Формирование эффективной пространственно-распределенной системы радиосвязи с учетом влияния рельефа местности

7. Гришко, А. К. Алгоритм оптимального управления в сложных технических системах с учетом ограничений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2017.

- № 1 (21). - C. 118 - 124.

8. Гришко А. К. Анализ надежности структурных элементов сложной системы с учетом интенсивности отказов и параметрической девиации / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 3 (19). - C. 130-137.

9. Гришко, А.К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А.К. Гришко, А.С. Жумабаева, Н.К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

10. Гришко, А. К. Динамическая обработка сигнала в системах управления процессом аудиозаписи / А. К. Гришко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2007. - Т. 2. - С. 56-59.

11. Гришко, А. К. Методы субъективной оценки качества звучания электроакустических систем / А. К. Гришко, М. В. Бойцова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2006. - Т. 2.

- С. 141-143.

12. Гришко, А. К. Адаптивный синтез информационных систем анализа состояния сложных технических объектов / А. К. Гришко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2016. - №. 2.

- С. 271-272.

13. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Brostilov S., Yurkov N. Management of Structural Components Complex Electronic Systems on the Basis of Adaptive Model. 2016 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications, and Computer Science (TCSET). Lviv-Slavsko, Ukraine, February 23-26, 2016. pp. 214-218. DOI: 10.1109/TCSET.2016.7452017.

14. Grishko A. K. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk, Russia, October 03-06, 2016, Vol. 03, pp. 1-1. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806895.

15. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Moscow, Russia, May 12-14, 2016. pp. 1-4. DOI: 10.110 9/SIBCON.2016.7491674.

16. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

17. Rybakov I. M., Goryachev N. V., Kochegarov I. I., Grishko A. K., Brostilov S. A. and Yurkov N. K. Application of the Model of the Printed Circuit Board with Regard to the Topology of External Conductive Layers for Calculation of the Thermal Conditions of the Printed Circuit Board. Journal of Physics: Conference Series, Volume 803, Number 1, 2017, pp. 1-6. DOI:10.1088/1742-6596/803/1/012130.

18. Andreev P. G., Yakimov A. N., Yurkov N. K., Kochegarov I. I, Grishko A.K. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions. 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Saratov, Russia, September 22-23, 2016, Vol. 1. P. 1-7. DOI: 10.110 9/APEDE.2016.7878895.

УДК 519.8:621.391

Приказчиков А.В., Приказчикова О.Ф., Мазанов А.М., Вершинин А.Е., Подсякин А.С.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ФОРМИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ

Изучены факторы, влияющие на качество приема радиоволн. Дан анализ рельефа местности радиотрассы с точки зрения оценки дальности связи и ее устойчивости. Проведен расчет просвета радиотрассы. Результаты исследования могут использоваться для разработки мер, направленных на компенсацию эффектов затенения полуоткрытых радиотрасс Ключевые слова:

канал связи, радиотрасса, антенна, мощность излучения, рельеф местности

Рельеф местности и свойства атмосферы оказы- К каналам связи предъявляются все более вы-

вают существенное влияние на распространение ра- сокие требования: к стабильности и помехозащи-диоволн, создавая сложную зависимость напряжен- щенности, скорости передачи, объему передаваемой ности поля в точке приема от разнообразных фак- информации, к конфиденциальности связи. В радиоторов. Существует несколько значимых факторов, связи, наибольшее распространение получили мет-влияющих на значение напряженности поля в точке ровый, дециметровый, сантиметровый диапазоны приема, среди них: дифракционные потери при оги- длин волн. Известно, что максимальная дальность бании поверхности Земли и затеняющих препят- связи поверхностной волны вышеуказанных диапа-ствий; потери при рассеянии радиоволн в лесопар- зонов (без учета рельефа радиотрассы) ограничена ковых зонах; интерференционные потери при пе- прямой видимостью и равна:

реотражениях радиоволн от поверхности крупных ^ ~ V2R

где Гпр - расстояние прямой видимости; Д - радиус идеальной модели Земли (среднее значение - 6370 км); Кг и высоты подъема антенн.

Для практических расчетов используют выражение

Гпр -3,57  +

связи в км, без учета атмо-

объектов; рассеяние энергии радиосигнала на неровностях рельефа; поглощение радиоволн каплями воды в атмосфере; потери за счет отрицательной рефракции; другие помехи искусственного и естественного происхождения [1,2]. С целью экспертизы перечисленных факторов созданы специальные методики оценки уровней напряженности поля. Ни

одна из методик не может оценить все факторы и где *пр - дальность связи в км, без учета быть адекватной при различных условиях распро- сферной рефракции; и ^2 высоты подъёма антенн странения радиоволн, поэтому необходима их кор- в метрах.

реляция при развертывании вещательных станций. Рельеф местности радиотрассы может значи-

При чрезвычайных ситуациях, при проведении тельно скорректировать дальность связи, ее строительных работ на необжитой территории может устойчивость [6-8]. Территория Пензенской обла-возникнуть острая необходимость в организации сти располагается в центральной части Восточно-временных, относительно недорогих каналов связи Европейской, или Русской, равнины, занимая сред-в удаленных малонаселенных уголках нашей страны нюю и западную часть Приволжской возвышенности. [3-5]. Географическое положение определяет общие черты

рельефа. Отчетливо выделяются два крупных элемента: Окско-Донская низменность, располагающаяся на западе области и западные склоны Приволжской возвышенности, занимающие центральную и во-

сточную части региона. Рассмотрим влияние рельефа на организацию радиосвязи на примере части одного из муниципальных районов Пензенской области - Лопатинского, расположенного на юго-востоке области (рис. 1).

Лопатино - Старый Вершаут (9,6 кмЦ Старый ВерШЭуТ

Рисунок 1 - Профили рельефа Лопатинского района

В рельефе района преобладают пластовые равнины с пересеченным холмистым профилем, овраги и балки. Возвышенные платообразные участки расчленены сильнее. Река Уза и её притоки сформировали узкие надпойменные террасы. Рельеф носит явно выраженный эрозионный характер с интенсивным плоскостным и линейным смывом, осложняющим поверхность и создающим её детали, схематично отраженные на рисунке 1. Густота овражно-балоч-ной сети более 0,4 км/км2. Перепад высот в пределах рассматриваемой территории составляет 3090 м, что осложняет устойчивость приема радиосигналов в отдельных частях района.

Рисунок 2

Для связи используем имеющуюся в районном центре Лопатино телевышку. Высота подъема (Кг) ненаправленной антенны 40 метров. В селах высота подъема антенны приблизительно равна 10-ти метрам, т.е. это высота мачты, которая для своей установки не требует больших затрат и доступна для большинства сельских жителей.

Для получения в точке приема напряженности поля такой же, как и свободном пространстве, необходима некоторая свободная от затенения область пространства, существенная для распространения радиоволн, называемая просветом [2, 9-12]. Рассчитаем просвет, т.е. минимальную зону Френеля для радиотрассы, показанной на рисунке 2.

Трасса 1

2,1 3,2 4,3 5,4 6,5 7,6 8,7 9,8 10,9 12 13,8 км

Рельеф трассы Лопатино - Буденовка [выполнено с использованием Link Test Beta http://www.linktest.ru/|

Минимальная зона Френеля - зона, отраженные лучи от границ которой до точки приема приходят с разностью хода Л/6 по сравнению с направлением прямой видимости [2, 13-15]. Напряженность поля в точке приема при этом будет такой же, как и на трассе в свободном пространстве.

Минимальная зона Френеля вычисляется с помощью следующего выражения:

Ф

min i = J- гЛ-(1-Х/г),

протяженность трассы,

13,8

X

расстояние от точки излучения до минимального

X

2,7 км, Л - длина волны

просвета на трассе, в см,

Л= с//,

где с - скорость света, с^3-108 м/с, / - частота, $ = 900 МГц = 9-108 Гц, А^ 3-108/9-108 = 0, 33 м = 33 см Фт1П 4,89 м т.е. данная трасса может обеспечить устойчивую радиосвязь.

Увеличение подъема антенны сопряжено с большими затруднениями, например в с. Лопатино максимальная высота телевышки равна 4 6 метрам. Помимо всего прочего, может оказывать влияние на распространение волн, например, не показанные на рисунке лесополосы (особенно в летний период), жилые и промышленные здания, высоковольтные линии, пересекающие радиотрассу [16-18].

Для полуоткрытых трасс рассмотрим меры, которые смогли бы частично компенсировать эффекты затенения. Самая простая идея, это увеличение

мощности излучения путем увеличения мощности передатчика. Недостатком такого метода является уменьшение энергоэффективности канала, а дальность связи при этом увеличивается незначительно. Положительным влиянием данного метода является увеличение скорости передачи цифровых пакетов и устойчивости связи в условиях помех. Мощность излучения можно повысить также путем использования более качественных фидеров с меньшими затуханиями и уменьшением их длины и лучшему согласованию передающей антенны с фидером. Уменьшение напряженности поля в точке приема за счет частичного затенения трассы можно скомпенсировать применением направленных приемных антенн и использованием приемников на современной элементной базе, имеющих большую чувствительность.

Инновационной технологией связи, способной повысить эффективность радиосетей, является технология беспроводного широкополосного доступа. Данная технология основана на теории широкополосных сигналов (ШПС). Идея ШПС состоит в том, что для передачи информации используется значительно более широкая полоса частот, чем это необходимо, в сочетании с оптимальной обработкой сигнала в тракте приема. За счет вносимой избыточности полосы частот и оптимальной обработки принятого сигнала обеспечивается более высокие значения отношения сигнал/шум при меньшей мощности передаваемого сигнала.

где г

г

ЛИТЕРАТУРА

1. Нефедов, В. И. Основы радиоэлектроники и связи / В.И. Нефедов, А.С. Сигов. - М.: Высш. шк., 2009. - 735 с.

2. Светлов, А.В. Распространение радиоволн на земных и космических радиотрассах: учеб. пособие/ А.В. Светлов. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2005. - 84 с.

3. Гришко, А. К. Анализ применения методов и положений теории статистических решений и теории векторного синтеза для задач структурно-параметрической оптимизации / А. К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - № 4 (16). - С. 26-34. DOI: 10.21685/2307-4205-2016-4-4.

4. Гришко, А. К. Анализ надежности сложной системы на основе динамики вероятности отказов подсистем и девиации параметров / А. К. Гришко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс.

- 2016. - № 6 (34). - С. 116-121.

5. Приказчикова, О. Ф. Выбор диапазона радиосвязи в зависимости от физико-географических условий / О. Ф. Приказчикова, А. В. Приказчиков, М. С. Шамионов, Т. С. Емашкина, М. Ж. Успанов // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. - 2016. - № 1. - С. 561-564.

6. Гришко, А. К. Оптимальное управление параметрами системы радиоэлектронных средств на основе анализа динамики состояний в условиях конфликта / А. К. Гришко // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2016. - № 2 (38). - С. 102-111. DOI: 10.21685/2072-30592016-2-9.

7. Гришко, А. К. Анализ математических моделей расчета электроакустических полей и дальности действия радиолокационных систем методом последовательного анализа / А. К. Гришко, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Инженерный вестник Дона. - 2015. - Т. 35. - № 2-1. - С.16.

8. Гришко, А. К. Оптимальное управление частотным ресурсом радиотехнических систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2016. - № 57. - С. 21-28. DOI: 10.21667/19954 5 65-2 016-57-3-21-2 8.

9. Гришко, А. К. Определение показателей надежности структурных элементов сложной системы с учетом отказов и изменения параметров / А.К. Гришко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль.

- 2016. - № 2 (16). - С. 51-57.

10. Гришко, А.К. Оптимизация размещения элементов РЭС на основе многоуровневой геоинформационной модели / А.К. Гришко // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2015. - № 3 (47). - С. 85-90.

11. Гришко, А. К. Алгоритм оптимального управления в сложных технических системах с учетом ограничений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. -2017. - № 1 (21). - C. 118 - 124.

12. Гришко, А.К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А.К. Гришко, А.С. Жумабаева, Н.К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

13. Гришко, А. К. Выбор оптимального диапазона и типа радиосвязи для различных физико-географических зон / А. К. Гришко, А. В. Приказчиков, О. Ф. Приказчикова, А. М. Мухамбетов, М. Б. Китаев // Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажёров: сб. Международной научно-практической конференции. - Пенза: Изд-во ПензГТУ, 2016. - С. 60-67.

14. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Brostilov S., Yurkov N. Management of Structural Components Complex Electronic Systems on the Basis of Adaptive Model. 2016 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications, and Computer Science (TCSET). Lviv-Slavsko, Ukraine, February 23-26, 2016. pp. 214-218. DOI: 10.1109/TCSET.2016.7452017.

15. Grishko A. K. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk, Russia, October 03-06, 2016, Vol. 03, pp. 1-1. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806895.

16. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Moscow, Russia, May 12-14, 2016. pp. 1-4. DOI: 10.110 9/SIBCON.2016.7491674.

17. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

18. Andreev P. G., Yakimov A. N., Yurkov N. K., Kochegarov I. I, Grishko A.K. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions. 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Saratov, Russia, September 22-23, 2016, Vol. 1. P. 1-7. DOI: 10.110 9/APEDE.2016.7878895.

УДК 550.8.05 Данилов М.В.

ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова», Ижевск, Россия

ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА ПОРИСТОСТИ ПРОДУКТИВНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

В статье описывается решение задачи оценки коэффициента пористости продуктивных коллекторов и точности вычислений с применением треугольных функций принадлежности. Получены оценки по данным различных методов каротажа. Показана достаточность использования аппроксимации функций принадлежности функциями треугольного вида при расчете петрофизических коэффициентов с использованием операций с нечеткими числами

Ключевые слова

Коэффициент пористости, функция принадлежности, каротаж, петрофизические параметры, интерпретация ГИС

Задачей эксперимента являлась оценка коэффициента пористости продуктивных коллекторов и точности вычислений с применением треугольных функций принадлежности по сравнению с функциями произвольной формы [1]. Вычисления производились по формулам с использованием двух геофизических методов АК

и НГК и последующим согласованием решения, используя операцию пересечения Заде.

Данные для расчета (табл. 1) получены в результате обработки результатов ГИС и заключений по скважине №13139 с учетом погрешностей замера каждой переменной. При этом наиболее правдоподобное значение параметра функций принадлежности