Разработка методов и устройств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи

Шустов, Николай Павлович

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка методов и устройств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи

кандидата технических наук: Шустов, Николай Павлович
город: Иркутск
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.12.04

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Разработка методов и устройств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи»

Автореферат диссертации по теме "Разработка методов и устройств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи"

На правах рукописи . /

ШУСТОВ Николай Павлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДИАГНОСТИКИ НАПРАВЛЯЮЩИХ .ЛИНИЙ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- з НОЯ 2011

Иркутск 2011

4858685

Работа выполнена на кафедре «Телекоммуникационные системы» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» г. Иркутск.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, доцент

У пучков Владимир Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Горбачев Олег Анатольевич;

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Криссинель Борис Болеславович

Ведущая организация: ГОУ ВПО Омский государственный университет

путей сообщения

Защита состоится «30» ноября 2011 г. в 1300 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.073.09 при ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», с авторефератом - на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» www.istu.edu

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, прошу высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д.83, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.09 Ченскому А. Г.

Автореферат разослан «14» октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.073.09 кандидат физико-математических наук, доцент

А. Г. Ченский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Системы поездной радиосвязи (ПРС) играют важную роль в организации процесса перевозок на железнодорожном транспорте и служат для передачи: команд управления подвижным составом и обмена информацией диспетчеров с машинистами поездов. От надежного функционирования ПРС во многом зависит безопасность движения, возможность предотвращения аварийных ситуаций и оперативное устранение их причин [1]. Поэтому большое внимание уделяется разработке нового и модернизации существующего радиотехнического оборудования ПРС: улучшению характеристик приемо-передающих, антенно-фидерных и других устройств, необходимых для организации бесперебойной радиосвязи. Однако совершенствованию существующих и разработке новых методов контроля и диагностики систем ПРС уделяется недостаточно внимания. Применяемые в настоящее время методы контроля каналов ПРС обладают низкой оперативностью, высокой трудоемкостью, а также недостаточной информативностью для выявления конкретных неисправностей и определения предотказных состояний систем ПРС или ее отдельных элементов. Особенно это касается диагностики систем ПРС гектометрово-го диапазона, которые благодаря применению направляющих линий (НЛ) обеспечивают большую дальность действия и во многих случаях являются основными системами мобильной связи железнодорожного транспорта.

Работы по измерению параметров ПРС производят с помощью измерительных приемников, установленных в специализированных вагонах-лабораториях (ВЛ). Результатами измерений являются протоколы, включающие графики изменения уровней сигнала и помех вдоль перегонов, девиацию и модулирующую частоту [2]. На основе этой информации создается картина состояния радиоканалов, что помогает обслуживающему персоналу обнаруживать повреждения НЛ. К существенным недостаткам методов диагностики параметров ПРС относятся: низкая автоматизация проведения измерений и обработки их результатов, отсутствие возможности проведения измерений в режиме реального времени, высокая трудоемкость и низкая точность в определении координат повреждений. Поэтому требуется совершенствование существующих и разработка новых научно обоснованных методов диагностики направляющих линий ПРС.

Цель и задачи исследования. В диссертационной работе поставлена задача разработки новых и совершенствовании существующих методов и технических средств для контроля и диагностики направляющих линий ПРС гекто-метрового диапазона с целью повышения автоматизации и оперативности измерений, сокращения трудоемкости диагностики каналов радиосвязи и возможности определения их предотказных состояний.

Направление исследований. Одним из возможных решений поставленной задачи является разработка нового метода обработки информации в существующей системе контроля параметров ПРС с использованием вагон-лаборатории и создание на этой основе автоматизированной подсистемы диаг-

ностики НЛ как составной части единой системы мониторинга и администрирования (ЕСМА) [3].

Другим направлением исследований является разработка нового метода диагностики направляющих линий ПРО, основанного на принципах рефлекто-метрии с применением зондирующих сигналов с большими базами.

В качестве основных методов исследований в работе используются методы компьютерного моделирования амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик НЛ, устройств дистанционного зондирования направляющих линий ПРС; метод наименьших квадратов для определения параметров модели при автоматизации обработки результатов измерений вагон-лаборатории; метод Монте-Карло для оценки точности работы устройства дистанционного зондирования.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов в работе обусловлена использованием реальных измерений вагон-лаборатории, сопоставлением результатов с известными физическими моделями распространения радиосигналов и с данными, взятыми из литературы, а также применением статистических методов обработки результатов измерений и данных компьютерного моделирования.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

1. Выбрана и обоснована модель изменения поля с расстоянием при диагностике направляющих линий с использованием вагон-лаборатории и разработан метод определения неисправностей НЛ и ее предотказных состояний.

2. Разработан алгоритм обработки результатов измерений вагон-лаборатории, позволяющий повысить уровень автоматизации существующих контрольно-измерительных комплексов и создать подсистему диагностики параметров ПРС в ЕСМА.

3. Построена компьютерная модель направляющих линий ПРС, проведено моделирование их амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик и распространения по ним зондирующих сигналов. Результаты моделирования позволили оценить основные свойства НЛ и подтвердили возможность применения импульсной рефлектометрии для их диагностики.

4. Впервые для направляющих линий ПРС!! на основе принципов рефлектометрии предложен, теоретически обоснован и промоделирован метод диагностики их текущего состояния. В качестве зондирующих сигналов использованы сигналы с большими базами. Метод позволяет постоянно, в режиме реального времени, контролировать текущее состояние НЛ при допустимом уровне помех, создаваемых работе приемного оборудования ПРС.

5. Разработана структурная схема рефлектометра с использованием зондирующих сигналов с большими базами. Компьютерное моделирование его работы подтвердило, что он позволяет выполнять диагностику состояния НЛ в реальных условиях эксплуатации, при уровне помех, не превышающего установленного при работе ПРС значения.

Практическая значимость работы.

Получены результаты, которые позволяют выполнить модернизацию существующих средств измерений параметров НЛ, а также вносят существенный вклад в создание новых автоматизированных контрольно-диагностических комплексов.

Разработана и экспериментально опробована новая интерпретация измерений вагон-лаборатории, которая позволяет диагностировать состояние НЛ и определять их возможные неисправности. Метод диагностики, основанный на предлагаемой интерпретации, может быть включен в ЕСМА.

Разработано устройство для дистанционного определения места повреждения направляющих линий ПРС путем их зондирования сигналами с большими базами, при использовании которого могут быть решены следующие практические задачи:

- определение повреждений направляющих линий в режиме реального времени и их локализация;

- оценка исправных и предотказных состояний направляющих линий

ПРС;

- совместная работа устройства зондирования и приемопередающего оборудования ПРС из-за допустимого уровня помех, создаваемых рефлектометром;

- возможность включения устройства зондирования в ЕСМА хозяйства связи ОАО «РЖД».

Новизна этой разработки защищена патентом РФ на полезную модель.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Выбор модели, описывающей изменение поля с расстоянием при распространении радиосигналов по направляющим линиям поездной радиосвязи.

2. Метод и алгоритм обработки результатов измерений вагон-лаборатории.

3. Результаты компьютерного моделирования амплитудно-частотной, фа-зо-частотной характеристик направляющих линий поездной радиосвязи и распространения зондирующих сигналов по ним, которые указывают на возможность создания систем диагностики НЛ, совместимых с работой ПРС.

4. Метод и структурные схемы устройств диагностики текущего состояния направляющих линий поездной радиосвязи, основанные на принципах рефлектометр ии.

Личный вклад автора. Основные результаты диссертации являются оригинальными и получены либо автором, либо при его непосредственном участии. Постановка задач, интерпретация результатов измерений параметров поездной радиосвязи, анализ экспериментальных данных выполнены совместно с научным руководителем.

Автором самостоятельно выполнены следующие работы:

- теоретический анализ возможности создания метода диагностики параметров направляющих линий ПРС с использованием зондирующих сигналов с большими базами;

- компьютерное моделирование амплитудно-частотной, фазо-частотной характеристик направляющих линий ПРС и распространения зондирующих сигналов по ним;

- компьютерное моделирование работы рефлектометра HJI с использованием зондирующих сигналов с большими базами, проведена оценка точности локализации неисправностей в зависимости от уровня помех.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации обсуждались на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященной Дню Радио (Иркутск: ИрГТУ, 2006-2011 гг.); а также на научных семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» (Иркутск: ИрГУПС 2007-2011 гг.); на международной конференции «Innovation & Sustainability of Modern Railway» (Nanchang, China, 2008); на ежегодной Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов, посвященной 114-й годовщине Дня Радио (Красноярск, ИПК СФУ, май 2009 г.); на межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, ИрГУПС, октябрь 2009 г., май 2011 г.); на научном семинаре Научно-исследовательского института прикладной физики при ИГУ (Иркутск, ИГУ, октябрь 2009 г.); на научном семинаре Иф МГТУ ГА (Иркутск, Иф МГТУ ГА, июнь 2011 г.).

Основные публикации по теме диссертации. Результаты научного исследования отражены в 10 публикациях; из них 2 в отечественных рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК, 1 в материалах международной конференции и 1 патент на полезную модель.

Струю-ура и содержание работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 103 источника. Результаты исследования изложены на 147 страницах основного текста.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, раскрыта её актуальность, сформулированы цель и задачи диссертации, определены положения, выносимые на защиту, обоснована научная новизна и практическая значимость выполненных исследований. Дано краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе обзорного характера рассмотрены общие принципы организации систем ПРС и проблемы, возникающие в процессе эксплуатации направляющих линий, в том числе факторы, ограничивающие дальность и снижающие качество радиосвязи. В главе даны общие сведения о распространении электромагнитных волн вдоль однопроводных и двухпроводных направляющих систем. Отмечено, что HJI представляют собой протяженную антенну, воспринимающую помехи индустриального происхождения, которые создаются электроподвижным составом, высоковольтными линиями продольного электроснабжения, а также в результате работы близко расположенных промышленных

установок. Эти помехи, а также техническое состояние НЛ и являются основными причинами, ограшгчивающими дальность и качество радиосвязи.

Анализ проблем, возникающих при эксплуатации направляющих линий, показал, что применяемые способы диагностики систем поездной радиосвязи отстают от внедрения нового радиотехнического оборудования и не позволяют в полной мере реализовать его преимущества. Основными недостатками существующих измерительных комплексов, устанавливаемых на ВЛ, являются низкий уровень автоматизации, отсутствие совместимости и взаимодействия баз данных комплексов и ЕСМА, отсутствие статистической обработки результатов измерений, высокие требования к подготовке оператора и его непосредственное влияние на процесс измерений.

Определена задача исследований, заключающаяся в совершенствовании технологического процесса поиска неисправностей НЛ.

В заключении к главе сформулированы требования к методу диагностики направляющих линий ПРО, при выполнении которых возможно создание полностью автоматизированных ко1ггрольно-диагностирующих комплексов.

Во второй главе рассмотрена возможность улучшения существующего метода контроля и диагностики направляющих линий ПРС, основанного на применении вагон-лаборатории.

При изучении проблем, возникающих при диагностике НЛ с помощью вагон-лаборатории, было определено, что данные измерительные комплексы не в полной мере соответствуют функциональным требованиям ОАО «РЖД» и требуется автоматизация процесса измерений параметров ПРС, а также совершенствование процесса обработки информации, поступающей с измерительных устройств. С целью уменьшения влияния человеческого фактора на результаты измерений, проводимых с помощью вагон-лаборатории, а также возможности определения предотказных состояний была выбрана модель распространения радиосигналов в НЛ, позволяющая определить основные параметры НЛ.

Для проведения анализа экспериментальных данных и выяснения характера изменения поля с расстоянием Рс(г) рассмотрены несколько моделей.

При использовании для связи пространственных волн, излучаемых обычными антеннами может быть использована степенная модель распространения:

Здесь Р0 - мощность сигнала на единичном расстоянии г0, у - показатель степени, характеризующий скорость изменения Рс, он определяет условия распространения сигналов и, как показано в диссертации, может принимать для разных условий значения 1-^17. В системах ПРС гектометрового диапазона с использованием антенн, сравнение модели (1) с расчетами по [1] для типичных условий железнодорожной связи дают среднее значение у = 3. Модель (1) хорошо согласуется с экспериментальными да1шыми, полученными в системах

(1)

связи с использованием антенн но, ее применение для описания сигналов НЛ лишено физического смысла.

В кабельных и других направляющих системах используется экспоненциальная зависимость:

Рс(г) = рехр(-г/Ь) (2)

Эта модель зависит от реальных параметров НЛ: р - мощность в начале линии, Ъ - расстояние вдоль НЛ, на котором мощность спадает в е раз. К сожалению, эта модель описывает только однородную НЛ с постоянными параметрами. В реальных условиях направляющую линию ПРС можно считать однородной лишь приближенно.

При полном или частичном обрыве или замыкании НЛ возникает неоднородность и вблизи этого места происходит излучение пространственных волн. Поэтому используем комбинированную модель из экспоненциальной и степенной зависимостей для описания реального состояния НЛ:

Рс(г) = р-ехр(-г/Ь) + Р0\^ (2а)

второй член в (2а) характеризует долю мощности, дошедшую до приемника вне НЛ, путем излучения пространственных волн вблизи неоднородности, и Р0 есть часть мощности, излучаемая в окружающее пространство.

Оценки применимости модели (2а) для условий эксплуатации систем ПРС показали, что на расстояниях 10 - 20 км в:слад второго члена значительно меньше первого. Более того, из-за большого уровня помех, детальное определение параметров у и Р0 практически невозможно. Поэтому в дальнейших расчетах этот член был заменен на один параметр с. Тогда модель принимает вид:

Рс (г) = р ехр(-г / Ь) +с. (3)

Этот третий параметр модели с в нулевом приближении учитывает сигналы, попавшие на вход приемника, минуя направляющую линию. При малых расстояниях формула (3) совпадает с моделью (2), на больших г отличия становятся заметными, поэтому область определения: данной формулы ограничивается расстоянием до 30 км.

Для определения параметров моделей применялся метод наименьших квадратов [4]. Минимизировались функционалы вида:

^(Я1,Я2,..Л) = Е[Г,.-1018Рс(/;Л,Л7,...Я„)]2, (4)

/=1

где Х- параметры модели, а п - их число, У/ - массив экспериментальных данных.

С целью выравнивания вкладов различных измерений в соответствии с работой [4] было рассмотрено три способа задания весовых функций:

;=1

7< _______1

Ю^сС/^Л-А)

= Е[у,-1]2 (5)

адд2,..Л) = I

1018рс(г|,я1л.-.л)'

Л, Л) = £ к/^ -

(6)

(7)

/=i

В функционале (5) отклонения в каждой точке нормированы на теоретические значения Рс{г,), выраженные в дБ, и у, - новые отсчеты экспериментальных данных с учетом нормировки. Выражение (б) получено путем нормировки отклонений на экспериментальные значения Y,. Функционал (7) построен с использованием весовой функции как среднеквадратичного значения нормировки по экспериментальным и теоретическим значениям.

Для оценки параметров моделей использовались экспериментальные данные, снятые BJI на 12-ти участках Восточно-Сибирской и Забайкальской железных дорог в январе-феврале 2006 года. Обработка экспериментальных данных и определение параметров моделей (1) - (3) выполнялись путем минимизации функционалов (4) - (7) в пакете MathCAD. Применялась комбинация стандартной процедуры MathC.AD Minimize, которая является одной из реализаций метода градиентного спуска, со случайным перебором начальных значений отыскиваемых параметров. На рис. 1 изображены примеры зависимостей Рс(г), полученных после обработки экспериментальных данных на двух перегонах.

а) Р« Вт

ю-4 ю-5 10"6 Ю-7

ю-8 ю-'

\ш

s 'ч._ >

. V

б) Рс, Вт

10 15 20 г, км

10°

10 е

10"

8 10 г, км

Рис. 1 - Аппроксимация экспериментальных данных, снятых на участках а - Посольская - Темдаой, б - Мишиха - Клюевка с использованием моделей: (1) - штрих-пунктир, (2) - пунктир, (3) - сплошная линия.

Как и ожидалось, модель (3) лучше других согласуется с экспериментальными данными. Значения параметров экспоненциальных моделей (2) и (3) удовлетворительно согласуются с реальными характеристиками НЛ [1]. Параметр с в данных примерах имеет близкое значение к минимально допустимому уровню сигнала, что свидетельствует о распространении относительно большой доли энергии передатчика до приемника вне НЛ, посредством пространственных волн.

Были рассчитаны средние невязки для каждой из трех моделей по всем 12 протоколам и получено, что для моделей (1), (2) и (3) эти невязки равны соответственно 5,9, 5,8 и 5,5 дБ. В 8 случаях из 12 преимущества по степени

согласия, хотя и незначительные, были так же за моделью (3). Как видно из приведенных данных, модель (3) в среднем более точно описывает экспериментальные зависимости, и, следовательно, лучше подходит для интерпретации измерений, поэтому в дальнейшем для определения параметров НЛ применялась только эта модель.

При сравнении результатов моделирования для определения оптимального способа задания весовых функций, было выяснено, что по значениям невязок следует отдать предпочтение выражению (5), так как в 11 случаях из 12 согласие модели (3) с измерениями было не хуже, чем для выражений (6) и (7). Кроме этого было обнаружено, что нормировка разностей на теоретическое значение определяемой функции при построении функционала, увеличивает устойчивость определения параметров модели, особенно параметра с.

Анализ параметров модели (3) показал, что в большинстве случаев найденные параметры соответствовали известным свойствам НЛ в виде одиночного волноводного провода и применяемым на ¡фактике расчетам; в двух случаях значения параметров существенно отличались от известных значений для исправного состояния НЛ, причем один из них из-за сильного уменьшения уровня сигнала и появления «мертвой зоны» визуально и независимо от нас был ранее отождествлен оператором ВЛ как неисправность устройств запитки НЛ, а второй можно рассматривать как вероятную неисправность НЛ, выявленную в результате предлагаемой интерпретации данных ВЛ. Таким образом, модель (3) взята за основу для описания характера изменения мощности в системе поездной радиосвязи с применением НЛ, и разработан метод определения параметров этой модели. Для определения текущего состояния НЛ с использованием модели (3) предложен алгоритм, показанный на рис. 2.

Рис. 2 - Алгоритм определения состояния НЛ

В таблице 1 представлен массив возможных состояний системы ПРС гек-тометрового диапазона в соответствии с работой данного алгоритма и параметрами модели (3).

Таблица 1

~~ ----________ Номер элемента массива Состояние системы " —______ 1

Исправное состояние 0

Повышенные потери полезного сигнала, вероятное повреждение НЛ 1

Вероятная неисправность устройств запитки НЛ 2

Вероятное повреждение НЛ и устройств запитки 3

Повышенный уровень помех в диапшоне ПРС гектометрового диапазона 4

Повышенные потери полезного сигнала, повреждение НЛ 5

Неисправность устройств запитки НЛ 6

Повреждение НЛ и устройств запитки 1

В заключении к главе сделан вывод о том, что программная реализация данного алгоритма и его внедрение в существующие измерительные комплексы позволит повысить автоматизацию технологического процесса диагностики неисправностей НЛ по данным вагон-лаборатории.

Третья глава посвящена разработке устройства диагностики НЛ поездной радиосвязи, основанного на применении метода рефлектометрии.

Неоднородная структура НЛ и большой уровень помех являются одной из причин, из-за которых метод рефлектометрии до настоящего времени не применялся для диагностики канатов ПРС. Диагностика НЛ при помощи рефлек-тометрических методов в данных условиях является сложной технической задачей, решение которой необходимо начинать с выбора параметров диагностирующего сигнала а, следовательно, и с определения полосы пропускания НЛ, которая рассчитана для передачи сравнительно узкой полосы частот ~200кГц [4], а её реальные частотные характеристики неизвестны. Высокий уровень помех, постоянная работа приемопередающих устройств, затрудняет проведение измерительных работ по изучению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) направляющих линий в реальных условиях. Поэтому воспользуемся моделированием частотных свойств НЛ с помощью специализированных программных средств.

Для моделирования была собрана информация о типовых элементах направляющих линий ПРС, составлены их модели, а затем с использованием специального программного пакета МГСЯОСАР [5] построены компьютерные модели однопроводной и двухпроводной направляющих линий ПРС. Таким способом были исследованы различные варианты НЛ. На рис. 3 в качестве примера показана АЧХ двухпроводной направляющей линии на участке Восточносибирской железной дороги Большой Луг - Подкаменная длиной 26 км. Видно, что АЧХ имеет сложный, изрезанный характер, что объясняется наличием не-однородностей, которые создают многократные переотражения.

Оценка полученных амплитудно-частотных характеристик показала, что полоса пропускания двухпроводной НЛ на уровне -6дБ имеет значение А/~ 1 МГц, что в несколько раз превышает частотный диапазон сигналов ПРС. Это указывает на возможность создания не только систем контроля НЛ, со-

вместимых с работой ПРС, но и других систем связи с подвижными объектами железнодорожного транспорта, например, систем передачи цифровых данных.

и, мВ—г..........................................................-.......I..............■'■.....I......I................»......................

! I

0 ...■.¿иг» »пшш..! „.,...■ ,

0,1 1 2,13 10 Р. МГц

Рис. 3 - Амплитудно-частотная характеристика двухпроводной НЛ на участке Большой Луг - Подкаменная

Для изучения возможности использования методов рефлектометрии для диагностики НЛ, было проведено компьютерное моделирование распространения зондирующих сигналов по направляющим линиям ПРС. В качестве зондирующего сигнала был использован однополярный прямоугольный импульс длительностью т = 500 не, у такого импульса в полосе 1 МГц заключено ~70% энергии. На рис. 4 показан процесс определения расстояния до неисправности. Как видно, после первого колебательного отклика, в данном случае это и есть отражение от моделируемой неисправности, на рефлектограмме присутствуют еще несколько откликов. Данный эффект объясняется тем, что отраженный от неисправности импульс возбуждает колебательные процессы на элементах НЛ, которые находятся между рефлектометром и повреждением НЛ, кроме того некоторые вторичные отклики получены в результате вычитания и соответствуют исправным элементам НЛ, которые расположены на большем расстоянии от рефлектометра чем повреждение. Таким образом, при многократном повреждении НЛ возможно определение расстояния только до неисправности, которая находится ближе всего к рефлектометру, то есть однократной неисправности. Отражения от элементов, входящих в состав НЛ существенно осложняют диагностику. Для оптимизации и улучшения разрешающей способности в условиях диагностики НЛ, было предложено определять место повреждения путем сравнения эталонной и текущей рефлектограмм.

При моделировании НЛ использовались табличные значения коэффициента укорочения g=l,05, однако, наличие дополнительных реактивностей в линии, приводит к изменению коэффициента % на различных участках линии, а, следовательно, и к изменению скорости распространения волны на данных участках. На моделируемом участке НЛ коэффициент g изменялся в пределах от 1,05+1,07, при определении места повреждения НЛ подобный разброс может привести к значительной ошибке 8 = 0.021, где I - расстояние до поврежде-

ния, и g необходимо определять в процессе калибровки НЛ в ее исправном состоянии.

Точность определения места положения неисправности Д/, полученная в результате моделирования, из-за влияния конечной полосы пропускания, для одиночного однополярного зондирующего импульса при отсутствии шума в линии составляет не более 10 м, а при отношении сигнал/шум 5Ж=14 дБ Д/ »50 м.

в) Рефзекгтфамма, напученная в результате вычитания Рис. 4 - Определение места повреждения НЛ

Описанный способ зондирования НЛ с применением одиночного прямоугольного импульса дает приемлемые результаты только для низкого уровня помех. Локализация повреждений с помощью метода рефлектометрии в условиях сложной помеховой обстановки и постоянной работы передающих устройств ПРС требует оптимизации и совершенствования методов диагностики с применением зондирующих сигналов с большими базами и их накоплением за большой период времени.

Четвертая глава посвящена разработке и моделированию работы рефлектометра направляющих линий с применением зондирующих сигналов с большими базами.

Сформулированы основные требования к выбору зондирующих сигналов для рефлектометра НЛ поездаой радиосвязи:

1. Зондирующий сигнал не должен создавать помехи, превышающие их допустимый уровень и должна обеспечиваться совместимость работы ПРС с одновременным проведением диагностирования направляющих линий.

2. Сигнал должен обладать хорошими автокорреляционными свойствами, обеспечивающими высокую вероятность обнаружения отражений на фоне помех. Для этого корреляционная функция сигнала должна иметь наибольшее отношение уровней основного и боковых лепестков.

В значительной степени этим требованиям удовлетворяют кодовые последовательности Баркера и М-последовательности [6]. С помощью компью-

терного моделирования в диссертации показано, что наиболее эффективными сигналами для зондирования НЛ являются псевдослучайные М-последовательности, состоящие из импульсов разной полярности. Была использована периодическая М-последовательность из 15 разнополярных импульсов.

С целью создания устройства диагностики НЛ были разработаны структурные схемы и алгоритмы работы основных узлов рефлектометра. Для моделирования их работы в программе Simulink 6 построена компьютерная модель устройства дистанционного зондирования НЛ, включающая в себя формирователь зондирующей последовательности, модель направляющей линии и корреляционный приемник с квадратурными каналами (рис. 5).

Формирователь адндир)ющей последовательности

UnJpilar i Bipolar Conrerter

I ПШ1С БП БУ БМ1

БУС 3 ДО

БУС I

БЫ 2 ЕПЗ 2 БУС

Корреляционный приелтик с квадратурными каналами

Рис. 5 - Модель рефлектометра и поврежденной HJ1 в Simulink

Формирователь зондирующей последовательности и корреляционный приемник представляют собой рефлектометр НЛ. Формирователь зондирующей последовательности состоит из генератора шумоподобного сигнала (ГШПС), блока преобразования (БП) ШПС к знакопеременному виду, блока усиления (БУ) и балансного модулятора (БМ 1). На выходе ЕМ 1 имеется фазоманипули-рованная радиочастотная 15-элементная М - последовательность с несущей частотой, близкой к рабочей частоте ПРС.

Модель поврежденной НЛ состоит из следующих блоков. Блок ослабления (БО) и блок задержки (БЗ) задают ослабление сигнала и его смещение на время т3, которое соответствует времени прихода отраженного сигнала от неисправности НЛ, находящейся на расстоянии Ьп =1000 м от рефлектометра. Для моделирования реальных условий распространения в схему модели добавлен полосно-пропускающий фильтр (ППФ) с полосой пропускания / = 1

МГц. Генератор шума (ГШ) формирует шумовой сигнал с нормальным распределением случайного напряжения. На выходе генератора гармонического сигнала (ГГС) формируется сигнал, имитирующий работу передающих устройств

ПРС. После сумматора образуется сигнал у(1), представляющий собой аддитивную смесь отраженного, шумового и гармонического сигналов.

Решение задачи по определению расстояния до неисправности заключалось в вычислении временного интервала между зондирующим и отраженным сигналом. Для этого в схему необходимо включить устройство, позволяющее задерживать опорный сигнал на некоторые фиксированные отрезки времени г1,т2,...гЛГ, и вычислять корреляцию для каждого г,.. Число интервалов задержки N должно выбираться как отношение максимально возможного расстояния до неисправности к разрешающей способности рефлектометра. Очевидно, что даже при Л—100 1000 построение многоканального коррелятора вызывает значительные трудности. Число каналов такого приемника зависит от заданной разрешающей способности по дальности, и с увеличением числа каналов увеличивается количество однотипных элементов устройства. Более рациональным способом решения поставленной задачи является построение последовательного анализатора и введение в схему элементов, обеспечивающих переменную временную задержку. С учетом этого для решения задачи обнаружения неисправности НЛ и ее локализации был построен корреляционный приемник с квадратурными каналами. Приемник выполняет последовательное сравнение сдвинутых во времени копии опорного сигнала с отраженными от неисправности. Это достигается благодаря введению в схему генератора линейно-возрастающего сигнала (ГЛВС) и двух блоков переменной задержки (БПЗ 1 и БПЗ 2), обеспечивающих временную задержку г(0 = Ьг, где т - значение задержки в момент времени t, к - коэффициент пропорциональности. Блоки усреднений «БУС 1» и «БУС 2» в каждом из каналов обеспечивают первичные накошгение и усреднение результатов обработки. После этого происходят операции по выделению огибающей корреляционной функции, они заключаются в возведении сигналов каждого канала в квадрат и их суммирования. В блоке «БУС 3» происходит окончательное усреднение результатов обработки за время в к раз превышающее разрешающую временную способность рефлектометра. На экране цифрового осциллографа (ЦО) строится огибающая полученной функции. В реальном рефлектометре для определения места неисправности цифровой осциллограф может быть заменен решающим устройством.

Описанный алгоритм равносилен комбинированной когерентной и некогерентной обработке сигналов и уступает по качеству работы чисто когерентной обработке, но зато позволяет заменить параллельную обработку последовательными вычислениями и снизить требования к корреляционному устройству. Возникающий при этом проигрыш можно компенсировать увеличением времени накопления сигналов.

Для оценки точности работы рефлектометра в реальных условиях в зависимости от значения отношение сигнал/шум был использован метод статистических испытаний Монте-Карло. Многократность измерений и их соответствие статистическому ансамблю удалось обеспечить с помощью генератора гауссова шума, который в 8ти1тк позволяет использовать различные реализа-

ции. В наших условиях оптимальным по времени вычислений было 300 усреднений для получения одной реализации. При таком числе усреднений и при рассчитанной мощности отраженного сигнала, значение параметра 8 дБ.

Для оценки точности работы рефлектометра в зависимости от значения параметра ¿¡Ж, примем в качестве рассматриваемых ЖК2=18 дБ и 5Ж3=28 дБ. При каждом из этих значений было проведено 60 испытаний по определению расстояния до неисправности Ьп, полученные результаты сведены в таблицу 2. Для каждого значения параметра £Л'7? рассчитан доверительный диапазон, который с вероятностью у = 0,95 покрывает искомый параметр ¿н-

Таблица 2

Значение параметра SNR, дБ L„ - среднее значение измеряемой величины. м сг - среднеквадра-тическое отклонение LH, м Доверительный диапазон, м

8 958,8 292,7 [884,7; 1032,8]

18 1002,7 36.2 [993,5: 1011,81

28 1000,6 5,3 [999,2; 1001,9]

На рис. 6. представлены гистограммы частот распределения параметра 1-н при трех значениях 8МК.

o,i 0,075 0,05 0,025

1 i

SNR,= 8 дБ 12 _

ÜL.M'' h

121

456 791 958,8 1126 1461 1796 L,M

0,75 0,5 0,25

/ / SNR2= 18 дБ

/ / \ \

, У V

ií TT-ívL^iU™, 1

862 902 942 982 1002,7 1022 1062 1102 1142 L,m n¡ „-i

13/

SNR3= 28 дБ

йч 1

986 990 994 998 1000,6 1002 1006 1010 Г,,м Рис. 6-Гистограммы частот распределения величины L„ при различных значениях параметра SNR

Следует отметить, что из-за значительного отличия разброса 1н при различных значениях параметра £Л7?, построение гистограмм в одинаковом масштабе неудобно, поэтому меюштабы по осям на трех диаграммах разные. Видно, что во всех трех рассматриваемых случаях искомая величина Хн имеет нормальное распределение вероятности, максимум функции распределения совпадает со средним значением величины ¿н и при увеличении £№?? происходит уменьшение среднеквадратического отклонения, то есть повышается точность определения расстояния до неисправности НЛ.

Значение среднеквадратической ошибки о^ = 292,7 м при £М?1=8 дБ является чрезмерно большой погрешностью определения расстояния до неисправности НЛ, и в этом случае число усреднений АГ1=300 в корреляционном приемнике является недостаточным при расчетном уровне помеховых сигналов в НЛ. Однако при &УК2=18 дБ среднеквадратическая ошибка составляет а2 = 36,2 м, и такое значение ошибки можно принять допустимым в условиях эксплуатации НЛ поездной радиосвязи. Рассчитаем число усреднений Ы2 необходимое для увеличения сигнала на 10 дБ для некогерентного суммирования. Будем считать, что НЛ за время усреднений является стационарной и усреднения N2 измерений, кроме этого используя предположение о некоррелированности помех во время отдельных измерений и считая когерентными отражения от фиксированной неисправности, тогда для увеличения до значения 18 дБ необходимо усреднить около //2=3000 отсчетов. Чтобы получить значение параметра «?Жз=28 дБ, необходимо усреднить как минимум ЛГ3=30000 отсчетов.

Приведенные результаты компьютерного моделирования свидетельствуют о возможности проведения диагностики НЛ при помощи разработанной структурной схемы рефлектометра. Определение расстояния до неисправности НЛ в условиях сложной помеховой обстановки и постоянной работы приемопередающих устройств возможно с ошибкой не хуже чем сг = 5 м при числе усреднений Лз~30000.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Диссертационная работа содержит решение актуальной задачи, имеющей важное значение для развития радиотехнических средств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи с целью повышения безопасности движения и оптимизации перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.

В процессе диссертационного исследования были получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложена новая интерпретация данных измерений вагона-лаборатории. Для этого использована экспоненциальная модель с учетом пространственных волн, которая наиболее адекватно описывает процесс распространения сигналов по направляющим линиям поездной радиосвязи. Разработан метод определения параметров модели, основанный на поиске глобального минимума функционала, построенного по методу наименьших квадратов с ис-

пользованием экспериментальных данных; проведена оценка применимости этого метода на примере реальных измерений.

2. На основании проведенного компьютерного моделирования направляющих линий поездной радиосвязи с учетом их реальных параметров, исследованы частотные характеристики двухпроводных и однопроводных волноводов. Полученные результаты по расчету АЧХ свидетельствуют о значительном превышении полосы пропускания, до значения порядка 1 МГц, по сравнению с диапазоном работы ПРС ГМВ (около 25 кГц). Это указывает на возможность создания систем диагностики НЛ, совместимых с работой ПРС.

3. Рассмотрена возможность метода диагностики НЛ с применением способа рефлектометрии, основанного на зондировании направляющих линий короткими импульсными сигналами. Разработана компьютерная модель рефлектометра и выполнена оценка точности определения расстояния до места неисправности при использовании зондирующего сигнала в виде одиночного видеоимпульса. Показано, что при отсутствии шума в исследуемой линии точность, ограниченная дисперсией скорости, не превышает значения 10 м, при введении в линию шума точность ухудшается до 50 м при отношении сигнал/шум 14 дБ.

4. Предложено применение шумоподобных зондирующих сигналов в рефлектометрических устройствах диагностики направляющих линий ПРС. Как показано, это позволяет улучшить выделение полезных сигналов в условиях сложной помеховой обстановки, повысить точность определения расстояния до места повреждения, снизить требования к энергетике зондирующих импульсов и обеспечить одновременную работу систем диагностики и поездной радиосвязи. В качестве зондирующего сигнала использована фазоманипулиро-ванная 15 - разрядная разнополярная периодическая М-последовательность, модулирующая гармонический сигнал с частотой около средней частоты работы ПРС 2 МГц. Выбраны длительность элементарного символа М-последовательности 2 мке и период ее повторения 200 мкс.

5. В качестве алгоритма получения данных на выходе рефлектометра предложен комбинированный алгоритм когерентной и некогеренгной обработки сигналов. Для развертки по дальности введена развертка по задержке опорного сигнала на входе коррелятора в предположении о стационарности состояния НЛ за время измерений. Такой алгоритм позволяет заменить параллельную обработку последовательными вычислениями и снизить требования к вычислительному устройству корреляционного приемника. Возникающий при этом проигрыш можно компенсировать увеличением времени накопления сигналов.

налов в диагностируемой линии и одновременной работы передающих устройств ПРС. При числе усреднений Л-3000 получено значение параметра ЖУ7?=18 дБ, а среднеквадратическое отклонение составляет 36,2 м, что является допустимым для локализации неисправностей НЛ. При дальнейшем увеличении числа усреднений N можно добиться уменьшения погрешности измерений дальности без учета дисперсии НЛ до значений с = 5 м, ¿'АГЛ=28 дБ при #-30000.

Цитируемая литература

1. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «Российские железные дороги» : утв. первым вице - президентом ОАО «Российские железные дороги» X. Ш. Забировым 26.08.2004. -М.: ТРАНСИЗДАТ, 2005.- 112 с.

2. Кпышев И.П Контроль параметров каналов радиосвязи / И.П. Кны-шев, В.А. Козьмин, А.Н. Новиков, Л.И. Балышем // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 5. - С. 30 - 33; № 6. - С. 27- 28.

3. Маневич П.Ю. Единая система мониторинга и администрирования хозяйства связи / П.Ю. Маневич // Connect! Мир связи. - М.: Информационно издательский центр «Connect!», 2009. № 3.

4. Мудров В. И. Методы обработки измерений. Квазиправдоподобные оценки / В. И. Мудров, В. Л. Кушко - М.: Советское Радио, 1983. - 304 с.

5. Разевиг Д.В. Схематическое моделирование с помощью Micro-Cap 7 / Д.В. Разевиг. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2003 - 368 с.: ил.

6. Гантмахер В.Е. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка / В.Е. Гантмахер, Н.Е. Быстров, Д.В. Чеботарев - СПб.: Наука и техника, 2005. 400 с. ил.

Основные результаты диссертации представлены в работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Шустов Н.П. О методе обработки измерений при диагностике направляющих линий поездной радиосвязи / Н.П. Шустов // Вестник ИрГТУ. -Иркутск: ИрГТУ- 2008. - № 3(35). - С. 110 - 113.

2. Шустов Н.П. Интерпретация данных измерений вагон-лаборатории в системах поездной радиосвязи / В.Е. Унучков, С.А. Шурыгин, Н.П. Шустов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск: ИрГУПС - 2009. С - 142 - 149.

Публикации в других изданиях

3. Шустов Н.П. Разработка рефлектометра для контроля и диагностики направляющих линий поездной радиосвязи / Н.П. Шустов, Г.В. Печеный // Современные проблемы радиоэлектроники: Материалы V межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной Дню Радио. - Иркутск: ИрГГУ, 2006. - С. 134-141.

4. Шустов Н.П. Об изменении поля с расстоянием в системах связи с подвижными объектами / В.Е. Унучков, А.Г. Краско, Н.П. Шустов // Современные проблемы радиоэлектроники и связи: Материалы VI межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Иркутск: ИрГТУ, 2007. - С. 128- 133.

5. Shustov N.P. About development of mobile communication systems at Russian railways / A.G. Krasko, V.E. Unuchkov, N.P. Shustov // Innovation and sus-tainability of modern railway proceedings of ISMR' 2008. - China: China Railway Publishing Ilouse, 2008. - P.500 - 503.

6. Патент на полезную модель № 84332 Российская Федерация, МПК B61L25/00. Устройство для дистанционного определения места повреждения направляющих линий поездной радиосвязи / В,Е Унучков, Н.П. Шустов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Иркутский государственный университет путей сообщения. -2009108974/22; заявл. 11.03.2009; опубл. 10.07.2009.

7. Шустов Н.П. Оперативная диагностика направляющих линий поездной радиосвязи с использованием шумоподобных сигналов / Н.П. Шустов // Современные проблемы радиоэлектроники: Материалы XI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием молодых ученых и студентов, посвященной 114-й годовщине Дня радио. / Под ред. А.И. Громыко. - Красноярск: СФУ. - 2009. - С. 49 - 52.

8. Шустов Н.П. Моделирование амплитудно-частотной характеристики волноводного тракта поездной радиосвязи / Н.П. Шустов, В.Е. Унучков // Современные проблемы радиоэлектроники и связи: Материалы VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Иркутск: ИрГТУ, 2009. - С. 231 - 236.

9. Унучков В. Е. Моделирование разрешающей способности рефлектометра при диагностике направляющих линий поездной радиосвязи / В. Е. Унучков, Н. П. Шустов // Материалы межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона». Иркутск, 12-15 октября 2009 г. - Иркутск, ИрГУПС, 2009. - С. - 290 - 295

10. Шустов Н. П. Оценка точности работы рефлектометра направляющих линий поездной радиосвязи /Н. П. Шустов // Материалы межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона». Иркутск, 16-18 мая 2011 г. - Иркутск, ИрГУПС, 2011. Т. 1. - С. - 195 - 200.

Подписано в печать 12.10.2011. Формат60 х90/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 130 экз. Зак. 65к.

Лицензия ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Шустов, Николай Павлович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ.

1.1 Общие принципы организации систем поездной радиосвязи.

1.2 Организация систем поездной радиосвязи гектометрового диапазона.

1.3 Распространение электромагнитных волн по направляющим проводам.

1.4 Возбуждение направляющих линий.

1.5 Проблемы эксплуатации систем поездной радиосвязи.

1.6 Предпосылки к совершенствованию методов контроля и диагностики параметров поездной радиосвязи.

Выводы к главе.

ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛИНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВАГОН-ЛАБОРАТОРИИ.

2.1 Существующий метод диагностики систем поездной радиосвязи.

2.2 Характер изменения поля с расстоянием в системах железнодорожной радиосвязи.

2.3 Интерпретация данных измерений вагон-лаборатории в системах поездной радиосвязи гектометрового диапазона.

2.4 Предложения и рекомендации по автоматизации обработки результатов измерений.

Выводы к главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛИНИЙ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ.

3.1 Контроль и диагностика в проводных и кабельных линиях связи.

3.2 Отражение волн на неоднородностях направляющих линий.

3.3 Использование рефлектометрического метода для диагностики направляющих линий поездной радиосвязи.

3.4 Моделирование амплитудно-частотной характеристики направляющих линий.

3.5 Моделирование работы рефлектометра направляющих. линий поездной радиосвязи.

Выводы к главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ РЕФЛЕКТОМЕТРА НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛИНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЛОЖНЫХ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ.

4.1 Выбор сигналов для системы дистанционного зондирования.

4.2 Выбор алгоритма корреляционной обработки сигналов.

4.3 Разработка структурной схемы рефлектометра направляющих линий.

4.4 Моделирование работы рефлектометра направляющих линий поездной радиосвязи.

4.5 Обработка результатов моделирования.

Выводы к главе.

Введение 2011 год, диссертация по радиотехнике и связи, Шустов, Николай Павлович

Актуальность работы. Системы поездной радиосвязи (ПРС) играют важную роль в организации процесса перевозок на железнодорожном транспорте и служат для передачи команд управления подвижным составом и обмена информацией диспетчеров с машинистами поездов. От надежного функционирования ПРС во многом зависит безопасность движения, возможность предотвращения аварийных ситуаций и оперативное устранение их причин [17, 54] Поэтому большое внимание уделяется разработке нового и модернизации существующего радиотехнического оборудования ПРС: улучшению характеристик приемо-передающих, антенно-фидерных и других устройств, необходимых для организации бесперебойной радиосвязи. Однако совершенствованию существующих и разработке новых методов контроля и диагностики систем ПРС уделяется недостаточно внимания. Применяемые в настоящее время методы контроля каналов ПРС обладают низкой оперативностью, высокой трудоемкостью, а также недостаточной информативностью для выявления конкретных неисправностей и определения предотказных состояний систем ПРС или ее отдельных элементов. Особенно это касается диагностики систем ПРС гектометрового диапазона, которые благодаря применению направляющих линий (НЛ) обеспечивают большую дальность действия и во многих случаях являются основными системами мобильной связи железнодорожного транспорта.

Работы по измерению параметров ПРС производят с помощью измерительных приемников, установленных в специализированных вагонах-лабораториях (ВЛ). Результатами измерений являются протоколы, включающие графики изменения уровней сигнала и помех вдоль перегонов, девиацию и модулирующую частоту [12, 30, 31, 32, 73, 74]. На основе этой информации создается картина состояния радиоканалов, что помогает обслуживающему персоналу обнаруживать повреждения. К существенным недостаткам методов диагностики параметров ПРС относятся: низкая автоматизация проведения измерений и обработки их результатов, отсутствие возможности проведения измерений в режиме реального времени, высокая трудоемкость и низкая точность в определении координат повреждений. Поэтому требуется совершенствование существующих и разработка новых научно обоснованных методов диагностики направляющих линий ПРС.

Цель и задачи исследования. В диссертационной работе поставлена задача разработки новых и совершенствовании существующих методов и технических средств для контроля и диагностики направляющих линий ПРС гектометрового диапазона с целью повышения автоматизации и оперативности измерений, сокращения трудоемкости диагностики каналов радиосвязи и возможности определения их предотказных состояний.

Другим направлением исследований является разработка нового метода I диагностики направляющих линий ПРС, основанного на принципах рефлектометрии с применением зондирующих сигналов с большими базами.

В качестве основных методов исследований в работе используются методы компьютерного моделирования амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик НЛ, устройств дистанционного зондирования направляющих линий ПРС; метод наименьших квадратов для определения параметров модели при автоматизации обработки результатов измерений вагон-лаборатории; метод Монте-Карло для оценки точности работы устройства дистанционного зондирования.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов в работе обусловлена использованием реальных измерений вагон-лаборатории, • сопоставлением результатов с известными физическими моделями распространения радиосигналов и с данными, взятыми из литературы, а также применением статистических методов обработки результатов измерений и данных компьютерного моделирования.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

4. Впервые для направляющих линий ПРС на основе принципов рефлектометрии предложен, теоретически обоснован и промоделирован метод диагностики их текущего состояния. В качестве зондирующих сигналов использованы сигналы с большими базами. Метод позволяет постоянно, в режиме реального времени, контролировать текущее состояние НЛ при допустимом уровне помех, создаваемых работе приемного оборудования ПРС.

5. Разработана структурная схема рефлектометра с использованием зондирующих сигналов с большими базами. Компьютерное моделирование его работы подтвердило, что он позволяет выполнять диагностику состояния НЛ в реальных условиях эксплуатации, при уровне создаваемых помех, не превышающем установленного при работе ПРС значения.

Практическая значимость работы.

Получены результаты, которые позволяют выполнить модернизацию существующих средств измерений параметров НЛ, а также вносят. существенный вклад в создание новых автоматизированных контрольно-диагностических комплексов.

Разработана и экспериментально опробована новая интерпретация измерений вагон-лаборатории для диагностики состояния НЛ и определения их возможных неисправностей. Метод диагностики, основанный на предлагаемой интерпретации, может быть включен в ЕСМА.

- определение повреждений направляющих линий в режиме реального времени и их локализация;

- оценка исправных и предотказных состояний направляющих линий;

- возможность включения устройства зондирования в состав ЕСМА хозяйства связи ОАО «РЖД».

Новизна этой разработки защищена патентом РФ на полезную модель.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Выбор модели, описывающей изменение поля с расстоянием при распространении радиосигналов по направляющим линиям поездной радиосвязи.

2. Метод и алгоритм обработки результатов измерений вагон-лаборатории.

3. Результаты компьютерного моделирования амплитудно-частотной, фазо-частотной характеристик направляющих линий поездной радиосвязи и распространения зондирующих сигналов по ним, которые указывают на возможность создания систем диагностики НЛ, совместимых с работой ПРС.

Автором самостоятельно выполнены следующие работы:

- компьютерное моделирование амплитудно-частотной, фазо-частотной характеристик направляющих линий ПРС и распространения зондирующих сигналов по ним; компьютерное моделирование работы рефлектометра НЛ с использованием зондирующих сигналов с большими базами, оценка точности локализации неисправностей в зависимости от уровня помех. t

Апробация результатов работы. Материалы диссертации обсуждались на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной Дню Радио (Иркутск: ИрГТУ, 2006-2011 гг.); а также на научных семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» (Иркутск: ИрГУПС 2007-2011 гг.); на международной конференции «Innovation & Sustainability of Modern Railway» (Nanchang, China, 2008); на ежегодной Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов, посвященной 114-й годовщине Дня Радио (Красноярск, ИПК СФУ, май 2009 г.); на межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, ИрГУПС, октябрь 2009 г., май 2011 г.); на научном семинаре Научно-исследовательского института прикладной физики при ИГУ (Иркутск,

ИГУ, октябрь 2009 г.); на научном семинаре Иф МГТУ ГА (Иркутск, Иф МГТУ ГА, июнь 2011 г.).

Структура и содержание работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 103 источника. Результаты исследования изложены на 147 страницах основного текста.

Во введении дана общая характеристика работы, раскрыта её актуальность, сформулированы цель и задачи диссертации, определены положения, выносимые на защиту, обоснована научная новизна и практическая значимость выполненных исследований. Приведено краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе обзорного характера рассмотрены общие принципы организации систем ПРС и проблемы, возникающие в процессе эксплуатации направляющих линий, в том числе факторы, ограничивающие дальность и снижающие качество радиосвязи. В главе даны общие сведения о распространении электромагнитных волн вдоль однопроводных и двухпроводных направляющих систем. Отмечено, что НЛ представляют собой протяженную антенну, воспринимающую помехи индустриального происхождения, которые создаются электроподвижным составом, высоковольтными линиями продольного электроснабжения, а также в результате работы близко расположенных к приемной аппаратуре различного рода промышленных установок. Эти помехи, а также техническое состояние НЛ и являются основными причинами, ограничивающими дальность и качество радиосвязи.

Определена задача исследований, заключающаяся в совершенствовании технологического процесса диагностики состояния НЛ и поиска неисправностей.

В заключении к главе сформулированы требования к методу диагностики направляющих линий ПРС, при выполнении которых возможно создание полностью автоматизированных контрольно-диагностирующих комплексов.

Для проведения анализа экспериментальных данных и выяснения характера изменения поля с расстоянием рассмотрены несколько моделей распространения сигналов. В результате выбрана физическая модель, наиболее точно описывающая характер изменения мощности в системе поездной радиосвязи гектометрового диапазона с применением НЛ. Разработан метод определения параметров модели, основанный на поиске глобального минимума функционала, построенного по методу наименьших квадратов; выбран способ задания весовых функций, учитывающий вклад различных ошибок в результаты измерений при изменении расстояния. Предложен алгоритм определения состояния НЛ поездной радиосвязи. Программная реализация данного алгоритма и внедрение в существующие измерительные комплексы позволит повысить автоматизацию контроля состояния и диагностику неисправностей направляющих линий по данным вагон-лаборатории.

Третья глава посвящена разработке устройства диагностики НЛ поездной радиосвязи, основанного на применении метода рефлектометрии. Описаны приборы и особенности их использования для контроля проводных и кабельных линий связи, рассмотрены основы формирования стоячих волн и отраженных сигналов при различных неисправностях линии. Описаны факторы, мешающие внедрению рефлектометрических методов для диагностики НЛ и возможности их устранения, разработана структурная схема устройства диагностики НЛ поездной радиосвязи.

Неоднородная структура НЛ и большой уровень помех являются одной из причин, из-за которых метод рефлектометрии до настоящего времени не применялся для диагностики каналов ПРС. Диагностика НЛ при помощи рефлектометрических методов является сложной технической задачей, решение которой было начато с выбора параметров диагностирующего сигнала а, следовательно, с определения полосы пропускания направляющих систем. НЛ гектометрового диапазона рассчитаны для передачи сравнительно узкой полосы частот -25 кГц [54], а их реальные частотные характеристики неизвестны. Для определения полосы пропускания НЛ было проведено компьютерное моделирование направляющих линий поездной радиосвязи и исследованы частотные характеристики двухпроводных и однопроводных направляющих линий. Пропускная способность двухпроводной волноводной линии составила А/ МГц. Полученные результаты по расчету АЧХ направляющих линий свидетельствуют о значительном превышении ее полосы пропускания по сравнению с диапазоном работы ПРС. Это указывает на возможность развития не только систем диагностики НЛ, совместимых с работой ПРС, но и других систем связи с подвижными объектами железнодорожного транспорта, например, систем передачи цифровых данных. - V

Выполнено компьютерное моделирование работы метода рефлектометрии НЛ и распространения зондирующих сигналов по направляющим линиям ПРС. Точность определения места положения неисправности, полученная в результате моделирования, из-за влияния конечной полосы пропускания, неоднородности коэффициента укорочения для одиночного однополярного зондирующего импульса при отсутствии шума в линии составила А/«10 м, а при отношении 5УУ7?=14 дБ Д/« 50 м.

Отмечено, что локализация повреждений НЛ с помощью метода рефлектометрии в условиях сложной помеховой обстановки и постоянной работы приемо-передающих устройств ПРС затруднена, поэтому необходимо использовать накопление результатов измерений для увеличения отношения

Например, последовательное накопление 3000 измерений и их усреднение дает увеличение ЯЖ на 35 дБ.

Результаты, проведенного моделирования показали, что при выполнении определенных требований метод рефлектометрии может быть использован для диагностики направляющих линий ПРС.

Сформулированы основные требования к выбору зондирующих сигналов для рефлектометра НЛ поездной радиосвязи:

1. Зондирующий сигнал не должен влиять на работу систем поездной радиосвязи, должна обеспечиваться совместимость передачи информации с одновременным диагностированием направляющих линий.

2. Сигнал должен обладать хорошими автокорреляционными свойствами, обеспечивающими высокую вероятность его обнаружения на фоне помех. Корреляционные функции должны иметь основной лепесток максимальной амплитуды и боковые лепестки минимальной амплитуды.

Отмечено, что в значительной степени требованиям по выбору диагностирующих сигналов удовлетворяют . кодовые последовательности Баркера и М-последовательности. С помощью компьютерного моделирования показано, что наиболее эффективными сигналами для зондирования НЛ являются псевдослучайные М-последовательности, состоящие из импульсов разной полярности.

Разработаны структурные схемы и алгоритмы работы основных узлов рефлектометра. В программе математического моделирования ЗнпиПпк 6 [22] построена компьютерная модель устройства дистанционного зондирования НЛ, включающая в себя формирователь зондирующей последовательности, модель направляющей линии с дефектом и корреляционный приемник с квадратурными каналами.

В качестве формирователя зондирующей последовательности использован генератор фазоманипулированной пятнадцати разрядной М-последовательности, состоящей из импульсов разной полярности.

Модель направляющей линии построена с учетом проведенных ранее исследований её частотных характеристик.

Для регистрации отраженных сигналов использован корреляционный приемник с квадратурными каналами, реализующий алгоритм обработки сигналов, в котором для развертки по дальности до места дефекта введена непрерывная развертка по времени в предположении о стационарности состояния НЛ за время измерений. Такой алгоритм равносилен комбинированной когерентной и некогерентной обработке сигналов, он позволяет заменить параллельную обработку последовательными вычислениями и снизить требования к вычислительному устройству, но уступает по качеству работы чисто когерентной обработке Возникающий при этом проигрыш можно компенсировать увеличением времени накопления сигналов.

Выполнена оценка точности локализации дефекта НЛ при различных уровнях радиопомех на входе корреляционного приемника. Показано, что точность локализации улучшается при уменьшении уровня радиопомех или при увеличении числа усреднений рефлектограмм.

В заключении сформулированы наиболее значимые выводы сделанные автором в ходе диссертационного исследования и показаны направления дальнейших внедрений полученных результатов.

Заключение диссертация на тему "Разработка методов и устройств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи"

Выводы к главе

1. Произведен выбор зондирующего сигнала для рефлектометра НЛ поездной радиосвязи. С помощью компьютерного моделирования показано, что наиболее эффективными сигналами для зондирования НЛ являются псевдослучайные М-последовательности, состоящие из импульсов разной полярности. В качестве зондирующего сигнала выбрана 15 - разрядная разнополярная М-последовательность, модулированная гармоническим сигналом с частотой равной средней частоте работы ПРС. Длительность элементарного символа последовательности составляет 2 мкс.

2. В качестве алгоритма обработки отраженных сигналов выбран алгоритм комбинированной когерентной и некогерентной обработки сигналов. Для развертки по дальности была введена непрерывная развертка по времени в предположении о стационарности состояния НЛ за все время измерений. Выбранный алгоритм позволяет заменить параллельную обработку последовательными вычислениями и снизить требования к вычислительному устройству. Возникающий при этом проигрыш можно компенсировать увеличением времени накопления сигналов.

3. Разработана структурная схема рефлектометра для диагностики направляющих линий поездной радиосвязи в режиме реального времени. Элементы рефлектометра выполняют следующие функции: формирование псевдослучайных зондирующих последовательностей и управление их основными параметрами: частотой и длительностью следования пачек зондирующих сигналов; обработка отраженных сигналов в соответствии с предложенными алгоритмами; отображение рефлектограмм на дисплее и сохранение ранее полученных рефлектограмм в архивной памяти.

4. В результате моделирования по методу Монте-Карло для надежности у = 0,95 была выполнена оценка среднеквадратического отклонения измеренной дальности до места повреждения при различном уровне помеховых сигналов в диагностируемой линии и одновременной работы передающих устройств ПРС. При числе усреднений N=3000 получено значение параметра 57\7?=18 дБ, а среднеквадратическая ошибка <7 = 36,2 м, такая ошибка является допустимой для локализации неисправностей НЛ. Дальнейшее увеличение параметра может быть получено увеличением числа усреднений ТУ, в результате компьютерного моделирования установлено, что значение 57УК=28 дБ и сг = 5 м возможно при 7У>30000.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ проблем, возникающих при эксплуатации направляющих линий поездной радиосвязи, показал, что применяемые способы диагностики качественных показателей систем поездной радиосвязи отстают от внедрения новой техники и не позволяют в полной мере реализовать ее преимущества. Основными недостатками существующих измерительных комплексов являются низкий уровень автоматизации, отсутствие обеспечения совместимости и взаимодействия баз данных комплексов и ЕСМА, отсутствие опции статистической обработки результатов измерений, высокие требования к подготовке оператора и его непосредственное влияние на процесс измерений.

Диссертационная работа содержит решение актуальной задачи, имеющей важное значение для развития средств диагностики направляющих линий поездной радиосвязи с целью повышения безопасности движения на железнодорожном транспорте и оптимизации перевозочного процесса.

В процессе диссертационного исследования были получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложена новая интерпретация данных измерений } вагона-лаборатории. Для этого использована экспоненциальная модель с учетом пространственных волн, которая наиболее адекватно описывает процесс распространения сигналов по направляющим линиям поездной радиосвязи. Разработан метод определения параметров модели, основанный на поиске глобального минимума функционала, построенного по методу наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных; проведена оценка применимости этого метода на примере реальных измерений.

4. Предложено применение шумоподобных зондирующих сигналов в рефлектометрических устройствах диагностики направляющих линий ПРС. Как показано, это позволяет улучшить выделение полезных сигналов в условиях сложной помеховой обстановки, повысить точность определения расстояния до места повреждения, снизить требования к энергетике зондирующих импульсов и обеспечить одновременную работу систем диагностики и поездной радиосвязи. В качестве зондирующего сигнала использована фазоманипулированная 15 - разрядная разнополярная периодическая М-последовательность, модулирующая гармонический сигнал с частотой около средней частоты работы ПРС 2 МГц. Выбраны длительность элементарного символа М-последовательности 2 мкс и период ее повторения 200 мкс.

5. В качестве алгоритма получения данных на выходе рефлектометра предложен комбинированный алгоритм когерентной и некогерентной обработки сигналов. Для развертки по дальности введена развертка по задержке опорного сигнала на входе коррелятора в предположении о стационарности состояния НЛ за время измерений. Такой алгоритм позволяет заменить параллельную обработку последовательными вычислениями и снизить требования к вычислительному устройству корреляционного приемника.

Возникающий при этом проигрыш можно компенсировать увеличением времени накопления сигналов.

6. Разработаны структурные схемы и алгоритмы работы основных узлов рефлектометра НЛ и проведено компьютерное моделирование его измерительного тракта, которое показало возможность работы рефлектометра с требуемой для практики точностью. В результате статистических испытаний были построены распределения измеренной дальности до места повреждения, которые оказались близкими к нормальному закону. Выполнена оценка среднеквадратических отклонений распределений при различном уровне помеховых сигналов в диагностируемой линии и одновременной работы передающих устройств ПРС. При числе усреднений N=3000 получено значение параметра 57У/2=18 дБ, а среднеквадратическое отклонение составляет 36,2 м, что является допустимым для локализации неисправностей НЛ. При дальнейшем увеличении числа усреднений N можно добиться уменьшения погрешности измерений дальности без учета дисперсии НЛ до значений а = 5 м, дБ при //-30000.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю кандидату физико-математических наук, доценту Унучкову Владимиру Евгеньевичу за постановку задачи диссертационной работы, помощь на этапах организации и проведения исследований, за внимание и требовательность при анализе и интерпретации результатов, а также за полученные автором опыт и знания в области радиотехники.

Автор признателен заведующему кафедрой «Телекоммуникационные системы» ФГБОУ ИрГУПС доктору физико-математических наук, профессору Климову Николаю Николаевичу и всему коллективу кафедры за всестороннюю помощь, полезные советы, ценные и критические замечания при выполнении и обсуждении диссертационной работы.

Библиография Шустов, Николай Павлович, диссертация по теме Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

1. Алмазян К. К. Дуплексная поездная радиосвязь на Красноярской дороге / К. К. Алмазян, А. И. Яшин, Т. В. Широкова // Автоматика, связь, информатика. -2001.-№ 8.-С. 6 —7.

2. Алмазян К. К. Стандарт ОАО «РЖД» по оснащению подвижного состава средствами радиосвязи / К. К. Алмазян, С. И. Тропкин, Е. К. Яковлева // Автоматика, связь, информатика. 2008. - № 1. - С. 20 - 22.

3. Андрушко О. С. Измеритель радиопомех нуждается в доработке / О. С. Андрушко // Автоматика, связь, информатика. 2005. — №1. - С. 17-18.

4. Банкет В. Л. Композитные коды Баркера / В. Л. Банкет, М. С. Токарь // Цифров1 технологи. 2007 №2. - С. 8 - 18.

5. Борзенко Н. П. Повышение качества поездной радиосвязи / Н. П. Борзенко // Автоматика, связь, информатика. 2007. - №8. - С. 18-21.

6. Ваванов Ю. В. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта / Ю. В. Ваванов, А. В. Елезаренко, А. А. Танцюра и др.. М. : Транспорт, 1991.-303 с.

7. Ваванов Ю. В. Станционная и поездная радиосвязь / Ю. В. Ваванов, О. К. Васильев, С. И. Тропкин ; Главное управление учебными заведениями МПС. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1979. - 287 с. ,

8. Ваванов Ю. В. Частотный ресурс МПС: состояние и перспектива / Ю. В. Ваванов // Автоматика, связь, информатика. 2000. - № 4. - С. 36 37.

9. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны / Л. А. Вайнштейн. М.: Радио и связь, 1988.-440 с.

10. Варакин JI. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л. Е. Варакин.- М.: Радио и связь, 1985. 384 с.

11. Васюк Д. С. Мониторинг радиосвязи на Московской дороге / Д. С. Васюк, О. С. Андрушко // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 12. - С. 26 -28.

12. Виноградов В. В. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / В. В. Виноградов, С. Е. Кустышев, В. А. Прокофьев. М. : Маршрут, 2002. - 416 с.

13. Гантмахер В. Е. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка / В. Е. Гантмахер, Н. Е. Быстров, Д. В. Чеботарев. СПб. : Наука и техника, 2005.- 400 с.

14. Гольдштейн Л. Д. Электромагнитные поля и волны / Л. Д. Гольдштейн, Н. В. Зернов. -М.: Советское радио, 1971. 666 с.

15. Горелов Г. В. Радиосвязь с подвижными объектами железнодорожного транспорта / Г. В. Горелов, Ю. И. Таныгин. М.: Маршрут, 2006. - 263 с.

16. Горохов В. М. Цифровой вейвлет-рефлектотметр. Рефлектометрия во временной области Электронный ресурс. / В. М. Горохов, Д. В. Сергеев. — Режим доступа : http://www.svpribor.ru/vestnik.php?id=070302015011

17. Громаков Ю. А. Концептуальные аспекты развития сотовой связи / Ю. А. Громаков // Электросвязь. 2003. - № 11. - С. 65 - 70.

18. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных / Н. Джонсон Ф. Лион ; пер. Э. К. Лецкий. — М.: Мир, 1980.-610 с.

19. Долуханов М. П. Распространение радиоволн / М. П. Долуханов. — М. : Связь, 1972.-338 с.137

20. Дьяконов В. П. Ма^аЬ 6.5 ЭР1/ 7.0 + 81шиНпк 5/6. Основы применения. Библиотека профессионала / В. П. Дьяконов. М. : СОЛОН-Пресс, 2005. -800 с.

21. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : учеб. для студентов вузов ж.-д. трансп. / И. Е. Дмитренко, В. В. Сапожников, Д. В. Дьяков ; Под ред. И. Е. Дмитренко. -М.: Транспорт, 1994. 263 с.

22. Иммореев И. Я. Эффективность использование энергии зондирующих импульсов в сверхширокополосной локации / И. Я. Иммореев, Л. И. Телятников // Радиотехника. — 1997. — №9. С. 33 - 37.

23. Иммореев И. Я Сверхширокополосные и узкополосные системы связи. Совместная работа в общей полосе частот / И. Я. Иммореев, А. А. Судаков // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2003. - №2. - С. 34 - 37.

24. Ициксон А. И. Тенденции развития электросвязи на Российских железных дорогах / А. И. Ициксон // Автоматика, связь, информатика. 2002. - № 9. -С. 12-14.

25. Климова Т. В. Особенности построения системы вБМ-Я ОАО «РЖД» / Т. В. Климова // Автоматика, связь, информатика. 2008. - № 12. С. - 25 — 26.

26. Кнышев И. П. Контроль параметров каналов радиосвязи / И. П. Кнышев, В. А. Козьмин, А. Н. Новиков, Л. И. Балышем // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 5. - С. 30 - 33.

27. Кнышев И. П. Контроль параметров каналов радиосвязи / И. П. Кнышев, В. А. Козьмин, А. Н. Новиков, Л. И. Балышем // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 6. - С. 27 - 28.

28. Кнышев И. П. Формирование обобщенной оценки качества аналового радиоканала / И. П. Кнышев, Л. И. Балышем // Автоматика, связь, информатика. 2009. - № 2. - С. 17 - 18.

29. Ксендзук А. В. Использование шумоподобных сигналов в радиолокационных системах дистанционного зондирования / А. В. Ксендзук // Электромагнитные волны и электронные системы. — Москва, 2004. Т. 9. - № 9 - 10. - С. 62 - 72.

30. Ли У. Техника подвижных систем связи / У. Ли ; Пер. с англ. М. : Радио и связь, 1985.-392 с.

31. Ломухин Ю. Л. Распространение сигналов и измерения в двухпроводных линиях / Ю. Л. Ломухин, В. П. Кузнецов. Иркутск. : изд-во ИРИИТа, 1998.-93 с.

32. Лукоянов С. В. Система МИКАР: технические средства и методы измерений / С. В Лукоянов // Автоматика, связь, информатика. 2004. — №2. - С. 33 - 36.

33. Лукоянов С. В. Система МИКАР: технические средства и методы измерений / С. В Лукоянов // Автоматика, связь, информатика. 2004. -№3. - С. 28-29.

34. Манаев Е. И. Основы радиоэлектроники / Е. И. Манаев. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.

35. Марпл С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С. Л. Марпл ; пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 584 с.

36. Мудров В. И. Методы обработки измерений. Квазиправдоподобные оценки / В. И. Мудров, В. Л. Кушко М.: Советское Радио, 1983. - 304 с.

37. Одинский А. Л. Использование мобильных широкополосных систем передачи / А. Л. Овдинский // Автоматика, связь, информатика. 2007. — №1.-С. 45-46.

38. Одинский А. Л. Развитие стандарта GSM-R для нужд ОАО «РЖД» / А. Л. Одинский // Автоматика, связь, информатика. 2008. - № 12. С. 30 - 31.

39. Патюков В. Г. Обобщенный корреляционный анализ сигналов Электронный ресурс. / В. Г. Патюков, Е. В. Патюков // Электронный журнал «Исследовано в России». 2007. - Т. 10. - С. 1486 - 1490. - Режим доступа: http://zhurnal.gpi.ru/articles/2007/136.pdf

40. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн : Учебник для вузов / Б. М. Петров. Изд 2-е, испр. - М. : Горячая линия - Телеком, 2004. - 558с.

41. Петрович Н. Т. Системы связи с шумоподобными сигналами / Н. Т. Петрович, М. К. Размахнин. М.: Советское радио, 1969. - 232 с.

42. Полозков П. А Дистанционная проверка качества радиосвязи / П. А. Полозков, А. А. Ведерников // Автоматика, связь, информатика. 2005. -№8.-С. 20-24.

43. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «Российские железные дороги» : утв. первым вице президентом ОАО «Российские железные дороги» X. Ш. Забировым 26.08.2004. - М.: ТРАНСИЗДАТ, 2005. - 112 с.

44. Разевиг Д. В. Схематическое моделирование с помощью Micro-Cap 7 / Д. В. Разевиг. М.: Горячая Линия - Телеком, 2003. - 368с.

45. Рогов А. П. Применение рефлектометров / А. П. Рогов, С. В. Чупракова // Автоматика, связь, информатика. 2006. - №-12. С. — 29 - 31.

46. Ромашкова О. Н. Перспективы применения сотовых систем подвижной связи на железнодорожном транспорте / О. Н. Ромашкова // Автоматика, телемеханика, связь. 2001. - № 8. С. 42 - 44.

47. Семенов Н. А. Техническая электродинамика / Н. А. Семенов. М. : Связь, 1973.-480 с.

48. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко. СПб. : Питер, 2002. - 608 с.

49. Слюнтяев А. Н. Будущее технологической радиосвязи / А. Н. Слюнтяев // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 5. С. 2 - 5.

50. Слюнтяев А. Н. Текущее состояние и направления развития технологической радиосвязи / А. Н. Слюнтяев // Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 1. С. 3 - 6.

51. Строков Ю. Р. Дальность действия поездной радиосвязи: плюсы и минусы / Ю. Р. Строков //Автоматика, связь, информатика. 2005. - №5. - С. 41 - 42.

52. Строков Ю. Р. Дорожная лаборатория службы информатизации и / Ю. Р. Строков // Автоматика, связь, информатика. 2003. - №5. - С. 28 - 30.

53. Тараненко А. Ю. Проектирование цифровой сети технологической радиосвязи / А. Ю. Тараненко // Автоматика, связь, информатика. 2008. -№ 12. С. 27-30.

54. Тарасов Н. А. Использование метода импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий. Электронный ресурс. / Н. А. Тарасов. Режим доступа http://reis.narod.ru/metod.htm

55. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Г. В. Горелов и др.. М. : УМК МПС, 1999. - 576 с.

56. Трёпшин В. Ф. Измерение параметров поездной радиосвязи / В. Ф. Трёпшин, Ю. А. Швидкий // Автоматика, связь, информатика. 2009. - №10. С.-28-32.

57. Трёпшин В. Ф. Измерение параметров поездной радиосвязи / В. Ф. Трёпшин, Ю. А. Швидкий // Автоматика, связь, информатика. 2009. - №11. С.-30-32.

58. Тропкин С. И. Борьба с радиопомехами при электротяге на переменном токе / С. И. Тропкин // Автоматика, связь, информатика. 2009. № 4. - С. — 21-23.

59. Унучков В. Е. Автоматизация обработки данных радиофизического эксперимента / В. Е. Унучков // Тезисы докладов научной конференции, посвященной 70-летию ИГУ. Иркутск : ИГУ, 1988. - С. 9-12.

60. Унучков В. Е. Интерпретация данных измерений вагон-лаборатории в системах поездной радиосвязи / В. Е. Унучков, С. А. Шурыгин, Н. П. Шустов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -Иркутск: ИрГУПС 2009. С - 142 - 149.

61. Художитков П. И. О проблеме обеспечения электромагнитной совместимости электроподвижного состава и локомотивной радиоаппаратуры / П. И. Художитков // Транспорт Урала. 2006. — № 2 (9). -С.-57-60.

62. Чигринец В. А. Комбинированная обработка шумоподобных сигналов в сверхширокополосных системах связи : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.12.04 / Чигринец Владислав Аркадьевич. Томск, ТУ СУР, 2004. - 256 с.

63. Шалыт Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях / Г. М. Шалыт. М. : Энергоиздат, 1982. - 312 с.

64. Шустов Н. П. О методе обработки измерений при диагностике направляющих линий поездной радиосвязи / Н. П. Шустов // Вестник ИрГТУ. Иркутск: ИрГТУ- 2008. - № 3(35). - С. 110 - 113.

65. Яковлева В. Г. Средства симплексной технологической радиосвязи (Анализ парка радиосредств и перспективы модернизации) / В. Г. Яковлева, К. К. Алмазян, С. И. Тропкин // Автоматика, связь, информатика. 2000. - №4. -С. 33-35.

66. Furse C. Feasibility of spread spectrum sensors for location of arcs on live wires / C. Furse, P. Smith, M. Safavi, C. Lo // IEEE Sensors Journal. 2005. - Vol. 5. - № 6. - P. 1445-1450.

67. Furse C. Frequency-domain reflectometry for on-board testing of aging aircraft wiring / C. Furse, Y. Chung, R. Dangol, M. Nielsen, G. Mabey, R. Woodward // IEEE Transaction on electromagnetic compability. 2003. - Vol. 45. № 2. - P. 306-315.

68. Introduction to Ultra-Wideband Radar Systems / James D. Taylor and others. -Boca Raton : CRC Press, 1994. 688 p.

69. Lo C. Noise-domain reflectometry for locating wiring faults / C. Lo, C. Furse // IEEE Transactions on Electromagnetic Compability. 2005. - Vol. 47. - № 1. — P. 97-104.

70. Method and apparatus for line probe signal processing : pat. 6829293 USA: Int. CI.7 H 04 B 1/38; H 04 L 5/16 / William W. Jones (US), Ragnar H. Jonsson (IS),

71. Sverrir Olafsson (IS); assignee Mindspeed Technologies, Newport Beach, CA (US). 09/764167; filed 16.12.2001; date of patent 07.12.2004; -23 p.

72. Morgan Samuel P. Prediction of indoor wireless coverage by leaky coaxial cable using ray tracing / Samuel P. Morgan // IEEE Transaction on Vehicular Technology. 1999. - Vol. 48. № 6. - P. 2004 - 2015.

73. Naik. S. Multicarrier reflectometry / S. Naik, C. Furse, B. Farhang-Boroujeny // IEEE Sensors Journal. 2006. - Vol. 6. - № 3. - P. 812 - 818.

74. Smith P. Analysis of spread spectrum time domain reflectometry for wire fault location / P. Smith, C. Furse, J. Gunther // IEEE Sensors Journal. 2005. Vol. 5. -№ 6. -P. 1469-1478.

75. Tsai P. Mixed-signal reflectometer for location of faults on aging wiring / P. Tsai, C. Lo, Y. Chung, C. Furse // IEEE Sensors Journal. 2005. - Vol. 5. - № 6. -P. 1479-1482.

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00