по Редькинским стандартам

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И

РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФГБОУ ВПО

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА»

Факультет эксплуатации водного транспорта и судовождения

*

Кафедра «Радиоэлектроника»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: РНС На тему: «Уязвимость спутниковых систем (РНС) в отношении помех и

повышение помехозащищенности»

Выполнил: курсант 341 учебной группы ФЭВТ и СВ, спец. «ТЭТР» Хомяков К.В.

Проверил: Рагозин Е.А

Новороссийск

2013

Содержание

	Содержание.	2
	Введение	3
1	Требования к навигационному обеспечению морских судов	5
2	Требования к навигационному обеспечению судов речного флота	7
3	Требования к навигационному обеспечению наземных объектов	8
4	Использование СРНС при обеспечении навигации	12
	морских и речных судов
5	Помехозащищенность и электромагнитная совместимость СРНС	15
5.1	Источники помех	15
5.2	Защита от помех	21
6	Применение СРНС в гражданской авиации	28
	Заключение	36

2

Введение

Спутниковые навигационные системы (СНС) ГЛОНАСС и GPS со своими наземными и космическими дополнениями все активнее вторгаются в различные сферы человеческой деятельности. Согласно маркетинговым исследованиям Министерства торговли США объем продаж мирового рынка этих систем к 2003 г.

превысит 16 млрд. долл.

Системы продемонстрировали высокие точностные характеристики определения координат, скорости и времени воздушных, космических, морских и наземных подвижных средств. Они в состоянии обеспечить существенное повышение безопасности движения транспортных средств, наиболее экономичное решение задач картографии и геодезии, землеустройства, освоения удаленных, слабо изученных территорий и акваторий морей и океанов, обеспечения регулярности функционирования буровых и добывающих платформ на шельфе и в открытом море,

горных, строительных и сельскохозяйственных работ, быстрого поиска и спасения терпящих бедствие, точной синхронизации разнесенных в пространстве объектов и др.

Сами СНС или, как их еще называют, спутниковые радионавигационные системы (СРНС), не стоят на месте и относятся к одной из наиболее динамично развивающихся областей радиотехники. Они реализуют новые возможности в обеспечении безопасности страны, на транспорте, в народном хозяйстве, науке и образовании, при организации путешествий, в спорте и туризме.

Аппаратура спутниковых навигационных систем становится все более массовым средством, которое находит применение в различных областях нашей жизни. По прогнозам общий мировой парк потребителей к 2005 году составит около 50 млн.

Россия не остается в стороне от этой тенденции, и персональный спутниковый приемник можно купить, например, на Савеловском рынке в Москве. Поэтому выход книги "Спутниковые системы навигации" представляется вполне оправданным и своевременным тем более, что мы являемся свидетелями интенсивного развития и изменения заложенных ранее систем GPS и ГЛОНАСС, появления таких новых систем, как Галилео, широкозонных дополнений WAAS, EGNOS и MSAS, а также

3

региональных и локальных дифференциальных подсистем.

Разработаны сотни новых типов потребительского оборудования различного назначения. В настоящее время контроль больших и малых перемещений с невиданной ранее метровой и даже сантиметровой точностью может осуществляться с помощью спутниковых средств, что подтверждается не только широким применением на транспорте, но и в строительстве, мониторинге подвижек земной коры и протяженных сооружений.

Потребители стали более осознанно подходить к применению своей аппаратуры. Уточнены и сформулированы новые требования к ее точностным и надежностным характеристикам, помехоустойчивости, взаимодействию с другим оборудованием, к стандартизации и сертификации, накоплен опыт создания баз навигационных данных спутниковых приемников. Все эти вопросы, не нашедшие освещения в более ранних публикациях, представлены в настоящем издании.

Оригинальные материалы книги обсуждались на научно-технических мероприятиях Российского общественного института навигации и публиковались в периодических изданиях.

4

1. Требования к навигационному обеспечению морских судов

Требования к навигационным средствам морских судов (МС), которые предъявляются сейчас и к СРНС, вытекают из необходимости обеспечения безопасности и экономичности плавания. Они зависят от районов и этапов судовождения [1,2]: в открытом море (океане); в прибрежной зоне (на удалении менее 50 миль от берега); в узкостях, при входах в порты и гавани; в акваториях портов.

Международные требования к точности и надежности навигационного обеспечения морских судов в зависимости от районов плавания определяются ИМО.

Требования к навигационному обеспечению судоходства при входах в порты,

гавани, в узкостях и в акваториях портов определяются соответствующими национальными администрациями.

В табл. 1.4 приведены обобщенные требования к навигационному обеспечению морских судов [1].

Необходимо отметить, что приведенные требования находятся в состоянии перманентных корректировок и уточнений, в основном, в сторону их повышения.

Это объясняется постоянно возрастающей ценой навигационных ошибок, особенно в условиях роста тоннажа танкеров, опасности и стоимости последствий возможных экологических катастроф из-за столкновений с препятствиями и посадками на мель.

Всем памятны катастрофа с танкером "Экссон Валдис" и недавняя катастрофа танкера "Находка", которая помимо загрязнения района катастрофы привела к серьезному напряжению при обеспечении жизни всего региона Камчатки.

Огромный общественный резонанс вызвала и катастрофа пассажирского судна

"Адмирал Нахимов", повлекшая за собой смерть сотен людей, которой можно было бы избежать при более совершенном навигационном обеспечении.

Исключительно велика также роль точного местоопределения при проведении народнохозяйственных работ на шельфе, таких, как геологоразведка.

5

Таблица 1.4. Требования к точности и надежности

определения координат морских судов

Решаемые задачи	Точность	Доступнос	Целостност
Плавание в открытом море	1400...3700	0,99	0,99
Плавание в прибрежной	100...460	0,99...0,997	0,99
Прохождение узкостей,	<20	0,99...0,997	0,99
Маневрирование в портах	8	0,997	0,99
Картография и	0,25...5	0,99	0,9...0,99
Геологоразведка, добыча	1...5	0,99	0,9...0,99

*Допустимое время предупреждения находится в пределах от единиц секунд до единиц минут в зависимости от задачи и типа МС.

**Значение 0,997 относится к МС большого тоннажа.

Для обеспечения и экономичности движения МС пока не сформулированы требования к определению скорости и времени. Однако представляется, что качественное решение задачи проводки большегрузных танкеров в узкостях, посадки ВС (вертолета) на палубу МС в условиях сильного волнения и, особенно, шторма может быть осуществлено лишь при получении качественной информации о горизонтальных и вертикальной составляющих скорости МС.

Добавим, что точная корректировка шкалы времени МС также, как и ВС,

позволит, в частности, эффективно решать задачи обеспечения надежного опознавания, связи и т.д., а задача буксировки по морю высотных платформ для добычи полезных ископаемых может потребовать и информации о пространственной ориентации объекта с точностью (СКО) до единиц - долей угловых минут.

6

2. Требования к навигационному обеспечению судов речного флота

Для речных потребителей исходными при определении требований к радионавигационным системам являются основные характеристики внутренних водных путей, а именно: габариты судового хода, его глубина и соотношения главным размерам судов (длина, ширина, осадка).

Требования речных потребителей к доступности РНС зависят от районов плавания и составляют: по Единой глубоководной системе Европейской части России - 0,999; по рекам Сибири - 0,99. Требования речных потребителей к целостности составляют для движения по внутренним водным путям - 0,99.

В табл. 1.5 и 1.6 приведены требования речных потребителей к точности определения места судна в зависимости от решаемых задач и районов плавания для крупногабаритных судов (типа Волга-Дон) [2].

Таблица 1.5. Требования речных потребителей к

навигационному обеспечению

Решаемые		Районы плавания	Точность измерения
Движение	1.	Озера,	25,0
внутренним	2.	Свободные реки:
путям		- европейской части	3,0...5,0
	- Сибири		5,0... 15,0
	- каналы		3,0...5,0

Таблица 1.6. Обобщенные требования речных потребителей к

навигационному обеспечению

Решаемые задачи		Досто	Рабочая	Точнос		Дост	Целост
Движение судна по		0,99	Региональ	3..	.5	0,99	0,99
внутренним	водным		ная:	5..	.15	9
Картография		11	»	0,25...0		0,99	0,9
Расстановка	знаков	И	it		М	0,99	0,9
Изыскательская		м	и		If	0,99	0,9
работа по	замеру
Диспетчерские задачи		If	н		100	0,99	0,9

7

3.Требования к навигационному обеспечению наземных объектов

Кназемным объектам относятся автомобильный и железнодорожный транспорт, объекты геологоразведывательных подразделений, топогеодезических и землеустроительных служб [2].

Требования наземных потребителей к точности местоопределения транспортных средств зависят от предназначения тех или иных технологий контроля и управления транспортными процессами. При решении большинства задач,

связанных с обеспечением безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности, требования к точности местоопределения транспортных средств с погрешностью не хуже 100 м (предельная погрешность) в настоящее время удовлетворяют потребности ав-

томобильно-дорожной отрасли. При решении специальных задач (слежение за экологически опасными грузами, защита от угона и поиск угнанных средств и т.д.)

требования к точности местоопределения являются более высокими - не хуже 5... 15

м (предельная погрешность).

Требования наземных потребителей к размерам рабочей зоны задаются исходя из анализа территориально-пространственных условий реализации задач,

использующих информационные технологии:

•территория Российской Федерации, территории стран ближнего и дальнего зарубежья - при организации внутрироссийских и межгосударственных перевозок;

•глобальная зона - при организации смешанных перевозок, включающих перевозку грузов речным и морским транспортом.

Требования к дискретности (темпу) обновления координатной информации

задаются на основании анализа структуры тех или иных технологий:

•при контроле и управлении большими группировками (системами)

транспортных средств - не более 1 с (по каждому транспортному средству,

входящему в состав группировки);

•при решении специальных задач - не более 1 с;

•при контроле и управлении одиночными транспортными средствами при их

8

движении в условиях города и по магистралям - 0,5... 1 мин.

При формировании требований к доступности наземных потребителей к радионавигационным системам исходят из критериев решения (достижения) тех или иных задач, реализуемых при использовании соответствующих технологий контроля и управления транспортными процессами.

При контроле и управлении большими группировками транспортных средств, а

также при решении специальных задач допускается не более одного процента сеансов навигации, в которых не выполняются требования по точности. Отсюда требование к доступности данной категории транспортных средств к РНС определяется значением вероятности не менее - 0,99.

При контроле и управлении одиночными транспортными средствами допустимая доля сеансов, в которых требования по точности не выполняются, может составлять величину до 5 %, что обуславливает значение требований к доступности РНС для одиночных транспортных средств на уровне 0,95.

Требования потребителей автомобильно-дорожного комплекса к целостности РНС задаются исходя из возможностей парирования в автоматизированных системах контроля и управления транспортными процессами тех временных интервалов, на которых потребителям поступает от РНС недостоверная (ложная) навигационная информация. Противодействовать такой информации системы управления транспортными процессами могут ограниченное время. Именно численное значение возможного времени противодействия ложной информации в системах диспетчерского контроля и управления с заданным уровнем вероятности, по истечении которого должно поступить сообщение о нарушении функционирования РНС, задается в качестве показателя ее целостности.

В существующих системах диспетчерского контроля и управления транспортными процессами время, затрачиваемое на обнаружение и доведение до потребителя сообщений (команд) об исключении из числа действующих ложных источников навигационных сигналов, не должно превышать 15...30 с с вероятностью

0,95.

Требования потребителей наземного транспорта к радионавигационным

9

системам в обобщенном виде представлены в табл. 1.7 12].

Для решения прикладных задач геодезии измерения выполняются относительно пунктов опорной геодезической сети с использованием способов относительных определений. Выход на сантиметровый уровень точности астрономо-геодезических сетей к 2000 г., а в дальнейшем - на миллиметровый уровень к 2010 г. является одной из основных целей обеспечения решения задач геодинамики. Это особенно важно для обширных сейсмоактивных районов в интересах решения задач прогнозирования землетрясений.

Таблица 1.7. Требования наземных потребителей к

радионавигационным системам

				Характеристики
Решаемые задачи		РабочаТочнос		Темп	Доступ	Целостнос
Контроль и управление		РФ	100	1с	0,99	15...30;
	движением					Р=0,9
одиночные средства		РФ,	100	0,5...1	0,95	15...30;
при	решении	РФ	5...	1 с	0,99	15...30;

Требуемый уровень точности определения координат межевых знаков относительно пунктов Государственных геодезических сетей вытекает из требований к геодезическому обоснованию кадастровых съемок крупного масштаба и закреплению границ землепользования.

Фундаментальные задачи решаются средствами и методами спутниковой и традиционной наземной геодезии и гравиметрии.

Прикладные задачи геодезии решаются методами и средствами наземной геодезии, гравиметрии.

Для решения фундаментальных и прикладных задач геодезии ведутся исследования по разработке новых методов и средств и, в первую очередь, по использованию космических радионавигационных систем и космических геодезических комплексов.

Требования к геодезической привязке различных групп потребителей значительно отличаются по точности и оперативности. Требования геологоразведки и добычи полезных ископаемых по координатам, а также привязки наземных

10