Электромагнитная защищенность речных автоматизированных идентификационных систем на основе применения сложных дискретных частотно манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Волкова, Тамара Александровна

• Волкова, Тамара Александровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Волкова, Тамара Александровна

Оглавление

Введение

1 Анализ основных принципов инфокоммуникационного функционирования информационной иерархической триады

1.1 Структура иерархической триады

1.1.1 Корпоративные Речные Информационные Системы

1.1.2 Речные Информационные Службы

1.1.3 Автоматизированная Система Управления Движением Судов

1.2 Анализ информационного обеспечения и принципов функционирования АИС в речных АСУ ДС

1.2.1 АИС в составе АСУ ДС

1.2.2 Аппаратура АИС и основные типы судовых транспондеров

1.2.3 Принципы действия АИС, понятие о зоне действия АИС

1.2.4 Особенности построения сетей базовых станций речных АИС на единой глубоководной системе европейской части России

Выводы по разделу 1

2 Стохастическая математическая модель цифровых информационных каналов речных АИС

2.1 Каноническая статистическая модель АИС. Аддитивные и мультипликативные помехи

2.2 Стохастические модели цифровых информационных каналов АИС

2.3 Методы количественного учета взаимного влияния в частотно-временной области сигналов и взаимных помех в АИС

2.3.1 Коэффициент взаимного различия

2.3.2 Поля поражения сигналов

Выводы по разделу 2

3 Современные и перспективные типы цифровых сигналов АИС. Адаптивные функционально устойчивые АИС

3.1 Узкополосные сигналы. Гауссовская узкополосная ЧТ

3.2 Сложные сигналы. Сигналы последовательно-параллельной структуры

3.3 Коэффициент взаимного различия ДЧМн J14M сигналов и сосредоточенных по спектру помех

3.4 Поля поражения ДЧМн JI4M сигналов

3.5 Расчет основных эксплуатационных характеристик инфокоммуникационных линий со сложными сигналами

Выводы по разделу 3

4. Помехоустойчивость речных АИС при воздействии взаимных помех

4.1 Адаптивные функционально-устойчивые алгоритмы функционирования речных АИС при воздействии взаимных помех

4.2 Помехоустойчивость речных АИС при использовании узкополосных гауссовских ЧТ

4.3 Помехоустойчивость речных АИС при использовании сложных последовательно-параллельных (ЛЧМ) цифровых сигналов

4.4 Исследование влияния взаимных помех на размер рабочей зоны АИС

4.4.1. Случай неадаптивных АИС со сложными сигналами

4.4.2. Случай адаптивных функционально-устойчивых АИС с узкополосными сигналами

4.4.3. Случай адаптивных функционально-устойчивых АИС с последовательно параллельными цифровыми ЛЧМ

Выводы по разделу 4

Заключение

Перечень используемых сокращений

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электромагнитная защищенность речных автоматизированных идентификационных систем на основе применения сложных дискретных частотно манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией»

Введение

Актуальность темы исследования

Увеличение интенсивности судоходства на внутренних водных путях (ВВП), ставит задачи повышения безопасности плавания. Среди перевозимых грузов значительное место занимают нефть и нефтепродукты, химические удобрения и другие опасные грузы. В основном такие грузы перевозятся судами «река-море» плавания, подпадающих под требования международных конвенций, правил и требований по обеспечению безопасного судоходства. Суда, как правило, оснащены современным навигационным оборудованием и средствами связи, соответствующие международным требованиям и позволяющим работать минимальным составом экипажей. При этом подразумевается, что и береговая инфраструктура управления судоходством соответствует международным требованиям и обеспечивает международные стандарты безопасности.

На деле, в силу экономических причин, существует значительная диспропорция между уровнем оснащения флота и береговых служб, отвечающих за управление движением и обеспечением безопасности судоходства. Этот технологический разрыв имеет тенденцию к увеличению. Также в связи с намерением Правительства Российской Федерации открыть внутренние водные пути России для иностранных судов, для чего требуется поднять на качественно более высокий уровень систему управления движением флота, обеспечить международные стандарты безопасности судоходства. Существующая на сегодняшний день система не в полной мере отвечает таким стандартам с точки зрения технической оснащенности и технологий управления.

Содержание водных путей и управление движением флота СевероЗападного региона России обеспечивается государственным учреждением

«Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства» (ГБУ «Волго-Балт») через свои региональные филиалы.

Данная работа призвана сформулировать модель для расчета зон действия береговых базовых станций АИС в условиях комплексного воздействия аддитивных и мультипликативных помех.

В связи с изложенным целью диссертационной работы является получение нового решения актуальной научной задачи повышения безопасности судоходства и эффективности мониторинга транспортного процесса на внутренних водных путях на основе внедрения сложных сигналов в автоматизированные идентификационные системы, являющихся одним из перспективных способов передачи информации в иерархической триаде «КРИС-РИС-АСУ ДС».

Для достижения сформулированной цели в работе поставлены, обоснованы, решены и выносятся на защиту следующие научные результаты:

1. Изучен и систематизирован современный зарубежный и отечественный опыт созданий автоматизированных идентификационных систем как одной из составляющих иерархической триады «КРИС-РИС-АСУ ДС». Проанализированы особенности информационного обеспечения инфокоммуникационных каналов речных АИС.

2. Предложена стохастическая модель цифровых инфокоммуникационных каналов речных АИС и количественные показатели для учета комплексного воздействия шумов, взаимных помех и замирания сигналов.

3. Получены алгоритмы для расчета коэффициента взаимного различия и полей поражения простых и сложных последовательно-параллельных дискретных частотно-манипулированных цифровых сигналов

с линейной частотной модуляцией и манипулирующими кодами Баркера и Лежандра.

4. Предложена методика и проведен расчет электромагнитной защищенности речных АИС при использовании узкополосных гауссовских ЧТ и сложных дискретных частотно-манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией с небольшой базой.

Достоверность результатов обеспечивается строгой постановкой задач и применяемыми корректными математическими методами, сравнением полученных результатов с аналитическими и численными исследованиями других авторов.

Методологической основой исследования являются методы теории управления, теории случайных процессов и статистических решений, теории математического моделирования, экспертных оценок, статистической теории связи и методов моделирования на ЭВМ технологических процессов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создание современного метода построения каналов передачи данных для подсистем наблюдения и контроля в речных АСУ ДС в условиях комплексного воздействия аддитивных и мультипликативных помех.

2. Решение новой актуальной научной задачи мониторинга, повышения безопасности судоходства и эффективности управления транспортным процессом на ВВП единой глубоководной системы Европейской части России на основе использования перспективных инфокоммуникационных технологий - автоматизированных идентификационных систем.

3. Разработка математического и алгоритмического обеспечения оптимизации электромагнитной защищенности адаптивных функционально-устойчивых АИС на внутренних водных путях, отличающееся учетом стохастических свойств цифровых каналов радиосвязи.

Практическая ценность работы состоит в том, что создана методика выполнения аналитически расчетов, разработаны рекомендации и конструктивный инструментарий по оптимизации электромагнитной защищенности зон действия базовых станций АИС для Европейской части Единой Глубоководной системы.

Реализация научных результатов:

Отдельные положения диссертационной работы реализованы в программах повышения безопасности и мониторинга на водном транспорте в Государственном университете морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, в ООО МИП «ИНФОКОМ», ООО НПФ «Маринерус».

Апробация работы:

Основные положения и ожидаемые результаты докладывались на Санкт-Петербургской юбилейной ХШмеждународной конференции «Региональная информатика» 24-26 октября 2012 года.

Публикации:

По тематике диссертации опубликовано 9 научных статей, из них 7 научных статей в изданиях, предусмотренных «Перечнем изданий ВАК».

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка, используемых сокращений, списка опубликованных источников, содержащий101 наименование, 5 приложений, включает в себя 124 страницы текста, 44 рисунка, 7 таблиц.

1 Анализ основных принципов инфокоммуникационного функционирования информационной иерархической триады

1.1 Структура иерархической триады

В настоящее время речная информационная иерархическая триада в настоящее время состоит из следующих элементов (структур) — «Речные информационные службы» (РИС) и «Системы управления движением судов» (СУДС), или «Автоматизированные системы управления движением судов» (АСУ ДС). Указанные системы могут рассматриваться либо как варианты реализации в целом, либо как подсистемы класса «Корпоративные речные информационные системы» (КРИС) [1,2,3].

1.1.1 Корпоративные РечныеИнформационные Системы.

Корпоративные речные информационные системы (КРИС) - это подкласс более широкого класса корпоративных информационных систем (КИС), являющихся информационно-управляющими системами четвертого поколения, появившимися в последнее десятилетие [4,5,6]. Целью таких

систем является информационное обеспечение процесса управления.

Концепция информационно-управляющей системы КРИС на ВВП реализуется посредством сочетания речных информационных служб (РИС), которыеопределяют любые системы связи и информатики, использующиеся на ВВП: реках, каналах, озерах и устьевых портах [7].

Рис 1.1.1 КРИС

1.1.2 Речные Информационные Службы

Речные информационные службы (РИС) используются для выполнения задач по управлению движением и транспортом в процессе судоходства на ВВП и в транспортных узлах [8,9]. В соответствии с этой задачей РИС могут быть разделены на группы как это представлено в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1.Обобщенная классификация РИС.

Службы Наименование служб

управления 1. Службы путевой информации

движением 1.1 Визуальные знаки судоходной обстановки

1.2 УКВ-радиосвязь на внутренних водных путях

1.3 Интернет

1.4 Служба электронной картографии

2. Службы информации о движении флота

2.1 Отображение текущей дислокации флота (тактическая информация)

2.2 Отображение долгосрочной дислокации флота (стратегическая информация)

3. Службы управления движением флота

3.1 Управление движением флота в зоне ответственности (Локальная СУДС)

3.2 Управление работой шлюзов и мостов

4. Аварийно-спасательные службы

Службы 5. Рейсовое планирование

управления 6. Управление портами и терминалами

транспортом 7. Управление флотом и грузами

8. Статистика

9. Информация о тарифах и сборах

На рис. 1.1.2 приведена структурная схема РИС, призванная обеспечивать четкость работы подведомственных служб, своевременность выработки и доведения управленческих решений, а также возможность контроля всех элементов РИС.

Рис. 1.1.2 Структурная схема РИС.

Такая структурная схема РИС обеспечивает выполнение всех поставленных компетентным органом задач за счет выполнения таких базовых действий, как:

^ Сбор информации состоянии ВВП и судоходства в зоне действия РИС;

^ получение из других источников информации, которая может влиять на судоходство в зоне действия РИС. Например метеорологическая информация, информация о чрезвычайных ситуациях и др.;

^ различные согласования со смежными организациями. Например, с узлами других видов транспорта; выработка управленческих решений.

В состав РИС обычно входит одна или несколько речных автоматизированных систем управления движением судов (АСУ ДС), количество которых определяется географическими размерами района, рельефом берегов, судоходными особенностями, развитостью инфраструктуры района и другими специфическими причинами.

1.1.3 Автоматизированная Система Управления Движением Судов

В настоящее время практически все значительные порты мира, основные судоходные пути в международных проливах и вдоль побережий охвачены районами действия АСУ ДС[10].

Типовая структура АСУ ДС, представленной на рис. 1.1.3, может быть рассмотрена в двух аспектах: организационном и информационно-техническом [11,12,13] .

Организационная структура, представленная на рис. 1.1.4, отображает построение АСУ ДС с точки зрения уровней формирующих систему, и отображает основныеузлы системы, обеспечивающие ее деятельность.На схеме представлены следующие основные узлы и элементы:

^ ЦРДС - Центр регулирования движения судов; ^ ПКДС - пост контроля за движением судов; ^ ХРТП - телеуправляемый радиотехнический пост; ^ КТСД - каналы трансляции сигналов и данных от ТРТП к ПКДС;

^ КТД - каналы трансляции данных от ПКДС к ЦРДС.

—

ЦРДС

^-----

ТРТП

Рис. 1.1 ^Организационная структура АСУ ДС При учете специфических особенностей речных акваторий и их

протяженность, центр регулирования движения судов можно совмещать или

не совмещать в себе функции поста контроля движения судов и центра

регулирования движения судов, т.е. решать совместно или раздельно задачи

ЦРДС и ПКДС [14].

В свою очередь информационно-техническая структура, приведенная в таблице 1.1.2. отображает информационные и технические средства, обеспечивающие работу АСУ ДС. В различных случаях информационно-техническая структура АСУ ДС может отличаться, однако неотъемлемо наличие «источников информации» об обстановке в зоне действия АСУ ДС.

Таблица 1,1.2.Информационно-техническая структура АСУ ДС

Судоходная обстановка - наглядное представление

Службы сбора, передачи и хранения информации о состоянии судна (ИДС)

Способы сбора данных о местонахождении судна и его изменениях Вспомогательные системы

т АИС # / Видеонаблюдение ГНСС РЛС Электронная картография УКВ связь Мониторинг на дальних дистанциях (ССРНС) Другие средства

Рабочие зоны каждого технического средства определяет заданный уровень эффективности, в соответствии с чем возможно также и разделение района действия СУ ДС на секторы. Число секторов в районе действия СУДС должно быть минимальным [15]. Границы секторов не должны проходить

там, где суда меняют свой курс или режим движения или где пересекаются фарватеры. Функции СУ ДС обеспечиваются в каждом секторе, применительно к условиям плавания и перекрытием секторов рабочими зонами технических средств. Установлено также, что за каждым сектором должен быть закреплен свой оператор СУ ДС, обладающий отдельным рабочим местом. Радиосвязь операторов СУ ДС с судами в различных секторах должна, как правило, осуществляться на разных каналах[16,17].

Информация, которая используется в АСУ ДС, может быть условно разделена на три вида:

^ Информация о водном пути. Носит односторонний характер: передается от береговой службы судну или от береговой службы в офис пользователя. ^ Тактическая информация о движении (ТИД) - это информация, которая позволяет судоводителям или операторам СДС незамедлительно принимать решения, касающиеся судовождения в реальных условиях движения судов.

^ Стратегическая информация о движении (СИД) помогает пользователям РИС принимать среднесрочные и долгосрочные решения.

На практике установлено, что для эффективной работы АСУ ДС необходима подсистема, которая сможет объединить различные «источники информации», представив полную картину об обстановке в зоне действия АСУ ДС в реальном времени [14]. Перечень необходимой функциональности данной подсистемы может выглядеть следующим образом:

Сбор информации поступающей от различных источников;

^ Совмещение полученной информации;

^ Сохранение полученной информации в долговременной памяти для последующего использования; Анализ информации;

^ Выработка рекомендаций на основе выполненного анализа; Автоматическая или ручная передача необходимой исходящей информации судам и другим потребителям. Обработкой принятой разнородной информации выполняется отдельной службой, обеспечивающей диспетчеризацию движения судов в зоне ответственности. Данным требованиям полностью отвечает Информационно-Диспетчерская Система (ИДС), специальные алгоритмы которой осуществляют обработку принятой разнородной информации, причем каждый тип информации может обрабатываться отдельным соответствующим алгоритмом.

Результатом обработки: анализа, обобщения и соотнесения текущих данных с ранее поступившими становится создание объективной информации об обстановке и выработка управляющих решений. Документирование и хранение прошедшей через систему информации обеспечивает формирование необходимых сведений при анализе эффективности работы АСУ ДС.

1.2 Анализ информационного обеспечения и принципов функционирования АИС в речных АСУ ДС

1.2.1 АИС в составе АСУ ДС

Транспондерные системы автоматической идентификации судов (АИС) впервые начали применяться в декабре 1996 г., когда Комитет по безопасности на море (КБМ) Международной морской организации (ИМО) принял решение о введении единого стандарта транспондерных систем, использующего протокол БОТОМА. В мае 1998 г. КБМ принял рекомендацию М8С.74 перечисляющую эксплуатационные требования к судовым транспондерам [18,19,20].

Название «транспондеры» получили первые образцы судовой аппаратуры универсальной АИС. И, несмотря на то, что основным режимом работы современной АИС является автономный режим, некоторые режимы работы универсальной АИС, реализуемые при ведущей роли базовой станции, в некоторой степени оправдывают термин «транспондер», поэтому он и применяется в качестве названия аппаратуры [21,22,23,24].

Таким образом, функциональные характеристики АИС подразумевают несколько режимов работы [25,26,27]:

^ Работа в "автономном и непрерывном" режиме во всех районах.

^ Работа в "задаваемом" режиме в районе ответственности компетентного органа, отвечающего за контроль движения.

^ Режим "запроса" или управляемый режим, в котором передача данных происходит в ответ на запрос другого судна или компетентного органа. При этом реализуются следующие возможности системы: ^ Автоматическое и непрерывное предоставление информации компетентному органу и другим судам без вовлечения экипажа судна.

■f приём и обработка информации от других источников, в том числе от компетентного органа и других судов.

■S ответ на вызовы с высоким приоритетом и вызовы, связанные с безопасностью мореплавания, с минимальной задержкой.

S выдача информации о позиции и маневрировании судна со скоростью передачи данных, достаточной для точного слежения компетентным органом и другими судами.

1.2.2 Аппаратура АИС и основные типы судовых транспондеров

В составе АИС выделяются судовой и береговой сегменты оборудования.Универсальная АИС, согласно определению ИМО - это судовая вещательная транспондерная система, работающая в УКВ-диапазоне морской подвижной службы[28]. Судовой сегмент представлен нарис.1.2.1,это типы судов, подлежащих оснащению аппаратурой АИС, согласно Главе 5 Конвенции SOLAS [29].

Рис 1.2.1. Категории судов, подлежащие оснащению АИС К береговому сегменту системы АИС относятся следующие элементы

[30,31]: базовые станции АИС;береговые станции АИС;сервер АИС.

На Рис. 1.2.2 приведена схема взаимодействия компонентов АИС, предложенная в[14,32].

Рис. 1.2.2 Структурная схема АИС Здесь: «Базовая станция АИС» предназначена для получения и

обработки данных от судов в режиме автосопровождения и контроля за их движением в обслуживаемой зоне и формирования потоков информации, исходящих от центра регулирования движения судов (ЦРДС) и береговых служб.«Береговая станция АИС» предназначена для получения и обработки данных от судов в режиме автосопровождения и контроля за их движением в обслуживаемой зоне.«Центральный сервер АИС» (АРМ оператора АИС) -это центральная вычислительная система с программным обеспечением, на основе которого решаются основные задачи системы и обеспечиваются информацией клиентские приложения, решающие специализированные задачи различных служб: службы капитана порта, регионального речного спасательно-координационного центра и др. на основе транспондерной информации [33,34].

Каждая судовая АИС состоит из одного УКВ передатчика, двух УКВ TDMA приёмников, одного УКВ ЦИВ приёмника и стандартной электронной линии связи с судовым индикатором и системами получения информации.

Обычно в состав судовой аппаратуры входит транспондер АИС, антенны, компьютер и информационная система ECS/ECDIS. Дополнительно устанавливается, как показано на рис.1.2.3, внешний приёмник GPS, гирокомпас (для ввода курса) и приёмник радиомаяка дифференциальной GPS (DGPS).

УКВ QPS СУДС (ОПЦИЙ)

{ОПЦИЙ» $ опция)

Рис.1.2.3 Состав судовой аппаратуры АИС. В Таблице 1.2.1 приведены основные параметры базовых станций и

судовых транспондеров АИС [35,36].

Таблица 1.2.10сновные параметры базовых станций и судовых транспондеров АИС.

Наименование параметра Значение параметра

Нижнее Верхнее

Канал АИС 1 (87-й канал УКВ МПС) 161, 975 МГц 161, 975 МГц

Канал АИС 2 (88-й канал УКВ МПС) 162,025 МГц 162,025 МГц

Региональный канал АИС (рекомендация МСЭ) 156, 025 МГц 162, 025 МГц

Разнос частот между каналами 12,5 кГц 25,0 кГц

Полоса пропускания канала 12,5 кГц 25,0 кГц

Выходная мощность передачика 2,0 Вт 12,5 Вт

Чувствительность приемника при полосе пропускания канала 12,5 кГц, дБм (не хуже) 101 107

Чувствительность приемника при полосе пропускания канала 12,5 кГц, дБм (не хуже) 92 98

Скорость передачи 9600 бит/сек 9600 бит/сек

Модуляция FM/GMSK (частотная модуляция /гауссова адаптивная манипуляция)

1.2.3 Принципы действия АИС, понятие о зоне действия АИС.

N

Принцип действия АИС проиллюстрирован на рис.1.2.4. Суда, которые оборудованы аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в

прибрежных районах, регулярно передают в диапазоне УКВ морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения. Одновременно каждым таким судном принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн УКВ диапазона. Данные пересылаются в цифровом формате на одной из двухвысоких частот (161.975 или 162.025 Мгц - каналы 87В и 88В) (либо каналы 87А и 87В в США), на которых работает АИС на море или в "речном" диапазоне 300-336 МГц. Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на дисплеях судовой АИС, а при использовании интегрированных систем - на экранах PJIC.

Спутники ГНСС Спутник Инмарсат

oßa

Рис. 1.2.4 Принцип действия АИС

»^ - «

В прибрежных районах получателями выступают и береговые службы. Координаты и данные синхронизации поступают от встроенного или внешнего приёмника глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), в том числе от приёмника дифференциальной ГНСС, используемого для точного определения координат в прибрежных и внутренних водах[37].

Применение аппаратуры спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАССАЗРЗ на водном транспорте обосновано постановлением Правительства Российской Федерации от 9 июня 2005 г. № 365 "Об оснащении космических, транспортных средств, а также средств,

предназначенных для выполнения геодезических и кадастровых работ, аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS" [38,39,40].

Радиус действия базовых станций АИС определяется рельефом местности, дальностью распространения радиоволн УКВ диапазона с учетом высоты установки антенны [41,42,43]. Общий принцип построения систем

управления движением судов, когда обеспечивается перекрытие зон действия радиосигнала от каждой БС ивсе БС объединяются в сеть, позволяя обеспечить максимальное покрытие акваторий рабочими зонами, надежный мониторинг и должное выполнение требований к регулированию судоходства, применим и к системе АИС. Кроме того, зоны базовых станций должны иметь взаимное гарантированное перекрытие, определяемое спецификой и требованиями безопасности судоходства на ВВП в данном регионе[44].

АИС призвана обеспечить, чтобы обычная информация передавалась быстро и с минимальными помехами, так, чтобы радиотелефонные каналы ОВЧ оставались сравнительно свободными для возможной экстренной передачи важной информации, которая должна быть получена судами с высокой степенью вероятности [45]. До недавнего времени считалось, что

компенсировать ограничения, присущие АИС и обеспечить эффективное использование АСУ ДС на ВВП можно за счет комплексного использования АИС, систем судовых сообщений и радиолокационного контроля.Однако, очевидно, что для диапазона УКВ даже такие способы оказываются малоэффективными в условиях, когда не обеспечивается непрерывное покрытие акватории единой сетьюБС АИС, и тем более, когда береговая инфраструктура АИС внутренних водных путей находится на стадии разработки и строительства.

1.2.4 Особенности построения сетей базовых станций речных АИС на единой глубоководной системе европейской части России

В целях выполнения требований Международной конвенции по охране человеческой жизни на море в Постановлении Правительства Российской Федерации № 992 от 08 декабря 2008 года определены задачи по созданию и обеспечению функционирования российского центра системы опознавания судов и слежения за ними на дальнем расстоянии на основе действующей в Российской Федерации глобальной автоматизированной системы мониторинга и контроля за местоположением российских морских и смешанного (река - море) плавания судов. Оснащению подлежат грузовые суда водоизмещением 300 и более тонн, пассажирские суда и мобильные бурильные платформы, оперирующие на международных маршрутах. Работающие исключительно в пределах района А1, зона действия УКВ связи, и оборудованные АИС суда могут оснащаться системой дальнего мониторинга опционально.

Закон о LRIT (LongRangeldentificationandTrackingSystem - система дальней идентификации и контроля за местоположением судов) вступил в силу с 31 декабря 2008 года и обязал страны и реестры отслеживать суда, находящиеся в зоне их ответственности, 24 часа в сутки 365 дней в году.

Системы мониторинга судов на основе дальней связи обеспечивают автоматическую передачу основных судовых данных с транспондера АИС подвижного объекта через системы Inmarsat или GlobalStar на диспетчерский пункт по запросу компетентного органа. Упрощенная структурная схема такой системы приведена на рис. 1.2.5.

Станция сопряжения

1 2 п

Суда, оборудованные системой мониторинга

Рис. 1.2.5 Система мониторинга на основе ССРНС *—

Очевидно, что взаимный мониторинг судов не является целью внедрения системы ЬШТ, а позволяет компетентным органам получать конфиденциальную информацию о подконтрольных судах для целей АСУ ДС с установленной периодичностью. Кроме того, в отличие от УКВ АИС стоимость трафика передачи данных в этом случае рассчитывается по тарифам провайдера услуг спутниковой связи, что вероятно приведет к стремлению судовладельцев придерживаться установленной минимальной частоты обновления информации о состоянии судна.

Для речных судов не выходящих за пределы района А1 и оборудованных АИС, актуальность применения подобных систем в концепции АСУ ДС в первую очередь определяется уровнем развития инфраструктуры того или иного района водного пути [46,47].

Выводы по разделу 1

На основании выполненных в главе исследований получены следующие результаты:

1. Выполнен обзор современных основ создания и информационного обеспечения в корпоративных речных информационных системах по иерархическому уровню КРИС-РИС-АСУ ДС. Отмечены особенности структуры КРИС при возможном ее построении на ЕГС.

2. Произведен анализ информационного обеспечения и алгоритмов функционирования автоматизированных идентификационных систем с учетом особенностей организации связи в них и основных технико-эксплуатационных параметров базовых станций и судовых транспондеров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волкова, Тамара Александровна, 2013 год

Список литературы

1. Бродский E.JL Проблемы обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях Северо-Западного региона РФ применительно к бассейну Ладожского озера. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Транском-99» - СПб.: СПГУВК, 1999. - С.273.

2. Бродский Е.Л., Евменов В.Ф., Ракитин В.Д.,Сикарев A.A. Концептуальные основы построения СУДС "Нева-2000". // Материалы Второй Международной научно-практической конференции "Перспективы развития систем связи и навигации на морском и речном транспорте. — М.:Росречфлот, 2001. -С.108.

3. Бродский Е.Л. Информационные системы на внутренних водных путях Европы. - М.:Информост-средства связи №2 (15), с.63-65, 2001.

4. Гаскаров Д.В. «Корпоративные речные информационные системы» материалы МНТК «Транском-2004», СПб.: СПГУВК, 08-09 декабря 2004.

5. Петухов Ю.В. Информационное и математическое обеспечение построение береговой сети АИС для мониторинга и управления судоходством на внутренних водных путях ЕГС Европейской части России. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2008,146 с.

6. В.В. Красников, A.A. Сйкарев, A.B. Холин. О расчете дальности и зон действия речных автоматизированных идентификационных систем при релеевской модели взаимного перемещения судового транспондера относительно береговой станции. Межвузовский сборник научных трудов «Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях». Под ред. д.т.н. проф. A.A. Сикарева. -Вып. 6.- СПб.: СПГУВК, 2006. с. 108-112.

7. Бродский Е.Л.Коицептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2002, 169 с.

8. RIS Guidelines 2002. Документ Постоянной Международной Ассоциации Конгрессов Судоходства (nMAKC/PIANC). Брюссель, сентябрь 2001 г.

9. Петухов Ю.В. Поэтапное внедрение Речных информационных служб на внутренних водных путях Российской Федерации. - Материалы симпозиума "ГИС Форум Дунай", Белград, 15-17 февраля 2006 г.

Ю.Бродский Е.Л., Сикарев А.А., Холин А.В. Современные аспекты развития автоматизированных идентификационных систем в речных АСУ ДС // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Межвузовский сборник научных трудов. Вып.4 / Под редакцией д.т.н., проф. Сикарева А.А. - СПб.: СПГУВК, 2003. - С. 43-48.

П.Каретников В.В., Сикарев А.А. Топология дифференциальных полей и дальность действия контрольно-корректирующих станций высокоточного местоопределения на внутренних водных путях. СПб: СПБГУВК, 2008.-352 с.

12.Черняев Р.Н. Радиолокационные системы контроля и управления движеним судов на акваториях порта и в узкостях. Технико-экономическая информация Серия "Судовождение и связь", вып.6(41) СПб. ЦНИИМФ, 1971, 18с.

13.Красников В.В. Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных путях России. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2009, 154 с.

14.Бояров А. В. Исследование информационного обеспечения систем диспетчерской службы речных автоматизированных систем управления движением судов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2005, 195 с.

15.Парфентьев О.В, Причкин О.Б. Системы управления движением судов и их роль в современном судоходстве.- "МорскиевестиРоссии" №13-14, 2001.

16.Технико-эксплуатационные требования к СУДС № МФ-29/53-48.

17.Резолюция ИМО А.857(20) "Руководство по СУДС" от 27.11.1997 г.

18.The Development and Application of the Universal Automatic Identification System (UAIS), John Macdonald, Navigational Services, Australian Maritime Safety Authority, January 1999.

19.IMO Documents various from sessions of NAV36 - NAV45, MSC63 - MSC71, COMSAR3.

20.IMO Resolutions (various) including A.825(19), A.857(20), MSC.68(68), MSC.74(69).

21.Причкин О.Б. Морская автоматическая идентификационная система (АИС). Учебное пособие. - Владивосток: Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского, 2002.

22.AIS Test Project, Final Report, (Canadian Consortium) British Columbia, 1998.

23.Frequency Provisions for the Shipborne Automatic Identification System (AIS), Gary Patrick, US National Telecommunications and Information Administration (NTIA) (while seconded to USCG) May 1999.

24.Reports of IALA Special Working Group of AIS, Proposal by Australia on Long Range Mode, Input to 4th session (March 1999), and 5th session (September 1999).

25.Рекомендации ITU-R M.1371-1. "Технические характеристики универсальной судовой автоматической идентификационной

системы,использующей множественный доступ с временным уплотнением в полосе морской подвижной службы."Информационные материалы ЦНИИМФ, СПб, 2001г.

26.Резолюция IMO MSC.74(69), приложение 3. Рекомендации по эксплуатационным требованиям к универсальной судовой системе автоматического опознавания (АИС). Информационные материалы ЦНИИМФ, СПб, 2001г.

27.Холин A.B. Математическое обеспечение оптимизации структуры автоматизированных информационных систем в речных АСУ ДС диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2007, 142 с.

28.Системы и средства радиосвязи морской подвижной службы. Справочник под ред. К.К.Венскаускаса. Д., "Судостроение", 1986, 432с.

29.Конвенция СО ЛАС, Глава 5, Правило 12 «Службы управления движением судов».

30.Лобенский О.С., Ярков А.Н. Радиооборудование речных судов. М., "Транспорт", 1979, 176с.

31.Сборник "Руководящие документы по безопасности плавания судов на внутренних водных путях РСФСР". М., "Транспорт", 1987, 245с.

32.Бродский Е.Л., Сикарев A.A. Проблемы безопасности судоходства на р.Неве: Программа "Нева-2000". - Информационные проблемы транспортных систем (Сборник научных трудов под редакцией проф. Бутова A.C.) , СПб, 2000, 161с.

33.Указания по организации радиосвязи с судами смешанного "река-море" плавания при эксплуатации их в Европейских речных бассейнах. Изд-во Министерства транспорта РФ, М.,1999, 30с.

34.Правила радиосвязи на внутренних водных путях РФ. Изд-во Министерства транспорта РФ, М.,1995, 48с.

35.Маевский Б.Б., Аршанский М.Б., Слодкевич Е.Я.Антенные системы береговых (базовых) станций сетей УКВ радиосвязи внутренних водных путей России. М: «Информост-средства связи», №1 2002 г.,82с.

36.Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники, т.1. Под общ.ред. проф. д.т.н. Куликовского A.A. Изд. «Энергия», 1977, 504 с.

37.Ракитин В.Д., Сикарев A.A. Концептуальные положения стратегии использования системы ГЛОНАСС/GPS в интересах потребителей речного флота, включая дифференциальный режим// Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Транком-99". - СПб, СПГУВК, 1999. 267 с.

38.Исследования по созданию СУДС на основе дифференциальных подсистем ГНСС ГЛОНАСС/GPS для плавания судов в узкостях, взаимного контроля, обеспечения их безопасного расхождения и диспетчерских систем управления. Отчет о научно-исследовательской работе IV-II.1 НИР "Управление" (Программа-"Нева-2000"). СПб, СПГУВК, 2000, 131с.

39.Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М., ЭКО-Трендз, 2000, 268с.

40.Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Справочное пособие под ред.В.Н.Харисова, А.И.Перова, В.А.Болдина. М., ИПРЖР, 1998,400с.

41.Сейнберг Е.Л. "Распространение радиоволн вдоль земной поверхности." Изд.2-е. М., «Наука. Физматлит», 1999, 496 с.

42.Бобков В.А., Крестьянинов В.В., Щепотин В.И. Береговые средства связи в морской подвижной службе. Справочник. М.. "Транспорт", 1989, 192с.

43.Шарапов И.П. Функция распределения высот рельефа. / "Рельеф Земли и математика. М., "Мысль", 1967, С.72.-79.

44.Шахов А.Ю. Испытания Автоматизированной Информационной Системы (АИС) в ГБУ "Волго-Балт". - "Информост-средства связи", №17 2001, стр.12-14.

45.БарадейАреф «Исследование влияния защищенности информационных каналов на эффективность автоматизированных систем управления движением судов» диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб.: СПГУВК, 2004.

46.Головко В. И. Состояние и перспективы развития Систем управления движением судов в Российской Федерации. Доклад на научно-техническом семинаре по проблемам СУДС в Санкт-Петербурге, сентябрь 2000 г.

47.Причкин О.Б. Современное состояние, проблемы и перспективы развития Региональной СУДС в заливе Петра Великого. Доклад на научно-техническом семинаре по проблемам СУДС в Санкт-Петербурге, сентябрь 2000 г.

48.Волкова Т.А., Рудых C.B., Тихоненко A.M. Математическая модель цифровых информационных каналов речных автоматизированных информационных систем при воздействии взаимных помех. - СПб.: Изд-во СПГУВК. Журнал университета Водных Коммуникаций, Вып. 4, 2011. -с.121-125.

49.Сикарев И.А. Помехоустойчивость и функциональная устойчивость автоматизированных идентификационных систем мониторинга и управления на речном транспорте. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.

50.Волкова Т.А. «Электромагнитнитная защищенность инфокоммуникационных каналов автоматизированных идентификационных систем на основе сложных сигналов с линейной частотной модуляцией»/ Волкова Т.А. Сборник материалов Санкт-Петербургской юбилейной XIII

международной конференции «Региональная информатика». СПб.: СПОИСУ, 2012. С.183.

51.Челомбитько В.И. Основы обеспечения электромагнитной совместности радиолиний. - JL: ВАС, 1976. - 50 с.

52.Вентцель Е.С. Исследование операций. -М.: Советское радио, 1986. - 552 с.

53.Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. -М.: Наука, 1988.-208 с.

54.Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. - М.: Наука, 1965.-511 с.

55.Карташов Г.Д. Теория вероятностей. Вероятностные модели. - М.: Изд-во МГТУ, 1990.-328 с.

56.Басараб М.А., Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Яковлев В.П. Цифровая обработка сигналов на основе теоремы Уиттекера-Котельникова-Шеннона. - М.: Радиотехника, 2004.

57.Н. NyquistCertain topics in telegraph transmission theory. Trans. AIEE, vol. 47, Apr. 1928.-pp. 617-644.

58.Котельников B.A. Теория потенциальной помехоустойчивости. - M.: Госэнергоиздат, 1956. - 152 с.

59.Кловский Д.Д., Сойфер В.А. Обработка пространственно-временных сигналов в каналах передачи информации. - М.: Связь, 1976. - 208с.

60.Сикарев A.A., Лебедев О.Н. Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1983. - 216 с.

61.Перов, А. И. Статистическая теория радиотехнических систем. - М.: Радиотехника, 2003. - 400 с.

62.Вишневский Ю.Г., Торяник H.H. Поля поражения сигналов и оптимальные решения в условиях неопределенности электромагнитной обстановки на

внутренних водных путях. // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Межвузовский сборник научных трудов. Вып.4 / Под редакцией д.т.н., проф. Сикарева A.A. - СПб.: СПГУВК, 2003. - С. 60-67.

63.Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A. Применение понятия поля поражения сигнала к оценке электромагнитной совместимости радиолиний декаметровой связи. // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Сборник научных трудов. - СПб.: СПГУВК, 1993.-С. 81-92.

64.Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A. Поля поражения сигналов и электромагнитная защищенность информационных каналов в АСУ ДС. -СПб.: Судостроение, 2006. - 356 с.

65.Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов. - М.: Советское радио, 1977. - 400 с.

66.Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы. - М.: Советское радио, 1975.

67.Варакин JI.E. Теория сложных сигналов. - М.: Советское радио, 1970. -376с.

68.Варакин JI.E. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978. - 304 с.

69.Бенджамин. Последние достижения в технике генерирования и обработки радиолокационных сигналов. // Зарубежная радиотехника, 1965, №7 - С. 2248.

70.Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Советское радио, 1966. -678 с.

71.Трахтман В.И. Дискретный согласованный фильтр для сигналов в виде функций Юмиа. // Радиотехника. 1973, т.28, №10. - С.42-46.

72.0кунев Ю.Б., Яковлев JI.A. Широкополосные системы связи с составными сигналами. - М.: Связь, 1968. - 168 с.

73.Сикарев A.A. Устройства формирования и демодуляции сложных сигналов. -Л.: ВАС, 1979.-80 с.

74.Волкова Т.А., Рудых C.B., Тихоненко A.M. Дискретно-манипулированные сигналы с линейной частотной модуляцией в автоматизированных идентификационных системах на внутренних водных путях. - СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы». Вып. 4, 2011. - с.66-69.

75.Волкова Т.А., Рудых C.B., Тихоненко A.M. Дискретно-манипулированные сигналы с разрывной во времени структурой в речных автоматизированных идентификационных системах. - СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы». Вып. 1, 2012. - с.67-69.

76.Волкова Т.А. «Дискретно-манипулированные сигналы с разрывной во времени структурой в речных автоматизированных идентификационных системах»/ Волкова Т.А. Сборник материалов Санкт-Петербургской юбилейной XIII международной конференции «Региональная информатика». СПб.: СПОИСУ, 2012. С.183.

77.Дьяконов В., Круглов В. Matlab анализ, идентификация и моделирование систем. - СПб.: Питер, 2001. - 441 с.

78.Волкова Т.А., Сикарев И.А. Поля поражения для сложных дискретно-манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией. - СПб.: Изд-во ГУМРФ. Журнал университета Водных Коммуникаций, Вып. 1, 2013. - с.73-77.

79.Чен К., Джиблин П., Ирвинг А., Matlab в математических исследованиях. -М.: Мир, 2001.-346 с.

80.Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A. Оценка качества линий радиосвязи и передачи данных на основе измерения параметров поля поражения сигнала. Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Сборник научных трудов. - Л.: ЛИВТ, 1990. - С. 42-52.

81.Вишневский Ю.Г., Торяник H.H., Еременко Н.В. Моделирование процедуры определения коэффициента простоя линии радиосвязи на основе вычисления площади поля поражения сигнала. // Информатика и прикладная математика. Межвузовский сборник научных трудов. - Рязань, РГПУ, 2002.-С. 37-38.

82.Волкова Т.А., Сикарев И.А. Коэффициенты простоя и электромагнитной защищенности для сложных дискретно-манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией. - СПб.: Изд-во ГУМРФ. Журнал университета Водных Коммуникаций, Вып. 2, 2013. - с.95-97.

83.Вишневский Ю.Г., Пащенко И.В. Обеспечение электромагнитной защищенности информационных каналов (ЭМЗИК) спутниковых радиолиний в АСУ ДС на ВВП. // Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 5 / Под редакцией д.т.н., проф. A.A. Сикарева. - СПб.: СПГУВК, 2004. -С. 49-53.

84.Красников В.В., Петухов Ю.В., Сикарев A.A., Холин A.B. Сравнительный анализ эффективности моделей законов Максвелла и Релея при расчете зон действия речных АИС в условиях вариации высот заграждающего рельефа. // Межвузовский сборник научных трудов «Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях». Под ред. д.т.н. проф. A.A. Сикарева. Вып.7 - СПб.: СПГУВК, 2006, с. 95-99.

85.Бейтман Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции / перевод с английского Виленкина Н.Я. - М.: Наука. 1965-1967. - 275 с.

86.Кузнецов Д.С. Специальные функции. - М.: Высшая школа, 1962. - 249 с.

87.Marcum, J. I. "A Statistical Theory of Target Détection by Pulsed Radar: Mathematical Appendix." RAND Corporation, Santa Monica, CA, Research Mémorandum RM-753, July 1, 1948. Reprinted in IRE Transactions on Information Theory, vol. IT-6, April 1960, 59-267.

88.Cantrell, P. E. and A. K. Ojha, "Comparison of Generalized Q-Function Algorithme." IEEE TransactionsonlnformationTheory, vol.IT-33, July 1987, 591-596.

89.Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. -М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.

90.Красников В.В., Сикарев А.А. Расчет зон действия базовых станций речных автоматизированных идентификационных систем при замираниях сигналов. // «Морская радиоэлектроника», № 23, Спб.: Судостроение, 2008.

91.Красников В.В., Сикарев А.А., Холин А.В. О приближенном вычислении дальности и зон действия речных АИС при релеевской модели взаимного перемещения судового транспондера относительно береговой станции. // Межвузовский сборник научных трудов «Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях». Под ред. д.т.н. проф. А.А. Сикарева. Вып.6. - СПб.: СПГУВК, 2006. С.112-116.

92.Поршнев C.B. MATLAB 7. Основы работы и программирования. Учебник. -М.: Издательство "Бином. Лаборатория знаний" 2006г. - 320 стр.

93.Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. 1-е издание. -M.: 2007. - 288 с.

94.Финк Л.М. Расчет помехоустойчивости дискретных сообщений. - М.: Радио и связь, 1981. - 232 с.

95.Сикарев И.А. Методика оценки электромагнитной защищенности информационных каналов автоматизированных информационных систем на ВВП при воздействии взаимных помех. /ТСС и С на морских и внутренних

водных путях: межвуз. сб. науч. труд. Вып. 5/ СПГУВК. - СПб., 2004. -С.100-106.

96.Каплпн Е.А., Сикарев A.A., Цыганков В.В. Оптимальный некогерентный прием в каналах с сосредоточенными помехами. // Вопросы радиотехники, серия «Техника радиосвязи». Вып.6, 1974. - С. 22-35.

97.Волкова Т.А., Рудых C.B., Сикарев И.А. Электромагнитная защищенность функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем с простыми сигналами при воздействии сосредоточенных по спектру помех. - СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы». Вып. 1, 2013. -с.46-53.

98.Волкова Т.А., Рудых C.B., Сикарев И.А. Оценка электромагнитной защищенности при вариации структуры сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых автоматизированных идентификационных системах при воздействии сосредоточенных по спектру (взаимных) помех.// - СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы». Вып. 2, 2013. — с.127-131.

99.Сикарев A.A., Фалько А.И. Оптимальный прием дискретных сообщений. -М.: Связь, 1978.-328 с.

100. М.Я.Выгодский. Справочник по высшей математике. М., "Наука", 1969, 872с.

101. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М., Госиздат физматлитературы, 1963, 1100с.