Комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.06, кандидат технических наук Лефтер, Виктор Дмитриевич

• Лефтер, Виктор Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лефтер, Виктор Дмитриевич

Список сокращений

Принятые в диссертации условные обозначения

Принятые определения

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ НАЗЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ. ПОСТАНОВКА НАУЧНОЙ ЗАДАЧИ

1.1. Наземный комплекс космической инфраструктуры как объект исследования на ЭМС

1.2. Методы оценки ЭМС РЭС наземных комплексов космической инфраструктуры

1.3. Постановка научной задачи

1.4. Требования к решению поставленной научной задачи и методическая схема решения

1.4.1.Принципы построения математической модели электромагнитного взаимодействия объектов НККИ

1.4.2. Методические принципы решения научной задачи

1.4.3. Исходные данные параметров РЭС НККИ 34 Выводы по разделу

2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МЕТОДИК АНАЛИЗА, ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ НАЗЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

2.1. Основные критерии оценки электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры

2.2. Методика определения коэффициента ослабления с учетом ближней зоны по сравнению с распространением в свободном пространстве

2.3. Методика учета ослабления помехи за счет диаграммы направленности антенны

2.4. Справочные диаграммы направленности антенн земных станций

2.5. Методика расчета поправки на различие поляризационных характеристик приемной и передающей антенн

2.6. Особенности объектов наземной космической инфраструктуры

2.7 Анализ методов расчета коэффициента передачи напряженности электрического поля

2.8. Методика определения коэффициента передачи непреднамеренных помех на наземном комплексе космической инфраструктуры

Выводы по разделу

3. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ТИПОВОГО КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА 77 3.1 Анализ и оценка электромагнитной совместимости по принятым исходным данным

3.2. Анализ и оценка электромагнитной совместимости после корректировки диаграмм направленности антенн

3.3. Анализ и оценка электромагнитной совместимости после корректировки диаграмм направленности антенн и приведения нежелательных спектров в соответствие с действующими нормативными документами

3.4. Анализ и оценка электромагнитной совместимости после реализации рекомендованных мер 92 Выводы по разделу

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры»

Задача анализа и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры в работе рассматривается в связи с развитием национальных космических программ Республики Казахстан.

В работе объект исследования включает наземный сегмент космических комплексов управления и контроля, а также радиоэлектронные средства региона, где предполагается расположение этих комплексов.

Основной акцент в исследованиях делается на разработку комплекса методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры, позволяющего с помощью компьютерных математических моделей реализовать многофакторный анализ, разрабатывать и оценивать меры обеспечения, проводить перманентный мониторинг ЭМС при изменениях ЭМО.

Актуальность работы

18 июня 2006 года с космодрома Байконур был успешно запущен в космос космический аппарат KazSat-1. С его запуска Казахстан приступил к реализации собственных космических программ. В зону покрытия создаваемого в настоящее время второго казахстанского спутника связи KazSat-2 наряду с Казахстаном войдут территории стран Центральной Азии, Закавказья и частично - Ближнего Востока. Что касается запуска третьего казахстанского спутника связи KazSat-З, то он может быть осуществлен в июне-августе 2013 года. Прорабатываются вопросы создания замещающих аппаратов. Успешно реализуется создание ракетно-космического комплекса «Байтерек» на космодроме «Байконур».

В связи с выше сказанным, неизбежно получит развитие наземная космическая инфраструктура для управления космическими аппаратами, предельно насыщенная РЭС и другой электронной и электрической аппаратурой.

В настоящее время создан наземный комплекс управления космическими аппаратами в Акколе вблизи столицы Казахстана Астаны, планируется создать наземный комплекс управления космическими аппаратами в районе Алматы, что вызовет необходимость решения проблем ЭМС с региональными РЭС и приграничными государствами. В дальнейшем проблему ЭМС необходимо решать для средств управления спутниками связи совместно с комплексами ДЗЗ и другими комплексами региона. Для создания объектов наземной космической инфраструктуры, начиная с этапов технических предложений и проектирования, в части электромагнитной совместимости необходимо решать параллельно две задачи: обеспечить ЭМС РЭС собственно объектов; вписать» объекты в существующую и прогнозируемую радиоэлектронную обстановку ( связь, телевидение, авиация, РЭС вооруженных сил и пограничных войск и т.д.) , поддерживать их работоспособность и не создавать при этом помех окружающим РЭС.

Решение вопросов ЭМС РЭС наземного объекта космической инфраструктуры усложняется тем, что отсутствуют официальные рекомендации по расчету ЭМС РЭС объекта, не разработаны процедуры учета излучений РЭС объекта и, соответственно, отсутствует контроль за этими излучениями.

Следовательно, актуальность разработки комплекса методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры очевидна, поскольку определяется потребностями развития космических программ в мире и конкретно в Республике Казахстан.

Анализ методов оценки и обеспечения ЭМС РЭС НККИ в историческом аспекте развития РКК

Проблемы ЭМС РЭС НККИ начались с первого успешного пуска управляемой ракеты Р-1 с полигона Капустин Яр в 1948 году. Новая ракетная техника вторгалась в сложившееся в государстве распределение частот. Решением проблемы непосредственно занимались видные ученые -практики по системам управления ракет М.С. Рязанский, М.И. Борисенко и Е.Я. Богуславский.

С аналогичными проблемами столкнулись США, Великобритания, Франция и другие развитые страны. Радиоуправление РКТ все более упиралось в проблемы ЭМС, которые надо было решать в первую очередь на научной основе. Попытки решения проблем путем коренной модернизации РЭС с перераспределением выделяемых полос частот, как в отечественной практике, так и за рубежом не дали положительных результатов из-за недопустимо больших материальных затрат, отсутствия достоверных сведений о причинах возникновения помех и физике их воздействия на радиоканалы.

Обеспечение ЭМС требовалось на всех этапах жизненного цикла КТ и НККИ, как то:

• задание требований к ЭМС,

• разработка программ работ по обеспечению ЭМС,

• рациональная комплектация объектов с учетом внутренней и внешней электромагнитной обстановки,

• защита частотных присвоений радиоэлектронных средств,

• контроль эффективности мер по обеспечению ЭМС посредством комплексной оценки и испытаний.

Однако общее состояние научной проблемы характеризовалось отсутствием практически приемлемых инженерных методов оценки, обеспечения и контроля ЭМС.

В 80-х годах прошлого века на основе классических научных трудов В.А.Котельникова, В.И.Сифорова, А.А.Харкевича, К.Шеннона, Н.Винера, Д.Неймана, Р.Эшби, Б.Р.Левина, А.Ф.Апоровича, Е.С. Вентцель, А.П. Мановцева, Г.И. Тузова формируются теоретические основы ЭМС как самостоятельного направления в науке.

В космической отрасли появились прикладные работы научных коллективов, возглавляемых И.В. Мещеряковым, JI.T. Тучковым, Н.Б.Резвецовым, П.А.Агаджановым, В.С.Чаплинским, Е.Е.Ионкиным, Ю.В. Масловым, Ю.В.Иванченко и др. Это позволило разработать достаточно точные методы анализа ЭМС РКТ [1-18, 29-38].

Однако, состояние проблемы ЭМС РЭС и оборудования НККИ характеризуется острым дефицитом практически применимых комплексных, многофакторных инженерных методов расчёта, оценки, обеспечения и мониторинга электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры на всех этапах жизненного цикла.

Работы по обеспечению ЭМС РЭС НККИ проводятся на основе экспериментальных данных и натурных испытаний в основном по дуэльной схеме (эмиттер - рецептор), что при наличии большого количества РЭС как на объекте, так и за его пределами, ведет к значительным затратам времени и средств.

Так, например, в связи с отказом КА «KazSat-1» возникли дополнительные издержки, поскольку пришлось в срочном порядке переориентировать на другие спутники более 1200 обслуживаемых станций. Стоимость поворота всех спутниковых антенн оценили в сумму около 60 млн. тенге, и заняла названная работа более двух месяцев. При натурных испытаниях поворотов антенн, перемещений РЭС и оборудования происходит не меньше.

Учитывая изложенные положения, характеризующие состояние научных проработок и практики оценки, обеспечения и мониторинга ЭМС РЭС НККИ, сформулированная тема диссертации представляется актуальной.

Краткая характеристика работы

Объект исследования'. Радиоэлектронные средства наземных комплексов космической инфраструктуры.

Предмет исследованиях Методы обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

Цель диссертации: Обеспечение заданных показателей электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

Для достижения поставленной цели в диссертации решена научная задача: Разработка комплекса методик инженерного расчёта и анализа электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств с учетом специфики размещения и функционирования РЭС и оборудования наземных комплексов космической инфраструктуры.

Решение поставленной научной задачи наиболее логично с позиций общей теории систем, поскольку границы большой системы задаются в зависимости от решаемых задач. Для каждой из задач число и расположение РЭС НККИ и РЭС региона различно, что выдвигает требования к мобильности и простоте проведения инженерного расчёта и анализа.

В основу решения поставленной научной задачи положен применяемый на всех этапах жизненного цикла объектов КТ итерационный метод, включающий компьютерный анализ математических моделей электромагнитных явлений и процессов в исследуемых объектах и синтез электромагнитно-совместимой совокупности ТС объектов на базе экспертных систем.

Научные результаты, вынесенные на защиту:

1. Комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры:

• принципы построения математической модели ЭМС РЭС НККИ;

• критерии оценки электромагнитной совместимости РЭС НККИ;

• методика оценки электромагнитной совместимости РЭС НККИ в широком диапазоне частот;

• методика определения коэффициента ослабления с учетом ближней зоны по сравнению с распространением в свободном пространстве;

• методика учета ослабления помехи за счет диаграммы направленности антенны;

• методика определения коэффициента передачи непреднамеренных помех на НККИ с учетом влияния Земли.

2. Результаты анализа электромагнитной совместимости РЭС типового НККИ.

Научная новизна полученных результатов.

Полученные результаты отличаются следующим:

• использованием при расчетах напряженности электромагнитного поля вместо мощности или плотности потока мощности, что позволяет применять результаты непосредственно для сравнения с нормами эмиссии и восприимчивости, а в перспективе - для формирования таких норм;

• одновременным расчетом характеристик ЭМС в широком диапазоне частот и для заданного числа РЭС;

• учетом больших расстояний между РЭС;

• учетом влияния Земли на распространение радиоволн;

• учетом больших размеров антенн и возможного изменения их ориентации;

• учетом ближней зоны распространения радиоволн;

• учетом возможного изменения уровня полезного сигнала на входе приемника;

• доведением расчетных формул до программно-реализуемых моделей, что позволяет оперативно корректировать результаты с учетом уточнения исходных и получения экспериментальных данных.

Научная значимость диссертации заключается в развитии методов анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

Обоснованность полученных результатов обеспечивается:

- полнотой учета существенных факторов, оказывающих влияние на корректность и адекватность разработанных методических положений и практических рекомендаций;

- обоснованным выбором основных допущений и ограничений, принятых в качестве исходных данных при решении научной задачи;

- использованием современного апробированного математического аппарата, корректным обоснованием критериев и показателей ЭМС, а также применяемых и разработанных математических моделей.

Достоверность научных результатов подтверждается экспериментальными данными, полученными при натурном применении разработанного комплекса методик.

Практическая значимость выполненной работы заключается в создании инструмента анализа, оценки, обеспечения и перманентного мониторинга электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры, позволяющего значительно снижать объемы и сроки работ при создании новых КИП их модернизации и эксплуатации, что существенно снизит стоимость работ и обеспечит их качество.

В дальнейшем полученные научные результаты могут быть непосредственно использованы в организациях промышленности, разрабатывающих перспективные РЭС и оборудование НККИ, в научно-исследовательских учреждениях, в организациях, заказывающих и эксплуатирующих соответствующую технику.

Диссертационная работа является обобщением и развитием исследований, проведенных автором в период с 2002 г. по 2010 г. и реализованных при создании наземного комплекса управления космическими аппаратами серии «KazSat» и системы мониторинга связи (г. Акколь), резервного наземного комплекса управления космическими аппаратами серии «KazSat» и системы мониторинга связи (г. Алматы), выработки технического задания на создание и запуск космических аппаратов KazSat-1 и KazSat-2.

Кроме того, результаты диссертации использованы в исследованиях в области космической связи.

Результаты диссертации используются в НИОКР, проводимых «НИИ космических систем имени А.А. Максимова» - филиале ФГУП «ГКНПЦ им. М.В.Хруничева».

Реализация подтверждена соответствующими актами.

Результаты диссертационной работы докладывались на 6 международных и региональных конференциях по телекоммуникациям и спутниковой связи, на семинаре по проблемам научно-технологического обеспечения проектов создания космических систем и комплексов и опубликованы в 6 научных трудах, в том числе 4 научных статьях (из них одна статья в журнале «Авиакосмическое приборостроение» № 4, 2009 -издании, рекомендованном ВАК для публикации трудов соискателей научных степеней), в отчетах по ОКР «КазСат-ЭМС» и НИР «ЭМС» НИИ КС.

Содержание диссертации

Диссертация объемом 178 страниц печатного текста (шрифт Times New Roman Суг, высота 14 пунктов, интервал 1,5 строки) состоит из введения, трех разделов, двух приложений, заключения и списка использованных источников. Таблиц - 68, иллюстраций в виде графиков и рисунков - 47.

Заключение диссертации по теме «Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов», Лефтер, Виктор Дмитриевич

Выводы по разделу 3

1. Для проверки работоспособности разработанного комплекса методик и демонстрации его возможностей смоделирован типовой командно-измерительный пункт (КИП). Разработана ситуационная схема типового КИП.

2. В состав РЭС включены земная станция системы сбора телеметрической информации, земная станция спутниковой системы траекторных измерений, земная станция КИС системы радиоконтроля траектории, типовые радиопередатчик и радиоприемник земной станции космической связи, приемный телевизионный комплекс и радиостанция обеспечения технологической связью. Кроме того, включены входящие в окружающую группировку радиоэлектронные средства типовой наземной станции обнаружения и определения высоты воздушных объектов.

Для определения суммарной напряженности электрического поля на некоторой трассе введено фиктивное техническое средство.

3. Исходные данные для расчетов собраны по материалам тактико-технических данных, прилагаемых к заявкам на выделение полос радиочастот, Регламента радиосвязи и других нормативных документов, регламентирующих побочные излучения передатчиков и побочные каналы приема.

4. Анализ результатов математического моделирования ЭМС типового КИП, полученных по близким к реальным исходным данным без каких-либо дополнительных мер обеспечения ЭМС, показал, что при принятых исходных данных все радиоприемные устройства типового командно-измерительного пункта, за исключением приемника земной станции спутниковой системы траекторных измерений, будут подавлены непреднамеренными радиопомехами, создаваемыми радиопередающими устройствами этого объекта наземной космической инфраструктуры

5. На основе анализа полученных по п.4 результатов произведена корректировка диаграмм направленности антенн земной станции системы сбора телеметрической информации, земной станции спутниковой системы траекторных измерений, наземной РЛС определения высоты воздушных объектов и наземной РЛС обнаружения воздушных объектов и был проведен новый цикл оценки электромагнитной совместимости. Однако такой корректировки диаграмм направленности антенн оказалось недостаточно для обеспечения электромагнитной совместимости приемников земной станции КИС системы радиоконтроля траектории, земной станции системы сбора телеметрической информации, телевизионного комплекса и наземной РЛС определения высоты воздушных объектов с передатчиками РЭС типового командно-измерительного пункта.

6. Анализ полученных по п.5 результатов показал целесообразность приведения в соответствие с действующими нормативными документами побочных каналов приема земной станции системы сбора телеметрической информации и побочных излучений радиопередающих устройств наземной РЛС обнаружения воздушных объектов и земной станции космической связи.

Однако очередной цикл оценки электромагнитной совместимости показал, что приемник земной станции КИС системы радиоконтроля траектории будет подавлен в рабочем диапазоне частот побочным излучением передатчика наземной PJ1C обнаружения воздушных объектов, а приемник телевизионного комплекса будет подавлен по побочным каналам приема основным излучением передатчика "наземной PJIC обнаружения воздушных объектов.

7. Для обеспечения совместимости предложено ввести полосно-заграждающие фильтры в передающий тракт наземной PJIC обнаружения воздушных объектов и в приемный тракт телевизионного комплекса .

8. Анализ результатов очередного цикла расчетов показал, что после реализации рекомендованных в п.п.5-7 мер электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств наземного комплекса космической инфраструктуры (типового командно-измерительного пункта) обеспечивается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации поставлена и решена научная задача разработки программно-реализуемых математических моделей для инженерного расчёта и анализа в широком диапазоне частот электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств с учетом специфики размещения и функционирования РЭС и оборудования наземных комплексов космической инфраструктуры.

В основу решения поставленной научной задачи положен применяемый на всех этапах жизненного цикла объектов КТ итерационный метод, включающий компьютерный анализ математических моделей электромагнитных явлений и процессов в исследуемых объектах и синтез электромагнитно-совместимой совокупности ТС объектов на базе экспертных систем.

В ходе решения поставленной задачи получены следующие основные научные результаты, вынесенные на защиту:

1. Комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

2. Результаты анализа электромагнитной совместимости РЭС типового НККИ.

Существующие методы анализа, оценки и обеспечения ЭМС РЭС НККИ имеют следующие существенные недостатки:

• отсутствие количественных обоснований при задании требований по ЭМС;

• ограничение оценкой ЭМС РЭС , практическое отсутствие методов оценки ЭМС других технических средств;

• неполнота (по диапазону частот, путям распространения помех, охватываемым эмиттерам и рецепторам), ручной и, как правило, эмпирический характер методов расчета помех помимо антенн;

• большой объем расчетов графоаналитическим методом;

• жесткая привязка требований по ЭМС к стандартам с обобщенными нормами, относящимися к широким классам РЭС;

• отсутствие методов надежного обоснования принимаемых мер по обеспечению ЭМС и компромиссных решений;

• трудность использования методов анализа ЭМС и интерпретации их результатов конструкторами, системными проектировщиками и заказчиками, что усложняет взаимодействие.

В связи с перечисленными недостатками существующих методов определены критерии оценки и разработан комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

Комплекс методик анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры включает:

• критерии оценки электромагнитной совместимости РЭС НККИ;

• методику оценки электромагнитной совместимости РЭС НККИ в широком диапазоне частот;

• методика определения коэффициента ослабления с учетом ближней зоны по сравнению с распространением в свободном пространстве;

• методику учета ослабления помехи за счет диаграммы направленности антенны;

• методику определения коэффициента передачи непреднамеренных помех на НККИ с учетом влияния Земли.

Принципы построения математической модели ЭМС РЭС НККИ заключаются в следующем.

Математическая модель электромагнитного взаимодействия всех частей НККИ - это математический аналог реального процесса. Она строится на основе комплекса частных моделей: радиотехнических элементов (антенн, фильтров, проводов), внешнего поля, электромагнитного взаимодействия (радиотехнических средств НККИ, радиотехнических средств окружающей группировки и внешнего поля) и др., которые, в свою очередь, должны состоять из более простых моделей (спектров радиочастотных портов и корпусов, диаграмм направленности антенн, гармоник излучений радиопередающих устройств).

Конкретный набор частных моделей и способов построения определены рассматриваемым объектом НККИ, его сложностью и назначением, а также возможностью модернизации моделей в связи, например, с возникновением более жестких требований к точности расчетов, появлением новых технологий, развитием компьютерных технологий.

Программный продукт, использующий эти модели и направленный на исследование объектов НККИ в части обеспечения ЭМС, построен комплексно, состоит из отдельных программ, которые подключаются к работе в зависимости от решаемой задачи. С целью достижения максимальной эффективности предусмотрено применение всего арсенала современных компьютерных технологий.

Декомпозиция математической модели на частные реализуется как алгоритмическая, когда основное внимание уделяется порядку выполнения определенных задач, так и объектная, когда особое внимание уделяется объектам, которые являются или инструментами или материалом.

Алгоритмическая декомпозиция называется также структурным подходом. Известно, что структурный подход перестает работать при большом количестве строк в программе для ПЭВМ. В современном представлении наиболее эффективной в построении сложных систем является объектная декомпозиция. Ей свойственны такие преимущества как:

• уменьшается размер кода за счет повторного использования инструментов;

• более простым образом осуществляется сопровождение (модернизация) продукта;

• уменьшается риск получения ошибок, т.к. сложная система развивается при таком подходе из простых (с использованием механизмов наследования и полиморфизма), которые уже проверены в работе.

Выбранные критерии и разработанный комплекс методик в соответствии с алгоритмической схемой и схемой объектной декомпозиции реализованы как компьютерная программа и банк данных в среде Delphi 7 в виде самостоятельного Windows-приложения.

Результаты анализа электромагнитной совместимости РЭС типового НККИ заключаются в следующем.

Для проверки работоспособности разработанного комплекса методик и демонстрации его возможностей смоделирован типовой командно-измерительный пункт (КИП). Разработана ситуационная схема типового КИП.

В состав РЭС включены земная станция системы сбора телеметрической информации, земная станция спутниковой системы траекторных измерений, земная станция КИС системы радиоконтроля траектории, типовые радиопередатчик и радиоприемник земной станции космической связи, приемный телевизионный комплекс и радиостанция обеспечения технологической связью. Кроме того, включены входящие в окружающую группировку радиоэлектронные средства типовой наземной станции обнаружения и определения высоты воздушных объектов.

Исходные данные для расчетов собраны по материалам тактико-технических данных, прилагаемых к заявкам на выделение полос радиочастот, Регламента радиосвязи и других нормативных документов, регламентирующих побочные излучения передатчиков и побочные каналы приема, а в некоторых случаях - в рабочем порядке в НИИ КС, РНИИ КП и на космодроме «Байконур».

Анализ результатов математического моделирования ЭМС типового КИП, полученных по близким к реальным исходным данным без каких-либо дополнительных мер обеспечения ЭМС, показал, что при принятых исходных данных все радиоприемные устройства типового командно-измерительного пункта, за исключением приемника земной станции спутниковой системы траекторных измерений, будут подавлены непреднамеренными радиопомехами, создаваемыми радиопередающими устройствами этого объекта наземной космической инфраструктуры.

На основе анализа и оценки полученных первичных результатов произведена корректировка заложенных в модель диаграмм направленности антенн земной станции системы сбора телеметрической информации, земной станции спутниковой системы траекторных измерений, наземной PJIC определения высоты воздушных объектов и наземной PJIC обнаружения воздушных объектов и был проведен новый цикл оценки электромагнитной совместимости. Однако такой корректировки диаграмм направленности антенн оказалось недостаточно для обеспечения электромагнитной совместимости приемников земной станции КИС системы радиоконтроля траектории, земной станции системы сбора телеметрической информации, телевизионного комплекса и наземной PJIC определения высоты воздушных объектов с передатчиками РЭС типового командно-измерительного пункта.

Анализ и оценка полученных последующих результатов показал целесообразность приведения в соответствие с действующими нормативными документами параметров побочных каналов приема земной станции системы сбора телеметрической информации и побочных излучений радиопередающих устройств наземной PJIC обнаружения воздушных объектов и земной станции космической связи.

Однако очередной цикл оценки электромагнитной совместимости показал, что приемник земной станции КИС системы радиоконтроля траектории будет подавлен в рабочем диапазоне частот побочным излучением передатчика наземной PJIC обнаружения воздушных объектов, а приемник телевизионного комплекса будет подавлен по побочным каналам приема основным излучением передатчика наземной PJIC обнаружения воздушных объектов.

Для обеспечения совместимости предложено ввести полосно-заграждающие фильтры в передающий тракт наземной PJIC обнаружения воздушных объектов и в приемный тракт телевизионного комплекса .

Анализ результатов очередного цикла расчетов показал, что после реализации рекомендованных мер электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств наземного комплекса космической инфраструктуры (типового командно-измерительного пункта) обеспечивается.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

• Использование при расчетах напряженности электромагнитного поля вместо мощности или плотности потока мощности, что позволяет применять результаты непосредственно для сравнения с нормами эмиссии и восприимчивости, а в перспективе — для формирования таких норм.

• Одновременный расчет характеристик ЭМС в широком диапазоне частот и для заданного числа РЭС.

• Учет больших расстояний между РЭС.

• Учет влияния Земли на распространение радиоволн.

• Учет больших размеров антенн и возможного изменения их ориентации.

• Учет ближней зоны распространения радиоволн.

• Учет возможного изменения уровня полезного сигнала на входе приемника.

• Доведение расчетных формул до программно-реализуемых моделей, что позволяет оперативно корректировать результаты с учетом уточнения исходных и получения экспериментальных данных.

Научная значимость диссертации заключается в развитии методов анализа, оценки и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры.

Практическая значимость диссертации заключается в создании инструмента анализа, оценки, обеспечения и перманентного мониторинга электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств наземных комплексов космической инфраструктуры, позволяющего значительно снижать объемы и сроки работ при создании новых КИП их модернизации и эксплуатации, что существенно снизит стоимость работ и обеспечит их качество.

Полученные результаты достоверны и обоснованны, отличаются научной новизной и практической значимостью.

Диссертационная работа является обобщением и развитием исследований, проведенных автором в НИИ космических систем имени А.А. Максимова - филиале ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, а также при выполнении совместных работ НИИ космических систем с заинтересованными организациями промышленности в период с 2002 по 2010 годы. Реализация полученных результатов исследований дает практической космонавтике мощный программно-реализованный инструмент анализа и обеспечения ЭМС РЭС наземных комплексов космической инфраструктуры на всех этапах их жизненного цикла. В дальнейшем полученные научные результаты могут быть непосредственно использованы в организациях промышленности, разрабатывающих перспективные РЭС и оборудование НККИ, в научно-исследовательских учреждениях, в организациях, заказывающих и эксплуатирующих соответствующую технику.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лефтер, Виктор Дмитриевич, 2010 год

1. Киселев А.И., Медведев А.А., Меньшиков В.А. Космонавтика на рубеже тысячелетий. Итоги и перспективы. 2-е издание, переработанное и дополненное. — М.: Машиностроение, 2002 — 733 с.

2. Меньшиков В.А. Полигонные испытания. Книга 1. М.:КОСМО, 1997.-413 с.

3. Меньшиков В.А. Полигонные испытания. Книга 2. М.:КОСМО, 1999.-237 с.

4. Меньшиков В.А., Макаров М.И., Пушкарский С.В. Многофункциональная космическая система Союзного государства. М.: Новости, 2007. - 479 с.

5. Космодром Байконур. Караганда: РЕКСЛАЙД, 2005. - 504 с.

6. Заездный A.M. Основы расчетов по статистической радиотехнике. — М.:Связь, 1969.-447 с.

7. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. М.: Советское радио, 1974.-719 с.

8. Кащеев Н.А. Радиотехнические средства управления космическими аппаратами. М.: МИРЭА, 2005. - 202 с.

9. Основы построения и эксплуатации космической системы связи и вещания. Учебное пособие. Книга 1. Базовый теоретический курс. Под общей редакцией профессора А.А.Медведева. М.: ГКНПЦ им.М.В.Хруничева, 2005. - 598 с.

10. Основы построения и эксплуатации космической системы связи и вещания. Учебное пособие. Книга 2. Специальный теоретический курс. Под общей редакцией профессора А.А.Медведева. М.: ГКНПЦ им.М.В.Хруничева, 2005. - 643 с.

11. Справочник по основам радиолокационной техники. — М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1967. — 766 с.

12. Бычков С.И., Лукьянов Д.П. и др. Космические радиотехнические комплексы. — М.: Советское радио, 1967. 581 с.

13. Тепляков И.М., Калашников И.Д., Рощин Б.В. Радиолинии космических систем передачи информации-М.: Сов. радио, 1975. — 398 с.

14. Казаринов Ю.М., Коломенский Ю.А. и др. Радиотехнические системы. М.: Советское радио, 1968. - 493 с.

15. Бартенев В.А., Болотов Г.В., Быков B.JL, Жодзишский А.И. и др. Спутниковая связь и вещание. Под редакцией Л.Я.Кантора. — М.: Радио и связь, 1997. 521 с.

16. Фортушенко А.Д., Аскинази Г.Б., Быков B.JL, Кантор Л.Я. и др. Основы технического проектирования систем связи через ИСЗ. Под общей редакцией профессора А.Д.Фортушенко. М.: Связь, 1970. — 331 с.

17. Энергетические характеристики космических радиолиний. Под редакцией О.А.Зенкевича. М.: Советское радио, 1972. - 435 с.

18. Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1969. — 232 с.

19. База разрешений на использование радиочастотного спектра (RS Base). Республика Казахстан, г.Астана. 2001.

20. ГОСТ Р 50839 Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость средств вычислительной техники и информатики к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний

21. ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний

22. ГОСТ Р 51318.22-99 (СИПР 22-97) Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний

23. ГОСТ Р 51318.24-99 (СИПР 24-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний

24. ГОСТ 30429 Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования и аппаратуры, устанавливаемых совместно со служебными радиоприемными устройствами гражданского назначения. Нормы и методы испытаний.

25. Иванченко Ю.В., Маслов Ю.В. и др. ОСТ 134-1014-97 Совместимость космической техники электромагнитная. Станции космические. Требования и методы испытаний. РКА, 1997. - 25 с.

26. Иванченко Ю.В., Маслов Ю.В. и др. ОСТ 134-1017-98 Совместимость космической техники электромагнитная. Программа обеспечения электромагнитной совместимости.- РКА, 1998. — 15 с.

27. Иванченко Ю.В., Маслов Ю.В. и др. ОСТ 134-1018-98 Совместимость космической техники электромагнитная. Порядок обеспечения электромагнитной совместимости и правила проведения экспертизы.- РКА, 1998. 13 с.

28. Иванченко Ю.В., Маслов Ю.В.Проблемные вопросы обеспечения электромагнитной совместимости космической техники. Журнал «Российский Космос», № 5 1999.- с.27-31.

29. Кошевой А.А. Телеметрические комплексы летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1975.- 311 с.

30. Справочник по телеметрии. Под редакцией Э.Л.Грюнберга. М.: Машиностроение, 1971.-481 с.

31. Мановцев А.П. Основы теории радиотелеметрии. М.: Энергия, 1993.-511 с.

32. Космические траекторные измерения. Радиотехнические методы измерений и математическая обработка данных. Под редакцией П.А.Агаджанова, В.Е.Дулевича, А.А.Коростелева. — М.: Советское радио, 1969.-497 с.

33. Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей. Под редакцией академика Б.Н.Петрова. — М.: Машиностроение, 1977. — 469 с.

34. Чаплинский B.C., Махненко Ю.Ю. Методы и типовая технология измерений в наземно-космической командно-информационной сети. Сборник трудов СИП РИА. Юбилейный, 2002.- вып.9, с.17-30

35. Маслов Ю.В. Пособие по расчету уровня взаимных помех. МО СССР, 1970.-64 с.

36. Маслов Ю.В., Андрюшенкова Э.Д. Пособие по обеспечению электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. Часть 2. МО СССР, 1972. - 89 с.

37. Лефтер В.Д., Ким Р., Айтмагамбетов А. Проблемы обеспечения электромагнитной совместимости при внедрении новых радиотехнологий в Республике Казахстан. «Информационные телекоммуникационные сети» Астана.- 2008,- № 3,- 8с.

38. Лефтер В.Д., Мурзакулов Г. Тенденции развития системы радиоконтроля. «Информационные телекоммуникационные сети».Астана- 2008,- № 5,- 11с.

39. Лефтер В.Д., Урличич Ю.М., Круглов А.В., Ватутин В.М., Наумов В.Н., Снегирев В.М., Смирнов С.В., Мурзакулов Г. Развитие наземного комплекса управления космическим аппаратом «KazSat». ФГУП «РНИИ космического приборостроения».

40. В.Д.Лефтер, Ю.В.Маслов. Математическое моделирование внутрисистемной электромагнитной совместимости малого космического аппарата связи «KAZSAT». Отчет по этапу 02 ОКР1. КазСат-ЭМС» 2004 г.- 55с.

41. Г. Мурзакулов Методы оценки, обеспечения и контроля электромагнитной совместимости радиоэлектронных космических средств и средств региона в общих рабочих зонах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук 2009 г.- 105 с.

42. Д. Уайт Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Выпуск 3. -М: Советское радио, 1979.-464 с.

43. Д. Уайт Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Выпуск 1.- М: Советское радио, 1977.- 350 с.

44. Ю.Г. Сихарулидзе Баллистика летательных аппаратов. М: Наука, 1982.-351 с.

45. Регламент радиосвязи, Приложение 29, дополнение III 2 с.

46. Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для наземной сухопутной подвижной службы, использующей полосу частот от 30 МГц до 3 ГТц. Отчет МККР 567-4 31 с.

47. Данные о распространении радиоволн, необходимые для расчета координационных расстояний в полосе частот 1-40 ГГц. Рекомендация Р.620-2 МСЭ-Р 1 с.

48. Данные о распространении радиоволн для взаимной координации земных станций. Отчет МККР 1010- 5 с

49. Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования наземных систем прямой видимости. Отчет МККР 338-6- 68 с.

50. Кривые распространения ОВЧ и УВЧ диапазонов частот от 30 МГц до 1000 МГц. Радиовещательная служба. Реком. МККР 370-5 24 с.

51. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Радиорелейные линии. -М: Связь, 1971.- 440 с.

52. Н.П.Красюк, Н.Д.Дымович Электродинамика и распространение радиоволн. — М: Высшая школа, 1974. 536 с.

53. В.В.Никольский, Т.И.Никольская Электродинамика и распространение радиоволн. М: Наука, Физматгиз, 1989. — 544 с.

54. М.П.Долуханов Распространение радиоволн. Современная радиоэлектроника. Библиотека радиоинженера. — М: Советское радио, 1972.-152 с.

55. Программа и методика подтверждения электромагнитной совместимости КРК К8К82КМ. КБ "Салют, 2000 г. 29 с.

56. Лефтер В.Д. Запуск первого национального спутника связи и телерадиовещания KazSat. Труды 1-ой региональной Казахстанской и Центрально-Азиатской международной конференции KazSatCon 2005, Алматы, 2005, Зс.

57. Лефтер В.Д. Система спутниковой связи и телевидения серии KazSat. Труды 4-й международной региональной конференции «Телекоммуникации, спутниковая связь и информационные технологии» Caspian Telecoms 2005,Турция. 4 с.

58. Лефтер В.Д. Перспективы развития спутниковой системы серии KazSat. Труды 6-й международной региональной конференции «Телекоммуникации, инвестиции и информационные технологии» Caspian Telecoms 2007, Турция.2 с.

59. Лефтер В.Д. Развитие системы мониторинга радиочастотного спектра и радиоэлектронных средств в Республике Казахстан. Труды 1-йВсеукраинской конференции «Аэрокосмические наблюдения в интересах устойчивого развития и безопасности», 2008, г.Евпатория, 3 с.