Система управления использованием радиочастотного спектра, цели и задачи радиоконтроля в этой системе

На рис. 1.2 приведены зависимости обнаружения  «нового» сигнала для скорости панорамного  анализа 1500 МГц/с для нескольких диапазонов поиска. При заданной скорости непрерывный радиосигнал при максимальном диапазоне поиска 3000 МГц достоверно обнаруживается уже за 2 с.

Основные технические характеристики средств радиомониторинга. Ядром любого средства радиомониторинга является панорамное радиоприемное устройство, обеспечивающее выполнение функций панорамного анализа и обнаружения радиосигнала при поиске.

Как указывалось  выше, в качестве показателя эффективности  средства радиомониторинга применяется вероятность P(t_рм ≤ Тс) выполнения соответствующей задачи радиомониторинга за определенный интервал времени Тс, при этом одновременно фиксируются значения ряда существенных параметров этого средства. При решении задач обнаружения эта вероятность в основном зависит от скорости панорамного спектрального анализа, обеспечиваемой радиоприемным устройством, Однако скорость анализа не может рассматриваться отдельно от других параметров РПУ: динамического диапазона по интермодуляции 3-го и 2-го порядков, разрешающей способности по частоте, чувствительности, рабочего диапазона частот, полосы одновременного обзора, стабильности частоты и уровня подавления приема по паразитным каналам. Так, излишнее повышение разрешающей способности может существенно снизить возможности быстрого выявления радиосигналов с динамическим частотно-временном распределением.

Таблица 4.1 Технические характеристики стационарных и мобильных станций АРМ

Характеристика	Стационарная станция с антенной системой на мачте	Мобильная станция с антенной системой
		на крыше автомобиля		на мачте
Панорамный спектральный анализ
Рабочий диапазон, МГц:
базовый состав	25...3000	25...3000
с дополнительным оборудованием	0,009... 18000
Скорость ПА в рабочем диапазоне МГц/с:
для средней производительности	100,..1000
для высокой и сверхвысокой производительности	более 1000
Дискретность отсчета частоты, кГц:
для средней производительности	3
для высокой производительности	6...12
Динамический диапазон, дБ	75
Чувствительность, мкВ	не хуже 3
Пеленгование
Скорость в диапазоне, МГц/с:
для низкой загрузки радиодиапазона	50...100
для высокой загрузки	более 300
Ширина пеленгуемого сигнала, МГц	Произвольная
Чувствительность, мкВ/м	2...25	3...30	3...25
Инструментальная точность (среднеквадратическое отклонение, СКО), град	0,5...2	2...5	1...3
Технически*анализ
Полоса анализа, кГц/разрешающая способность, Гц	2000 (5000)/15, 250/500, 120/240, 50/100, 9/20, 6/12
Многоканальный радиоконтроль
Число контролируемых каналов:
для низкой загрузки диапазона	2-4
для высокой загрузки	6-8

 

В настоящее  время наибольшее применение в задачах  радиомониторинга находят панорамные ЦРПУ, представляющие сочетание преобразователя радиосигналов с фиксированной промежуточной частотой (ПЧ) и блока аналого-цифровой обработки, обеспечивающего параллельную обработку сигналов в полосе одновременного анализа с необходимым частотным разрешением [2]. Такое решение обеспечивает максимальное быстродействие, однако следует принять во внимание, что увеличение полосы одновременного анализа при большой загрузке диапазона приводит к перегрузке аналогоцифрового преобразователя (АЦП), а применение аттенюаторов — к подавлению слабых сигналов, т.е. к уменьшению зоны их электромагнитной доступности. Выходом из данной ситуации является использование гребенки примыкающих друг к другу трактов частотной селекции.   Например, для получения полосы одновременного анализа 80 МГц могут быть использованы 8 трактов по 10 МГц, однако это существенно усложняет обработку и удорожает аппаратуру.

Нижняя  частотная граница диапазона  в используемых при радиомониторинге отечественных и зарубежных средствах обычно равна 9 кГц. Верхняя граница диапазона для базового состава радиоприемных устройств составляет 3 ГГц, а с дополнительным оборудованием может составлять 6, 8 или 18 ГГц, причем тенденция повышения верхней границы диапазона, как было отмечено ранее, сохраняется. В любом случае реализация сформулированного ранее принципа, при котором имеются базовое ЦРПУ и дополнительное оборудование, обеспечивающее повышение верхней границы рабочего диапазона, гарантирует минимальные затраты на модернизацию существующей аппаратуры.

Для средств  радиомониторинга в настоящее время считаются достаточными динамический диапазон 70...80 дБ и разрешающая способность 6...8 кГц, что соответствует дискретности отсчетов спектра около 3 кГц. Уровни подавления приема по всем паразитным каналам должны составлять не менее 70 дБ, относительная стабильность частоты опорного генератора в блоке гетеродина не хуже 10^-6...10^-7, При необходимости получения более высокой стабильности частоты, например, для измерительного оборудования, в ЦРПУ должна быть предусмотрена возможность применения высокостабильного внешнего или внутреннего генератора опорной частоты.

В табл. 4.1 приведены типовые тактико-технические характеристики стационарных и мобильных средств радиомониторинга, выпускаемых ЗАО «ИРКОС».

 

1.4.5 Характеристика семейств средств радиомониторинга

Системы радиомониторинга и определения местоположения ИРИ. Требуемый охват территории и определение местоположения ИРИ достигается использованием системы разнесенных станций радиомониторинга и пеленгования (центральной и нескольких периферийных), которые обеспечивают обнаружение и прием радиосигналов на центральном посту, а также одновременное (синхронное) пеленгование по команде с центральной станции и вычисление местоположения ИРИ с отображением на картографическом фоне [2]. Число станций для стационарной системы определяется рельефом местности, возможностью использования высотных зданий для установки антенных мачт, мощностью контролируемых ИРИ и чувствительностью аппаратуры обнаружения и пеленгования.

Стационарным  системам пеленгования и определения  местоположения ИРИ должны быть дополнительно  приданы мобильные станции радиомониторинга, назначением которых является «дослеживание» выявленных ИРИ на местности или в местах, откуда прием сигналов стационарными станциями затруднен. Должно быть предусмотрено наличие аппаратуры ручного пеленгования и носимых средств радиомониторинга, при помощи которых локализуются ИРИ внутри зданий и в местах, недоступных для мобильного средства.

Для мобильной  системы пеленгования и определения  местоположения ИРИ справедливы  те же закономерности с той особенностью, что антенная система устанавливается  на выносной мачте меньшей длины на ровной местности, что приводит к уменьшению рабочей зоны наблюдения за радиосредствами. Размеры (диаметр) антенной системы в мобильных средствах по условиям эксплуатации, естественно, будут меньше аналогичных размеров для стационарной системы, что приведет к меньшей точности пеленгования в нижнем участке рабочего диапазона (менее 100 МГц).

Портативная система характеризуется еще  более жесткими ограничениями по массе, габаритным размерам и потреблению, что неизбежно сказывается на производительности и функциональных возможностях. Необходимость работы в полевых условиях требует наличия  в составе системы автономных средств энергообеспечения. Вопросы  построения подобных систем мы рассмотрим позднее.

Стационарные и мобильные станции  радиомониторинга.

Возможная организация стационарных и мобильных  станций радиомониторинга включает следующие посты, а также ручной пеленгатор или носимый комплекс радиомониторинга.

 

а)                                        6)

Рис. 1.3. Стационарная (а) и мобильная (б) станции  радиомониторинга

Пост  № 1. Пеленгатор со стационарной (рис. 1.3,а) антенной системой или с антенной системой для мачты или крыши  автомобиля (рис.   1.3,6).

Пост  № 2.   Панорамное радиоприемное  устройство,

Пост  № 3. Многоканальное панорамное радиоприемное  устройство.

Пост  № 4. Аппаратура картографии и расчета  положения ИРИ.

Состав  одноканальных ЦРПУ, используемых на станциях радиомониторинга (рис.  1.4,а,  б):

•  широкодиапазонная  антенна для радиомониторинга;

•  преобразователь  радиосигналов;

•  блок аналого-цифровой обработки;

•  устройство управления с программным пакетом  СМО;

•  блок питания от бортовой сети транспортного  средства или сети переменного тока;

•  дополнительно:   комплект измерительных антенн и  преобразователь радиосигналов  для расширения диапазона частот.

 

               а)                        6)                       в)                     г)

Рис. 1.4. Одноканальные (а), двухканальные (б) и  многоканальные (в) ЦРПУ

 

Состав  многоканальных ЦРПУ (рис. 1.4,в, г):

•  широкодиапазонная  антенна для радиомониторинга;

•  многоканальное цифровое панорамное РПУ с дистанционным управлением;

•  устройство управления с программным пакетом  СМО;

•  блок питания от бортовой сети транспортного  средства или сети переменного тока;

•  дополнительно:   преобразователи радиосигналов  для расширения диапазона частот.

Портативные средства радиомониторинга. Основным назначением портативных средств, как отмечалось выше, является радиомониторинг на временных и стационарных постах, а также на открытой местности и в труднодоступных местах, в которых использование мобильных и стационарных средств невозможно. Функции портативного средства при выполнении задач радиомониторинга на местности должны по возможности соответствовать функциям стационарного или мобильного средства радиомониторинга. Понятно, что реализовать пеленгаторную антенную систему портативных средств, полностью эквивалентную стационарной антенной системе, достаточно сложно. С учетом ограничений на энергопотребление и жестких требований по массе разработаны портативные автоматические пеленгаторы.

Состав  системы радиомониторинга для определения местоположения ИРИ, состоящей из портативных станций (рис. 1.5):

• три или более портативных станций (центральная и несколько периферийных);
• аппаратура ручного пеленгования скрытного или открытого использования;
• носимый комплекс радиомониторинга.

Источник  радиоизлучения                  Центральный пост

Периферийные  посты

Рис. 1.5. Система, состоящая из портативных  станций

С целью  достижения многофункциональности  на портативные средства радиомониторинга могут быть возложены дополнительные задачи, связанные с выявлением ТКУИ.

В семейство  поисковых средств выявления  ТКУИ (рис. 1.6) должны входить аппаратура для контроля одного или нескольких помещений и мобильные станции  радиомониторинга, пеленгования и измерения параметров излучений на границах контролируемой зоны.

 

                                                

        а)                                     б)                                               в)

Рис. 1.6. Портативные комплексы АРМ на основе одноканального панорамного  ЦРПУ (а), двухканального панорамного ЦРПУ (б) и многоканального панорамного ЦРПУ (в)

Сертифицированные средства АРМ с измерительными антеннами  и дополнительными устройствами при наличии соответствующего ПО могут использоваться для проведения специальных исследований ПЭМИН.

Носимые средства автоматизированного радиомониторинга. К носимым средствам в наибольшей степени относится требование исполнения в вариантах для открытого и для скрытного использования, На основе опыта структур надзора за связью в РФ и силовых ведомств желательны следующие варианты размещения носимых средств [2]: в папке, в сумке (рюкзачке) или в разгрузочном жилете (рис. 1.7).

 

             

Рис. 1.7. Варианты исполнения носимых средств  радиомониторинга: комплекс радиомониторинга в сумке (а) и разгрузочном жилете (б); аппаратура радиомониторинга ручного открытого (в) и скрытного (г) пеленгования

Носимые средства должны по возможности иметь  функции стационарного или мобильного средства радиомониторинга,

Принимая  во внимание необходимость минимизации  массы и габаритных размеров аппаратуры, многообразие условий применения и  отсутствие жестких требований по точности пеленгования, в носимых пеленгаторах оправданным является амплитудный  метод пеленгования на основе направленных антенн. Носимые пеленгаторы могут  иметь варианты открытого и скрытного  использования.

Процесс поиска ИРИ с помощью ручных пеленгаторов обеспечивается путем проведения ряда этапов, основные из которых [2]:

•  быстрый  панорамный спектральный анализ в заданном (рабочем) диапазоне и обнаружение «новых» сигналов;

•  качественная или количественная оценка параметров выявленных излучений;

•  сопоставление  полученных параметров с базой данных и определение ценности (опасности) их источников;

•  определение  местоположения ИРИ — итерационный процесс, в ходе которого при участии  оператора выполняются определение  пеленга на ИРИ, оценка его уровня, сравнение с уровнем на предыдущей итерации и выбор направления  перемещения оператора с аппаратурой  для последующей итерации,

В состав ручного пеленгатора входят: