Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Тарасов, Сергей Николаевич

• Тарасов, Сергей Николаевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Тарасов, Сергей Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБОСНОВАНИЕ И ПРИНЦИП ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ!!! КАЧЕСТВОМ ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛА ПРИ АТМОСФЕРНЫХ РАДИОПОМЕХАХ

1.1 Исследование атмосферных радиопомех и их характер воздействия

на системы радиосвязи

1.2 Показатели для определения интенсивности атмосферного радиошума

и принимаемой мощности полезного сигнала

1.3 Алгоритм оперативного контроля качества функционирования информационно-измерительной системы для управления качеством приема радиосигнала на фоне атмосферных радиопомех

1.4 Экспериментальный комплекс для определения функции

распределения атмосферных радиопомех

1.5 Задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОГИБАЮЩЕЙ АТМОСФЕРНОГО РАДИОШУМА

2.1 Критерии выбора математической модели

2.2 Восстановление функции распределения огибающей атмосферного радиошума по трем статистическим моментам

2.3 Модель Холла

2.4 Параметрически-степенная модель

2.5 Логарифмически-нормальная модель огибающей атмосферного радиошума

2.6 Аналитическая модель основной и дополнительной функций распределения атмосферного радиошума на основе обобщающей эмпирической модели

Выводы

3 РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ АЛГОРИТМА НАХОЖДЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРНОГО РАДИОШУМА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ НА ОСНОВЕ ОБОБЩАЮЩЕЙ ЭМПИРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ (ОЭМ)

3.1 Алгоритм прямого аналитического нахождения по экспериментальным данным параметров q1 и q2 обобщающей эмпирической модели

3.2 Аналитический алгоритм нахождения точки стыка областей импульсной и гладкой компоненты огибающей атмосферного радиошума

для обобщающей эмпирической модели

3.3 Аналитический алгоритм амплитудного распределение вероятностей огибающей атмосферного радиошума на основе обобщающей эмпирической модели

3.4 Преобразование амплитудного распределения вероятностей огибающей атмосферных радиошумов из одной полосы в другую с использованием обобщающей эмпирической модели

3.5 Влияние максимального коэффициента трансформации на параметры ОЭМ и характеристики амплитудного распределения вероятностей

огибающей атмосферных радиошумов при трансформации по полосе частот

Выводы

4 РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА РАСЧЕТА СРЕДНЕЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОГИБАЮЩЕЙ АТМОСФЕРНОГО РАДИОШУМА НА БАЗЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1 Средняя длительность выбросов огибающей нормально-флуктуационного процесса

4.2 Представление амплитудного распределения средней длительности выбросов огибающей атмосферных радиопомех моделью Холла

4.3 Представление средней длительности выбросов огибающей атмосферного радиошума с использованием обобщающей

эмпирической модели

Выводы

5 АНАЛИТИЧЕСКИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ АЛГОРИТМ РАСЧЕТА МОЩНОСТИ ПОЛЕЗНОГО СИГНАЛА НА ФОНЕ АТМОСФЕРНЫХ РАДИОПОМЕХ

5.1 Математический алгоритм расчета отношения сигнал/шум

5.2 Алгоритм работы программного комплекса

информационно-измерительной системы оперативного контроля качества передаваемой информации по радиоканалам связи

5.3 Пример расчета отношения сигнал шум при атмосферных радиопомехах

5.4 Пример расчета средней длительности выбросов атмосферного

радиошума с положительной производной

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время радиосвязь является неотъемлемой частью информационных телекоммуникаций и пронизывает практически любую сферу деятельности, будь то педагогическая, экономическая или иная. Физической основой радиосвязи является распространение электромагнитного поля в пространстве (среде) в форме радиоволн.

Применение радиоволн довольно многообразно и включает в себя:

- осуществление различных видов связи (телевидение, телефон, телеграф и

др.);

- обнаружение и определение местонахождения объектов (радиолокация);

- управление различными системами на расстоянии (радиотелемеханика, радионавигация);

- измерение расстояний (дальнометрия);

- метеорологические и информационно-измерительные системы различного контроля и мониторинга, в том числе космического.

Несмотря на такое разнообразие применений, все они имеют много общего - используют радиоканал связи или линию радиосвязи. В качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве (радиоэфире).

В современной радиоэлектронике используется практически весь спектр электромагнитных колебаний. Учитывая некоторые особенности и свойства отдельных участков электромагнитного спектра, его разделяют на диапазоны, внутри которых волны обладают некими общими свойствами, отличающими их от характеристик других соседних и тем более далеких диапазонов.

Через всю историю развития беспроводных систем проходят непрерывные и упорные попытки справиться с помехами, устранить их вовсе или, по крайней мере, ограничить тот вред, который они приносят радиосвязи.

Начиная с первой половины XX века, когда начиналась разработка и внедрение аналоговых систем радиосвязи и вещания, был сделан большой скачок в области обеспечения информационной безопасности радиоканала связи. Однако с совершенствованием технологических процессов и освоением новых частотных диапазонов повышаются требования к точности, надежности и быстродействию систем автоматизации. Выполнение этих требований влечет за собой более точный и тщательный анализ воздействия радиопомех на информационную безопасность радиоканала.

Одним из основных неустранимых факторов, влияющих на качество радиосвязи, являются импульсные случайные атмосферные радиопомехи, особенно на частотах до 30 МГц (ОНЧ, НЧ, СЧ, ВЧ), где основной помехой являются разряды молний, которые произвольно распределены по земному шару. Число молниевых разрядов в единицу времени в течение суток колеблется от 80 до 120 [100, 101]. Этот диапазон частот активно используется в различных областях: специальной радиосвязи, в радиосистемах пеленгации и навигации, а также в системах любительской радиосвязи.

С проникновением персональных компьютеров во все аспекты нашей жизни встала необходимость их объединения с природой радиоприема, чтобы добиться преимуществ за счет использования компьютеризации. Современный уровень развития позволяет управлять радиосистемами при помощи компьютерных технологий, но роль человека при этом осталась довольно существенной для поддержания необходимого уровня функционирования информационно-измерительных систем (ИИС). Учитывая, что качество и эффективность функционирования ИИС определяется не абсолютным значением полезного сигнала в точке приема, а его отношением к уровню помех, возникает острая необходимость в определении интенсивности и статистической структуры напряженности поля атмосферных радиопомех (АРП) в этой точке.

На данный момент в отчете МККР № 322 и его производных приводятся графические данные, описывающие амплитудное распределение вероятностей атмосферного радиошума, в частности, в диапазоне 10 кГц - 30 МГц. Однако

подход к оценке воздействия атмосферных радиопомех на системы радиосвязи, применяемый в данных отчетах, не позволяет учитывать постоянно меняющуюся грозовую активность, вследствие чего, не представляется возможным осуществление постоянного оперативного контроля качества работы радиоустройств. Кроме того, в названных отчетах отсутствуют сведения о распределении средней длительности огибающей напряженности поля АРП, чрезвычайно важные для функционирования ИИС на фоне АРП.

В связи с отсутствием автоматических ИИС, функционирующих в реальном масштабе времени во всем диапазоне амплитуд АРП в полосе частот от 3 кГц до 30 МГц на базе аналитических алгоритмов, позволяющих активно внедрить компьютерные технологии на всех этапах приема, накопления, обработки и анализа принимаемой по радиолиниям полезной информации проблема создания автоматической ИИС в настоящее время остается крайне актуальной. Настоящая диссертация направлена на решение именно этой проблемы, в результате чего существенно возрастет эффективность функционирования ИИС в целом.

Цель работы: создание автоматизированных алгоритмов функционирования и программного обеспечения ИИС контроля качества передаваемого радиосигнала в режиме реального времени в диапазоне частот от 3 кГц до 30 МГц, а также расширение возможностей Отчета МККР по описанию статистических свойств АРП через функцию средней длительности выбросов их огибающей.

Идея работы: построение алгоритма работы и создание ИИС для оценки вредного воздействия мешающих радиополей естественного (природного) происхождения на функционирование радиоустройств в диапазоне 3 кГц - 30 МГц посредством непрерывного контроля качества принимаемой информации и повышения эффективности их работы.

Задачи работы:

- исследование статистических характеристик АРП и их воздействия на системы радиосвязи в диапазоне частот от 3 кГц до 30 МГц;

- исследование и выбор математических моделей адекватного представления функции распределения огибающей атмосферного радиошума в указанном диапазоне частот;

- разработка алгоритма и создание программного обеспечение ИИС на основе обобщающей эмпирической модели для описания амплитудного распределения вероятностей (АРВ);

- создание алгоритма и программы преобразования амплитудного распределения вероятностей огибающей АРП из одной полосы в другую;

- разработка аналитической формулы и программная реализация нахождения функции распределения средней длительности выбросов АРП.

Тематика работы соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.11.16 - «Информационно-измерительные и управляющие системы»:

1. Научное обоснование перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, систем их контроля, испытаний и метрологического обеспечения, повышение эффективности существующих систем.

4. Методы и системы программного и информационного обеспечения процессов отработки и испытаний образцов информационно-измерительных и управляющих систем.

6. Исследование возможностей и путей совершенствования существующих и создания новых элементов, частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных, экономических и эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений.

Научная новизна работы заключается в:

- создании аналитического метода автоматического нахождения тангенсов углов наклона (параметров ql и q2 обобщающей эмпирической модели) для гладкой и импульсной составляющей огибающей АРП, что сокращает время на проведение расчетов и повышает быстродействие ИИС;

- разработке алгоритма восстановления АРВ огибающей АРП на основе обобщающей эмпирической модели с применением новых математических алго-

ритмов, отличающихся повышенной степенью точности аппроксимации эксперимента, что улучшает экономические и эргономические характеристики ИИС;

- создании алгоритма трансформации АРВ огибающей АРП из одной полосы в другую с анализом воздействия максимального коэффициента трансформации, позволяющего в автоматическом режиме исследовать характеристики АРП в полосе частот, отличающейся от диапазона, используемого для передачи полезной информации;

- разработке аналитической формулы нахождения средней длительности выбросов огибающей АРП и ее программной реализации, что позволяет повысить уровень помехоустойчивости и эффективности ИИС, работающих на фоне атмосферных радиошумов, учитывая, что материалы отчета МККР сведений о распределении средней длительности не содержат;

- создании программного комплекса для автоматизированной ИИС, отличающегося от известных тем, что охватывает частотный диапазон от 3 кГц - 30 МГц и предназначен для функционирования в режиме реального времени на всех участках работы системы, включая этапы измерения, накопления, обработки полученных данных и принятия решения.

Научная значимость работы определяется тем, что полученные в ней результаты позволяют расширить возможности отчета МККР по описанию статистических свойств АРП через функцию средней длительности выбросов их огибающей. С помощью разработанного программного комплекса автоматизированной ИИС контроля качества передаваемого радиосигнала можно добиться более эффективного распределения энергетического ресурса. Наряду с этим, расширяются теоретические и экспериментальные знания о структуре поля атмосферных импульсов.

Практическая значимость работы обусловлена тем, что разработанная ИИС контроля качества передаваемого радиосигнала с возможностью определения средней длительности выбросов огибающей АРП может применяться:

- для проведения экспериментальных исследований структуры электромагнитного поля Земли;

- как отдельный программный комплекс для контроля качества передаваемого радиосигнала в режиме реального времени, что позволяет исключить графический метод расчета напряженности поля полезного сигнала в зоне приема;

- для повышения точности приема и работы радиосистемы без потери качества обслуживания.

Методы исследования. При решении поставленных задач использован комплексный подход к исследованию, включающий методы интегрального и дифференциального исчисления, математического моделирования, математической статистики, теорию электромагнитного поля, а также теорию вероятностей и инженерный эксперимент. Теоретические и экспериментальные исследования проводились с использованием свободной кроссплатформенной среды разработки "СоНе::В1оск8" и системы автоматизированного проектирования "МаШсаН".

Объектом исследования являются АРП в диапазоне 3 кГц - 30 МГц, обусловленные электромагнитным излучением, вызванным грозовыми разрядами, а также их воздействие на качество функционирования систем радиосвязи.

Предметом исследования являются методы информационного обеспечения процессов обработки статистических свойств АРП и ИИС контроля качества передаваемой информации в диапазоне частот 3 кГц - 30 МГц.

Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы подтверждается корректным применением основных теоретических положений, согласованностью отдельных полученных результатов с результатами других авторов. Для всей ИИС системы в целом проведена поверка и расчет характеристик для импульсного случайного атмосферного радиошума. Экспериментальные результаты хорошо воспроизводятся и согласуются с теоретическими данными.

На защиту выносятся:

- разработанный метод прямого аналитического нахождения по экспериментальным данным параметров q1 и q2 обобщающей эмпирической модели;

- созданный алгоритм восстановления АРВ АРП на основе обобщающей эмпирической модели;

- разработанный алгоритм преобразования АРВ огибающей АРП из одной полосы в другую с использованием обобщающей эмпирической модели;

- созданная формула представления амплитудного распределения средней длительности выбросов огибающей АРП;

- разработанное программное обеспечение представления амплитудного распределения средней длительности выбросов огибающей АРП;

- разработанный программный комплекс для автоматизированной ИИС.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены

и обсуждались на следующих конференциях и конкурсах: VI Международная научно-практическая конференция «Инновации и информационные технологии в образовании» (г. Липецк, 2012), Научно практическая конференция по проблемам технических наук (г. Липецк, 2013), XIX Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (г. Воронеж, 2013), VI Международная научно-практическая конференция «Инновации и информационные технологии в образовании» (г. Липецк, 2013), Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания (г. Липецк, 2013), Научно практическая конференция по проблемам технических наук (г. Липецк, 2014), «ИНФОРМАЦИОННЫЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ» (г. Одесса, 2014), Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания (г. Липецк, 2014).

Реализация работы. Результаты диссертационной работы используются кафедрой «Информатики, информационных технологий и защиты информации» ФГБОУВО «Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского» и внедрены в учебный процесс дисциплин «Информационная безопасность и защита информации» и «Программно-аппаратная защита информации» в виде дополнительных лекций по проблемам достоверной передачи информации по радиоканалам в присутствии АРП. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение внедрены в Федеральное казенное учреждение «Центр управления в кризисных ситуациях главного управления МЧС России по Липецкой области» и используются при настройке, проверке и эксплуатации контрольно-измерительных приборов и автоматики. Разработанный метод определе-

ния средней длительности выбросов огибающей атмосферных помех используется при проектировании и построении схем электропитания и молниезащиты строящегося ТРЦ «Ривьера» в г. Липецке. Разработанный программный комплекс используется при проектировании и разработке молниезащиты и защиты от импульсных перенапряжений для оборудования подвижных составов, имеющихся на предприятии ООО «Железнодорожно-строительная компания».

Личный вклад автора. Автором диссертации самостоятельно выполнено исследование в соответствии с задачами, поставленными научным руководителем: исследовано среднее число выбросов огибающей АРП [23, 33]; исследованы наиболее известные математические модели представления функции распределения атмосферного радиошума [2, 27, 44]; разработан алгоритм трансформации распределения вероятностей огибающей атмосферных радиошумов из одной полосы в другую с использованием обобщающей эмпирической модели [70]; разработана программа проверки верности показаний анализатора в режиме определения средней длительности выбросов [59]; разработана программа проверки верности показаний анализатора в режиме определения среднего числа выбросов [60]; исследованы статистические свойства грозовых радиошумов в центральном Черноземье [50]; разработан алгоритм и программный комплекс оперативного контроля качества функционирования ИИС на фоне АРП [1]; разработана формула представления амплитудного распределения средней длительности выбросов огибающей АРП [53]; разработан алгоритм прямого аналитического нахождения по экспериментальным данным параметров ОЭМ [67].

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, выпущена 1 монография, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура диссертации. Диссертация содержит 152 страницы основного текста, 49 рисунков, 11 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 103 наименований и двух приложений.

1 ОБОСНОВАНИЕ И ПРИНЦИП ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛА ПРИ АТМОСФЕРНЫХ

РАДИОПОМЕХАХ

1.1 Исследование атмосферных радиопомех и их характер воздействия на

системы радиосвязи

Земля для радиоволн представляет проводник электричества. Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии. То есть энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волны (выше частота). Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны. Сверхдлинные и длинные волны можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции (300 кГц - 3 МГц) слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн (3-30 МГц) и волн с большей частотой, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика[14].

Все радиосистемы, использующие в качестве канала связи радиоэфир, подвержены воздействию внешних мешающих радиополей (радиочастные помехи). Радиочастотная помеха (электромагнитная помеха, радиопомеха) - нежелательное физическое явление или воздействие электрических, магнитных или электромаг-

нитных полей, вызванное любым электромагнитным явлением, имеющее составляющие в радиочастотном диапазоне, которое может ухудшить качество приема полезного сигнала, работы устройства, оборудования или системы, или неблагоприятно повлиять на живые существа или неодушевленные объекты.

Стоит отметить, что, в настоящее время граница между понятиями «шум» и «помеха», применительно к системам радиосвязи, весьма размыта и является условной. В рекомендации МСЭ-Я У.573-5 [57] термины: «радио (частотный) шум», «радиочастотное возмущение» и «радиочастотная помеха» пересекаются между собой и имеют похожий смысл, вследствие чего, в данной работе используются оба термина.

Наличие помех уменьшает достоверность приема сообщений, количество информации уменьшается (информация разрушается). Таким образом, при достаточно сильных помехах прием полезного сигнала может значительно затрудниться или вообще стать невозможным. Поэтому для обеспечения необходимого качества приема необходимо каким-то образом устранить или ослабить воздействие помехи на средство приема.

В данной работе рассматриваются только атмосферные помехи, частотный спектр которых лежит в диапазоне ЗкГц - 30 МГц (ОНЧ, НЧ, СЧ, ВЧ). Этот диапазон частот активно используется в различных областях: специальной радиосвязи, в радиосистемах пеленгации и навигации, а также в системах любительской радиосвязи. Влияние атмосферного газа, космического шума, тумана и других факторов, нарушающих нормальное функционирование систем радиосвязи, здесь не рассматривается, так как это выходит за рамки данной работы.

В связи с вышесказанным, актуальным является исследование напряженности огибающей электромагнитного поля в диапазоне ЗкГц-30МГц. Кроме того, следует указать, что в литературе отсутствуют обширные сведения об интенсивности потока выбросов в ОНЧ диапазоне (очень низкочастотном - от 3 до 30 кГц), где интенсивность помех наибольшая, которые крайне важны для оценки помехоустойчивости систем специального назначения.

Основные помехи в диапазоне сверхдлинных (3-30 кГц) и отчасти длинных (30-300 кГц) волн создаются мощными грозовыми разрядами. В процессе этих разрядов возникают радиоволны, спектр которых простирается от единиц герц до десятков мегагерц, при этом максимум излучения приходится на ОНЧ (очень низкочастотный) диапазон и лежит в окрестности 10кГц (рисунок 1.1). При этом основную долю разрядов составляют вертикальные (между облаками и землей и между близлежащими облаками), т. е. излучаются радиоволны в основном с вертикальной составляющей Ez электрической компоненты электромагнитного поля.

Е, В/м

Рисунок 1.1 - Типичная характеристика спектра молниевого разряда

Электромагнитные излучения от грозовых разрядов распространяются на большие расстояния, вплоть до нескольких тысяч километров, и воспринимаются приемником как сферики. Суммарная мощность сферик является результатом интегрирования большого количества отдельных импульсов, возникающих при разрядах молнии. Число импульсов может достигать нескольких тысяч в секунду и приниматься приемником как в прямом направлении, так и в отраженном от слоев ионосферы [96]. Эти излучения имеют максимум в зоне экватора и убывают к полюсам. Атмосферные шумы, порожденные грозовыми разрядами, не являются по-

стоянными для точки измерения, где бы она ни располагалась. Они подвержены постоянным изменениям, которые зависят от времени суток и времени года в точке измерения.

Так как поле атмосферных помех существенно отличается от нормального (содержит импульсную компоненту), то все методы описания случайных процессов с помощью нормальных законов распределений к атмосферному шуму не применимы. Излученные радиошумы представляют собой в точке приема пуассо-новский поток со случайными моментами прихода радиоимпульсов, амплитудами и длительностями. Накладываясь друг на друга, при узкополосном приеме они формируют функцию распределения, которая подчиняется нормальному закону при малых пороговых уровнях поля, куда поступает основная часть импульсов, и переходит в чисто пуассоновский поток при высоких пороговых уровнях поля, где каждый импульс принимается отдельно [75]. Разряд молнии имеет 2 стадии: предразряд и основной разряд (рисунок 1.2), различающиеся силой тока и спектром излучаемых волн. Основной разряд излучает сверхдлинные волны, а предразряд - длинные, средние и, в меньшей степени, короткие волны [14].

Из рисунка 1.2 видно, что молниевый разряд имеет три области: импульсную, гладкую и переходную от импульсной к гладкой. Это говорит о том, что при построении систем радиосвязи необходимо воспользоваться статическими данными.

Исследования статистической структуры и интенсивности поля атмосферного радиошума были начаты в 50-е годы двадцатого столетия и достигли наивысшего развития в последние годы. По материалам проведенных исследований выпущены монографии [14, 34], статьи [23, 27-29, 31-47], а также отчеты МККР №322 [103], №322-2 [83], объединяющие в единой форме имеющиеся экспериментальные материалы по всему земному шару. В настоящее время на основе отчетов МККР №322, №322-2 создана рекомендация МСЭ-Я P.372-11 [55]. Однако подход, применяемый в данных отчетах, к оценке воздействия атмосферных радиопомех на системы радиосвязи не позволяет учитывать постоянно меняющуюся грозовую активность, вследствие чего, не представляется возможным

осуществление постоянного оперативного контроля качества работы радиоустройств.

Рисунка 1.2 - Амплитудно-временная зависимость одиночного молниевого разряда, зарегистрированного на расстоянии примерно 35 км от пункта приема

В результате многочисленных измерений амплитудных распределений вероятностей (АРВ) во многих точках земного шара на разных частотах было установлено, что все кривые имеют типичную форму. На рисунке 1.3 для частоты 9,8 кГц показана характерная форма кривой АРВ для г. Липецка с динамическим диапазоном между уровнями Ею-6/Ео,99 в ~70 дБ. Измерения проводились в г. Липецке в 2012 году, на частоте 9,8 кГц с полосой пропускания 200 Гц 12 октября 2012 года в 13 часов местного декретного времени. Комплекс, использовавшийся для измерения функции распределения, полностью соответствует требованиям МСЭ-Р и будет описан ниже.

Верхняя часть кривой, представляющая малые уровни и высокие вероятности, образована большим числом случайных накладывающихся импульсов, каждый из которых вносит очень малый вклад в общую энергию. Следовательно, эта часть кривой должна подчиняться распределению Рэлея. Часть кривой, представ-

ляющая малые вероятности - высокие уровни поля, в общем состоит из ненакла-дывающихся редко приходящих импульсов.

00 Ш0 Е/Еусп, мкВ/м

Рисунок 1.3 - Измеренная функция распределения вероятностей огибающей атмосферных радиопомех (--экспериментальная АРВ)

Уровень мощности различных шумов в зависимости от частоты представлен на рисунке 1.4. Цифрами на рисунке 1.4 обозначено: 1 - уровень атмосферных помехи днем; 2 - уровень атмосферных помехи ночью; 3 - уровень помех в тихой сельской местности; 4 - уровень помех в тихой сельской местности; 5 - уровень помех в жилой части города; 6 - уровень помех в деловой части города (высокая плотность застройки с высокими зданиями); 7 - уровень помех, вызванных космическим шумом.

Из рисунка видно, что уровень атмосферных помех стремится к нулю при частотах свыше 30 МГц, а на частотах более 1 ГГц влияние радиопомех на информационную безопасность становится настолько мало, что их не учитывают при проектировании систем радиосвязи.

По характеру воздействия на сигнал помехи принято разделять на аддитивные и мультипликативные. Помеха п(;) называется аддитивной, если её воздействие на сигнал s(t) выражается суммой x(t) = s(t) + п^). Аддитивную помеху ча-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тарасов, Сергей Николаевич, 2016 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алгоритм оперативного контроля качества функционирования информационно-измерительной системы на фоне атмосферных радиопомех [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2012. - Вып. 16. - С. 117-121.

2. Аналитическая модель основной и дополнительной функций распределения атмосферного ОНЧ-радиошума и методика их определения [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // XIX Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» 16-18 апреля 2013 г. - Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ» ООО, 2013. - С. 2002-2009.

3. Благовещенский Д.В. Радиосвязи и электромагнитные помехи: Учеб. пособие [Текст]/ Д.В. Благовещенский. - СПб: СПбГУАП, 2002. - 70 с.

4. Бунимович В.Н. Флуктуационные процессы в радиоприемных устройствах [Текст]/ В.Н. Бунимович. - Москва, 1951. - 360 с.

5. Исследование импульсных естественных ОНЧ-радиошумов в целях разработки и создания адаптивных радиосистем [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей / Вып. 7. - Липецк: ЛГПУ, 2004. - Вып. 7. - С. 108112.

6. Кащеева Г.А. Статистика числа и длительности выбросов огибающей многочастичного доплеровского сигнала как функция заданного порогового уровня [Текст]/ Г.А. Кащеева // Автометрия. - Сибирское отделение Российской академии наук, 2008. - Т. 44. - № 5. - С. 62-70.

7. Критерии количественной оценки эффективности постановки активных преднамеренных помех [Текст]/ С.Н. Тарасов [и др.] // Материалы научно практической конференции по проблемам технических наук, 7 ноября 2014 г. - Липецк: ЛГТУ, 2014. - С. 156-158.

8. Кузьмин В.П. Метод оценки вероятностей больших выбросов случайных процессов [Текст]/ В.П. Кузьмин // УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ЦАГИ. - 2003. - № 3-4. -С. 109-122.

9. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники [Текст]/ Б.Р. Левин. - М: Радио и связь, 1989. - 656 с.

10. Лихтер Я.И. Метод определения функции распределения атмосферных радиопомех [Текст]/ Я.И. Лихтер // Труды НИЗМИР. - 1956. - Вып. 13. - С. 31-46.

11. Лихтер Я.И. Некоторые результаты исследований интенсивности атмосферных радиопомех в Москве [Текст]/ Я.И. Лихтер, Г.И. Терина // Исследование ионосферы. - Москва: АН СССР, 1960. - С. 90-96.

12. Лихтер Я.И. О некоторых особенностях функции распределения напряженности поля атмосферных радиопомех [Текст]/ Я.И. Лихтер // Труды НИЗМИР.

- 1956. - Вып. 13. - С. 63-76.

13. Логарифмически-нормальная модель атмосферного шума и возможность ее использования для оценки качества функционирования цифровых радиосистем [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2010.

- Вып. 13. - С. 221-226.

14. Малыш В.Н. Влияние радиопомех на целостность информации в радиоканале связи [Текст]: монография / В.Н. Малыш, В.Ф. Осинин, С.Н. Тарасов. -Липецк: ЛГПУ, 2014. - 108 с.

15. Малыш В.Н. Демодуляция и детектирование сигнала [Текст]/ В.Н. Малыш, С.Н. Тарасов // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк, 2014. - Вып. 18. -С. 66-71.

16. Малыш В.Н. Естественные помехи искусственного происхождения [Текст]/ В.Н. Малыш, С.Н. Тарасов // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2014. - Вып. 18. - С. 71-76.

17. Малыш В.Н. Критерии эффективности постановки активных преднамеренных помех [Текст]/ В.Н. Малыш, B.C. Зияутдинов, С.Н. Тарасов // «ИНФОРМАЦИОННЫЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ» (ИУСТ-ОДЕССА-2014). Материалы международной научно-практической конференции, 23-25 сентября 2014 г., Одесса / ред. В.В. Вычужанин. - Нижний Новгород: ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2014. - С. 131-133.

18. МахоткинЛ.Г. Оценка параметров амплитудного распределения атмо-сфериков, генерируемых изолированным источником [Текст]/ Л.Г. Махоткин // Геомагнетизм и аэрономия. - 1964. - Т. 4. - № 1. - С. 200-202.

19. МахоткинЛ.Г. Статистические характеристики амплитуд атмосфериков [Текст]/ Л.Г. Махоткин // Тр. ГГО. - 1965. - Вып. 177. - С. 142-149.

20. Методика и некоторые результаты исследований статистических свойств естественных ОНЧ-радиополей в центральном Черноземье [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2006. - Т. 2. - Вып. 2.

21. Модель восстановления функции распределения амплитуд огибающей атмосферного радиошума по трем статистическим моментам [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2012. - № 4. - С. 31-38.

22. Новая математическая модель функции рапсределения атмосферного радиошума [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья : №2 (40). - Липецк: ЛГТУ, 2015. - С. 31-36.

23. Новый метод аналитического представления амплитудного распределения среднего числа выбросов огибающей атмосферного радиошума [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2014. - № 4. - С. 31-35.

24. Новый метод определения и контроля расстояния от точки приема до зоны грозовой активности [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Актуальные проблемы

естественных наук и нх преподавание. Роль естественных наук в инновационном развитии региона. - Липецк: ЛГПУ, 2007. - С. 74-77.

25. Об аналитическом представлении функции распределения атмосферного радиошума при узкополосном приеме [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Проблемы физики и технологии ее преподавания. Сборник научных трудов. - Липецк: ЛГПУ, 2008. - Вып. 7. - С. 17-21.

26. Обобщающая эмпирическая модель и возможности ее использования [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Школа молодых ученых по техническим наукам. -Липецк: ЛГТУ, 2009. - С. 74-79.

27. О возможности представления распределения среднего числа выбросов огибающей атмосферного ОНЧ - радиошума обобщенной I - моделью [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2014. - № 2. - С. 22-25.

28. О возможности представления статистических свойств атмосферного ОНЧ-радиошума моделью Холла [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания: материалы областной научно-практической конференции. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - С. 135-141.

29. О возможности расчета среднего числа выбросов огибающей атмосферного радиошума через его функцию распределения [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Материалы научно практической конференции по проблемам технических наук, 7 ноября 2014 г. - Липецк: ЛГТУ, 2014. - С. 102-105.

30. О представлении статистических свойств естественных радиошумов Пуассоновским процессом [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2007. - № 4. - С. 50-52.

31. О связи параметров распределения среднего числа выбросов и функции распределения огибающей атмосферного ОНЧ-радиошума [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания: материалы областной научно-практической конференции. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - С. 141144.

32. Осинин В.Ф. Амплитудное распределение вероятностей атмосферных радиопомех [Текст]/ В.Ф. Осинин // Геофизические явления верхней атмосферы и земной коры: труды СВКНИИ ДВНЦ СССР. - Магадан, 1973. - Вып. 47. - С. 4549.

33. Осинин В.Ф. Аналитическое представление амплитудного распределения среднего числа выбросов огибающей атмосферного радиошума через его функцию распределения [Текст]/ В.Ф. Осинин, В.Н. Малыш, С.Н. Тарасов // МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТННК (ВЕСТНИК ОБЪЕДИНЕНИЯ ПРАВОСЛАВНЫХ УЧЕНЫХ). - Воронеж: ООО ИПЦ "Научная книга", 2015. -№ 3. - С. 47-49.

34. Осинин В.Ф. Информационно-измерительная система контроля качества функционирования радиоустройств на фоне естественных радиошумов [Текст]: монография / Осинин В.Ф., Осинин И.В. - Липецк: ЛГПУ, 2010. - 116 с.

35. Осинин В.Ф. Информационно-измерительная система оперативного контроля интенсивности поля атмосферного радиошума КНЧ диапазона [Текст]/ В.Ф. Осинин, И.Н. Молюков // Вести высших учебных заведений Черноземья : 2. - Липецк, 2011. - С. 82-85.

36. Осинин В.Ф. Информационно-измерительная система оперативного контроля качества функционирования радиоустройств при атмосферных помехах [Текст]/ В.Ф. Осинин, И.В. Осинин, В.Н. Малыш // Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2008). - Воронеж, 2008.

37. Осинин В.Ф. Исследование импульсных естественных ОНЧ-радиошумов в целях разработки и создания адаптивных радиосистем [Текст]/ Осинин В.Ф., Малыш В.Н., Осинин И.В. // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: межвузовский сборник статей. -Липецк: ЛГПУ, 2004. - Вып. 7. - С. 108-112.

38. Осинин В.Ф. Математическое моделирование расчета функции распределения атмосферного ОНЧ-радиошума обобщенной Э-моделью [Текст]/ В.Ф. Осинин, В.Н. Малыш, С.Н. Тарасов // Актуальные проблемы естественных наук и

их преподавания: материалы областной научно-практической конференции. - Липецк: ЛГПУ, 2014. - С. 174-178.

39. Осинин В.Ф. Математическое представление среднегочисла и средней длительности выбросов огибающей атмосферного радиошума с использованием обобщающей эмпирической модели [Текст]/ В.Ф. Осинин // Тезися международного форума «Крым Ш-ТееЬ - 2014». - Крым: М, 2014. - С. 180-181.

40. Осинин В.Ф. Метод преобразования графического семейства функций распределения атмосферного радиошума в аналитическое с использованием обобщающей эмпирической модели [Текст]/ В.Ф. Осинин, И.В. Осинин, Д.А. Подлесных // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - Москва, 2008. - № 10. - С. 20-22.

41. Осинин В.Ф. Модельное представление статистических свойств естественных радиошумов [Текст]/ В.Ф. Осинин, В.Н. Малыш, О.В. Цаплин // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2012. - № 1. - С. 27-40.

42. Осинин В.Ф. Некоторые особенности распределения среднего числа выбросов атмосферных радиопомех [Текст]/ В.Ф. Осинин // Исследования по геоме-гнетизму, аэрономии и физике Солнца / Вып. 18. - М: Наука, 1971. - С. 216-223.

43. Осинин В.Ф. Об определении среднеквадратичной и средней напряженности поля атмосферных радиопомех [Текст]/ В.Ф. Осинин // Докл. АН СССР. -1973. - Т. 210. - № 5. - С. 1078-1082.

44. Осинин В.Ф. О представлении амплитудного распределения средней длительности выбросов огибающей атмосферного ОНЧ-радиошума моделью Холла [Текст]/ В.Ф. Осинин, В.Н. Малыш, С.Н. Тарасов // Вестник РГРТУ. - Рязань: РГРТУ, 2014. - № 4 (Вып. 50) - Ч. 1. - С. 138-142.

45. Осинин В.Ф. О преобразовании из полосы в полосу интенсивности атмосферных радиоизлучений [Текст]/ В.Ф. Осинин, И.В. Осинин // Исследование активных процессов на Солнце. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. - С. 115121.

46. Осинин В.Ф. Радиошумы естественных источников на Востоке СССР [Текст]/ В.Ф. Осинин. - Москва, 1982. - 162 с.

47. Осинин И.В. Алгоритм автоматического оперативного контроля качества функционирования радиолиний при атмосферных помехах с использованием обобщающей эмпирической модели [Текст]/ И.В. Осинин, В.Ф. Осинин // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2009. - Т. 2. - Вып. 12.

48. Осинин И.В. Об определении отношения сигнал/шум на выходе узкополосного приемника [Текст]/ И.В. Осинин // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2005. - Вып. 8. - С. 123-126.

49. Осинин И.В. О методе определения функции распределения атмосферных радиопомех [Текст]/ И.В. Осинин // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2005. - Вып. 8. - С. 116-122.

50. О статистических свойствах грозовых радиошумов в центральном Черноземье [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2012. - Вып. 16. - С. 121-126.

51. О статистической связи функций распределения и среднего числа выбросов атмосферных радиошумов [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2012. - № 1. - С. 36-38.

52. Параметрически-степенная модель атмосферного радиошума [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2011. - Вып. 14. - С. 163-167.

53. Представление средней длительности выбросов огибающей атмосферного радиошума с использованием обобщающей эмпирической модели [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Вести высших учебных заведений Черноземья. - Липецк: ЛГТУ, 2015. - №3(41). - С. 55-59.

54. Расчет функции вероятности атмосферного радиошума по его статистическим моментам [Текст]/ В.Ф. Осинин [и др.] // Информационные технологии в

процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. -ЛГПУ, 2011. - Вып. 14. - С. 159-163.

55. Рекомендация МСЭ-Я Р.372-11 [Текст]: Радиошум. - 2013. - 76 с.

56. Рекомендация МСЭ-Я БМ.1753-2 [Текст]: Методы измерения радиошума. - 2012. - 36 с.

57. Рекомендация МСЭ-Я У.573-5 [Текст]: Словарь по радиосвязи. - 2007. -

30 с.

58. Ремизов Л.Т. Естественные радиопомехи [Текст]/ Л.Т. Ремизов. -Москва, 1985. - 196 с.

59. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014615673, 30.05.2014. Цаплин О.В., Тарасов С.Н. Программа проверки верности показаний анализатора в режиме определения средней длительности выбросов.

60. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014615786, 30.06.2014. Цаплин О.В., Тарасов С.Н. Программа проверки верности показаний анализатора в режиме определения среднего числа выбросов.

61. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение [Текст]/ Б. Скляр. - М: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1104 с.

62. Тарасов С.Н. Анализ воздействия преднамеренных помех, модулированных кодом Голда и М-последовательностью, на информационную безопасность канала связи [Текст]/ С.Н. Тарасов, А.Л. Курбатов // Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания: материалы областной научно-практической конференции. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - С. 196-201.

63. Тарасов С.Н. Атмосферные помехи в диапазоне частот до 1 Ггц / С.Н. Тарасов, А.Л. Курбатов [Текст]// Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - Вып. 17. - С. 102-108.

64. Тарасов С.Н. Влияние облаков и тумана на потери информации в радиоканале связи [Текст]/ С.Н. Тарасов // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей. - Липецк: ЛГПУ, 2014. - Вып. 11. - С. 138-143.

65. Тарасов С.Н. Влияние преднамеренных помех на информационную безопасность канала связи и методы защиты от них [Текст]/ С.Н. Тарасов, А.Л. Курбатов // Инновации и информационные технологии в образовании. Сборник материалов VI Международной научно-практической конференции в 2 ч. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - Ч. 1. - С. 102.

66. Тарасов С.Н. Дождь как фактор потерь информации в радиоканале связи [Текст]/ С.Н. Тарасов // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей. - Липецк: ЛГПУ, 2014. - Вып. 11. - С. 143-149.

67. Тарасов С.Н. Новый алгоритм прямого аналитического нахождения по экспериментальным данным параметров q1 и q2 обобщающей эмпирической модели [Текст]/ С.Н. Тарасов, В.Ф. Осинин, В.Н. Малыш // Вестник Липецкого Государственного Педагогического Университета. Серия: МИФЕ. - Липецк: ЛГПУ, 2015. - Вып. 1(16). - С. 64-70.

68. Тарасов С.Н. Обеспечение грозозащиты объекта информатизации (на примере здания ЛГПУ) [Текст]/ С.Н. Тарасов // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. -Липецк: ЛГПУ, 2012. - Вып. 16. - С. 156-164.

69. Тарасов С.Н. Помехоустойчивое кодирование как метод повышения уровня целостности информации передаваемой по радиоканалам связи [Текст]/ С.Н. Тарасов, В.Н. Малыш // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем: Межвузовский сборник научных трудов. - Рязань: РГРТУ, 2014. - С. 99-103.

70. Тарасов С.Н. Преобразование распределения вероятностей огибающей атмосферных радиошумов из одной полосы в другую с использованием обобщающей эмпирической модели [Текст]/ С.Н. Тарасов, В.Ф. Осинин, С.Я. Пастухова // Вестник РГРТУ. - Рязань: РГРТУ, 2016. - №57 - С. 35-41.

71. Тарасов С.Н. Применение шумоподобных кодов в беспроводных каналах передачи данных [Текст]/ С.Н. Тарасов, A.B. Шилов // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - Вып. 17. - С. 108-116.

72. Тарасов С.Н. Сигнальные методы защиты радиоканала передачи данных от помех [Текст]/ С.Н. Тарасов // Информационные технологи в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник статей. - Липецк: ЛГПУ, 2013. - Вып. 17. - С. 99-102.

73. Теория автоматического управления [Текст]: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2-х ч. Ч. II. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления / А.А. Воронов [и др.] Под ред. А. А. Воронова. - М: Высшая школа, 1986. - 504 с.

74. Тихонов В.И. Выбросы траекторий случайных процессов [Текст]/ В.И. Тихонов, В.И. Хименко. - М: Наука, 1987. - 304 с.

75. Четвериков С.Ф. Информационно-измерительная система для изучения статистических свойств и суточно-сезонных вариаций интенсивности естественного ОНЧ радиошума [Текст]/ С.Ф. Четвериков // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. - 2014. - № 3(198). -С. 59-64.

76. Fieve S. A new VLF/LF atmospheric noise model [Электронный ресурс] : Radio Science // Vol. 42, Issue 3. - Режим доступа: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006RS003513/full. - (дата обращения: 18.09.2014).

77. Natural atmospheric noise statistics from VLF measurements in the eastern Mediterranean [Электронный ресурс] : Radio Science // Vol. 45, Issue 5. - Режим доступа: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2009RS004336/full. - (дата обращения: 20.10.2014).

78. Osinin V.F. The analytical relationship between Vd and Ld statistical parameters of atmospheric radio noise [Text]/ V.F. Osinin, I.V. Osinin // Int. Symp. on EMC. -Nagoya University, Japan, 1989. - C. 237-239.

79. Sushil K. Waveguide Parameters of 19.8 kHz Signal Propagating over a Long Path [Электронный ресурс] : Research Letters in Physics // Vol. 2009. - Режим доступа: http://www.hindawi.com/journals/physri/2009/216373/. - (дата обращения: 25.09.2014).

80. Agard J.J. The lognormal low and its applications to mine prospecting [Text]/ J.J. Agard // Thesis/Univ. de Paris. - Inst. de Statist. P., 1954. - P. 120.

81. Beckman P. The amplitude probability distribution of atmospheric radio noise [Text]/ P. Beckman // RADIO SCIENCE Journal of Research NBS/USNC- URSI : 68D. - 1960. - № 6. - P. 723-736.

82. CCIR 322-2: Characteristics and its Applications of Atmospheric Radio Noise Data [Text]. - Geneva, 1983. - 68 p.

83. Characteristics and applications of atmospheric radio noise data. Report 322-2 [Text]. - Geneva, 1983. - 72 p.

84. Determination of the Amplitude-Probability Distribution of Atmospheric Radio Noise From Statistical Moments [Text]/ W.Q. Crichlow [et al.] // Journal of Research of the National Bureau of Standards-D. Radio Propagation : 64D. - 1960. - № 1. - P. 49-56.

85. Foldes G. The lognormal distribution and its application to atmospheric studies [Text]/ G. Foldes // Statistical methods in radio wave propogation. - Oxford etc: Pergamon Press, 1960. - P. 227-232.

86. Freeman R.L. Radio System Design for Telecommunications [Text]/ R.L. Freeman. - New York: Wiley, 2007. - 882 p.

87. Fulton F.F. Effect of receiver bandwidth on the amplitude distribution of VLF atmospheric noise [Text]/ F.F. Fulton // 65D. - J. Res. Nat. Bur. Stand, 1961. - № 3. -P. 299-304.

88. Furutsu K. On the theory of amplitude distribution of impulsive random noise [Text]/ K. Furutsu, T. Ishida // J. Appl. Phys. - 1962. - Vol. 32. - N. 7. - P. 1206-1221.

89. Galejs G. Amplitude distribution of radio noise at ELF and VLF [Text]/ G. Galejs. - J. Geophys. Res., 1966. - Vol. 45. - N 1. - P. 201-216.

90. Guillemin E.A. The mathematics of circuit analysis [Text]/ E.A. Guillemin. -New York: John Wiley & SONS, INC, 1956. - p. 526. - 590 p.

91. Hall H.N. A new models for "impulsive" phenomena: Application to atmospheric noise communication channels [Text]/ H.N. Hall // Tech. Rep. №3412-8 and 7050. - Stanford (Cal.), 1966. - 164 p.

92. Horner F. The design and use of instruments for counting local lightning flashes [Text]/ F. Horner. - Proceedings of the IEE - Part B: Electronic and Communication Engineering, 1960. - Vol. 107. - № 34. - P. 321 - 330.

93. Montgomery G.F. A comparison of amplitude and angle modulation for narrow-band communication of binary-coded messages in fluctuation noise [Text]/ G.F. Montgomery // Proc. IRE. - 1954. - Vol. 42. - P. 447-453.

94. Nakai T. Calculated statistical characteristics of atmospheric radio noise [Text]/ T. Nakai. - The Research Institute of Atmospherics, Nagoya University, 1963. -Vol. 10. - P. 13-24.

95. Nakai T. The amplitude probability distribution of the atmospheric noise [Text]/ T. Nakai. - The Research Institute of Atmospherics, Nagoya University, 1966. -Vol. 13. - P. 23-40.

96. On some propagation characteristic of tropical atmospheric and cosmic radio noise [Text]/ A.B. Bhattacharya [et al.] // International journal of engineering science and technology. - 2011. - Vol. 3. - No. 7. - P. 5475-5486.

97. Spaulding A.D. A Critique of the Reliability and Service Probability Calculations for the Ionospheric Communication Analysis and Prediction Program - IONCAP [Text]/ A.D. Spaulding, F.G. Stewart. - U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE, 1993. - 47 p.

98. Spaulding A.D. Conversion of the amplitude-probability distribution function for atmospheric radio noise from one bandwidth to another [Text]/ A.D. Spaulding, C.J. Roubique, W.Q. Crichlow // JOURNAL OF RESEARCH. - National Bureau of Standards, 1962. - Vol. 66D. - N 6. - P. 713-721.

99. Tomko A.A. Worldwide monitoring of VLF-LF propagation and atmospheric noise [Text]/ A.A. Tomko, T. Hepner // RADIO SCIENCE Journal of Research NBS/USNC- URSI. - 2001. - Vol. 36. - № 2. - P. 363-369.

100. Watt A.D. Characteristics of atmospheric noise from 1 to 100 kc [Text]/ A.D. Watt, E.L. Maxwell // Proc. IRE. - 1957. - Vol. 45. - P. 787-793.

101. Watt A.D. Measured statistical characteristics of VLF atmospheric noise [Text]/ A.D. Watt, E.L. Maxwell // Proc. IRE. - 1957. - Vol. 45. - P. 55-62.

102. Watt A.D. VLF radio engineering [Text]/ A.D. Watt. - Pergamon Press, 1967. - 703 p.

103. World distribution and characteristic of atmospheric radio noise [Text]: l0h Plenary Assembly. Ent. Telecommun. Union. Ent. Rad. Comm. Report. 322. - 1964. -62 p.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (Материалы отчета МККР 322-2)

Рисунок П1.1 - (Рис. 19а из отчета МККР №322-2) Ожидаемые значения атмосферного радиошума Баш (в дБ над кТоЬ к 1МГц).

Рисунок П1.2 - (Рис. 19Ь из отчета МККР №322-2). Зависимость радиошума

от частоты.

ДБ

12

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 7 10 20 30 50

Час го га. МГц

Рисунок П1.3 - (Рис. 19с из отчета МККР №322-2) Зависимость изменения интенсивности радиошума и его характеристик от частоты.

^ дБ

0,01 ОД 1 10 100 1000

отношение полос \\'=В„„,./200

Рисунок П1.4 - (Рис. 26 из отчета МККР №322-2) Зависимость параметра Уа от ширины полосы пропускания по отношению к полосе 200 Гц

,0001 ,01.1 1 5 1020 30 50 60 70 ВО 35 00 95 93 Э9 . %

Рисунок П1.5 - (Рис. 27 из отчета МККР №322-2) Зависимость амплитудного распределения атмосферного радиошума от импульсного параметра

Vd

дБ

D=i Fzm

/\

а D

0,01 0,05 0,10,2 0,5 1 2 5 10 20 30 40 50 процент времени, в течение которого О превышается

Рисунок П1.6 - (Рис. 28 из отчета МККР №322-2) Ожидаемые значения параметра Б и его стандартного отклонения обп.

Ре, дБ/Вт ст,дБ

-5

-10 -15 -20

-25

-30 -35

50 .'60 70 80 90 95 98 99 99,8 99,9 99,99 время превышения, %

Рисунок П1.7 - (Рис. 29 из отчета МККР №322-2) Значения ожидаемой мощности Ре и его стандартного отклонения от

1

.0001.ООО; .001 .00$ .01 ,0£ .1 .2 .3 А .Б .6 .7 .8 .9 .9$ .98 .99 .991.999 ,9999

Вероятность обслуживания

Рисунок П1.8 - (Рис. 30 из отчета МККР №322-2) Категория обслуживания как функция стандартного отклонения 1

Р, дБ/Бг

1 1 1

0,99

*0,90

0,50

50 60 70 00 30 95 98 99 99,8 99,9 99,99 Время соответствия. %

Рисунок П1.9 - (Рис. 31 из отчета МККР №322-2) Требуемая мощность сигнала Р (дБ/Вт) в зависимости от различных категорий обслуживания по

отношению к времени соответствия.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (Внедрение результатов диссертационной работы)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.П. СЕМЕНОВА-ТЯН-ШАНСКОГО» (ЛГПУ имени П.П. Семенова-Тян-Шанского)

внедрения результатов кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и

программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах» в учебный и научный процессы ФГБОУВО «Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-

Шанского»».

Комиссия в составе и.о. директора института естественных математических и технических наук, к.ф-м.н., доцента Смирнова М.Ю., и.о. заведующего кафедрой информатики, информационных технологий и защиты информации, к.т.н., доцента Скуднева Д.М., доцента кафедры информатики, информационных технологий и защиты информации, к.т.н., доцента Газина А.И., составила настоящий акт о том, что разработки кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах» используются кафедрой «Информатики, информационных технологий и защиты информации» и внедрены в учебный процесс дисциплин «Информационная безопасность и защита информации» и «Программно-аппаратная защита информации» в виде дополнительных лекций по проблемам достоверной передачи информации по радиоканалам в присутствии атмосферных радиопомех.

АКТ

Председатель:

Члены комиссии:

Газин А.И.

Скуднев Д.М.

МЧС РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ ГЛАВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЧС РОССИИ ПО ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ»

(ФКУ «ЦУКС ГУ МЧС России по Липецкой области»)

ул. Папина 2 «а», г. Липецк, 398024 Тел.: 22-89-57 Факс 74-69-05 [e-mail]

/-5~.03.2016 № 328 -1-15

АКТ

Внедрения результатов диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах» в Главное управление МЧС России по Липецкой области.

Настоящий акт о том, что результаты кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича, касающиеся алгоритма функционирования и программного обеспечения информационно-измерительных систем на фоне естественных радиошумов, используются при настройке, проверке и эксплуатации контрольно-измерительных приборов и автоматики, находящихся в организации. Внедрение нового программного обеспечения позволило достичь более высокой точности прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного характера, связанных с молниевыми разрядами.

Начальник Центра полковник внутренней службы

С.П. Кузнецов

А.Ю. Емельяненко [phone]

ООО «Железнодорожно-строителъная

компания»

Юр. Адрес: 398007, г. Липецк, ул. Ковалева, 105; Фактич.адрес: 398007 г. Липецк, ул. Ковалева, 105 тел./ф. [phone], 55-80-32 ИНН/КПП 4825092391/ 482501001, ОГРН 1134825000078, р/с 40702810435000065371 в Липецком ОСБ № 8593, БИК 044206604, к/с 30101810800000000604, ОКПО 14883486, mail:[e-mail], caíiT:wwwgdsk48.ru

8 ноября 2016г

АКТ

внедрения результатов кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах» на ООО «Железнодорожно-

строительная компания»

Мы, нижеподписавшиеся, составили настоящий акт в том, что результаты кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах» используются при проектировании и разработке молниезащиты и защиты от импульсных перенапряжений для оборудования подвижного состава, имеющегося на предприятии.

Благодаря использованию результатов кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича увеличился процент безотказности сложного электротехнического оборудования, работающего в открытой местности, на 7,2%, что привело к увеличению срока эксплуатации оборудования и снизило затраты на ремонт техники.

Главный инженер Главный энергетик Начальник службы подвижного состава

А.В. Кондратенко

И.С.Мерзликин О.Б.Кораблин

А.А.Захарченко

«Техно-торговый центр «ФОЛИУМ»

общество с ограниченной ответственностью

398046, г. Липецк, ул. П. Смородина, д. 13 а, телефон/факс:[phone]-27. ОГРН 1024800831351, И1Ш/КПП 4824024568/482401001, р/с 40702810135000000128 в отделении X: 8593 Сбербанка России гЛипецка, к/с 30101810800000000604, БИК 044206604

07.11.2016

АКТ

внедрения результатов кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах»

Комиссия в составе: директора по информационным технологиям Шмургалкина Олега Владимировича, главного энергетика Сурова Романа Николаевича, начальника отдела эксплуатации Труновой Анны Сергеевны составила настоящий акт о том, что результаты кандидатской диссертации Тарасова Сергея Николаевича «Алгоритмы и программное обеспечение повышения эффективности функционирования информационно-измерительных систем при атмосферных помехах», в части разработанного метода определения средней длительности выбросов молниевых разрядов, используются при строительстве ТРЦ «Ривьера» в г. Липецке, в частности при проектировании и построении схем электропитания и молниезащиты.

На основе предоставленных данных о средней длительности молниевых разрядов в г. Липецке был переработан комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности ТРЦ «Ривьера», а также имущества и людей, находящихся в нем в период молниевой активности.

Новый комплекс решений позволяет понизить коэффициент недоступности электрического и электронного оборудования (источников питания, компьютерных сетей, систем управления и обработки данных,

систем аудио и видео наблюдения, систем телефонии и т.д.) в 0,3 раза, а следовательно, уменьшить количество передаваемых ошибочных/ложных данных и выходов его из строя под действием импульсных перенапряжений.

Использование результатов кандидатской диссертации позволяет сократить количество выводов в ремонт оборудования и уменьшить время его простоя на 35 часов в месяц, что приводит к снижению расходов предприятия за счет увеличения рабочего ресурса оборудования и сокращения фонда заработной платы. Своевременное определение обслуживания и замена контрольно-измерительных приборов и автоматики позволяет планомерно распределить работу инженерной службы. Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет около 1 200 ООО рублей в год.

Председатель комиссии: Директор по информационныл

технологиям

Шмургалкин О. В.

Члены комиссии:

Главный энергетик

Начальник отдела эк

Трунова А. С.

Суров Р. Н.

Ж жжжжж ж ж

ж

ж

ж ж ж ж ж ж

ж ж ж ж ж

ж

ж ж ж ж ж ж ж

жжжжжж

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2014615673

Программа поверки верности показаний анализатора в режиме определения средней длительности выбросов

Правообладатели: Цаплин Олег Валерьевич (Яи), Тарасов Сергей Николаевич (Я II)

Авторы: Цаплин Олег Валерьевич (IШ), Тарасов Сергей Николаевич (Я II)

Заявка № 2014613164

Дата поступления 10 апреля 2014 Г. Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 30 мая 2014 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б. П. Симонов

^ЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ^!

т€€ШШ€ЖАЖ ФВД11РАЩЖЖ

ж ж® жжж

ж ж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ж ж ж ж ж ж

ж

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2014615786

Программа поверки верности показаний анализатора в режиме определения среднего числа выбросов

Правообладатели: Цаплин Олег Валерьевич (IШ), Тарасов Сергей Николаевич (IШ)

жжжжжж ж ж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

Авторы: Цаплин Олег Валерьевич (Я11), Тарасов Сергей Николаевич (Я1)

Заявка № 2014613169

Дата поступления 10 апреля 2014 Г. Дата государственной регистрации в Рсестре программ для ЭВМ 03 ШОНЯ 2014 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б. П. Симонов

ж

ж ж ж ж ж

ж ж ж ж ж ж

ж

ж ж ж ж ж ж

жжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжж