Способ функционального контроля средств радиосвязи автоматизированного радиоцентра

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для осуществления функционального контроля, контроля технического состояния средств радиосвязи (СРС) радиолиний автоматизированных радиоцентров (АРЦ) межведомственной автоматизированной сети радиосвязи (АСРС), в том числе автоматизированных передающих радиоцентров (ПДРЦ) и автоматизированных приемных радиоцентров (ПРЦ), а также - радиопередающих устройств (РПДУ) и радиоприемных устройств (РПУ). Техническим результатом является повышение полноты и достоверности идентификации вида технического состояния как передающих, так и приемных радиосредств радиолиний АРЦ. Заявленный способ состоит из четырех этапов. На первом этапе производят анализ исходных данных для ведения радиосвязи в радиолинии (РЛ), определяют номенклатуру контролируемых параметров и допусков на них, устанавливают аналитическую зависимость между показателями качества функционирования (ПКФ) и техническими параметрами радиосредства, рассчитывают пороговое значение ПКФ для i-го вида сигнала. На втором этапе формируют цифровые эталонные модели применяемых радиосигналов , сохраняют их в базе данных АРЦ, выполняют расчет импульсных характеристик согласованных фильтров (СФ) измерителя коэффициентов подобия сигналов (ИКПС) по условию , проверяют выполнение условия для каждой пары сформированных сигнал-импульсных характеристик, при выполненном условии сохраняют значения отсчетов импульсных характеристик СФ ИКПС в баз данных АРЦ. На третьем этапе для идентификации вида технического состояния РПДУ вводят исходные данные , полученные в ходе выполнения первого и второго этапов способа, выполняют измерения ПКФ формирователей сигналов (ФС) тестово-функциональным методом в интервалах времени между сеансами передачи дискретной информации в радиолинии, в результате синтезируют матрицу ПКФ размером , для каждого значения которой проверяют соблюдение условия , при этом если условие выполняется, то производят интерполяцию матрицы значений ПКФ , если нет, то выполняют управление аппаратурным ресурсом ПДРЦ путем автоматизированного включения резервного комплекта СРС. На четвертом этапе для качественно-количественной идентификации вида технического состояния РПУ вводят исходные данные в виде значений , далее производят измерения отношения сигнал/шум и m - параметра распределения Накагами для учета влияния среды распространения радиоволн на вероятность ошибки , и выполняют предварительную оценку значения вероятности ошибки в канале связи, осуществляют измерение значений коэффициентов ошибок после первых решающих схем основных и резервных РПУ АРЦ, при необходимости выполняют автоматизированное включение резервного комплекта РПУ. 13 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для осуществления функционального контроля (ФК), контроля технического состояния (КТС) средств радиосвязи (СРС) радиолиний (РЛ) автоматизированных радиоцентров (АРЦ) межведомственной автоматизированной сети радиосвязи (АСРС) [1, 2], при этом к АРЦ относят автоматизированные передающие радиоцентры (ПДРЦ) и автоматизированные приемные радиоцентры (ПРЦ), а к СРС – радиопередающие устройства (РПДУ) и радиоприемные устройства (РПУ) и их элементы.

Известен способ КТС (ГОСТ 20911-89), состоящий из последовательности действий по проверке соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определению на этой основе одного из заданных видов технического состояния (ТС) в заданный момент времени. Для радиосредств этот способ означает проведение инструментального КТС с помощью измерительных приборов согласно технологическим картам, указанным в технической документации на радиосредство, и, независимо от исполнения, включающее в себя процедуры измерения таких параметров как частоты опорного генератора, выходного уровня формирователей сигналов (ФС), чувствительности радиоприемного устройства (РПУ).

Недостатками указанного способа КТС являются низкая оперативность, высокая трудоемкость, редкость проведения (один раз в год), что приводит к существованию продолжительных периодов, скрытых от служб эксплуатации, причин заниженных технологических показателей радиосредств, носящих многодневный и даже многомесячный характер [3].

Также известен способ, описанный в пат. РФ № 2501031 МПК G01S7/40, опубл. 10.12.2013 и заключающийся в том, что в качестве средства контроля технического состояния наземных радиотехнических средств (РТС) используют дистанционно управляемый беспилотный летательный аппарат, оснащенный бортовой аппаратурой, с помощью которой измеряют с высокой точностью координаты объектов мониторинга оптическим устройством или иным высокоточным устройством и одновременно при работе указанных объектов формируют установленными на борту средства мониторинга бортовыми приемниками радионавигационные измерительные сигналы, которые кодируют, излучают в свободное пространство, принимают наземными устройствами, декодируют, обрабатывают совместно с сигналами с выхода оптического устройства, отображают и регистрируют результаты измерений, а также результаты совместной обработки сигналов.

Недостатком указанного способа является то, что он ориентирован на проведение контроля только средств радиотехнического оборудования (РТО) радиомаячных систем без КТС радиостанций командно-диспетчерского пункта (КДП), обеспечивающих, как каналы радиосвязи, так и связь оперативного управления и взаимодействия различных наземных служб аэродрома. Кроме того недостатком способа является большой расход канального ресурса, связанного с высокой загрузкой каналов воздушной радиосвязи в процессе проведения процедуры контроля, в связи с доведением всей доступной измерительной информации (ИИ), снимаемой с объектов контроля по каждому параметру контролируемого средства РТО, независимо от ее отнесения к аварийным (предаварийным) режимам, в направлении «борт-земля» до наземного КДП аэродрома, что в целом негативно влияет на оперативность процедуры проверки (мониторинга).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению (прототипом), является способ мониторинга технического состояния средств связи (СРС) и навигационного оборудования (СНО), описанный в пат. РФ № 2773048 МПК G01S 7/40 (2006.01), опубл. 30.05.2022. Способ заключается в том, что в качестве средства мониторинга используют дистанционно управляемое безэкипажное водное судно (БЭВС), оснащенное бортовым автоматизированным измерительным комплексом (АИК), выполненным с возможностью охвата любых береговых и плавучих радиотехнических средств, излучающих сигналы в радио- или оптическом диапазоне волн, включая судовые радиостанции и береговые средства связи, стационарные и плавучие (судовые) навигационные огни и навигационное оборудование стационарных и плавучих радиоизлучающие средств, контрольно-корректирующие станции автономной системы навигации (ККС), базовые станции автоматизированной системы управления движением судов (АСУ ДС) и др. При этом процедуру мониторинга осуществляют поэтапно, при котором на первом этапе оценивают визуально и с помощью инструментального метода обстановку в бассейнах рек (озер) внутренних водных путей или прибрежной морской акватории по времени суток, года, климатическим факторам, интенсивности судоходства и внешним воздействиям на объекты мониторинга, определяют с помощью базы данных АСУ ДС состав контролируемых объектов мониторинга (n) на основных фазах проверки при использовании различных курсов движения судов, устанавливают с помощью геоинформационной подсистемы АСУ ДС координаты точек размещения стационарных и надводных СРС и СНО с учетом подготовки геопространственной информации, формируют с помощью коэффициентов значимости параметров перечень контролируемых параметров (m) каждого объекта мониторинга, на которые назначают эксплуатационные и профилактические допуски с учетом нормативно-технической документации и актуальной базы знаний (БЗ) берегового АИК АСУ ДС по результатам инструментального контроля предыдущих мероприятий технического обслуживания и процедур мониторинга, задают на основе анализа условий функционирования объектов мониторинга (день/ночь, осадки, помехи и пр.) значения ошибок первого и второго рода для повышения достоверности при определении вида ТС объектов мониторинга, комплектуют набор G измерительных модулей радионавигационных сигналов g_ij ϵ G бортового АИК БЭВС в зависимости от перечня контролируемых параметров i = и подвергаемого мониторингу состава береговых и надводных СРС и СНО j = на основании укомплектованного набора G измерительных модулей бортового АИК и его массогабаритных показателей выбирают БЭВС малого или среднего класса, задают маршруты обхода ближней и дальней зон излучения СРС и СНО при проведении процедуры дистанционного мониторинга их параметров ТС, актуализируют БЗ бортового АИК с БЗ берегового АИК измерительной информацией о значениях параметров технического состояния СРС и СНО для обеспечения режима реального времени; на втором этапе выводят средство мониторинга с бортовым АИК на маршрут обхода СРС (СНО), при прохождении которого дистанционно измеряют доступные для контроля i-е параметры радиоизлучающих СРС и СНО с помощью бортовых измерительных модулей радионавигационных сигналов g_ij или излучающих в оптическом диапазоне навигационных огней с помощью видеокамеры высокого разрешения, сохраняют измеренные значения параметров в вейвлет-коэффициентах, сравнивают их методом вейвлет-анализа с сохраненными в БЗ бортового АИК номинальными значениями и назначенными эксплуатационными и профилактическими допусками на них, обрабатывают ИИ по m контролируемым параметрам всех n СРС и СНО для установления их вида ТС и, в случае выявления отказа или предотказного состояния – формируют сигнал об отказе или предотказном техническом состоянии СРС и СНО, кодируют его и излучают в свободное пространство; на третьем этапе для идентификации отказа принимают береговым АИК сигнал с ИИ об отказе или предотказном состоянии СРС и СНО, декодируют его и обрабатывают совместно с ИИ БЗ берегового АИК и объектовых баз данных СРС и СНО районных водных путей и судоходства, отображают и регистрируют сигнал об отказе или предотказном состоянии объекта мониторинга и принимают решение на включение резервного комплекта СРС и СНО и на проведение инструментального контроля или регулировок аварийного комплекта оборудования, формируют сигнал на БЭВС для повторного обхода соответствующей зоны включенного резервного комплекта СРС или СНО по процедуре первого этапа, кодируют сигнал на повторный обход аварийного СРС или СНО и излучают его в свободное пространство, принимают бортовым радиоприемным устройством БЭВС сигнал на проведение повторного обхода СРС или СНО, декодируют его для повтора процесса телеизмерений по циклу предыдущего этапа; на четвертом этапе заканчивают процедуру мониторинга со швартовкой БЭВС к причалу порта, актуализируют БЗ берегового АИК АСУ ДС измерительной информацией из БЗ бортового АИК БЭВС, корректируют исходные данные для предварительного этапа и для имитационных моделей автоматизированной подсистемы мониторинга АСУ ДС, формируют различные виды отчетов и протоколов измерений о техническом состоянии СРС и СНО по результатам мониторинга.

Недостатками прототипа являются то, что в способе отсутствует взаимосвязь между измеряемыми параметрами, назначенными допусками и вейвлет коэффициентами, также остается неясным критерий отказа или критерий принятия решения на проведение технического обслуживания или ремонта в процессе мониторинга ТС радиосредств. Проверка ТС средств радиосвязи прототипом не обладает полнотой, поскольку идентификация ТС осуществляется на фиксированной частоте, что является недостаточным для принятия решения о ТС функционирующих радиосредств с требуемой достоверностью. Кроме излучающих радиосредств имеются РПУ, ТС которых встроенными средствами контроля идентифицировать не представляется возможным. При этом входные цепи РПУ, несмотря на широкое применение цифровой обработки сигналов, остаются аналоговыми и в динамике ведения связи оказывают значительное влияние на вероятность связи с требуемой достоверностью, оставаясь не охваченными средствами контроля.

Таким образом, техническая проблема, возникающая при использовании способа-прототипа заключается в неполном охвате в процессе функционального контроля параметров СРС, оказывающих влияние на вероятность связи с требуемой достоверностью, а также на критериальный порог, необходимый для принятия решения на проведение процедуры технического обслуживания или ремонта СРС по его состоянию.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение полноты и достоверности идентификации вида технического состояния как передающих, так и приемных радиосредств радиолиний АРЦ, благодаря измерению значений их показателей качества функционирования (ПКФ) g².

Для достижения указанного результата используется следующая совокупность существенных признаков: в способе функционального контроля средств радиосвязи (СРС) автоматизированного радиоцентра (АРЦ), состоящем так же как и прототип из четырех этапов, при этом на первом этапе производят анализ исходных данных для ведения радиосвязи в радиолинии (РЛ), определяют номенклатуру контролируемых параметров , (где – количество контролируемых параметров j) и допусков на них , для минимизации методической погрешности корректируют и сохраняют в БД ПДРЦ значения эксплуатационных допусков на параметры СРС, в отличие от прототипа, на первом этапе устанавливают аналитическую зависимость между ПКФ, (где – количество видов применяемых сигналов i) и техническими параметрами радиосредства, проверяют соблюдение условия для видов, применяемых в контролируемых радиосредствах сигналов, если математические модели установлены, то вычисляют значения для всего перечня независимых параметров , , если нет, то определяют значение экспериментально, рассчитывают пороговое значение ПКФ для i-го вида сигнала; на втором этапе производят анализ применяемых в РЛ сигналов и формируют цифровые (тестовые) эталонные модели применяемых радиосигналов , сохраняют их в БД АРЦ, выполняют расчет импульсных характеристик согласованных фильтров (СФ) [6] измерителя коэффициентов подобия сигналов (ИКПС) по условию , осуществляют подачу на вход ИКПС сформированных эталонных сигналов и проверяют выполнение условия для каждой пары сформированных сигнал-импульсных характеристик, если условие выполняется, то сохраняют значения отсчетов (коэффициентов) импульсных характеристик СФ ИКПС в БД АРЦ если нет, то корректируют расчет импульсных характеристик СФ и итерационно добиваются выполнения условия , осуществляют вывод информации о завершении формирования базы состояний (БС) ИКПС; на третьем этапе для качественно-количественной идентификации вида ТС РПДУ вводят исходные данные , полученные в ходе выполнения первого и второго этапов способа ФК средств радиосвязи АРЦ, выполняют измерения ПКФ (где – количество длительностей элементов применяемых сигналов, – количество контролируемых частот) формирователей сигналов (ФС) тестово-функциональным методом в интервалах времени между сеансами передачи дискретной информации в РЛ, в результате синтезируют матрицу ПКФ размером , для каждого значения которой проверяют соблюдение условия , если условие выполняется, то производят интерполяцию матрицы значений ПКФ , если нет, то выполняют управление аппаратурным ресурсом ПДРЦ путем автоматизированного включения резервного комплекта (возбудительного устройства (ВУ), усилителя мощности (УМ)) для вывода неправильно функционирующего комплекта (радиосредства) СРС на техническое обслуживание или ремонт, сохраняют синтезированную матрицу значений для всех функционирующих (резервных) ФС в базе данных ПДРЦ (АРЦ) с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда матриц значений ПКФ на автоматизированном рабочем месте (АРМ) оператора (дежурного) ПДРЦ (АРЦ) и осуществляют передачу сообщения (сигнала) на ПРЦ^* (где ПРЦ^* – приемный радиоцентр взаимодействующего АРЦ^*) о выполнении идентификации ТС ФС; на четвертом этапе для качественно-количественной идентификации вида ТС РПУ вводят исходные данные в виде значений , где – пороговое значение ПКФ РПУ, которое является результатом выполнения алгоритма первого этапа заявляемого способа, а – минимальная вероятность ошибки в канале связи [7], далее производят измерения отношения сигнал/шум и m – параметра распределения Накагами для учета влияния среды распространения радиоволн на вероятность ошибки и выполняют предварительную оценку значения вероятности ошибки в канале связи, проверяют выполнение условия для обеспечения требуемой точности относительной идентификации ТС функционирующего РПУ за время , если условие выполняется, то осуществляют измерение (оценку) значений коэффициентов ошибок после первых решающих схем основных (функционирующих) и резервных (контролирующих) РПУ АРЦ, если нет, то продолжают измерения и m – параметра, получают текущее значение с ПДРЦ^* по запросу с ПРЦ, вычисляют и определяют значение , проверяют выполнение условия , если условие выполняется, то сохраняют значения в БД (АРЦ^*) всех функционирующих (контролирующих) РПУ с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда на АРМ оператора (дежурного) ПРЦ^* (АРЦ^*), если нет, то выполняют управление аппаратурным ресурсом ПРЦ^* – автоматизированное включение резервного комплекта РПУ для вывода неправильно функционирующего комплекта (радиосредства) на ТО или ремонт.

Сущность изобретения заключается в возможности идентификации вида технического состояния РПДУ (радиопередающего устройства) с большей полнотой и достоверностью по сравнению с прототипом. Технический результат достигается благодаря измерению матрицы значений ПКФ (показателей качества функционирования), учитывающих значения параметров контролируемого сигнала, не на одной фиксированной частоте, а на сетке частот и длительностей информационных посылок, что после интерполяции позволяет сформировать массив значений ПКФ РПДУ согласно частотно-временной матрице и, за счет этого, обеспечить большую полноту КТС (контроля технического состояния) РПДУ и повысить его достоверность. Кроме того, в процессе функционирования радиолинии имеется возможность в идентификации технического состояния РПУ (радиоприемного устройства), благодаря вычислению разности коэффициентов ошибок основного и резервного (контролирующего) РПУ, с предварительной оценкой сигнальной и помеховой обстановки в канале связи перед осуществлением процедуры идентификации технического состояния с требуемой точностью и сокращением времени функционального контроля РПУ. При этом в процессе идентификации технического состояния РПУ осуществляется учет значений ПКФ, формирующих сигнал радиосредств, т.е. учитывается техническое состояние окружения.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача – увеличение полноты и достоверности идентификации вида технического состояния как передающих, так и приемных радиосредств радиолиний АРЦ межведомственной АСРС в процессе функционирования – решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области радиосвязи не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».

Сущность указанного способа поясняется графическими материалами где:

на фиг. 1 представлена структурная схема способа функционального контроля радиосредств автоматизированного радиоцентра;

на фиг. 2 представлена блок-схема алгоритма первого этапа способа, завершаемого формированием БД пороговых значений ПКФ и допусков на контролируемые параметры СРС АРЦ;

на фиг. 3 представлена блок-схема алгоритма второго этапа способа, завершаемого формированием базы состояний ИКПС;

на фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма третьего этапа способа, на котором осуществляется синтез матрицы значений технического состояния РПДУ;

на фиг. 5 представлена блок-схема алгоритма четвертого этапа способа, на котором осуществляется идентификация вида технического состояния РПУ;

на фиг. 6 представлена структурная схема передающего радиоцентра с ИКПС_i, высокочастотным (ВЧ) коммутатором и малогабаритной измерительной антенной;

на фиг. 7 представлена структурная схема приемного радиоцентра с контролирующими радиоприемными устройствами;

на фиг. 8 представлен график зависимости ПКФ РПДУ на фиксированной частоте от параметров радиосигнала;

на фиг. 9 представлены графики зависимости ПКФ от значений , , при частотных сдвигах опорного генератора (ОГ) (а) 5 Гц, (б) 10 Гц и (в) 20 Гц;

на фиг. 10 представлены графики зависимостей технического состояния функционирующего РПУ от разности вероятностей ошибок основного и резервного РПУ при различных значениях (а), m параметра (б), искажений РПДУ (в);

на фиг. 11 представлен параметрический прямоугольник с вписанным и описанным вокруг него эллипсом качества;

на фиг. 12 представлен график зависимости времени контроля РПУ от относительной погрешности оценки значения вероятности ошибки.

на фиг. 13 представлены графики зависимостей относительной погрешности идентификации технического состояния функционирующего РПУ от относительной погрешности оценки значения вероятности ошибки а) и его времени контроля б).

Пример реализации способа

Предлагаемый способ подтвержден графически (см. фиг. 1-13) при использовании в РЛ сигналов амплитудной (АТ), частотной (ЧТ) или относительной фазоразностной телеграфии (ОФТ).

На первом этапе способа (фиг. 2) для минимизации методической погрешности (максимизации достоверности на примере ПКФ РПДУ (радиопередающего устройства) ) контроль технического состояния радиосредств по ПКФ осуществляют в следующей последовательности действий:

На шаге 1 производят анализ технической документации на контролируемые СРС и определяются исходные данные. Например: классы излучения РПДУ A1A (АТ), F1B (ЧТ), G1B (ОФТ), мощность РПДУ P (Вт), уровень радиосигнала с выхода ВУ U (В), долговременная нестабильность частоты ОГ ВУ (РПУ) , диапазон частот ВУ (РПУ) (кГц), краевые искажения, вносимые в цифровые сигналы, трактом ВУ (%), перечень скоростей передачи данных в пределах класса излучения РПДУ (РПУ) (Бод), коэффициент шума РПУ K_ш (dB).

На шаге 2 определяют минимальное количество основных независимых параметров СРС , от которых зависит целевая функция радиолинии в виде вероятности радиосвязи с достоверностью, не хуже заданной и допусков на них Например: P = 1000 ± 100(Вт), U = 1 ± 0,1 (В), , , , – 50, 75, 100, 200, 250, 500 (Бод), K_ш ≤ 16 (dB).

На шаге 3 устанавливают аналитическую зависимость между ПКФ и техническими параметрами радиосредства. Например, для случая передачи r-го варианта дискретных узкополосных сигналов с АТ, ЧТ либо ОФТ значение ПКФ определяется следующим выражением [8]:

,

где – частота контролируемого сигнала, – длительность информационной посылки.

В случае передачи сложных сигналов параллельной структуры ПКФ примет вид:

,

где – амплитуды составляющих искаженного и эталонного сигналов, , – частотный и фазовый сдвиг между одноименными компонентами эталонного и искаженного сигналов.

На шаге 4 осуществляют проверку соответствия условия для всех видов, применяемых в контролируемых радиосредствах сигналов. Если математические модели установлены, то осуществляем переход к шагу 5, если нет, то к шагу 6.

На шаге 5 вычисляют значения пороговых уровней для перечня контролируемых параметров .

На шаге 6 определяют значение экспериментально.

На шаге 7 рассчитывают пороговое значение ПКФ для i-го вида сигнала по формуле:

.

На шаге 8 корректируют значения допусков на параметры радиосредства, для минимизации методической погрешности, при выполнении решения уравнения вида , в этом случае все независимые параметры , оказывающие влияние на ПКФ, равнозначно снижают его значение до порогового уровня при достижении своих допусков (парциально) (фиг. 11) [4].

На шаге 9 сохраняют значения и допусков на контролируемые параметры для всех видов сигналов в БД ПДРЦ.

Та же последовательность действий осуществляется и для определения технического состояния РПУ (приемного устройства) и, соответственно, на девятом шаге алгоритма пороговое значение ПКФ записывается в БД АРЦ. При этом установить аналитическую зависимость ПКФ от технических параметров контролируемого радиосредства удается не всегда, в этом случае пороговое значение ПКФ можно определить исходя из целевой функции радиосредства либо экспериментально.

На втором этапе способа (фиг. 3) для формирования базы состояний ИКПС осуществляют следующую последовательность действий:

На шаге 1 производят анализ применяемых в РЛ сигналов, например: F1B, G1B, либо параллельный сигнал сложной структуры, которые можно представить, используя их аналитические представления:

– для F1B,

– для G1B,

,

где , () и , – соответственно амплитуда, частота (частота первой поднесущей) и начальная фаза r-го варианта эталонных сигналов.

На шаге 2 формируют цифровые (тестовые) эталонные модели применяемых радиосигналов и сохраняют их в БД АРЦ.

Данные модели можно получить за счет оцифровки тестовых радиосигналов, сформированных заведомо исправными средствами радиосвязи. В этом случае модель радиосигнала будет учитывать частотные характеристики используемых в радиотракте формирующих фильтров, также будет известна информационная манипулирующая последовательность.

На шаге 3 выполняют расчет импульсных характеристик СФ (согласованных фильтров) ИКПС (измерителя коэффициентов подобия сигналов) по условию .

На шаге 4 осуществляют последовательную подачу на вход ИКПС сформированных эталонных сигналов . Отклик на выходе ИКПС будет иметь вид:

,

где 1/K – нормирующий коэффициент.

На шаге 5 проверяют выполнение условия для каждой пары сформированных сигнал-импульсных характеристик. Если условие выполняется, то осуществляют переход к шагу 6, если нет, то к шагу 7.

На шаге 6 сохраняют значения отсчетов (коэффициентов) импульсных характеристик СФ ИКПС в базе данных АРЦ.

На шаге 7 корректируют расчет импульсных характеристик СФ и повторно добиваются выполнения условия .

На шаге 8 осуществляют вывод информации о завершении формирования БС ИКПС.

Результаты, полученные в ходе выполнения первого и второго этапов способа являются входными данными для его третьего и четвертого этапов.

Для качественно-количественной идентификации вида технического состояния РПДУ на третьем этапе (фиг. 4) заявляемого способа осуществляют следующую последовательность действий:

На шаге 1 вводят исходные данные .

На шаге 2 выполняют измерения значений показателей качества функционирования (фиг. 9) ФС (формирователей сигналов) тестово-функциональным методом в интервалах времени между сеансами передачи дискретной информации в РЛ.

На шаге 3 проверяют соблюдение условия , если условие выполняется, то осуществляют переход к шагу 4, если нет, то к шагу 5.

На шаге 4 производят интерполяцию матрицы значений ПКФ .

На шаге 5 выполняют управление аппаратурным ресурсом ПДРЦ – автоматизированное включение резервного комплекта (ВУ, УМ) с одновременным выводом неправильно функционирующего комплекта (радиосредства) на техническое обслуживание или ремонт.

На шаге 6 сохраняют значения для всех функционирующих (резервных) ФС в базе данных ПДРЦ (АРЦ) с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда (где , – интервал времени между процедурами ФК) матриц значений ПКФ на АРМ оператора (дежурного) ПДРЦ (АРЦ).

на шаге 7 осуществляют передачу сообщения (сигнала) на ПРЦ^* о том, что «идентификация ТС ФС выполнена».

Для качественно-количественной идентификации вида технического состояния РПУ на четвертом этапе заявляемого способа (фиг. 5) осуществляют следующую последовательность действий:

на шаге 1 вводят исходные данные – минимальная вероятность ошибки в канале связи (расчетная величина) , где , – коэффициент Стьюдента, – скорость передачи информационных посылок, – максимальное (допустимое) время контроля функционирующего РПУ, а – требуемая (допустимая) относительная погрешность оценки значения вероятности ошибки в канале связи [7];

на шаге 2 производят измерения отношения сигнал/шум и m – параметра распределения Накагами для учета влияния среды распространения радиоволн на вероятность ошибки ;

на шаге 3 выполняют предварительную оценку значения вероятности ошибки в канале связи согласно выражению [9]:

;

на шаге 4 проверяют выполнение условия для обеспечения требуемой точности () (фиг. 13) относительной идентификации ТС функционирующего РПУ за время ;

на шаге 5 осуществляют измерение (оценку) значений коэффициентов ошибок после первых решающих схем основных (функционирующих) и резервных (контролирующих) РПУ АРЦ;

на шаге 6 продолжают измерения и m – параметра;

на шаге 7 получают текущее значение с ПДРЦ^* по запросу с ПРЦ;

на шаге 8 вычисляют и определяют значение согласно модели (фиг. 10) [7]:

,

где . Представленная модель определена при обработке РПУ сигналов частотной телеграфии (ЧТ) для которых значение при равно 1, в случае приема сигналов относительной фазоразностной телеграфии (ОФТ) = 2 [10];

на шаге 9 проверяют выполнение условия , если условие выполняется, то осуществляют переход к шагу 10, если нет, то к шагу 11;

на шаге 10 сохраняют значения в БД (АРЦ^*) всех функционирующих (контролирующих) РПУ с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда на АРМ оператора (дежурного) ПРЦ^* (АРЦ^*);

на шаге 11 выполняют управление аппаратурным ресурсом ПРЦ^* – автоматизированное включение резервного комплекта РПУ с одновременным выводом неправильно функционирующего комплекта (радиосредства) на техническое обслуживание или ремонт.

Заявленный способ может быть реализован:

-  на ПДРЦ (автоматизирующем передающем радиоцентре центре) в виде комплекса, состоящего из измерителя ИКПС (измерителя коэффициентов подобия сигналов) и программно-аппаратного устройства системы контроля и управления ПДРЦ;

- на ПРЦ (автоматизирующем приемном радиоцентре центре) в виде комплекса, состоящего из контролирующих (резервных) РПУ (радиоприемных устройств), автоматически управляемых высокочастотных ключей (К) и программно-аппаратного устройства системы контроля и управления ПРЦ;

- на пункте управления (ПУ) АРЦ (автоматизированного радиоцентра) в виде программно-аппаратного устройства системы контроля и управления АРЦ.

Способ может быть использован:

- в процессе функционирования радиолиний, использующих различные диапазоны волн и виды сигналов;

- при проведении годового технического обслуживания (инструментального контроля);

- при разработке и испытаниях новых образцов СРС;

-при выполнении научно-исследовательских работ в области совершенствовании СРС и повышения их эффективности функционирования;

- при проведении обучения радиоспециалистов.

Предлагаемое изобретение было создано специалистами кафедры судоходства на внутренних водных путях и научного центра ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены экспериментальные исследования и расчеты, показавшие возможность использования заявляемого способа для контроля технического состояния берегового и плавучего навигационного и телекоммуникационного оборудования внутренних водных путей Российской Федерации, на АРЦ Росморречфлота и Минтранса РФ, а также в портах и прибрежных морских районах, в том числе в районах с интенсивным судоходством.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».

Источники информации

1. Николашин Ю.Л., Будко П.А., Жуков Г.А. Основные направления модернизации декаметровой системы связи // Техника средств связи. 2019. № 1 (145). С. 13-25.

2. Аллакин В. В., Голюнов М. В. Анализ научно-методического аппарата удаленного мониторинга технического состояния информационно-телекоммуникационных сетей и систем // Техника средств связи. 2020. № 4 (152). С. 17-36.

3. Исаков Е.Е. Основные принципы построения устойчивой военной связи и возможные способы их реализации. СПб: ВАС, 2015. 447 с.

4. Будко П.А., Федоренко В.В. Управление в сетях связи. Математические модели и методы оптимизации: Монография. – М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 539 с.

5. Абрамов О.В. Планирование профилактических коррекций параметров технических устройств и систем // Информатика и системы управления. 2017. № 3 (53). С. 55-66.

6. Улахович Д.А. Цифровая обработка сигналов. Краткий курс / Д.А. Улахович – СПб: ВАС, 2017. – 408 с.

7. Голюнов М.В. Аналитическая модель контроля технического состояния радиосредств радиолинии в процессе функционирования с предварительной оценкой сигнальной и помеховой обстановки в канале связи // Техника средств связи. 2022. №1 (157). С. 69-95.

8. Федоренко В.В. Способ контроля средств радиосвязи по показателю качества // Механизация и автоматизация управления. 1991. № 2. С. 19-22.

9. Семисошенко М.А. Помехоустойчивость линий декаметровой радиосвязи, осуществляющих передачу дискретных сообщений ионосферными волнами // Радиотехника, электроника и связь: сборник докладов V Международной научно-технической конференции (Омск, АО «ОНИИП», 07-09 октября 2019 г.). С. 9-16.

10. Сикарев А.А., Соболев В.В. Функционально устойчивые демодуляторы сложных сигналов. – М.: Радио и связь, 1988. – 224 с.

Способ функционального контроля средств радиосвязи (СРС) автоматизированного радиоцентра (АРЦ), состоящий из четырех этапов, на первом этапе которого производят анализ исходных данных, определяют номенклатуру контролируемых параметров , , и допусков на них , где j – контролируемые параметры, s – количество контролируемых параметров, корректируют и сохраняют в базе данных передающего радиоцентра (ПДРЦ) значения эксплуатационных допусков на параметры СРС, отличающийся тем, что на первом этапе устанавливают аналитическую зависимость между показателями качества функционирования , , и техническими параметрами радиосредства, где i – применяемые сигналы, – количество видов применяемых сигналов, – показатель качества функционирования (ПКФ), проверяют соблюдение условия для всех видов, применяемых в контролируемых радиосредствах сигналов, определяют значения для всего перечня независимых параметров , , и рассчитывают пороговое значение ПКФ для каждого вида сигнала; на втором этапе производят анализ применяемых в радиолинии (РЛ) сигналов и формируют тестовые эталонные модели применяемых радиосигналов , сохраняют их в базе данных АРЦ, выполняют расчет импульсных характеристик согласованных фильтров измерителя коэффициентов подобия сигналов (ИКПС) по условию , осуществляют подачу на вход ИКПС сформированных эталонных сигналов , добиваются выполнения условия для каждой пары сформированных сигнал-импульсных характеристик, сохраняют значения коэффициентов импульсных характеристик согласованных фильтров ИКПС в базе данных АРЦ, после чего осуществляют вывод информации о завершении формирования базы состояний ИКПС; на третьем этапе вводят исходные данные , полученные в ходе выполнения первого и второго этапов, выполняют измерения ПКФ формирователей сигналов тестово-функциональным методом в интервалах времени между сеансами передачи дискретной информации в РЛ, где T – длительность элемента сигнала, f – частота сигнала, – количество длительностей элементов применяемых сигналов, – количество контролируемых частот, в результате синтезируют матрицу ПКФ размером , для каждого значения которой проверяют соблюдение условия , при выполнении которого производят интерполяцию матрицы значений ПКФ , а при его невыполнении осуществляют автоматизированное включение резервного комплекта СРС при выводе неправильно функционирующего комплекта на техническое обслуживание или на ремонт, после интерполяции матрицы сохраняют синтезированную матрицу значений для всех функционирующих, в том числе резервных формирователей сигналов, в базе данных ПДРЦ с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда матриц значений ПКФ на автоматизированном рабочем месте (АРМ) оператора ПДРЦ, и осуществляют передачу сообщения на приемный радиоцентр (ПРЦ) противоположного АРЦ о выполнении идентификации технического состояния формирователей сигналов; на четвертом этапе вводят исходные данные в виде значений , где – пороговое значение ПКФ радиоприемного устройства (РПУ), рассчитанное на первом этапе, а – минимальная вероятность ошибки в канале связи, далее производят измерения отношения сигнал/шум и параметра распределения Накагами – m, выполняют предварительную оценку значения вероятности ошибки в канале связи, проверяют выполнение условия , необходимого для обеспечения требуемой точности относительной идентификации технического состояния функционирующего РПУ за время , при выполнении которого осуществляют измерение значений коэффициентов ошибок после первых решающих схем основных функционирующих и контролирующих РПУ АРЦ, в противном случае продолжают измерения и m – параметров, получают текущее значение с противоположного ПДРЦ по запросу с ПРЦ, вычисляют и определяют значение , проверяют выполнение условия , при выполнении которого сохраняют значения в базе данных АРЦ всех функционирующих РПУ с возможностью их последующего отображения в виде временного ряда на АРМ оператора ПРЦ, в противном случае осуществляют автоматизированное включение резервного комплекта РПУ при выводе неправильно функционирующего комплекта РПУ на техническое обслуживание или ремонт.