеализированной, составляет не 6... 8дБ, а величину Р=РШи,=2,0...2,3 дБ, при неравномерной расстановке частот проигрыш равен

- чем больше у сигнала отношение удельных затрат полосы к удельным затратам энергии |V(3e (на передачу одной двоичной единицы информации при заданной скорости и вероятности ошибки) тем меньше величина проигрыша реальной системы ШДПС СРНС, ССС с нелинейным РТР по сравнению с идеализированной системой с линейным РТР;

- если по условиям работы системы ШДПС СРНС, ССС требуется применять сигналы с малым отношением удельных затрат (при относительно малых энергетических ресурсах и больших ресурсах полосы), то энергетический проигрыш СРНС Глонасс по отношению к идеализированным системам невелик и целесообразно отдать предпочтение СРНС Глонасс (МДЧР), чем GPS (МДВР);

- СРНС Глонасс по отношению к GPS более предпочтительна с точки зрения обеспечения требуемых навигационных характеристик, надёжности, экономичности и живучести при воздействии преднамеренных радиоэлектронных помех или действию террористов направленных на разрушение информационных каналов систем навигации, посадки и УВД; -определено, что энергетический проигрыш реальной нелинейных каналов ШДПС СРНС и ССС по отношению к идеализированным тем меньше, чем больше для используемых сигнала отношение удельных затрат полосы к энергии

- усилители мощности с ЛБВ на 5-6 дБ лучше характеристики Р</Рза, чем с ШТУМ. 5.Установлено, что влияние нелинейности РТР СРНС Глонасс и ССС можно уменьшить путём использования квазиоптимальной неравномерно-групповой расстановки частот, причём при большом значении энергетик канала"а"применимы сигналы с узкополосной модуляцией ФМ-8, ФМ-4 и ФМ-2 так как они проще чем помехоустойчивые свёрточные или циклические коды. Оптимальные и квазиоптимальная неравномерно-групповые расстановка частот позволяют снизить уровень интермодуляционных помех, повысить отношение Рс/Рими и минимизировать проигры^йаналов связи на 4...6 дБ, что позволяет увеличить пропускную способность РТР на 40-60 %.

-296. Разработана методика и произведена количественная оценка влияния нелинейности РТР систем ШДПС СРНС Глонасс, вР8 и Галилео, а так же ССС с МДЧР и с МДВР при воздействии мощных широкополосных радиоэлектронных помех (РЭП) на РТР, АП ВС и АП ККС. Установлено: - с увеличением мощности помехи, с ростом ^Вх^Рп/Рс)вх={1; 2; 4; 8 и 16} минимальные значения величины коэффициент потерь увеличиваются Ртш={4; 6; 8; 11 и 14} дБ и смещаются к меньшим значениям по входной мощности РТР, что снижает пропускную способность канала с РТР, а диапазон минимальных значений помехоустойчивости канала уменьшается; -дополнительные продукты ИМИ-31П (2^-^) и ИМИ-32П по мощно-

сти пропорциональны отношению и с ростом наблюдается

увеличение мощности ИМИ-31П над ИМИ-32п. С ростом числа сигналов N>10 на входе РТР коэффициент подавления сигналов помехой уменьшается. 7. Разработана методика выбора оптимальных параметров системы ШДПС СРНС Глонасс, вР8 и Галилео, режима работы РТР (уровня входного сигнала), видов модуляции и кодирования сигналов, применение неравномерно-групповой расстановки частот сигналов ЗС линеаризации АМ/АМ и компенсации АМ/ФМ преобразований, улучшение энергетики канала связи (конструкций антенн, мощности передатчика, чувствительности приёмника). Установлено, что при оптимально выбранных параметрах системы ШДПС СРНС Глонасс, вР8 и Галилео, путём уменьшения влияния нелинейности РТР, комплексирования и другими средствами навигации ОНСС и ИНС можно существенно улучшить навигационных характеристики целостность и непрерывность за счёт повышения помехоустойчивости канала передачи данных и увеличения пропускной способности РТР. Это увеличивает достоверность, целостность и непрерывность НВО и поэтому существенно повышается надёжность и безопасность полётов ВС. 8.Установлено, что разработанные методики оценки и полученные результаты исследований каналов СРНС и ССС с многостанционным доступом к нелинейному РТР позволяют обеспечить требуемые навигационные характеристики в ШДПС СРНС и максимизировать пропускную способность РТР за счет квазиоптимальных неравномерно-групповых расстановок частот, режима работы РТР при оптимальных видах модуляции, кодирования сигналов и нестабильности частот, линеаризации АМ/АМ и компенсации АМ/ФМ преобразований, улучшение энергетики канала связи (конструкций антенн, мощности передатчика РТР) ШДПС СРНС.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы: 1.Существенное повышение точности местоопределения ВС с помощью ШДПС СРНС ГЛОНАСС и вР8 возможно за счёт оптимизации параметров, уменьшения влияния (компенсации) нелинейности РТР (АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований), что позволяет практически полностью исключить влияние системных погрешностей, включая погрешности вызванные нелинейностями РТР.

-302. Совместное использование ШДПС СРНС, ССС, ОНСС, УВД с АЗН и АС УВД существенно повышает точность обеспечения навигационных характеристик ВС, обеспечивает снижение на 1-2 порядка вероятности выхода ВС за границы воздушного коридора, что позволяет сократить объем информационных потоков, связанных с коррекцией траектории ВС, и примерно на 40...60 % уменьшить коэффициент загруженности диспетчера УВД, а совмещение передачи навигационных поправок, корректирующих данных и речи в ОСНС позволяет дополнительно передавать данные по совмещенному каналу.

3. Уменьшение влияния нелинейности ретранслятора ШДПС СРНС Глонаее,ОР8, Галилео, при УВД с АЗН; комплексирование СРНС и другими средствами навигации (ОСНС и ИНС) более чем на порядок повышает точность определения навигационных параметров ВС, и повышает целостность и непрерывность НВО ВС,что существенно увеличивает надёжность УВД и безопасность полётов ВС.

4. Разработанный алгоритм выбора оптимального сочетания источников навигационной информации обеспечивает максимальную точность местооп-ределения в комплексированных навигационных системах. Установлено: -комплексирование СРНСсОСНС позволяет до 8 раз уменьшить вероятность ошибки при передаче данных и облегчить работу системы синхронизации каналов, исключив за счет использования навигационной поддержки режим поиска сигнала, что имеет существенное значение для повышения оперативности систем УВД с АЗН;

- при алгоритме фильтрации по методу наименьших квадратов, позволяющий ослабить требования к производительности бортового вычислителя, точность место-

определения может быть повышена за счет увеличения числа каналов измерения.

5. С использованием разработанной методика оценки влияния информационной избыточности на точность местоопределения при различных алгоритмах фильтрации координат ВС установлено:

-для повышения точности местоопределения ВС до 2 3 раз при уменьшении высоты полета ВС с 4 до 0 км) необходимо увеличить продолжительность приёма сигналов и уменьшить время выбора рабочего созвездия НКА; - способом повышения точности местоопределения ВС по СРНС является выбор эффективного оптимального рабочего созвездия НКА с использованием геометрического фактора, учитывающего степень зашумления поступающих от них сигналов, и дана оценка эффективности ограничений на состав рабочего созвездия по допустимому углу места НКА. б.При определении координат ВС на предельно малых высотах(меньших 100 м), введение ограничения на минимальный угол места НКА рабочего созвездия на уровне ~ 10° заметно в 2...3 раза повышает точность местоопределения, причём навигационная поддержка канала передачи поправок СРНС позволяет при минимальном объеме наземного оборудования реализовать точность ме-стоопределения, достаточную для обеспечения категорированной посадки ВС.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Касымов Ш.И., Майоров В.М., Степанов Ю.А. Спутниковые системы связи с МДЧР. Заявка № 4280231, от 07.07.87. А.С. № 1568869, от 01.02.90.

2. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И., Мельников Б.С. Оптимизация по пропускной способности ССС с МДЧР. - Электросвязь. 1988. № 5. С. 13-17.

3. Касымов А.Ш., Касымов Ш.И. Квазистатический метод характеристических функций, для исследований каналов связи с РТР ШДПС СРНС. - Электромагнитные волны и электронные системы. Москва. 2004. №3-4. С.45-51.

4. Касымов Ш.И., Касымов А.Ш. Оценка влияния нелинейности ретранслятора на качество каналов СРНС. - Там же 2004. т. 9. № 6. С. 32-37.

5. Касымов Ш.И., Касымов А.Ш., ШДПС СРНС, используемые для повышения эффективности функционирования систем навигации и УВД. - Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. Москва. 2004. № 5. С.33-38.

6. Касымов Ш.И., Курышев В.Е., Светланов А.И. Оптимизация параметров каналов передачи данных в ШДПС СРНС и связи.-Там же. 2004. № 6.32-36с.

7. Касымов Ш.И. Анализ методов исследований широкополосных СВЧ устройств с нелинейными АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями СРНС, управления и связи. - Современная радиоэлектроника 2005. № 6.27-36 с.

8. Касымов Ш.И. Анализ квазистатических методов исследований ШДПС СРНС, УВД и связи. - Современная радиоэлектроника. 2005. № 6.36-48 с.

9. Касымов Ш.И. Высокоэффективные спутниковые системы навигации, посадки и УВД с ШДПС СРНС.-Наукоёмкие технологии. 2005. №5.43-52с.

10. Касымов Ш.И., Когновицкий Л.В. Оптимальные и квазиоптимальные расстановки частот в ШДПС СРНС и связи. - Там же. 2005. № 5. 53-59 с.

11. Касымов Ш.И. Оценка влияния нелинейности РТР на энергетические показатели каналов ШДПС СРНС и связи.-Приборы и системы. 2005. №5.32-36с.

12. Касымов Ш.И., Касымов А.Ш. Анализ методов исследований широкополосных передающих СВЧ устройств с нелинейными АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями СРНС и связи. - Приборы и системы. 2005. № 6. с 9-15.

13. Касымов Ш.И., Касымов А.Ш., Бесселевая и полиномиальная аппроксимации передаточных характеристик СВЧ нелинейных устройств. -Электромагнитные волны и электронные системы. Москва. 2005. Том. 10. № 3. с. 22-28.

14. Касымов Ш.И. Исследование ШДПС СРНС и связи с нелинейным РТР методами математического моделирования. - Там же. 2005. № 4. с. 32-39.

15. Касымов Ш.И. Анализ каналов передачи навигационной информации с ретрансляцией ШДПС СРНС методами математического моделирования.-Науч.вест-ник Ml ТУГА. Серия Радиофизика и радиотехника. Москва. 2003. №61.133-137с.

-3216. Касымов Ш. И. Оценка влияния комплексной нелинейности РТР на энергетические показатели каналов ШДПС СРНС. Там же. 163-171 с.

17. Касымов Ш.И. Сравнительный анализ технологических характеристик ШДПС СРНС WAAS, EGNOS и MSAS. Там же. 2003. № 62. 127-130с.

18. Касымов Ш.И. Анализ методов определения спектральных составляющих спектра на выходе ретранслятора СРНС.-Там же. МГТУ ГА. 2003. № 62.131-134 с.

19. Касымов Ш.И. Сравнительный анализ бесселевой и полиномиальной аппроксимаций характеристик РТР. -Там же. МГТУ ГА. 2003. № 62.148-152 с.

20. Kasymov Sh.I. Possibilities of using of global satellite radio navigation systems Wide of differential subsystems EGNOS and MSAS in concerns of aircraft of Russian. 5-th International Conference and exhibition on digital signal processing and its application. DSPA-2003. Proceedings-l.Moscow.March. 12-14,2003.297-298 с

21. Kasymov Sh.I. Development of methods of a rating of quality of relay to consumers by geostationary space vehicles Wide by the differential subsystem Global navigation satellite system of the navigational corrections and state information of integrity system.-Там же^РА-2003.Магсп. 12-14,2003.298-300 с.

22. Kasymov Sh.I. Rating of influence of nonlinearity of a relay on a noise immunity Wide AREA of differential subsystems. Влияния нелинейности ретранслятора на помехоустойчивость СРНС.-Там же. DSPA - 2003. March. 12-14,2003.300-302 с.

23. Касымов Ш.И. Разработка математических методов моделирования цифровых каналов передачи данных и ретрансляции потребителям навигационных поправок и информации о состоянии целостности СРНС, УВД и связи.- Сборник трудов. Академия ГА. № 10 (79). Том VIII. 2003. Раздел.Совершенствование систем навигации и УВД. С.Петербург. 77-81с.

24. Касымов Ш.И. Анализ эксплутационных характеристик ШДПС СРНС WAAS, EGNOS и MSAS, УВД и связи. - Там же. Академия ГА. Стр. 82-86.

25. Касымов Ш.И. Использование ШДПС СРНС и связи для высокоточного определения координат ПО. Измерительная техника. Москва. 2005. № 8.

26. Касымов Ш.И. Анализ бесселевой и полиномиальной аппроксимаций од-носигнальных характеристик нелинейных СВЧ устройств. Там же. 2005. № 10.

27. Касымов Ш.И., Когновицкий Л.В. Разработка аналитических квазистатических методов оценки качества ретрансляции потребителям навигационных данных СРНС. - Вопросы безопасности и устойчивости систем. Вычислительный центр РАН. Москва. Под ред. д.т.н. Н.А. Сиверцева. № 6. 2004.57-74 с.

28. Касымов Ш.И., Борисов В.А., Когновицкий Л.В. и др. Влияние нелинейности ретранслятора с АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями на энергетические показатели качества каналов передачи данных ШДПС СРНС, посадки ВС, УВД и связи. - Там же. ВЦ РАН. № 6.2004. 75-84 с.

29.КасымовШ.И., Рубцов Д.В., Когаовицкий Л.В. и др. Обеспечение требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС.-Там же.ВЦРАН.№6.2004.85-92с.

30.Касымов Ш.И., Рубцов Д.В., Когновицкий Л.В. и др. Повышение и эффективности передачи навигационных поправок путём квазиоптимальной неравномерной расстановки частот. - Там же. ВЦ РАН. № 6.2004. 93-106 с.

31.Мастерских А.В., Касымов Ш.И., Старцева Н.В. и др. Методика оценки эффективности спутниковых технологий.- Там же. ВЦ РАН.№ 6.2004.141-151 с.

32. Касымов Ш.И., Старцева Н.В., Давыдов В.В. и др. Повышение эффективности спутниковые технологии СРНС. - Там же. ВЦРАН. № 6.2004.152-160 с.

33. Светланов А.И., Касымов Ш.И., Мастерских А.В. и др. Высокоэффективные устойчивые адаптивные АС управления. - Там же. ВЦ РАН. № 6.2004.161-175 с.

34. Борисов В.А., Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Оптимизация параметров ССС с МДЧР. - Радиотехнические тетради, МЭИ, 1995, № 8, с. 57-61.

35. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Квазиоптимальная расстановка частот сигналов в системах связи с МДЧР.-Радиотехнические тетради, МЭИ. №12.1997.60-62 с.

36. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Моделирование систем связи с нелинейным ретранслятором. Сб-к научных тр. МЭИ. Москва. 1983. Вып. 607. с. 35-40.

37. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Экспериментальное исследование перекрестных искажений в ССС с нелинейным ретранслятором.-Межвуз.сборник науч. тр. Вопросы оптимизации радиоэлектронных устройств. М.,МЭИ. 1985. № 53.19-24 с.

38. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И., Мельников Б.В. Оптимизация систем передачи информации по критерию проигрыша по энергетике. - Сборник трудов. 116-119 с, № 71. Преобразование пространственно временных сигналов и обработка информации в РТС. Под ред. А.Ф. Богомолова. Москва. МЭИ. 1985.182 с.

39. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Параметры аппроксимации комплексной нелинейности РТР в ССС с МДЧР.-Сб.тр. Пенза, политехи, инст-т. 1982.67-71с.

40. Касымов Ш.И. Методы математического моделирования определения спектра на выходе нелинейных СВЧ устройств в многосигнальном режиме. - Сб. статей 39 НТК. Сек. 5. Москва. МГТУМАМИ. 2002. ISBN5-040990207. С.1-5.

41. Касымов Ш.И. Использование методов математического моделирования для анализа ШДПС СРНС воздушных судов и ПО. - Там же. С. 6-14.

42. Касымов Ш.И. Влияние комплексной нелинейности ретранслятора на энергетические показатели каналов передачи данных ШДПС СРНС. -Там же. С. 15-24.

43. Касымов Ш.И. Обнаружение и распознавание интермодуляционных искажений в нелинейных устройствах. - Измерительная техника. 2005. Москва. № 10.24-36 с.

44. Касымов Ш.И. Количество продуктов интермодуляционных искажений на выходе нелинейных приёмо-передающих устройств. - Там же. 2005. № 12.43-56с.

-3445. Касымов Ш.И. Анализ цифровых спутниковых каналов передачи данных СРНС. - Межд. НТК к 80-летию ГА РФ. Москва. МГТУГА. 17-18 апр. 2003. Тезисы. ГА на современном этапе развития науки и техники. Сек.6.123-124 с.

46. Касымов Ш.И. Оптимизация параметров СРНС по максимальной пропускной способности РТР. - Там же. МГТУГА. 17-18 апр. 2003.124-125 с.

47. Касымов Ш.И. Проектирование каналов передачи данных с ретрансляцией через ГКА ШДПС СРНС. - Там же. МГТУ ГА. 17-18 апр. 2003.125-126 с.

48. Касымов Ш.И. Математическая модель комплексной нелинейности ретранслятора навигационного поля и состояния целостности ШДПС СРНС. - Там же.126-127с.

49. КогновицкийЛБ., Касымов Ш.И., Мельников Б.С. Оптимизация систем связи с МДЧР по пропускной способности. - Тезисы НТК "Помехоустойчивость и эффективность СПИ". 1986.10-11с. Одеский эл. техн. инст. связи, им. А.С.Попова.

50.Касымов Ш.И. Модель спутниковой системы связи с частотным доступом. -Тезисы 5 НТК. "Повышение надежности РЭА". Сек. РТС. МЭИ. 1983. с. 9.

51. КогновицкийЛБ., Касымов Ш.И. Оптимизация ССС с МДЧР по пропускной способности. Тезисы НТК. ОКБ МЭИ. Под ред. А.Ф. Богомолова. 1984. с. 16.

52.Касымов Ш.И. Анализатор спектра. -Инф.л №49ДНТИ.Н/сибирск. 1981.1-7 с.

53. Касымов Ш.И. Системы селективного поиска.-Там же.№ 50,ЦНТИ. 1981.1-8 с.

54. Касымов Ш.И. Помехоустойчивые циклические и свёрточные коды в СРНС. Науч. вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. Москва. 2005. № 87.

55. Касымов Ш.И. Увеличение точности навигационных параметров в СРНС за счёт снижения влияния нелинейности РТР - Там же. 2005. № 87.

56. Касымов Ш.И. Анализ методов исследований многочастотной работы широкополосных нелинейных СВЧ устройств большой мощности в ретрансляторах ШДПС СРНС. Науч. вестник МГТУ ГА. Серия: Эксплуатация воздушного транспорта ремонт авиационной техники. Безопасность полётов. Москва 2005. № 90.

57. Касымов Ш.И. Обеспечение требуемых навигационных характеристик в ШДПС СРНС за счёт снижения влияния комплексной нелинейности ретранслятора при решении задач навигации посадки и УВД. - Там же. 2005. № 90.

58. Касымов Ш.И. Математическое моделирование каналов передачи данных СРНС, учитывающих влияние АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований в ретрансляторе. -Науч. вестник МГТУ ГА. Серия: Физика и математика. Москва. 2005. № 91.

59. Касымов Ш.И. Применение бесселевой и полиномиальной аппроксимаций для исследований каналов связи СРНС - Там же. МГТУ ГА. 2005. № 91.

60. Касымов Ш.И. Неравномерно-групповые квазиоптимальные расстановки частот в ШДПС СРНС, УВД и связи.- Научный вестник МГТУ ГА. Серия: Информатика и прикладная математика. Москва. 2005. № 92.

61.Касымов Ш.И. Применение квазистатического метода характеристических функций для исследований в ШДПС СРНС. Там же. МГТУ ГА. 2005. № 92.

62. Касымов Ш.И. Выбор оптимальных параметров каналов связи СРНС. -Науч. вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. 2005. № 93.

63. Касымов Ш.И. Обеспечение требуемых навигационных характеристик в СРНС за счёт снижения влияния нелинейности РТР. - Там же. 2005. № 93.

64. Касымов Ш.И. Оценка влияния нелинейности ретранслятора, на показатели каналов передачи данных ШДПС СРНС. - Там же. 2005. № 93.

65. Касымов Ш.И. Проектирование СРНС и УВД.- Вопросы безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН. Под ред. д.т.н. Н.А. Сиверцева. 2005. № 7.23-36 с.

66. Касымов Ш.И. Сравнительный анализ обеспечения требуемых навигационных характеристик СРНС. - Там же. ВЦ РАН. 2005. № 7. 37-49 с.

67. Касымов Ш.И. Расчёт энергетики цифровых каналов передачи навигационных поправок СРНС- Там же. ВЦ РАН. 2005. № 7. 50-57 с.

68. Касымов Ш.И. Помехоустойчивые циклические и свёрточные коды в цифровых каналах ШДПС СРНС и ССС. - Там же. ВЦ РАН. № 7.2005. 58-67 с.

69. Касымов Ш.И. Оценка повышения точности определения координат ШДПС СРНС и УВД с АЗН. - Там же. ВЦ РАН. Москва. № 7.2005. 67-74 с.

70. Касымов Ш.И. Спутниковые системы навигации и посадки ВС с использованием ШДПС СРНС и УВД. - Современная радиоэлектроника. 2005. № 10.

71. Касымов Ш.И. Повышение эффективности цифровых каналов передачи данных ССС с МДЧР. -Электросвязь, 2005. № 10.37-43 с.

72. Касымов Ш.И. Квазистатический метод характеристических функций для исследований влияния нелинейности РТР в ССС с МДЧР. - Электросвязь, 2005. № 12.

73.Касымов Ш.И. Квазистатический метод характеристических функций, для исследований цифровых каналов РТСПИ. - Радиотехника, 2005. № 9.54-58 с.

74.Касымов Ш.И. Повышение эффективности функционирования навигации систем ШДПС СРНС и УВД. - Нелинейный мир. 2005. № 6.46-54 с.

75.Касымов Ш.И. Методы определения спектра на выходе РТР. Там же. 2005. №8.

76. Касымов Ш.И. Влияние нелинейности РТР на СРНС.-Там же.2005. № 10.

77.Касымов Ш.И. Оптимизация цифровых РТСПИ.- Там же, 2005. № 12

Кроме этого 23 статьи депонированы в ВИНИТИ и имеют Гос. регистрацию: 13 статей с № 2684-В99 ... № 2690-В99 и № 2715-В99 ... № 2720-В99 от 27.08.99; 10 статей с №2345-В00... №2347-В00 от09.00ис№ 135451-В02...№ 135457-В02 от 12.02. Кроме этого опубликовано 15 работ отчётов НИР и имеют Гос. регистрацию.

Подписано в печать 25.01.05 г.

Печать офсетная 1,96 усл. печ. л. Формат 60x84/16.2,0 уч.- изд. л. Тираж 100 экз. Академия гражданской авиации (ТУ). 196210 Г.С.Петербург, ул.Пилотов, д.38.

OS.W

Введение.

1. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С ПОМОЩЬЮ ШИРОКОЗОННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ РАДИОНАВИГАЦИИ, УВД И СВЯЗИ

1.1. Анализ спутниковых систем радионавигации воздушных судов и систем управления воздушным движением ГЛОНАСС, GPS и Галилео.

1.2. Анализ спутниковых каналов передачи данных широкозонных, региональных и локальных дифференциальных подсистем спутниковых систем радионавигации, посадки УВД с АЗН и связи. (WAAS, EGNOS, MS AS)

1.3. Исследование влияния комплексной нелинейности ретранслятора на показатели качества каналов передачи данных широкозонных дифференциальных подсистем СРНС, УВД и связи с МДЧР, МДВР и МДКР.

1.3.1. Анализ каналов передачи данных ШДПС СРНС и ССС с МДЧР и МДВР

1.3.2. Нелинейные СВЧ усилители мощности ретрансляторов СРНС и ССС

1.3.3.Нелинейные АМ/АМ, АМ/ФМ преобразования в ретрансляторах ССС.

1.3.4. Оценка влияние нелинейности РТР на параметры ШДПС СРНС.

1.3.5. Снижение выходной мощности нелинейного РТР.

1.3.6. Подавление сильными сигналами слабых в нелинейном РТР.

1.3.7. Продукты интермодуляционных искажений на выходе нелинейного РТР.З

1.4. Выбор показателей эффективности и требования к навигационному обеспечению к целостности, надёжности и безопасности полётов ВС обеспечиваемых СРНС.

1.5. Анализ методов радионавигационного обеспечения воздушных судов с помощью ретрансляторов на навигационных космических аппаратах.

1.6. Геометрические свойства методов измерений и функциональные связи между навигационными параметрами и координатами ВС в СРНС.

1.7. Увеличение точности определения координат воздушных судов при малом числе измерений за счёт использования метода наименьших квадратов

1.8. Повышение точности определения координат воздушных судов за счёт применения дифференциальных режимов работы СРНС

1.8.1. Необходимость дифференциального режима работы СРНС.

1.8.2. Структура определения точности дифференциальных подсистем СРНС.

1.8.3. Основные методы дифференциальных; определений в СРНС.

1.8.4. Методы коррекции координат аппаратуры потребителей.

1.8.5. Методы коррекции навигационных параметров.

1.8.6. Методы разностной коррекции навигационного параметра.

1.8.7. Дифференциальный режим с коррекцией координат.

1.8.8. Дифференциальный режим с относительными координатами.

1.8.9. Дифференциальный режим с использованием псевдоспутников.

1.9. Контроль целостности и достоверности передачи корректирующей информации передаваемой ВС в дифференциальном режиме СРНС.

1.10. Оценка влияния остаточной погрешности на точностные характеристики дифференциального метода СРНС определения координат воздушных судов.

1.11. Анализ эффективности навигационного обеспечения и УВД ВС, на основе дифференциальных подсистем СРНС ГЛОНАСС, вРБ и Галилео.

1.12. Цели и задачи теоретических и экспериментальных исследований

Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) ГЛОНАСС (РФ), GPS (США) и Галилео являются наиболее надёжными, точными и перспективными средствами обеспечения навигации, посадки воздушных судов (ВС) и управления воздушным движением (УВД).

Используемые дифференциальные методы СРНС (ДОР8), реализуемых в виде широкозонных, региональных и локальных дифференциальных подсистем (ШДПС, РДПС и ЛДПС) СРНС, обеспечивают радиус действия соответственно до 6000, 2000 и 200 км.

Для обеспечения большой рабочей зоны УВД для ШДПС СРНС и перераспределения связных ресурсов используются спутниковые системы связи (ССС) с многостанционным доступом с частотным, временным или кодовым разделением (МДЧР, МДВР или МДКР) сигналов. При УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН), эффективность повышается с использованием бесконфликтных пространственно-временных траекторий в рамках создания автоматизированных систем (АС) УВД.

Стремление обеспечить полеты ВС в выгодных режимах приводит к повышению плотности движения в воздушных коридорах на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что требует совершенствования систем навигации, посадки, УВД и требует улучшения их взаимодействия, является сложной и актуальной задачей.

Обеспечение коррекции траектории движения ВС путем введения навигационных поправок в горизонтальную и вертикальную составляющие скорости, а также поправок на начало разворотов ВС позволяет существенно увеличить точность определения координат ВС.

Внедрение и совершенствование ШДПС СРНС, ССС совместное использование объединённых навигационно-связных систем (ОНСС) и АС УВД с АЗН особенно актуально при увеличении плотности ВС в воздушных коридорах, при появлении различных дестабилизирующих факторов, включая преднамеренное воздействие радиоэлектронных помех (РЭП).

Улучшение точностных навигационных характеристик, а также повышения достоверности и оперативности передачи данных можно достичь путём: - совершенствования технологии извлечения навигационной информации при определении координат ВС, объединения и интегрирования информационных потоков, комплексирования СРНС систем УВД и ССС, с инерционными навигационными системами (ИНС), минимизации среднеквадра-тических ошибок (СКО) определения координат ВС, возникающих в из-за влияния комплексной нелинейности ретранслятора и воздействия РЭП; -совершенствования радиоэлектронной аппаратуры, оптимизации параметров каналов связи и снижения влияния комплексной нелинейности РТР. В ШДПС, РДПС и ЛДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео, объединённых системах навигации и связи (ОСНС), УВД с АЗН и автоматизированных системах (АС) УВД используются спутниковые технологии с ретрансляцией сигналов с применением цифровых радиотехнических систем передачи навигационных данных и корректирующих навигационных поправок.

Одной из ключевых позиций данных систем, является то, что для существенного увеличения дальности их функционирования (высокоточного навигационного обеспечения ВС, УВД и на максимально протяжённых трассах на всех этапах полёта, включая посадку), используются ретрансляторы (РТР), установленные на космических летательных аппаратах (KJIA).

Усилители мощности передатчиков ретрансляторов выполняются на лампах бегущей волны (ЛБВ) и клистронах, биполярных и полевых СВЧ транзисторных сборках. Данные устройства имеют существенную нелинейность амплитудной и значительную неравномерность фазоамплитуд-ной односигнальных передаточных характеристик (АХ и ФАХ), которые проявляются в нелинейных АМУАМ и АМ/ФМ преобразованиях. АМ/ФМ преобразования называют так же амплитудно-фазовой конверсией (АФК). Совокупность нелинейных передаточных характеристик АХ и ФАХ образует единую комплексную нелинейность, а такие устройства называют устройствами с комплексной нелинейностью (УКН).

Данные явления искажают сигналы навигационного обеспечения (НО). При прохождении большого количества сигналов (многочастотной работе) через ретранслятор с комплексной нелинейностью возникают различные нелинейные эффекты: снижение выходной полезной мощности РТР; подавление в PIP сильными сигналами слабых; появление на выходе РТР кратных и комбинационных продуктов; часть, из которых попадает в полосы частот, полезных сигналов и образует продукты интермодуляционных искажений (ИМИ) 3-го порядка ИМ И-31, ИМИ-3 2 и продукты ИМИ 5-го порядка ИМИ-51 ,.,ИМИ-56.

Для количественной оценки влияния нелинейности РТР на показатели качества систем СРНС и ССС в многосигнальном режиме необходимо одновременно в совокупности учитывать совместное влияние двух нелинейных АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований в РТР. Среди функциональных, электродинамических и др. методов наиболее перспективны квазистатические методы, учитывающие совместное влияние нелинейных АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований в РТР. Они тесно взаимосвязаны между собой и в совокупности влияют на интенсивность продуктов ИМИ, описывают модуль и фазу комплексного коэфф. передачи.

В квазистатических методах, для исследований мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ в многосигнальном режиме используются передаточные характеристики АХ и ФАХ, полученные в односигналъном режиме. Правомерность применения для ТТТДПС СРНС, ССС и АС УВД с АЗН од-носигнальной гипотезы, требует экспериментального подтверждения.

Исследованию спутниковых систем радионавигации, УВД и связи посвящены работы школ: B.C. Шебшаевича, М.СЛрлыкова, Г.А. Крыжановского, П.В.Олянюка, А.И.Козлова, В.Д.Рубцова; Л.В.Когновицкого, В.А.Борисова.

- 10

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Разработка и совершенствование методов, средств и систем обеспечения требуемых навигационных характеристик ШДПС СРНС, посадки ВС и систем УВД с АЗН на основе спутниковых технологий за счёт минимизации погрешностей измерений и минимизации энергетических потерь, путём оптимизации каналов передачи навигационных данных, корректирующих поправок и информации о состоянии целостности системы за счёт снижения влияния комплексной нелинейности (АМУАМ и АМ/ФМ преобразований) в спутниках ретрансляторах и в приёмниках аппаратуры потребления ВС и контрольно-корректирующих станций.

2. Повышение безопасности и надёжности полётов ВС, точности местоопре-деления и посадки ВС за счёт повышения эффективности функционирования ШДПС СРНС и УВД с АЗН и обеспечения требуемых навигационных характеристик целостности, непрерывности и достоверности навигационно-временного обеспечения. Разработка методов снижения влияния комплексной нелинейности РТР и АП ВС на показатели качества каналов передачи навигационных данных и корректирующей информации (поправок).

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

1. Произвести анализ и разработку методов повышения эффективности навигационного обеспечения (НО) ВС и УВД на основе штатного навигационного оборудования, комплексируемого с СРНС, ССС и с ИНС. Дать оценку повышения эффективности НВО на основе ШДПС СРНС с учётом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и уменьшения влияния мешающих факторов на всех этапах полета, включая полёты на малых высотах.

2. Разработать для исследования качества функционирования каналов передачи данных ШДПС СРНС и ССС, используемых для навигации ВС и УВД, методы анализа нелинейных приёмо-передающих устройств и систем. Произвести математическое и полунатурное моделирование систем с РТР, экспериментальную оценку точности расчетов каналов передачи данных, оценку правомерности и корректности использования квазистатического метода характеристических функций при исследовании влияния нелинейности РТР на СРНС. Разработать методы количественной оценки влияния нелинейности РТР на помехоустойчивость и пропускную способность ШДПС СРНС, систем УВД и ССС, а так же методы оценки ухудшения параметров систем при воздействии радиоэлектронных помех на нелинейный ретранслятор и АП ВС.

3. Разработать методы оптимизации параметров, обеспечивающие повышение эффективности СРНС и ССС по критерию обеспечения максимальной помехоустойчивости каналов передачи данных с учётом уменьшения влияния нелинейности ретранслятора, выбора режима работы ретранслятора, видов модуляции, кодирования, расстановки частот, ограничений на полосу частот и выходную мощность ретранслятора. Разработать способы уменьшения влияния нелинейности ретранслятора и действий радиоэлектронных помех на достоверность передачи навигационных данных и корректирующих поправок.

-11

МЕТ ОДЫ ИС€ ЛЕДОВАНИЯ

Анализ методов радионавигационного обеспечения навигационных определений воздушных судов дальномерный, псевдодальномерный, разностно-дальномерный, радиально-скоростной (доплеровский), псев-дорадиально-скоростной, разностно-радиально-скоростной, комбинированные методы. Метод наименьших квадратов, конечные и итерационные методы (метод последовательного приближения).

Исследованы дифференциальные методы с коррекцией координат аппаратуры потребителей воздушных судов, с относительными; координатами; с использованием псевдоспутников, с разностной коррекции навигационных параметров.

Использованы методы системного анализа, математического моделирования с применением современных вычислительных методик на ЭВМ, полунатурного моделирования на экспериментальной СВЧ установке.

Разработанный и экспериментально подтверждённый квазистатический метод характеристических функций; основанный на бесселевой аппроксимации односигнальных передаточных амплитудных и фазоам-плитудных характеристик нелинейных устройств. Метод двойного преобразования Фурье. Нахождение коэффициентов бесселевой и полиномиальной аппроксимации методрыДавидона-Флетчера-Пауэлла.

Методы интегро-дифференциальных уравнений; интегро-степенных рядов Винера - Волътерра, комплексного коэффициента передачи параметрически зависящего от амплитуды входного сигнала, метод модулирующих функций. Квазистатические методы раздельно и совместно учитывающие влияние АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований.

Теория; передачи информации и теория нелинейных преобразований сигналов, теория передачи многопозиционных {2; 4; 8; 16; 32 и 64} частотно- и фазоманипулированных сигналов, теория помехоустойчивого кодирования.

Рассмотрены помехоустойчивые циклические коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ) имеющие наилучшие характеристики декодирования в каналах с независимыми ошибками, рассмотрены лучшие из известных коротких свёрточных кодов, предназначенных для декодирования по алгоритму Витерби с гибким решением на выходе демодулятора, оптимальные по критерию максимального свободного расстояния.

ПОЛУЧЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ;

1. Проведен системный анализ перспектив использования ШДПС СРНС для решения задач навигации воздушных судов на всех этапах полета, включая полеты на малых высотах и посадку, с учетом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и влияния комплексной нелинейности спутника-ретранслятора.

При этом выполнены следующие исследования:

- проведен сравнительный анализ высокоточныхразностно-дальномерных алгоритмов определения координат BG при решении навигационных задач с использованием ШДПС СРНС, комплексированных с каналами передачи корректирующей информации УВД с АЗН, ОСНС и ССС;

- на основе разработанной математической модели спутниковых каналов передачи данных и поправок, многолучёвости распространения сигналов ШДПС СРНС при полетах ВС по трассе, на малых высотах и посадке, синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации и получены расчетные соотношения для определения погрешности оценки навигационного обеспечения ВС в ШДПС СРНС в условиях наличия комплексной нелинейности ретранслятора и воздействия мощных широкополосных радиоэлектронных помех;

- с использованием аппарата квазистатических методов произведен расчет энергетических параметров спутниковых цифровых каналов передачи данных и корректирующих поправок ШДПС СРНС систем УВД с АЗН; -на основе разработанных методов, учитывающих влияние нелинейности РТР путём математического и полунатурного моделирования, дана: оценка улучшения энергетических характеристик каналов передачи данных и точностных параметров ШДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео и ССС;

- выведены расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки навигационных характеристик и местоположения ВС при автоматическом режиме полета с использованием курсо-доплеро-вских навигационной системы с позиционным корректором в виде приёмопередатчика РТР сигналов СРНС, дана оценка качества навигационного обеспечения ВС с использованием СРНС при полетах по трассе и посадке.

2. Разработан сравнительно простой и достаточно точный экспериментально подтверждённый квазистатический метод характеристических функций, основанный на бесселевой аппроксимации передаточных односигнальных характеристик АХ и ФАХ нелинейных устройств.

В результате анализа известных методов определения мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений на выходе ретранслятора с существенно нелинейными характеристиками АХ и ФАХ по основным показателям качества сложности, точности, перспективности, универсальности и доступности. Установлено, что:

- квазистатические методы обладают перспективностью и в наибольшей степени подходят для исследования влияния комплексной нелинейности РТР на показатели качества функционирования ШДПС СРНС и ССС;

- метод универсален и применим для исследований различных по принципу работы приёмопередающих устройств с существенной нелинейностью односигнальных передаточных характеристик ретранслятора АХ и ФАХ;

- метод апробирован для исследований различных ретрансляторов ШДПС СРНС и ССС на ЛБВ, клистронах, биполярных и полевых СВЧ транзисторах.

-133. Экспериментально подтверждена правомерность применения квазистатических методов, использующих односигнальные передаточные характеристики АХ и ФАХ нелинейных СВЧ устройств, для определения мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений на выходе ретранслятора в многосигнальном режиме.

Произведено экспериментальное подтверждение правомерности использования и дана оценка точности квазистатических методов расчета в многосигнальном режиме мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений на выходе устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией по его передаточным характеристикам АХ и ФАХ, полученным в односигнальном режиме.

4. Разработана методика и дана количественная оценка влияния комплексной нелинейности ретранслятора на величину энергетического проигрыша каналов передачи навигационных данных и корректирующих поправок ШДПС СРНС и ССС, а так же автоматизированных систем УВД с АЗН.

Определено, что нижняя граница энергетического проигрыша pmîn систем ШДПС СРНС для разных типов сигналов, кодов и используемых типов ретрансляторов имеет значение не 6-8 дБ, как это указывается в справочниках по спутниковой связи, а составляет величину при равномерной расстановке частот pmin=2,2.2,5 дБ, а при квазиоптимальной неравномерно-групповой расстановке частот рт|П=1,4.;'.Г,б дБ. Установлено, что чем больше у выбранных сигналов отношение удельных затрат полосы к удельным затратам энергии, тем меньше величина энергетического проигрыша канала передачи данных ШДПС СРНС.

5. Предложены методы оптимизации параметров спутниковых каналов передачи данных коррекции координат воздушных судов ШДПС СРНС, ССС и объединённых систем навигации и связи по критерию обеспечения максимальной пропускной способности (или помехоустойчивости) ретранслятора.

Учитывается одновременно взаимное влияние между собой целого ряда параметров: комплексной нелинейности ретранслятора АМ/АМ, АМУФМ преобразований, рабочей точки и режима работы усилителя мощности передатчика ретранслятора^ используемого вида сигнала, модуляции и кодирования, энергетики канала связи, неравномерной расстановки частот, ограничениях на выходную мощность ретранслятора, полосу частот и нестабильности частот сигналов. Предложены квазиоптимальные неравномерно-групповые расстановки частот в спутниковых каналах передачи навигационных данных и поправок, обеспечивающих оптимальное использование энергетических и частотных ресурсов ТТТДПС СРНС и ССС.

Разработана методика повышения эффективности функционирования спутниковых систем ШДПС СРНС ГЛОНАСС, Галилео при различных видах модуляции и кодирования сигнала за счёт уменьшения влияния комплексной нелинейности ретранслятора на достоверность передачи навигационных данных и корректирующих поправок.

ПРАКТИЧЕСКАЯЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют существенно повысить:

1. Безопасность и надёжность полетов Воздушного судна за счёт увеличения достоверности точность местоопределения ВС целостности и непрерывности навигационного обеспечения ШДПС СРНС, позволяющих увеличить вероятность нахождения ВС в границах воздушного коридора;

Точность обеспечения навигационные характеристики ВС по стандартным траекториям на всех этапах полета по маршруту включая посадку, за счёт снижения влиянием нелинейности ретранслятора, внедрения автоматизированной системы УВД с АЗН и комплексирования СРНС с др. НС; Точностные характеристики, НО путем передачи корректирующих поправок по каналам с минимальным влиянием нелинейности ретранслятора;

2. Достоверность передачи корректирующих навигационных поправок и данных по спутниковым каналам связи ШДПС СРНС, УВД за счет уменьшения энергетических потерь и влияния комплексной нелинейности ретранслятора (АМ/ФМ преобразований и продуктов'ИМИ):

- путем использования оптимальных и квазиоптимальных неравномерно-групповых расстановок частот, уменьшающих попадание продуктов ИМИ;

- оптимального режима работы РТР по среднему значению входной мощности РТР, обеспечивающего минимальную величину энергетического проигрыша;

- оптимальных сигналов с использованием помехоустойчивых сверточных кодов позволяющих полностью использовать энергетические и частотные ресурсы.

3. Точность навигационных характеристик и параметров ШДПС СРНС, посадки ВС и АС УВД с АЗН путём оптимизации каналов передачи данных и корректирующих навигационных поправок о состоянии целостности системы, за счёт обеспечения:

- снижения влияния нелинейности РТР АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований;

- минимизации ошибок при передаче данных и погрешностей навигационных измерений возникающих в ретрансляторе и в приёмнике на борту ВС из-за несовершенства и из-за воздействия радиоэлектронной аппаратуры;

4. Точность расчётов навигационных поправок с помощью квазистатического метода и проблемно-ориентированных программ, оценки влияния нелинейности РТР на показатели качества СРНС ГЛОНАСС, GPS, Галилео и автоматизированных систем УВД с автоматически зависимым наблюдением:

-надёжности, безопасности, достоверности, целостности, непрерывности системы.

- использование разработанного метода и ППП позволяет создавать высокоэффективные системы СРНС и ССС, производить оптимизацию каналов связи по критерию обеспечения максимальной помехоустойчивости и пропускной способности канала передачи данных и навигационных поправок.

5. Практическое значение имеет также методика создания СВЧ установки, предназначенной для экспериментальных исследования полунатурной модели ШДПС СРНС ССС с МДЧР и с МДВР, а также исследование нелинейных приёмо-передающих СВЧ устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией в многочастотном режиме.

Разработаны методы и представлены экспериментально результаты:

- проведены расчётные и экспериментальные исследования более 30 типов СВЧ усилителей мощности, передатчиков РТР СРНС и ССС, выполненных на ЛБВ, клистронах и СВЧ транзисторах (Рвьк=40.80 Вт; fc=0,4.4,0 ГГц), -совместного измерения нелинейных характеристик АХ и ФАХ PIP при значениях входной мощности более чем на 13 дБ превышающих режим насыщения; -измерения мощности и количества продуктов ИМИ 3-го и 5-го«порядка при 2-8 сигналах попадающих в полосу частот одного полезного сигнала.

6. В результате оптимизации параметров каналов передачи данных и корректирующих поправок, по которым передаются на ВС, через нелинейный ретранслятор систем ШДПС СРНС и ССС установлено, что:

- уменьшается количество продуктов интермодуляционных искажений в полосе частот полезных сигналов за счёт оптимальноё или квазиоптимальной неравномерно-групповой расстановки частот ЗС; -минимизации энергетических потерь pmin=l,3.1,5 дБ (возникающих из-за наличия нелинейности РТР), за счёт выбора оптимальнойфабочей точки усилителя мощности передатчика РТР, вида доступа сигналов к PIP, типа модуляции и кодирования сигналов можно увеличить энергетику и помехоустойчивость канала (отношения Рс/Рш на 6.8f дБ), или при той же самой помехоустойчивости увеличить на 40-60 % пропускную способность каналов связи, что и обеспечивает существенное (более чем на порядок) увеличение требуемых точностных характеристик, определения координат ВС порядка 0,2.0,3 м. При малой энергетике канала связи целесообразно использование помехоустойчивых сверточных коды.

Если же используются сигналы с большим требуемым отношением удельных затрат [VPf (ФМ-4, ФМ-8, ФМ-16), то целесообразно сочетать эти виды сигналов с неравномерно-групповой расстановкой частот.

7. Структурные схемы ретрансляторов, обеспечивающие увеличение помехоустойчивости систем на 6 дБ, за счёт оптимального режима работы и загрузки ретранслятора, неравномерно-групповой расстановки частот ЗС, адаптивных компенсаторов нелинейносгей АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований, коррекции передаточных характеристик ретранслятора ШДПС СРНС и ССС.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ: - соответствием основных теоретических результатов экспериментальным;

- корректным применением современного математического аппарата;

- совпадением полученных результатов с ранее известными результатами;

- точностью расчетов квазистатического метода порядка 0,1.0,2 дБ;

- актами о внедрении научных и практических результатов работы.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Методы навигационных определений и алгоритмов обработки навигационной информации в СРНС, позволяющие ослабить влияние комплексной нелинейности РТР ШДПС СРНС на точность местоопреде-ления ВС при решении НЗ. Технические предложения по комплекси-рованию СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи и ИНС, обеспечивающему реализацию перспективных для решения НЗ, в том числе и категорированной посадки ВС методов НО.

2. Разработанный и экспериментально подтвержденный квазистатический метод характеристических функций определения мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений на выходе различного класса СВЧ устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией. Экспериментально подтверждена корректность и правомерность использования квазистатического метода характеристических функций. Методика и результаты экспериментального измерения характеристик АХ и ФАХ и ИМИ4.

3. Методы и результаты оценки и уменьшения влияния комплексной нелинейности РТР на величину энергетического проигрыша канала передачи корректирующих поправок ШДПС СРНС ССС с МДЧР, с учетом выбора оптимального сигнала и режима работы РТР. Произведена оценка энергетического проигрыша из-за влияния нелинейности ретранслятора и воздействия радиоэлектронных помех на ретранслятор ШДПС СРНС и ССС.

Подтверждено, что чем больше у сигналов отношение удельных затрат полосы к энергии [УРе, тем меньше энергетический проигрыш реальной системы по сравнению с идеализированной.

Установлено, что благодаря оптимизации, системы энергетический проигрыш из-за нелинейности ретранслятора может составлять величину не 6.8 дБ, а получить минимально достижимая величину энергетического проигрыша порядка 1,5 дБ. При этом энергетический выигрыш в увеличении помехоустойчивости канала оптимизированной системы может составлять величину порядка 4,5.6,5 дБ.

4. Методы и результаты оптимизации параметров ШДПС СРНС по критерию повышения помехоустойчивости и обеспечения максимальной пропускной способности с учетом влияния нелинейности РТР, вида сигнала, кодирования, энергетики канала связи, расстановки частот.

5. Методы ослабления влияния нелинейности ретранслятора на достоверность передачи данных и корректирующих навигационных поправок.

Методы минимизации энергетического проигрыша по критерию обеспечения повышения точностных навигационных характеристик СРНС, при энергетических и частотных ограниченных канала связи.

ВНЕДРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Результаты диссертационной работы внедрены на Государственных предприятиях, опубликованы в 15 отчётах НИР и подтверждены 6 актами о внедрении:

- Ленинградский НИИ "Радиоприборы. НЭТИ. 1978 г. Тема "Шпилька"; -Московский НИМИ Радиосвязи (МНИИИ PC) 1981 г., Гос. per. № 158/81; -Росс.НИИ Космического приборостроения(РНИИКП),1983, Гос.рег. №161/83; -Ракетно-космическая корпорация (РКК) "Энергия", 1989 г. Королёв;

- в/ч93901 М.О., 1996.Тема Годограф; 1993-2005 ЦНИИ Радиосвязь, г.Королёв;

- 16 ЦИНИИ Минобороны, 1998. Тема"Кулон"; ФГУП "Комета".

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Разработанные методы, технологии и расчётно-аналитические результаты иссле-дованний апробированы при оценке эффективности обеспечения навигационных характеристик различных ШДПС СРНС, ССС и АС УВД с АЗН.

Основные положения и результаты были доложены автором в период с 1974 по 2005 г. на Межд. НТК, семинарах, отражены в 11 тезисах докладов: -5-ая Межд. НТК, НТО РЭС А.С.Попова, 12-14.03.03. Цифровые РТСПИ;

- Межд. НТК, МГТУ ГА, 17-18 апр. 2003. Гражданская авиация на современном этапе развития науки и техники. Сек. 6. Перспективы ТЭ РЭА;

- Всесоюзная НТК, ОЭИС, 23-27 сентября. 1986г. Одесса. Цифровые ССС;

- между. НТК, МГТУ МАМИ, 21-23окт. 2002. Сочи. Оптимизация РЭА.

Материалы докладывались и обсуждались на НТС в организациях

1. Академии Гражданской Авиации, Вычислительном центре РАН, Академии РВСН, Академии оборонных отраслей промышленности;

2. Предприятиях военно-промышленного комплекса (ВПК): Ракетно-космической корпорации "Энергия" им. С,П. Королёва, Российском НИИ Космического приборостроения, Московском НИИ "Радиосвязь",!-!6 Центральном испытательном НИИ, Моск. КБ "Компас", НИИ "Часпром", ГУП "Мосгортранс", ЦНИИ "Радиосвязь" (Королёв), ОКБ МЭИ; РИРВ, "Полёт",

3. ВУЗы: МГТУ ГА, Академии ГА, МИРЭА, МВТУ, МГУСИ, НЭТИ, НЭИС.

АКТЫ О ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Теоретические и экспериментальные результаты, методы и программы диссертационной работы использованы и внедрены в НИОКР, производственных и учебных работах и подтверждены 9 актами о внедрении: ГП Ракетно-космическая корпорация (РКК) "Энергия", ФГУП Центральный НИИ "Комета", ОАО Московское конструкторское бюро (МКБ) "Компас", Центральный НИИ "Радиосвязь", ГОУ МАР ГИТ, МГТУ Гражданской авиации, НОРИС, НИИ Часпром, Гипросвязь.

ПУБЛИКАЦИИ Основные результаты диссертации опубликованы в 67 работах, в том числе 55 статей, из которых 40 статей рекомендованных по списку ВАК в том числе 15 статей в центральных изданиях ВАК, 11 тезисов докладов Межд. НТК, получено 1 авторское свидетельство на изобретение. Кроме этого 23 статьи депонировано в ВИНИТИ РАН РФ и опубликовано 15 отчётов НИР с Гос. per.

СТРУКТУРАИ ОБЪЁМ РАБОТЫ Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы из 205 наименований и 4 приложений. Основная часть диссертации содержит 296 стр. текста, 70 рис., 50 табл. и 6 актов о внедрении результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение научно-технической проблемы совершенствования методов и средств навигационного обеспечения воздушных судов (ВС) и обеспечения требуемых навигационных характеристик в широкозонных дифференциальных подсистемах (ТТТДПС) СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео при решении задач навигации, посадки ВС и управления воздушным движением (УВД) путём снижения влияния комплексной нелинейности ретранслятора (РТР) в спутниковых каналах передачи данных и корректирующих навигационных поправок.

Обеспечение повышения надёжности и безопасности полётов ВС, увеличение достоверности, непрерывности и целостности навигационных характеристик ТТТДПС СРНС путём уменьшения влияния комплексной нелинейности ретранслятора, является актуальной научно-технической проблемой при решении задач УВД, навигации и посадки воздушных судов.

Существенное повышение точности местоопределенияВС более чем на порядок улучшение обеспечения требуемых навигационных характеристик ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео возможно за счёт уменьшения влияния комплексной нелинейности ретранслятора (АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований) системных и аппаратурных погрешностей, оптимизации параметров и характеристик канала передачи данных и корректирующих навигационных поправок.

В результате исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Исследованы высокоточные алгоритмы относительных навигационных определений пространственных координат и углового положения воздушного судна (ВС) на основе разностно-дальномерных измерений с дискретным каналом передачи-корректирующих поправок и ретранслятором радионавигационного поля ТТТДПС СРНС. Разработана математическая модель спутниковых каналов передачи навигационных данных и поправок. Получены соотношения для определения:

-требований к параметрам ретранслятора навигационного поля ТТТДПС СРНС для решения задач и коррекции навигационных определений координат ВС.

- характеристик спутниковых каналов передачи данных и поправок ТТТДПС СРНС УВД с АЗН в условиях прохождения через нелинейный РТР модулированных сигналов.

- энергетических и фазовых характеристик сигналов навходе приёмника АП ВС системы ЩДПС СРНС при прохождении сигналов коррекции через нелинейный ретранслятор;

-погрешности квазиоптимальной оценки псевдодальности в ТТТДПС СРНС в условиях приема корректирующих сигналов через нелинейный ретранслятор;

- периодичности корректировки местоопределения ВС и увеличения продолжительности полета в автоматическом режиме, погрешностями навигационного оборудования.

2. Разработан универсальный квазистатический метод характеристических функций определения спектра на выходе ретранслятора с комплексной нелинейностью систем ЩДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS, Галилео и АП ВС, основанный на бесселевой аппроксимации передаточных амплитудных и фазоамплитудных характеристик (АХ и ФАХ) нелинейного усилителя мощности передатчика ретранслятора, установленного на навигационном космическом аппарате.

Врезультатерасчётно-аналитическихэкспериментальнь1х исследований установлено, что:

- среди различных электродинамических, функциональных, квазистатических и других методов, с точки зрения применимости их для решения задач навигационных определений, категорированной посадки ВС и УВД наиболее перспективны для исследований каналов с нелинейным ретранслятором квазистатические методы;

-метод применим для анализа спутниковых каналов навигационного обеспечения, посадки и УВД ТТТДПС СРНС и ССС, транслирующие навигационные поправки ВС;

- метод позволяет исследовать различные по принципу работы СВЧ устройства, обладающих существенной нелинейностью амплитудных и фазоамплитудных характеристик, выполненных на ЛБВ, клистронах, биполярных и полевых транзисторах;

- метод доведён до практического применения и не требует специальной подготовки;

- получены простые инженерные формулы для вычисления мощности полезных сигналов и продуктов интермодуляционных искажений Р</Ргоп, на входе РТР и АЛ на ВС;

-разработаны диалоговые, адаптивные, проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ на стандартных языках программирования на ЭВМ IBM-PC; - метод позволяет оптимизировать параметры канала передачи данных ТТТДПС СРНС АС УВД с АЗН по критерию обеспечения требуемых навигационных характеристик.

3. Впервые произведена экспериментальная оценка точности и экспериментально подтверждена правомерность и корректность применения (односигнальной гипотезы) квазистатического метода характеристических функций расчета отношения мощности полезных сигналов к мощности продуктов интермодуляционных искажений Рс/Рцми корректирующих навигационных поправок и данных на выходе РТР ТТТД ПС СРНС в многосигнальном режиме по передаточным характеристикам АХ и ФАХ РТР, полученным в односигнальном режиме. Разработана и создана "Экспериментальная СВЧ установка" полунатурной модели ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и ССС. Разработаны принципы и методы, позволяющие экспериментально исследовать влияние комплексной нелинейности ретранслятора. Установлено, что: -полученная точность расчётов Рс/Рими разработанного метода соизмерима с погрешностью измерительных приборов и составляет величину ОД.0,2 дБ; -разработанный квазистатический метод применим для исследований различных по принципу работы приёмо-передающих устройств, СВЧ усилителей мощности реальных ретрансляторов на ЛБВ, клистронах и СВЧ транзисторах;

-при более 10 сигналах на входе суммарная общая мощность всех наиболее интенсивных продуктов ИМИ-32 с учётом их количества на 9.2 дБ интенсивнее всех продуктов ИМИ-56 и на 18. .20 дБ интенсивнее всех продуктов ИМИ-31;

- совместных односигнальных передаточных характеристик АХ и ФАХ нелинейных устройств, при повышенных значениях на 13 дБ мощности сигнала на входе;

-метод позволяет рассчитывать мощности продуктов ИМИ 3-го и 5-го порядков (ИМИ-31, ИМИ-32 и ИМИ-51. .ИМИ-56) при 2. 10 ООО сигналов и более.

4. Впервые разработана методика оценки влияния комплексной нелинейности ретранслятора на показатели качества каналов передачи навигационных поправок данных систем СРНС. Определена минимально достижимая величина энергетического проигрыша спутниковых каналов передачи данных систем навигации, посадки и УВД ТТТДПС СРНС и ССС с реальным нелинейным ретранслятором с АМ/АМ, АМУФМ преобразованиями по сравнению с идеализированным линейным РТР без учета АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований.

Установлено, что: - энергетический проигрыш р канала передачи данных из-за влияния реального РТР с комплексной нелинейностью СРНС ГЛОНАСС и ССС МДЧР по сравнению с идеализированной, составляет не 6. .8 дБ, a p=pmin = 2 дБ,

- при неравномерной расстановке частот проигрыш равен P=P2=Pinin= 1,5.1,8 дБ.

- чем больше у сигнала отношение удельных затрат полосы к энергии Pf/pE (на передачу одной двоичной единицы информации при заданной скорости и вероятности ошибки) тем меньше величина энергетического проигрыша pmin реальной системы ТТТДПС СРНС с нелинейным РТР по сравнению с идеализированной системой с линейным РТР;

- если по условиям работы системы ТТТДПС СРНС, ССС требуются сигналы с малым отношением удельных затрат Ре /Рг, (например, требуется создать надёжную и недорогую СРНС при относительно малых энергетических ресурсах и относительно больших ресурсах полосы), то энергетический проигрыш СРНС ГЛОНАСС (МДЧР) по отношению к идеализированным системам невелик и целесообразно отдать предпочтение СРНС ГЛОНАСС (МДЧР), чем GPS (МДВР); -СРНС ГЛОНАСС по отношению к GPS более предпочтительны с точки зрения обеспечения требуемых навигационных характеристик, надёжности, экономичности и живучести к воздействию преднамеренных радиоэлектронных помех или воздействию террористов на разрушение информационных каналов СРНС и УВД;

- если в канале связи систем ШДПС СРНС и ССС большие ресурсы энергетики и малые ресурсы полосы, то можно применять, многопозиционные сигналы с малым отношением Pf/PE (ФМ-32, ФМ-16, ФМ-8, и ФМ-4), и целесообразнее использовать СРНС GPS, ССС с МДВР, т.к. он дает достаточно большой выигрыш в пропускной способности по сравнению с СРНС ГЛОНАСС, ССС с МДЧР;

- усилители мощности РТР с ЛБВ на 3-5 дБ лучше характеристики Р</Рз2, чем с ПГГУМ; -определено, что энергетический проигрыш реальной нелинейных каналов передачи навигационных поправок ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС и ССС с МДЧР по отношению к идеализированным системам СРНС тем меньше, чем больше для используемых сигнала отношение удельных затрат полосы к энергии Pf/Рн-5. Разработана методика оценка влияния неравномерной расстановки частот сигналов ЗС на показатели качества каналов СРНС ГЛОНАСС и ССС с учётом влияния нелинейности ретранслятора и рекомендации целесообразности использования оптимальных, квазиоптимальных неравномерно-групповых расстановок частот, обеспечивающих минимальный проигрыш канала связи. Определено, что в ТТТДПС СРНС: -наиболее целесообразно вводить неравномерную расстановку частот, при использовании сигналов с узкополосными видами модуляции, что сигналы ФМ-8, ФМ-4 и ФМ-2 и оказываются в числе наилучших, чем с помехоустойчивыми свёрточными или циклическими кодами, при большой энергетике канала "а'\ -оптимальные и квазиоптимальная неравномерно-групповые расстановка частот позволяют снизить уровень интермодуляционных искажения увеличить помехоустойчивость Ре/Рим,, и минимизировать проигрыш Pmin каналов связи на 4.6 дБ. - это позволяет при сохранении заданной помехоустойчивости канала связи СРНС обеспечить увеличение пропускной способности РТР более чем на 40-60 %. 6. Разработана методика и произведена количественная оценка влияния комплексной нелинейности ретранслятора систем ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео, ССС с МДЧР и с МДВР при воздействии мощных широкополосных радиоэлектронных помех на ретранслятор и аппаратуру потребителя ВС.

Установлено, что: с увеличением мощности помехи, с ростом Y пх=(Рг/Рс)вх ={1; 2; 4; 8 и 16} минимальные значения величины коэффициента потерь увеличиваются pm;n {4,6; 8,11 и 14} дБ и смещаются к меньшим значениям режима работы РТР по входной мощности Рщсср, что снижает пропускную способность канала связи с РТР, а диапазон минимальных значений сужается, а это снижает помехоустойчивость канала; -дополнительные продукты ИМИ-31П (2fn-fi) по мощности пропорциональны отношению Y dx=(Pi/Pc)bx во 2-ой степени, а ИМИ-32П (fn+fj-fj) в 1-ой степени, и с ростом Y ВХ=(РГ/РС)ВХ наблюдается увеличение мощности ИМИ-31П над ИМИ-32,,. 7. Разработана методика выбора оптимальных параметрах системы ТТТДПС СРНС GPS, ГЛОНАСС и Галилео, режима работы передатчика ретранслятора (уровня входного сигнала), видах модуляции и кодирования сигналов, неравномерно-групповой расстановке частот сигналов ЗС линеаризации АМ/АМ и компенсации АМ/ФМ преобразований, энергетики канала связи (конструкций антенн, мощности передатчика, чувствительности приёмника).

Установлено, что при оптимально выбранных параметрах системы ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео, уменьшение влияния нелинейности ретранслятора, комплексирования с ОСНС и ИНС можно более чем на порядок улучшить обеспечение требуемых навигационных характеристик целостность и непрерывность за счёт максимизации помехоустойчивости канала передачи данных и увеличить пропускную способность РТР, надёжность и безопасность полётов ВС УВД.

Установлено, что полученные методики оценки и минимизации влияния нелинейности РТР позволяют обеспечить требуемые навигационные характеристики в ТТТДПС СРНС максимизировать пропускную способность ретранслятора за счет оптимальных неравномерно-групповых расстановок частот, режима работы РТР (уровня входного сигнала), при оптимальных видах сигналов (модуляции и кодирования), и расстановки и нестабильности частот неравномерно-групповой расстановке частот сигналов ЗС линеаризации и компенсации АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований, энергетики канала связи (конструкций антенн, мощности передатчика ретранслятора, чувствительности приёмника АП ВС, дальности связи).

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено, что, можно существенно повысить точности местоопределения ВС с помощью ТТТДПС СРНС ГЛОНАСС и GPS возможно за счёт уменьшения влияния нелинейности РТР, компенсации нелинейности РТР (АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований), оптимизации параметров и характеристик РТР, что позволяет практически полностью исключить влияние системных погрешностей, включая погрешности вызванных нелинейностями ретранслятора, проявляющихся в виде продуктов интермодуляционных искажений.

2. Совместное использование ЩДПС СРНС, ОНСС и АС УВД с АЗН существенно повышает точность обеспечения навигационных характеристик ВС, обеспечивает снижение на 1-2 порядка вероятности выхода ВС за границы воздушного коридора и столкновения ВС. Это позволяет сократить объем информационных потоков, связанных с коррекцией траектории ВС, и примерно на 40.60 % уменьшить коэффициент загруженности диспетчера УВД, а совмещение передачи навигационных данных и корректирующих поправок позволяет дополнительно передавать данные по совмещенному каналу.

-2843. Использование ТТТДПС СРНС, ОСНС, УВД с АЗН повышает точность обеспечения навигационных характеристик ВС как трассовой навигации, так и полетов в аэродромной зоне при заходе на посадку и при полетах по «жестким» траекториям в зонах вылета и прилета ВС, а также для обеспечения маршрутных полетов на местных воздушных линиях 1-й и 2-й категорий и недостаточна без комплексирования с другими средствами, обеспечивающими повышение точности, для обеспечения посадки ВС.

Уменьшение влияния нелинейности ретранслятора СРНС ГЛОНАСС/вРБ, современное состояние орбитальной группировки НКА, комплексирование и другими средствами навигации ОСНС и И НС более чем на порядок обеспечивает увеличение точности навигационных характеристик ВС, целостность и непрерывность навигационного обеспечения ВС, что существенно увеличивает надёжность УВД и безопасность полётов ВС.

4. Разработан алгоритм выбора оптимального сочетания источников навигационной информации, обеспечивающего максимальную точность местоопределе-ния в комплексированных навигационных системах. Установлено, что:

- комплексирование высокоточных СРНС с ОСНС позволяет существенно улучшить характеристики связного канала, а именно: в 6. .8 раз уменьшить вероятность ошибки при передаче данных и облегчить работу системы синхронизации связного канала, исключив за счет использования навигационной поддержки режим поиска сигнала, что имеет существенное значение для повышения оперативности систем УВД с АЗН;

- разработана методика оценки влияния информационной избыточности на точность местоопределения при различных алгоритмах фильтрации координат ВС; -при определении координат ВС на предельно малых высотах 100.200 м, введение ограничения на минимальный угол места НКА рабочего созвездия на уровне -10° заметно в 1,5.2 раза повышает точность местоопределения. Необходимо увеличить продолжительность приёма сигналов и уменьшение выбора рабочего созвездия НКА. - повышение точности местоопределения ВС путем выбора оптимального созвезд ия НКА;

- разработан алгоритм навигационной поддержки от приемоиндикатора СРНС канала передачи данных в ТТТДПС СРНС, обеспечивающих категорированную посадку ВС, и в системах УВД с АЗН и дана оценка его эффективности;

- алгоритм фильтрации по методу наименьших квадратов, позволяет ослабить требования к производительности бортового вычислителя, точность местоопределения может быть повышена за счет увеличения числа каналов измерения.

5. Проведен сравнительный анализ эффективности относительных навигационных определений в ТТТДПС СРНС с использованием корректирующего канала связи через РТР. Использование информационной поддержки канала корректирующих поправок СРНС позволяет при минимальном объеме наземного оборудования реализовать точность местоопределения, достаточную для обеспечения категорированной посадки ВС существенно в 2-3 раза уменьшить погрешность.

Основные научные и практические результата диссертации опубликованы 67 работах [101-167] в том числе 45 статей, из которых 35 статей в изданиях рекомендованных по списку ВАК, 20 из них в центральных изданиях. Кроме этого 23 статьи депонировано в ВИНИТИ [168-190] и опубликовано 15отчётовНИР [191-205].

1. Автоматизация процессов управления воздушным движением: Учебное пособие для ВУЗов гражданской авиации. Ю.П. Дарымов, Г.А. Крыжановский, В.А. Солодухин и др.; Под ред. Г.А. Крыжановского. -М.: Транспорт, 1981. 400 с.

2. Автоматизация самолётовождения и уаравления воздушным движением. П.А. Агаджанов, В.Г. Воробьёв, A.A. Кузнецов, Е.Д. Маркович. М.:Транспорт, 1980.357с.

3. Автоматизированные системы управления- воздушным движением: В.И.Савицкий, В.А.Василенко,Ю.АВладимировидр.;Под ред.В.ИСавицкош.-М.:Транспорт,1986.192с.

4. Автоматизация управления воздушным движением: Т.Г. Анодина, A.A. Кузнецов, Е. Д. Маркович/Под ред. д.т.н. A.A. Кузнецова. — М.: Транспорт, 1992. 280 с.

5. Крь1жановскийГАВведениевприкладнуютшриюУВД.-М.:Машино(лроение, 1984.364с.

6. Олянюк П.В., Астафьев Г.П., Грачёв BlB. Радионавигационные устройства и системы Гражданской авиации. М.: Транспорт, 1988: 320 с.

7. Рубцов В.Д., Слипченко П.М. Влияние возмущений ионосферы на качество связи систем УВД в высоких широтах. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, № 76, 2004, с. 122-124.

8. Кинкулькин ИЕ.,РубцовВ.Д Фазовый метод определения координаг.-М: Сов.радио, 1979.

9. Соловьёв Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: ИТЦ. Эко-Трендз. 2000.268 с. 10: ХивричИ.Г. Автоматизированноевождениевоздушныхсудов. М.:Транспорт, 1985.

10. Сосновский A.A. Авиационная радионавигация. Справочник. М.:Транспорт,1980.

11. Сосновский A.A., Хаймович И.А. Радиотехнические средства ближней навигации и посадки летательных аппаратов.—М.: Машиностроение, 1992.280 с.

12. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС.-М:ИПРЖР,* 1998.

13. Шебшаевич B.C., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы, 2-е изд. М.: Радио и связь, 1993.

14. Чуров Е.П. Спутниковые системы радионавигации. М.: Сов. радио,Л 977.

15. Волков Н.М:, Иванов Н.Е., Салшцев В.А., Тюбалин В .В: Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Зарубежная радиоэлектроника, 1997, №1.

16. Состояние и перспективы развития системы ГЛОНАСС. Росавиакосмос, 2001.

17. Задорожный А.И.и др. Широкозонные системы EGNOS и MSAS и аэронавигационная система России. Межд. НТК." Аэронавигация", Окг.98. Новости навигации, 1999До 1.

18. Селшцев В.А. Станция мониторинга радионавигационных полей ГЛОНАСС-GPS и определения дифференциальных поправок. Радиотехника. 1996, № 1, с. 89-93.

19. Радиосвязь и навигация. Средне орбитальные спутниковые РНС. ИПРЖР, 1999, № 2.

20. Кудрявцев ИВ., и др. Бортовые устройства спутниковых РНС.-М.: Транспорт, 1988.

21. Анодина Т.Г. Основные направления и перспективы автоматизации управления воздушным движением. В кн.: УВД. М.: Воздушный транспорт, 1979.

22. Варавва В.Г., Кирейчиков В.А. Контроль целостности GNSS в бортовых навигационных системах. Проблемы безопасности полетов, 1992, № 9.-28626. Кинкулькин И.Е. Совмещенная БА СРНС. Радиотехника, 1996, № 1.

23. Кульнев В.В., Куликов В.Ю. Обработка информации от нескольких ККС при реализации ДР ГЛОНАСС и GPS. Радиотехника. Радиосистемы. 1998, №9, с.71-78.

24. Шатраков Ю.Г., Мосяков Е.А., Эйдельзон М.С. Морские радионавигационные системы. М.: Учебное пособие. Радио и связь, 1991. 96 с.

25. Методические указания по оценке технико-экономической эффективности технической эксплуатации авиационной техники по состоянию. -М: Гос. НИИ ЭР ATTA, 1980.

26. Аппаратура радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Системы координат. Методы перевычислений координат определяемых точек. Госстандарт России, 1997.

27. ВолосовП.С. Судовые комплексы СРНС. М.: Судостроение, Ленинград, 1976.

28. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления. М.: Наука, 1975.

29. Сейдж Э.П, Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.

30. Молокановг.ф.0бъекгавньшконтрольточнскяист1олегоюждеш1я.мвоениздат, 1980.

31. Вдовиченко Н.С., Набатов О.С., Соломинцев B.B. Системы связи воздушных судов гражданской авиации. — М.: Транспорт, 1988. 303 с.

32. Конрад Д. Анализ СРНС. Управление в космосе. М.: Наука. 1972.

33. Система «Satrek» для наведения ракет «Трайдент-2». Экспресс-информация. Серия: Космическая техника и телеметрия, № 15, 1985.

34. Некоторые проекты в области мобильной связи, через ИСЗ. Mobile satellite communications proposals. Finean R.J. BT Technol. J. 1996. -14. № 3. c. 74 50. Англ.

35. Новое поколение систем спутниковой связи. Satellite communication enters next generation/Lloyd's Ship MaJlag. 1996. 17, № 7. Suppl. c.18. Англ. Место хран. ГПНТБ.

36. Эксперименты по спутниковой связи с использованием ETS-VI. Arimoto Yoshinori. Nihon kokai gakkaishi. Navigation. 1996. - Jse 130. C. 24-30. Яп.

37. Ван Дейк К. Использование СРНС для обеспечения требуемого уровня характеристик глобальной спутниковой навигационной системы. Радиотехника. Радиосистемы. Радионавигационные системы и навигационные комплексы. 1996. № 1 стр. 77-82.

38. Кантор Л .Я. Справочник по спутниковой связи и вещанию.-М.:Радиои связь. 1988.342с.

39. Спилкер Д Цифровая спутниковая связь. М: Под ред. Маркова В.В. Связь. 1979.592с.

40. Кошовицкий Л.В. Проектирование многоканальных СПИ-Уч.пос.М.: МЭИ. 1980.73с.

41. Крылов Г.М. Амплитудно-фазовая конверсия. -М.: Москва Связь. -1979.-256 с.

42. Бородач С.В. Искажения и помехи в многоканальных системах. М:Связь. 1976.267с.

43. Хотунцев Ю.Л. Интермодуляционные искажения в приёмных и передающих СВЧ полупроводниковых устройствах. Изв.Вузов. Радиотехника 1983. Т.26, №10. С.28-38.

44. Богданович Б.М Нелинейные искажения в усилительных устройствах. М: Связь. 1980.

45. Чистяков Н.И. К вопросу о АФК. Радиотехника. 1979. № 10, т. 34. С. 39,40.

46. Ризкин И.Х. К обоснованию квазистатического метода расчета амплитудно-фазовой конверсии. Радиотехника. 1978. № 8. С. 32-38.

47. Мымрикова H.H. О корректности расчета многосигнальных характеристик методом квазистационарной амплитуды-Радиотехника и электроника 1980. т.25. №11.2472-2474.

48. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. 2. М.: Советское радио, 1975.

49. Тихонов В.И., Бакаев Ю.Н. Статистическая теория радиотехнических устройств. М.: ВВИА им. Проф. Н.Е. Жуковского, 1978.

50. Петров А.В., Анализ и синтез радиотехнических комплексов. М.: Радио и связь, 1984.

51. Гольдин С.М. О нахождении продуктов преобразования суммы гармонических сигналов 4-х полюсником с комплексной нелинейностью. РадиотехникаЛ975.№1,т.30.с.21 -28.

52. Андреевская Т.М., Солнцев В.А. Квазистационарный метод исследования СВЧ усилителя с переменными параметрами. Электроника СВЧ. 1990. вып. 4 (428). с. 64.

53. Забалканский Э.С., Левин М.Е. — Преобразование спектра в усилителях с комплексной нелинейностью. Радиотехника, 1998, № 2, 15-18 с.

54. Державин О.М., Гришина Л.Н. Определение спектра на выходе нелинейного элемента с АФК в полигармоническом режиме. Тр. МЭИ. 1979. Вып. 495.

55. Многочастотные режимы в приборах СВЧ. В£. Железовский. М.: Связь. 1978. с. 175.

56. Макаренко Б.И., Иванов М.А. Функциональный метод исследования нелинейных радиотехнических систем. Радиотехника. 1980. № 4, с. 13-24.

57. ПупковЮА.Анализнелинейных систем функциональных степенных рядов.М.: 1982.188с.

58. Кудашов В.Н. Влияние комплексной нелинейности усилителя на помехоустойчивость систем связи с 4M. "Труды учебных институтов связи". 1979. Вып. 69.

59. Сидоров В.М: Метод разделения спектра в УКН. Радиотехника. 1976.Т.31. №4. с. 10-17.

60. Комаров Н.В. Исследование энергетических и фазовых характеристик ЛБВ в многочастотном режиме работы. Электронная техника. Электр. СВЧ. 1978. № Ю. с. 19-31.

61. Чекробарти Д. Измерения коэффициента АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований в ЛБВ,. Труды ТИИЭР, 1968, т. 56, № 11, с. 325-326.

62. Железовский Б.Е. Многочастотные режимы в приборах СВЧ. М.: Связь. 1978.256 с.

63. МалышенкоВ.И., Солнцев В.А. Нелинейные фазовые искажения в ЛБВ при усилении двух сигналов. Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1976. Вып.7. с.32.

64. WestcottR.T. Investigation of multiplr FM/FDM carriers trough a satellite T. W.T. operating near saturation. Electronics Record. "Proc. IEEE",vol 144, № 6 June 1967, p726-740.

65. Sunde E.D. Intermodulation distortion in multicarrier FM System, IEEE, Part 2, International Convertation Record. 1965. March 22-26. p.130-146.

66. FuenzalidaF.C., ShimboO.Time domain analysisof intermodulation effects caused by nonlinear amplifiers.-COMSAT Technical Review, 1973, vol.3 № 1, p.89-141.

67. Шимбо. О. Влияние взаимной модуляции преобразования АМ-ФМ и адетивного пума в системах на ЛБВ с большим числом несущих. ТИИЭР, т.59, №2, С.130-139,-1971

68. Зюко А.Г., Фалько А.И., Ванкет В.Л. Эффективность систем передачи дискретных сообщений с помехоустойчивым кодированием. М.: Радио и связь. 1985. 272 с.

69. Распределение частотных ресурсов без помех. Harada Y.Denshi joho tsushin gakkaishi J.Inst. Elektron, Inform. and Cjmmun. Eng. 1995. 78. № 8. C. 741-744. Ял.

70. Мешковский K.A. Методы построения оптимальных расстановок частот и од-нополярных ПСП. Вопр. радиоэлектроники. Техника радиосвязи. 1973. № 1. с. 34 41.

71. Корольков А.Т.Оценка эффективной расстановки частот.Тр.НИИРадио.1974.№1 .С26-31.

72. Николаев Е.Н. К задаче синтеза классов частот с малой вероятностью комбинационных помех. Радиотехника. - 1977. т. 32. — № 7. С. 10-14.

73. ЗахароваР.В.Расстановка частот сигналов. Вопр. Радиоэлекгроники.1970. №8. С.85-90.

74. Малютин Н.Д и др. Корректоры амплитудных и частотных характеристик СВЧ электровакуумных приборов. Обзор. Сер. 1, Электроника СВЧ. 1990. 52 с.

75. NAVSTAR GPS User Equipment Introduction. 1996. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center -GPS Joint Program Office. 1997.

76. Global Positioning System Standard Positioning Service Specification, 2nd Edition, June2, 1995. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center.

77. NAVSTAR GPS User Equipment Introduction. 1996. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center -GPS Joint Program Office. 1997.

78. Leick, Alfred. GPS Satellite Surveying. 2nd. ed. New York: John Wiley & Sons, 1995.

79. Specification Wide Area Augmentation System (WAAS), U.S.D Federal Aviation Administration, FAA-E-2892B, March 10, 1997.

80. Klein D, ParKinson B.E. The use of psevdo sattellites for improving GPS per-formince, Navigation (USA), 1984, v. 31, № 4.

81. Nilson J.T. Swearineg G.W., Wistmeer A.J. GPS aided inertial navigation. IEEE, National Aerosp. And Electron. Conference, USA, 1985.

82. Johns J.C. Enhanced Capability of GPS and its Augmentation Sy: Needs of the 21st Century, ICAO J., v. 52, N9, Nov. 1997

83. Walter Т., Enge P., Hansen A. A Proposed Integrity Equation for WAAS MOPS, ION GPS-97 Proc., Nashwille, Sept., 1997.

84. Change No. 1 to RTCA/DO-229, RTCA Paper No.206-97/TMC-284, July 15, 1997.

85. Lorenz M., et al. WAAS MOPS Requirements Validation Testing and Results, ION GPS-98 Proc., Nashwille, Sept., 1998.

86. Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification, RTCA Document Number RTCA/DO-178B, December 1, 1997.

87. Fagan J. A Static and Dynamic Analysis of the Operational GPS WAAS for Use in Precision and Non-Precision Approaches, ION GPS-98 Proc., Nashwille, Sept., 1998.

88. Comp C. Demonstration of WAAS Aircraft approach and Landing in Alaska, Там же.

89. Gillen, D., et al. 746 th Test Squadron Wide Area Augmentation System (WAAS) T & E Phase I Testing, ION GPS-98 Proc., Nashwille, Sept., 1998.

90. Steciv A., et al. Europe Pursuing a Broad Multimodal Satellite Navigation Programme as its Contribution to GNSS, ICAO J., v. 52, N9, Nov., 1997.

91. Gouni P., Job A., Design and operation of the Euridis Ranging System, Proc. DSNS-96, vol.1, St. Petersburg, May 1996, Paper № 5.

92. Rome J. H. Enhanced Noise Immunity and Error Control in a Fully Integrated JTIDS/GPS Receiver, IEEE PLAN'S-80, Atlantic City, Dec. 8-11, 1980.

93. Fried W.R. Operational Benefits and Design Approaches for Combining JTIDS and GPS Navigation Global Positioning System, v. 3, ION, 1986.

94. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И., Мельников B.C. Оптимизация по пропускной способности систем связи с МДЧР. Электросвязь. 1988, № 5, с. 13-17.

95. Касымов Ш.И. Разработка математических методов моделирования цифровых каналов передачи Данных и ретрансляции потребителям навигационных поправок и информации о состоянии целостности СРНС, УВД и связи.

96. Сб. тр. Академия гражданской авиации. № 10 (79), том VIII, 2003. Раздел Совершенствование систем навигации и УВД. Санкт-Петербург, с. 77-81.

97. Касымов Ш.И. Анализ методов определения спектральных составляющих спектра на выходе РТР ГКА широкозонных дифференциальных СРНС и ССС с МДЧР. Научный вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. Москва, 2003, № 62, с. 131-134.

98. Касымов А.Ш., Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Бесселевая и полиномиальная аппроксимации передаточных характеристик СВЧ устройств с комплексной нелинейностью. Электромагнитные волны и электронные системы. Москва, 2005, том 10, № 4, с. 27-30.

99. Касымов Ш.И. Влияние комплексной нелинейности ретранслятора с АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями на энергетические показатели качества каналов передачи данных ТИДПС СРНС, УВД и связи. Там же. Вычислительный центр РАН. 2004, № 6, с. 75-84.

100. Касымов Ш.И., Обеспечение требуемых навигационных характеристик в ТТТДПС СРНС с учётом влияния комплексной нелинейности ретранслятора при решении задач навигации, посадки ВС и УВД. Там же. Вычислительный центр РАН. 2004, № 6, с. 85-92.

101. Касымов Ш.И. Методика оценки эффективности и практическое применение оценки технологии ССС. Вопросы безопасности и устойчивости систем. Под ред. д.т.н. H.A. Сиверцева. Вычислительный центр РАН. 2004, №6, с. 141-151. j

102. Касымов Ш.И. Повышение эффективности систем использующих технологии спутниковых радионавигационных систем и спутниковых систем связи. Там же. Вычислительный центр РАН. 2004, № 6, с. 152-160.

103. Касымов Ш.И. Высокоэффективные устойчивые адаптивные автоматизированные системы управления. Там же. Вычислительный центр РАН. 2004, №6, с. 161-175

104. Борисов В.А., Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Оптимизация параметров ССС с МДЧР. Радиотехнические тетради. МЭИ, 1995, № 8, с. 57-61.

105. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Квазиоптимальная расстановка частотсигналов в ССС с МДЧР. Радиотехнические тетради. МЭИ, 1997, № 12, с. 60-62

106. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Моделирование систем связи с нелинейным ретранслятором. Сборник научных трудов. МЭИ, Москва, 1983, Вып. 607, с. 35-40.

107. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Экспериментальное исследование перекрестных искажений в системах связи с нелинейным РТР. -Сборник трудов. Вопросы оптимизации радиоэлектронных устройств. М., МЭИ, 1985, №53, с. 19-24.

108. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И., Мельников Б.В. Оптимизация систем передачи информации по критерию проигрыша по энергетике. Сборник научных трудов, с. 116-119, № 71. Под ред. А.Ф. Богомолова. МЭИ. 1985. с. 182.

109. Касымов Ш.И. Оптимизация параметров ШДПС СРНС по критерию обеспечения максимальной пропускной способности ретранслятора. — Тезисы. Межд. НТК. Там же. МГТУГА. 2003, 17-18 апреля, с. 124-125.

110. Касымов Ш.И. Проектирование каналов передачи данных с ретрансляцией через ГКА ТТТДПС СРНС. - Тезисы. Межд. НТК. Там же. МГТУГА. 2003, 17-18 апреля, с. 125-126.

111. Касымов Ш.И. Математического модель комплексной нелинейности РТР навигационного поля, состояния целостности системы и ТТТДПС СРНС.-Тезисы Межд.НТК. Там же. МГТУГА. 2003, 17-18 апреля, с. 126-127.

112. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Параметры аппроксимации комплексной нелинейности ретранслятора в спутниковых системах связи с МДЧР. — Сб. трудов. Пензенский политехнический институт. Пенза, 1982, с. 67-71.

113. Касымов Ш.И. Модель спутниковой системы связи с частотным доступом. Тезисы докладов. 5 Московская Научно-техническая конференция. "Повышение надежности радиоэлектронной аппаратуры". Сек. РТС. МЭИ, 1983, с. 9.

114. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Оптимизация систем связи с МДЧР по пропускной способности. Тезисы. Научно-техническая конференция. ОКБ МЭИ. Под ред. д.т.н., проф. А.Ф. Богомолова. Москва, 1984. с. 16.

115. Касымов Ш.И. Влияние комплексной нелинейности РТР на энергетические показатели каналов передачи данных ТТТДПС СРНС. Там же. МГТУ МАМИ. 2002, с. 1-7. ISBN5-04099020-7.

116. Касымов Ш.И. Анализатор спектра. Информационный листок № 49, Центр научно-технической информации. Новосибирск, 1981, е. 1-6.

117. Касымов Ш.И. Селектор сигналов. Информационный листок № 50, Центр научно-технической информации. Новосибирск, 1981, с. 1-8.

118. Касымов Ш.И. Оценка влияния нелинейности ретранслятора на энергетические показатели каналов ШДПС СРНС и связи. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2005. №11.

119. Касымов Ш.И. Анализ методов исследований многочастотного .режима работы мощных широкополосных передающих СВЧ устройств с нелинейными АМ/АМ, АМ/ФМ преобразованиями ШДПС СРНС и связи. -Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2005. № 12.

120. Касымов Ш.И. Использование широкозонных дифференциальных подсистем СРНС управления и связи для высокоточного определения координат подвижных объектов. Измерительная техника. Москва. 2005. № 11.

121. Касымов Ш.И. Количество продуктов интермодуляционных искажений на выходе нелинейных приёмо-передающих устройств. Измерительная,-техника. Москва,2005, № 12.

122. Касымов Ш.И. Обнаружение и распознавание интермодуляционных искажений в нелинейных устройствах ШДПС СРНС и ССС.- Измерительная, техника. Москва, 2005, №12.

123. Касымов Ш.И. Обеспечение требуемых навигационных характеристик в ШДПС СРНС с учётом влияния комплексной нелинейности РТР" при решении задач навигации и УВД. Научный вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. Москва, 2005, № 93.

124. Касымов Ш.И. Выбор оптимальных параметров канала передачи данных ШДПС СРНС. Научный вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. Москва, 2005, № 93.

125. Касымов Ш.И. Оценка влияния комплексной нелинейности ретранслятора, на энергетические показатели каналов передачи данных СРНС—Науч. вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. 2005. № 93.

126. Касымов Ш.И. Исследование спутниковых каналов передачи данных с е системы связи. Радиотехника. Москва, 2005, № 12.

127. Касымов Ш.И. Применение квазистатического метода характеристических функций для исследований СРНС.-Электросвязь. Москва, 2005, № 12.

128. Касымов Ш.И. Повышение эффективности функционирования навигации систем ШДПС СРНС и УВД. Нелинейный мир. 2005, № 8, с. 46-54.

129. Касымов Ш.И. Методы компенсации нелинейных АМ/АМ, АМ/ФМ преобразований преобразований в ретрансляторах СРНС и ССС. Там же, 2005, № 8.

130. Касымов Ш.И: Влияние нелинейности ретранслятора на показатели качества спутниковых систем радионавигации и связи. Там же, 2005, № 10.

131. Касымов Ш.И. Полунатурная модель ССС с многостанционным доступом к РТР. Деп. в ВИНИТИ. 20 е.: ил. Библ. 13 назв. 20.08.99, № 2685-В99.

132. Касымов Ш.И. Экспериментальная СВЧ установка для полу натурных исследований СРНС и ССС. Деп. в ВИНИТИ. 25 с. 20.08.99. № 2686-В99.

133. Касымов Ш.И. Методика измерения амплитудных и фазоамплитудных характеристик нелинейных устройств. Деп. ВИНИТИ 24 с. 1999, № 2687-В 99.

134. Касымов Ш.И. Количество продуктов ИМИ на выходе нелинейных СВЧ устройств. Деп. в ВИНИТИ. 17с.: ил. Библ. 19 назв. 20.08.99, №2688-В 99.

135. Касымов Ш.И. Методика поиска и распознавания продуктов ИМИ в полосе частот полезных сигналов. Деп. ВИНИТИ. 16с. 20.08.99, № 2689- В99.

136. Касымов Ш.И. Планы неравномерной расстановки частот минимизирующие количество продуктов ИМИ в полосе сигналов. Деп. ВИНИТИ. 22с. 20.08.99. № 2690-В99.

137. Касымов Ш.И.Обзор работ по исследованию влияния комплексной нелинейности РТР на качества ССС. Деп.ВИНИТИ. 27.08.99. №2715-В99. 24с.

138. Касымов Ш.И. Воздействие РЭП на приёмные тракты радиотехнических систем связи. 24 с. Библ. 36 назв. Деп. В ВИНИТИ. 27.08.99, № 2716 В99.

139. Касымов Ш.И. Многочастотный режим работы нелинейных СВЧ устройств ШТУМ. Деп. в ВИНИТИ. 16 с. Библ. 11назв. 27.08.99, № 2717-В99.

140. Касымов Ш.И. Энергетические и фазовые характеристики нелинейных СВЧ усилителей. Деп.ВИНИТИ. 20 е.: Библ. 15 назв. 27.08.99, № 2718 В99.

141. Касымов Ш.И. Линеаризация амплитудных и фазоамплитудных характеристик УКН. Деп.ВИНИТИ. 16с. Библ. 15 назв. 27.08.99. №2719-В 99.

142. Касымов Ш.И. Увеличение эффективности систем связи с МДЧР к нелинейному ретранслятору. 23 с. Деп. в ВИНИТИ 27.08.99, № 2720 В99.

143. Касымов Ш.И. К вопросу об амплитудно-фазовой конверсии (АФК). Деп. в ВИНИТИ. 11с. 04.09.00, № 2345-В00.

144. Касымов Ш.И. Анализ методов исследования нелинейных устройств в многосигнальном режиме. Деп.ВИНИТИ.2000.12с. 04.09.00,№ 2346-В00.

145. Касымов Ш.И. Метод бесселевой аппроксимации передаточных характеристик СВЧ устройств с комплексной нелинейностью. Деп. в ВИНИТИ. 2000. 7 с. 3 назв. 04.09.00, № 2347-В00.

146. Касымов Ш.И. Широкозонная дифференциальная американская под система WAAS СРНС. Деп. в ВИНИТИ.23.12.02, №135451-В02.

147. Касымов Ш.И. Европейская широкозонная дифференциальная подсистема EGNOS СРНС с ПСА. Деп. в ВИНИТИ. 23.12.02, № 135452 В02.

148. Касымов Ш.И. Широкозонная дифференциальная японская подсистема MSAS СРНС. Деп. в ВИНИТИ. 23.12.02, № 135453-В02.

149. Касымов Ш.И. Совместному использованию ТТТДПС EGNOS и MSAS в интересах ГА. Деп. ВИНИТИ. 2002. 23.12.02, № 135454-В02.

150. Касымов Ш.И. Основные термины и сокращения по спутниковым радионавигационным системам. Деп. ВИНИТИ. 23.12.02, № 135455-В02.

151. Касымов Ш.И. Повышение эффективности навигационного обеспечения воздушных судов и космических летательных аппаратов с помощью ШДПС СРНС. Деп. в ВИНИТИ. 23.12.02, № 135456-В02. 1

152. Касымов Ш.И. Исследование региональных дифференциальных подсистем СРНС. Деп. в ВИНИТИ. 23.12.02, № 135457-В02.

153. Кроме этого 15 отчётов НИР опубликовано в Государственных НИИ и ОКБ, имеют Государственный регистрационный номер или тему НИР

154. Копювицкий Л.В., Касымов Ш.И. Оптимизация ССС с МДЧР с нелинейным ретранслятором по критерию максимума пропускной способности. Отчет НИР. Гос. per. № 158/81. МНИИИ PC. Гл. 4. 12 с. Май. 1985.

155. Когновицкий Л.В., Касымов Ш.И. Выбор параметров спутниковых систем связи с многостанционным доступом с частотным разделением. -Отчет НИР. Гос. per. № 158/81. МНИИИ PC. Гл. 3. 30 стр. Май. 1985.

156. Касымов Ш.И. Моделирование и экспериментальные исследования спутниковых систем связи с МДЧР. Отчет НИР. Гос. per. № 158/81. МНИИИ PC. Глава 4. 12 стр. Дек. 1985.

157. Касымов Ш.И. Моделирование и экспериментальные исследования спутниковых систем связи с МДЧР. Отчет НИР. Гос. per. № 158/81. МНИИИРС. Глава 4. 12 стр. Дек. 1985.

158. Когновицкий JI.B, Касымов Ш.И. Определение оптимального сигнала в ССС. Отчет НИР по теме "Конкурс", дек. 1981. Гл.13. МЭИ. Научный руководитель д.т.н., с.н.с. Гуткин JI.C.

159. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Определение оптимальных параметров ССС с МДЧР при неравномерной расстановки частот,- Отчет НИР по теме "Конкурс", дек. 1982. Гл. 7. МЭИ. Науч. Рук. д.т.н. Гуткин JI.C.

160. Когновицкий JI.B., Касымов Ш.И. Оптимизация параметров ССС с нелинейным ретранслятором. Отчет НИР по теме "Конкурс", дек. 1983. Гл. 3. МЭИ. Научный руководитель д.т.н., с.н.с. Гуткин JI.C.

161. Когновицкий JI.B, Касымов Ш.И. Экспериментальное исследование каналов связи ССС. Отчет НИР по теме "Конкурс", дек. 1984. Гл. 2. МЭИ. Научный руководитель д.т.н., с.н.с. Гуткин JI.C.

162. Когновицкий JI.B, Касымов Ш.И. Оптимизация параметров ССС с МДЧР к ретранслятору. Отчет НИР по теме "Конкурс", 1985, дек., Гл. 1. МЭИ. Научный руководитель д.т.н., с.н.с. Гуткин JI.C.

163. Касымов Ш.И., Кучеров А.С., Шейман Д.И. -Обнаружение мешающих переотражений в районе ВПП. Отчет НИР по теме "Шпилька" (Ленинградский НИИ "Радиоприборы"). НЭТИ. Новосибирск. Научный руководитель, д.т.н., проф. Машарский Е.И. 1978, дек., том 1, 24 с.

164. Касымов Ш.И. Широкополосный 100 Вт ретранслятор на 300 МГц. Отчет НИР по теме "Шпилька" Там же. Дек. 1978, том 2, 60 с.

165. Касымов Ш.И. Оценка эффективности многостанционных спутниковых систем связи. Отчёт НИР "Горизонт". НПО "Энергия". ЦНИИ "Радиосвязь" 1988, Июль, 40 с.

166. Касымов Ш.И. Оценка воздействия радиопомех на нелинейный ретранслятор. Отчет НИР по теме "Годограф" МО. ЦНИИ "Радиосвязь". Май. Том. 1. 1998. 42 стр. Том. 2. 1999. 60 с.

167. Касымов Ш.И. Математическое и программное обеспечение ССС и управления. Отчёт НИР, НИИИ М.О.ЦНИИ"Радиосвязь"1999.Июнь. 14с.

168. Касымов Ш.И. Использование спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS для навигации подвижных объектов. Отчёт НИР "Навигатор". МЧС. ЦНИИ "Радиосвязь". Москва. 2002, декабрь, 30 с.

169. Касымов Ш.И. Обеспечение спутниковой транкинговой связью мобильные комплексы и подвижные объекты при чрезвычайных ситуациях и катастрофах. Отчет НИР "Радиус". МЧС. ФГУП "Мосгортранс", ЦНИИ "Радиосвязь". Москва. 2005, январь, 50 с.