УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГЛУБИНЫ ОБЩИХ ЗАМИРАНИЙ В ТРАНСИОНОСФЕРНОМ КАНАЛЕ СВЯЗИ ПРИ ДВУХЧАСТОТНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ РАДИОНАВИГАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к спутниковой связи и навигации, а также может быть использована в системах мониторинга за состоянием параметров канала связи.
Как известно [Долуханов М.П. Флуктуационные процессы при распространении радиоволн - М.: Связь, 1971. - 183 с.], ионосфера является неоднородной средой с изменяющимися параметрами, что оказывает существенное влияние на распространение радиоволн. Изменение параметров ионосферы объясняется воздействием на нее ряда факторов: солнечного излучения, влияния метеоров, землетрясений и т.д. Изменение (увеличение) значения параметров ионосферы (полного электронного содержания и интенсивности неоднородностей) способно вызвать возрастание поглощающих, рефракционных, поляризационных, дисперсионных и рассеивающих (дифракционных) свойств ионосферы [Пашинцев В.П., Солчатов М.Э., Гахов Р.П. Влияние ионосферы на характеристики космических систем передачи информации: Монография. - М.: Физматлит, 2006. - 184 с.]. Последние приводят к возникновению в точке приема сигналов замираний различных типов, которые значительно ухудшают помехоустойчивость спутниковых систем передачи информации.
2
Количественно замирания оцениваются коэффициентом их глубины (γ), который рассчитывается согласно выражению [Пашинцев В.П., Солчатов М.Э., Гахов Р.П. Влияние ионосферы на характеристики космических систем передачи информации: Монография. - М.: Физматлит, 2006. - 184 с.]
3
2
80,8 - постоянный коэффициент [м/с];
ΔI
2
σ - среднеквадратическое отклонение флуктуаций полного электронного содержания ионосферы [эл/м];
c - скорость света в вакууме [м/с];
1,2
f - несущая частота [ГГц].
ΔI
Так как ионосфера является неоднородной средой (с флуктуациями электронной концентрации относительно ее среднего значения), то значение полного электронного содержания ионосферы определяется как сумма  среднего значения полного электронного содержания  и его флуктуаций (ΔI), определяемых среднеквадратическим отклонением (σ).
Известно устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации (фигура 1) [Пашинцев В.П., Галушко Ю.И., Спирин A.M., Коваль С.А. Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации. Патент на полезную модель №81340 от 10.03.2008 г.].
ф1
ф2
Устройство содержит приемную антенну (1), приемник (2), опорный генератор и синтезатор частот (3), аналого-цифровой процессор первичной обработки (4), вычислитель фазовых путей Д и Д (5), вычислитель полного электронного содержания I (6) и устройство вывода информации (7).
вх
j
d
j
j-1
1
2
ф
k
ф1,2
k
ф1,2
k
k
k-1
ф1,2
k
мн
Принцип работы данного устройства: антенна (1) принимает электромагнитные колебания, излучаемые навигационными спутниками (НС). С выхода антенны (1) напряжение u(t) поступает на вход приемника (2). С его выхода на вход аналого-цифрового процессора первичной обработки (4) подается вектор оценки цифровых сигналов y(t) с шагом дискретизации T=t-t=25 нс (состоящий из сигналов каждого из n видимых НС). Опорный генератор и синтезатор частот (3) формирует номиналы рабочих частот f и f на входы приемника (2), аналого-цифрового процессора (4) и навигационного процессора (5). В аналого-цифровом процессоре первичной обработки (4) реализованы схемы поиска и слежения за параметрами сигнала. С выхода аналого-цифровом процессора (4) оценки фазового времени распространения τ(t) поступают на вход вычислителя фазового пути сигнала (5), реализующего алгоритм Д(t)=cτ(t) с шагом T=t-t=0,1 с. Значения Д(t) поступают на вход вычислителя полного электронного содержания I (6) с неизменным шагом T=0,1 с, обеспечивающим измерение мелкомасштабных неоднородностей (т.к. период измерения T<ΔT - периода мелкомасштабных неоднородностей ионосферы). Далее данные о полном электронном содержании отображаются на устройстве вывода информации (7).
2
Недостатком данного устройства, на наш взгляд, является то, что устройство производит измерение полного электронного содержания ионосферы  но не позволяет определить коэффициент глубины общих замираний (γ) трансионосферного канала связи при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации.
Целью данной полезной модели является разработка устройства позволяющего производить измерение глубины общих замираний трансионосферного канала связи при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации.
ф1
ф2
ΔI
2
Предлагаемое устройство (фигура 2) реализовано на базе устройства измерения полного электронного содержания ионосферы при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации [Пашинцев В.П., Галушко Ю.И., Спирин A.M., Коваль С.А. Устройство измерения полного электронного содержания ионосферы при двухчастотном режиме работы систем спутниковой радионавигации, патент на полезную модель №81340 от 10.03.2008 г.]. Устройство измерения глубины общих замираний содержит приемную антенну (1), приемник (2), опорный генератор и синтезатор частот (3), аналого-цифровой процессор первичной обработки (4), вычислитель фазовых путей Д и Д (5), вычислитель полного электронного содержания I (6), вычислитель среднеквадратического отклонения полного электронного содержания σ (7), вычислитель коэффициента глубины общих замираний γ (8), устройство вывода информации (9).
вх
j
d
j
j-1
1
2
ф1,2
k
ф1,2
k
ф1,2
k
k
k-1
ф1,2
k
мн
ΔI
1,2
2
2
2
Принцип работы данного устройства: антенна (1) принимает электромагнитные колебания, излучаемые навигационными спутниками (НС). С выхода антенны (1) напряжение u(t) поступает на вход приемника (2). С его выхода на вход аналого-цифрового процессора первичной обработки (4) подается вектор оценки цифровых сигналов y(t) с шагом дискретизации T=t-t=25 нс (состоящий из сигналов каждого из n видимых навигационных спутников). Опорный генератор и синтезатор частот (3) формирует номиналы рабочих частот f и f на входы приемника (2), аналого-цифрового процессора (4), вычислителя полного электронного содержания ионосферы (6) и вычислителя глубины общих замираний γ (8). В аналого-цифровом процессоре первичной обработки (4) реализованы схемы поиска и слежения за параметрами сигнала. С выхода аналого-цифрового процессора (4) оценки фазового времени распространения τ(t) поступают на вход вычислителя фазового пути сигнала (5), реализующего алгоритм Д(t)=cτ(t) с шагом T=t-t=0,1 с. Значения Д(t) поступают на вход вычислителя ПЭС I (6) с неизменным шагом T=0,1 с, обеспечивающим измерение мелкомасштабных неоднородностей (т.к. период измерения T<ΔT - периода мелкомасштабных неоднородностей ионосферы). Далее оценки полного электронного содержания (I) поступают на вход вычислителя среднеквадратического отклонения полного электронного содержания σ (7), где происходят операции центрирования, возведения в квадрат, усреднения и извлечения квадратного корня [Смирнов Н.Н., Федосов В.П., Цветков Ф.В. Измерение характеристик случайных процессов / Под. ред. В.П. Федосова: Учеб. пособие для вузов. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2004. - 64 с.]. Затем значения среднеквадратического отклонения полного электронного содержания поступают на вход вычислителя коэффициента глубины общих замираний канала связи (8), где происходит вычисление γ в соответствии с выражением (1). На второй вход вычислителя коэффициент глубины замираний (8) от синтезатора частот (3) поступают значения несущей частоты (f). Рассчитанное значение коэффициента глубины общих замираний (γ) отображается в устройстве вывода информации (9).