Автоматизированная система анализа результатов натурных экспериментов по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС

Тваровский Ю.В., Гобов А.Ю., ЗАО «Национальное РадиоТехническое Бюро», г.Москва, e-mail: gobov@nrtb.ru, web: www.nrtb.ru

Automated system for field experiments analyses for electromagnetic compatibility of radioelectronic networks ensuring

В статье рассматривается автоматизированная система анализа результатов натурных экспериментов по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС, предпосылки ее развития и возможности применения.

В современном мире высоких технологий одним из основных ресурсов и товаром является информация. С развитием возможностей технологий, увеличением их производительности растут и потребности общества в информационных ресурсах. В процессе получения информации на первый план выходят такие критерии как скорость и удобство получения, а также её постоянная круглосуточная доступность. В настоящий момент основным поставщиком информации, удовлетворяющим этим критериям, являются операторы мобильной связи. Однако интенсивное развитие сетей мобильной связи связано с увеличением количества передатчиков и их мощности, что приводит к целому ряду серьезных проблем в части электромагнитной совместимости (ЭМС) этих сетей с радиоэлектронными средствами ближней навигации (РСБН) и посадочной радиомаячной группы (ПРМГ), использующими этот же диапазон частот.

В настоящее время специалистами ЗАО «Национальное РадиоТехническое Бюро» (ЗАО «НРТБ») разработан комплекс мероприятий, позволяющий повысить эффективность использования радиочастот и снизить остроту проблем в области ЭМС. Такой комплекс включает в себя:

• проведение натурных экспериментальных исследований (наземных и летных) для определения условий обеспечения ЭМС;
• создание автоматизированных информационно-технических средств и систем исследования электромагнитной обстановки (ЭМО);
• осуществление систематического мониторинга условий радионавигации и посадки;
• широкое внедрение передовых методов математического моделирования ЭМО при проведении теоретических расчетов и разработке частотно-территориальных планов (ЧТП) сетей;
• поиск инженерных решений и разработок, обеспечивающих снижение воздействия помех на бортовое радионавигационное оборудование.

Натурные экспериментальные исследования (НЭИ) являются сложными в организационном и техническом плане мероприятиями, требующими участия и взаимодействия большого количества специалистов различных ведомств и привлечения самых совершенных технических средств. В компании ЗАО «НРТБ» непрерывно совершенствуются методология и технические средства НЭИ на основе внедрения передовых информационных технологий и автоматизации процессов получения экспериментальных данных.

Полученный опыт проведения натурных экспериментов позволил специалистам ЗАО «НРТБ» создать определенный научно-технический задел по разработке автоматизированных информационно-технических средств и систем исследования ЭМО и систематического мониторинга условий радионавигации и посадки. Проведены разработки в области создания автоматизированных систем летного контроля, полностью соответствующих международным стандартам. Разработаны экспериментальный автоматизированный комплекс (АК) исследования ЭМО и систематического мониторинга условий радионавигации и посадки в районах аэродромов и на трассах полетов авиации, а также методология его применения. Практическое применение АК при проведении натурных экспериментальных исследований показало его высокую эффективность.

Основные функции автоматизированной системы летного контроля (АСЛК) и АК исследования ЭМО включают:

• проверку качества функционирования наземных радиомаячных систем навигации и посадки, мониторинг состояния электромагнитной обстановки в районах дислокации аэродромов и трасс полётов самолётов в диапазонах:
  • радиомаячных систем ПРМГ;
  • радиомаяков ближней навигации РСБН;
  • автоматических радиопеленгаторов;
  • радиолокационных систем посадки;
  • приводных радиостанций;
  • радиолокационных высотомеров;
  • спутниковых навигационных систем;
  • командных радиостанций.
• сбор, хранение и обработку информации об условиях функционирования и состоянии средств связи, радиотехнического обеспечения полётов и систем светосигнального оборудования аэродромов в ходе лётных проверок и полетов по трассам;
• анализ результатов проведения лётных проверок и оценку влияния параметров электромагнитной обстановки на характеристики работы средств радиотехнического обеспечения полётов;
• автоматическое построение и отображение зон действия средств радиотехнического обеспечения полётов с учётом уровня помехового фона, рельефа окружающей местности и особенностей физики среды распространения радиоволн, с использованием ГИС-технологий;
• анализ состояния электромагнитной обстановки в районах дислокации аэродромов и трасс полётов самолётов и разработку рекомендаций по проведению организационно-технических мероприятий для устранения помех;
• анализ состояния радионавигационного поля, разработку рекомендаций для его оптимизации (назначение частотных каналов, расстановка средств);
• определение условий ЭМС для средств радиотехнического обеспечения полётов и вводимых в эксплуатацию РЭС, разработку рекомендаций по согласованию частотных назначений;
• обнаружение, анализ и учет недопустимых помех, в том числе преднамеренных, в диапазонах средств радиотехнического обеспечения полётов;
• определение необходимости проведения дополнительных проверок или исследований электромагнитной обстановки в регионах.

В настоящее время специалистами ЗАО «НРТБ» разработано программное обеспечение, позволяющее расширить функциональные возможности по обработке и анализу результатов работы АК, обеспечить их доступность, масштабируемость и придать им свойства ГИС-приложения. Архитектура системы в обобщенном виде представлена на рис. 1.

Рис. 1.

В качестве ГИС-платформы было выбрано программное обеспечение ArcGIS. На сегодняшний день это самая мощная и динамично развивающаяся геоинформационная система в мире, предоставляющая полный набор механизмов для решения широкого спектра задач, связанных с обработкой большого объема пространственных данных различного назначения. В процессе разработки программного обеспечения использовались возможности ГИС-сервера компании Esri, позволяющие, в числе прочего, создавать современные ГИС-порталы и обеспечивающие:

• многопользовательский доступ;
• централизованное управление;
• возможность расширения объектной модели;
• требуемый набор инструментов и функций ГИС;
• удобный пользовательский интерфейс;
• сервисную поддержку.

Выбор ГИС-сервера обусловлен тем, что в компании Esri существует специальная программа поддержки групп разработчиков Esri Developer Network (EDN), в рамках которой можно получить полный комплект последних версий серверных продуктов и продуктов для разработчика вместе с полной документацией. А это позволяет быстро создавать и расширять функциональность картографических настольных и web-приложений с учетом специфики применения.

Опыт специалистов ЗАО «НРТБ» в части разработки программного обеспечения позволил в кратчайшие сроки найти такое решение, в котором учитываются современные тенденции развития отрасли информационных технологий, а также требования пользователей АСЛК и АК. К этим требованиям относятся:

• виртуализация окружения конечного пользователя – возможность получения доступа к своему рабочему месту с любого узла внутренней (intranet) или внешней (internet) сетей;
• кроссплатформенность – возможность выполнения приложения на различных платформах без дополнительной доработки;
• широкая доступность – возможность получения доступа к ресурсам и функциям программного обеспечения в любое время;
• многопользовательский доступ – возможность одновременной работы нескольких пользователей и разграничения прав доступа к ресурсам приложения и результатам анализа;
• интеграция исходных данных – возможность загружать результаты различных экспериментов в программное обеспечение;
• обобщенный анализ – возможность проведения исследований результатов, различных экспериментов в одном рабочем пространстве;
• единое хранилище данных – возможность хранить в одном месте результаты проведенных экспериментов и результаты анализа;
• свойства ГИС-приложения – возможность использовать мощные возможности ArcGIS для работы с картографическими объектами для отображения результатов различных экспериментов;
• выпуск отчетной документации – возможность отображения результатов анализа в печатном виде.

Для разработки программного обеспечения была выбрана технология совместного использования продуктов Esri и Adobe Flex. В созданном ПО используется концепция «тонкого клиента», а именно возможность использования приложения на достаточно широком с точки зрения системной архитектуры ряде устройств, хранение программной логики на сервере. Кроме того, это приложение удовлетворяет перечисленным выше требованиям.

Основными функциями автоматизированной системы анализа результатов летных и наземных экспериментов по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС являются:

• • • отображение зоны действия радиоэлектронных средств ближней навигации (РСБН) и посадки (ПРМГ), см. рис. 2;

Рис. 2.

• • • отображение маршрута полета самолета-лаборатории при проведении летных экспериментальных исследований с индикацией направления движения (рис. 3);

Рис. 3.

• • • отображение маршрута полета самолета-лаборатории при проведении летных экспериментальных исследований совместно с зоной действия радиоэлектронных средств ближней навигации (РСБН) и посадки (ПРМГ), см. рис. 4;

Рис. 4.

• • • отображение спектрограммы уровней мощности сигналов в точке измерения в виде графической копии экрана спектроанализатора (рис. 5);

Рис. 5.

• • • отображение спектрограммы уровней мощности сигналов в точке измерения как в виде графической копии экрана, так и в виде линий уровней мощностей сигналов, построенных по данным, полученным со спектроанализатора, с расчетом расстояния до выбранных аэродромов и определением уровня мощности сигнала (рис. 6);

Рис. 6.

• • • отображение уровней мощностей сигналов, построенных по данным, полученным со спектроанализатора, с расчетом расстояния до выбранных аэродромов и определением уровня мощности сигнала (рис. 7);

Рис. 7.

• • • отображение графика изменения мощности сигнала на маршруте облета (рис. 8);

Рис. 8.

• • • отображение секторов базовых станций сетей мобильных операторов связи (рис. 9).

Рис. 9.

• • • отображение диаграмм направленности базовых станций сетей мобильных операторов связи (рис. 10);

Рис. 10.

• • • расчет расстояния от выбранной точки до требуемой базовой станции (рис. 11).

Рис. 11.

Таким образом, разработанная автоматизированная система анализа результатов натурных экспериментов по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС в полном объеме удовлетворяет требованиям пользователей АСЛК и АК по расширению их функциональных возможностей при работе с результатами натурных исследований. Использование в разработанной системе WEB-технологий сделало её кроссплатформенной и обеспечило возможность работы системы в любой точке России с доступом в глобальную сеть Интернет. Указанные выше возможности во многом обеспечены использованием технологий Esri. Ознакомиться с вариантами работы программного обеспечения можно на ресурсе http://89.235.146.238/mgsm.