Диссертация (Повышение помехоустойчивости радиосистем космической связи при воздействии радиоизлучения стационарных плазменных двигателей), страница 3

3247.4 ВЫВОДЫ ................................................................................................................................ 332ГЛАВА 8 МЕТОДЫ КВАДРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХПОМЕХ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИРАДИОСИСТЕМКОСМИЧЕСКОЙСВЯЗИПРИВОЗДЕЙСТВИИРАДИОИЗЛУЧЕНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ..... 33488.1 АНАЛИЗ ДОСТОВЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В РАДИОСИСТЕМАХ КОСМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ СКВАДРАТУРНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ В УСЛОВИЯХ СОВМЕСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯАДДИТИВНОГОБЕЛОГОГАУССОВОГОШУМА ИИЗЛУЧЕНИЯСТАЦИОНАРНЫХПЛАЗМЕННЫХДВИГАТЕЛЕЙ ................................................................................................................................ 3348.1.1 Алгоритм функционирования квадратурного компенсатора импульсных помех .... 3358.1.2 Анализ эффективности квадратурного компенсатора импульсных помех ...............

3368.2 МЕТОДЫИ АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ТЕКУЩЕГО ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ В РАДИОСИСТЕМАХКОСМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ .................................................................................................................. 3408.2.1 Исходные соотношения для оценки отношения сигнал-шум .................................... 3418.2.2 Алгоритмы оценки отношения сигнал-шум на основе квадратурных компонентсигнала .................................................................................................................................. 3448.2.3 Сравнительный анализ ошибок оценки отношения сигнал-шум .............................. 3478.3 ОЦЕНКА ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ СТАЦИОНАРНЫХПЛАЗМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.......................................................................................................... 3508.3.1 Алгоритмы оценки отношения сигнал-шум при воздействии импульсных помех отстационарных плазменных двигателей ...............................................................................

3518.3.2 Анализ точности оценки отношения сигнал-шум при воздействии импульсных помехот стационарных плазменных двигателей ........................................................................... 3528.4 РЕКОМЕНДАЦИИПО РАЗРАБОТКЕ И СОЗДАНИЮ РАДИОСИСТЕМ КОСМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ,ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХДВИГАТЕЛЕЙ ................................................................................................................................ 3548.5 ВЫВОДЫ ................................................................................................................................

355ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................ 357СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ............................. 359СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................ 364ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЮДЖЕТАРАДИОЛИНИИ «ЗЕМЛЯ-КА» ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯСТАЦИОНАРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ .......................................... 386ПРИЛОЖЕНИЕ Б.

ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПРОИГРЫША ОТСУММАРНОГО ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ И ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛИМПУЛЬСНАЯ ПОМЕХА ..................................................................................... 3909ПРИЛОЖЕНИЕ В. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОЧНОСТИ ОЦЕНКИ ОТНОШЕНИЯСИГНАЛ-ШУМВПРИСУТСТВИИАДДИТИВНЫХСЛУЧАЙНЫХИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ ....................................................................................... 39910ВВЕДЕНИЕОбщая характеристика работыНакопление и совершенствование научных знаний о Земле и космическом пространстве,предоставление услуг в интересах социально-экономической сферы, науки и международногосотрудничества, создание научно-технического задела для перспективных космическихкомплексов и систем являются одними из приоритетных целей государственной политикиРоссии в области космической деятельности [1].Важная роль в решении данных задач отводится электроракетным двигательнымустановкам (ЭРДУ) на базе электрических ракетных двигателей (ЭРД), которые уже длительноевремя используются и хорошо зарекомендовали себя при управлении ориентацией, коррекцииорбит, довыведении космических аппаратов (КА) в околоземном пространстве и в качествемаршевых двигателей в программах исследования дальнего космоса.

При этом дальнейшееразвитие ЭРД ожидается в направлении увеличения их мощности, использования вмногоразовых межорбитальных космических буксирах, а в перспективе - и межпланетныхбуксирах с мощными энергодвигательными установками.Актуальность темы исследованияПри реализации проектов с использованием ЭРД необходимо учитывать, что они являютсяисточниками электромагнитного излучения в радиодиапазоне, которое имеет шумоподобныйхарактеринедостаточноизученнуюспектрально-временнуюструктуру иоказываетэлектродинамическое воздействие на бортовые радиосистемы КА.

При определенных условияхэтоможетсущественноповлиятьнаэнергетическийпотенциалихарактеристикипомехоустойчивости радиолиний, в особенности при проектировании систем радиосвязи с КАдальнего космоса.В связи с этим актуальным является решение научно-технической проблемы повышенияпомехоустойчивостирадиосистемкосмическойсвязи,функционирующихвусловияхвоздействия радиоизлучения, возникающего при работе ЭРД, в частности таких отработанных ишироко распространенных на практике, как стационарные плазменные двигатели (СПД), наоснове результатов экспериментального определения характеристик их излучения в наземныхусловиях.Степень разработанности темы диссертацииБольшой вклад в развитие теории и техники, а также во внедрение ЭРД в космическуютехнику внесли многие отечественные и зарубежные ученые и инженеры, начиная с такихпионеров практической разработки ЭРД как В.П.

Глушко, А.В. Жаринов, А.И. Морозов, Г.А.Попов, В.П. Ким, E. Stuhlinger, H.R. Kaufman, H.W. Loeb и др.11Экспериментальному изучению и теоретическому анализу характеристик излучения ЭРД врадиодиапазоне посвящены работы таких ученых, как E.J. Beiting, J.E. Pollard, D.H. Manzella, J.M.Sankovic, C.J. Sanniento, K. Nishiyama, Y.

Shimizu, I. Funaki, H. Kuninaka, K. Toki, Г.Г. Шишкин,К.П. Кирдяшев, А.П. Плохих и др.Несмотря на то, что экспериментальному изучению и анализу характеристик собственногоизлучения ЭРД в радиодиапазоне посвящено достаточно большое количество публикаций, восновном они носят локальный характер и ограничиваются частными случаями измерений. Сучетом сложной спектрально-временной структуры излучения и его индивидуального характерадля различных типов ЭРД, опубликованные результаты не могут напрямую быть использованыдля обобщенного анализа влияния этого излучения на функционирование радиосистемкосмической связи (РСКС). Кроме того, анализ помехоустойчивости РСКС с учетом наличияимпульсной компоненты и негауссовского закона распределения помехи представляет собойдостаточно сложную математическую задачу.В целом вопросам анализа воздействия негауссовских помех на характеристикипомехоустойчивости радиосистем передачи информации посвящено большое количество работзарубежных и отечественных авторов, среди которых следует отметить работы такихисследователей, как D.

Middleton, P.A. Bello, R.A. Esposito, A.D. Spaulding, S. Miyamoto, M.Katayama, N. Morinaga, B. Shepelavey, В.С. Понкратов, О.Е. Антонов и др. Однако, полученные внихконечныеаналитическиерезультаты,какправило,соответствуютнекоторымасимптотическим условиям, которые во многих случаях для реальных режимов работы ЭРД невыполняются.Таким образом, в настоящее время отсутствуют адекватные математические моделиизлучения ЭРД, основанные на учете тонкой спектрально-временной структуры излучения ЭРД,а также систематический анализ и количественные оценки влияния этого излучения надостоверность передачи информации и помехоустойчивость радиосистем космической связи.Цель диссертационной работы и решаемые научно-технические задачиЦелью работы является повышение эффективности функционирования РСКС привоздействии радиоизлучения стационарных плазменных двигателей на основе разработкинаучно-методической базы и проведения экспериментальных исследований характеристикизлучения СПД в радиодиапазоне, разработки математических и имитационных моделей этогоизлучения и проведения исследования его влияния на характеристики помехоустойчивостиРСКС.Для достижения указанной цели и научно-методического обеспечения проектированияРСКС перспективных КА, оборудованных ЭРД, необходимо решение следующих научнотехнических задач:12-экспериментальное исследование спектрально-временной структуры собственногоэлектромагнитного излучения ЭРД в радиодиапазоне;- разработка на основе результатов экспериментальных исследований феноменологическихматематических и имитационных моделей собственного излучения ЭРД в радиодиапазоне для ихдальнейшего использования при проектировании радиосистем космической связи;- разработка математических и имитационных моделей радиосистем космической связи,исследование их характеристик помехоустойчивости в условиях воздействия излучения ЭРД;- анализ и количественная оценка влияния излучения ЭРД в радиодиапазоне нахарактеристики помехоустойчивости радиосистем космической связи для различных типовРСКС и ЭРД;- разработка и исследование методов борьбы с негативным влиянием излучения ЭРД врадиодиапазоне на характеристики помехоустойчивости РСКС.Методология и методы исследования заключаются в комбинированном использованииэкспериментальных методов исследования, расчетно-теоретических методов при разработкематематических моделей систем и процессов и методов имитационного моделирования на ЭВМ.В работе использовался математический аппарат теории электрической связи, математическогоанализа, теории вероятностей и математической статистики.Программная реализация алгоритмов управления измерительным комплексом, сбора иобработки данных при проведении экспериментальных исследований, имитационногомоделирования излучения ЭРД в радиодиапазоне и функционирования РСКС осуществлялась всреде MATLAB/Simulink (лицензия 874554).Объектомисследованияявляютсяфункционирующиесовместнорадиосистемыкосмической связи и электрические ракетные двигатели типа СПД.Предметом исследования являются методы экспериментальных измерений собственногоизлучения ЭРД типа СПД в радиодиапазоне, характеристики, математические и имитационныемодели этого излучения, математические и имитационные модели радиосистем космическойсвязи, функционирующих в условиях совместного воздействия теплового шума и излученияЭРД, и характеристики их помехоустойчивости.Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:1.