Диссертация (Метод тестирования устойчивости телекоммуникационной системы управления беспилотных летательных аппаратов к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов), страница 11

Видеокамеры.Исследования воздействия СКИ ЭМИ на системы видеонаблюденияпоказали следующие результаты, которые приведены в таблице 2.6.Приведены пороговые уровни, при которых наблюдалось уменьшениеотношения сигнал/шум на 5 дБ и более.Т а б л и ц а 2.6 – Пороговые уровни систем видеонаблюденияТип видеокамерыЧастота, МГцНапряженность поля, В/мУК 051011796(Тайвань)10750WV-BP334EE № DCV34953 (фирма10571,53001565PANASONIC)VNN-743-V (фирма EUS)Все полученные результаты в ранее проведенных исследованиях влиянияСКИ на различные устройства приведены в таблице 2.7.69Т а б л и ц а 2.7 – Обобщение экспериментальных ранее проведенныхисследований воздействия СКИ ЭМИУстройствоподверженноевоздействиюPentium-3Электрическиехарактеристикинапряжение1,45-1,5 Ввидеокамеры GVK230видеокамеры УК051011796Уровни при которых обнаруживаетсяэффект,искажение,возникновениеложной помехиЕ=3,1кВ/м в помещениипри частоте следования - 100 ГцЕ=6,5 кВ/м в открытом пространствеF=10 МГц, Е=750В/мF=15 МГц, Е=670В/мF=10 МГц, Е=750 В/мпитание 12 Винтерфейс RS-485питание 12 Вток потребления 140 мАуровень выходного сигнала1Ввидеокамеры WV- питание 24 В, перемен ток 50 F=1,5 МГц -30 МГц, Е=300 В/мBP334EEГцинтерфейс RS-232от ±5 до ±15 В200 В/мFastнаведенные 0,8 В при которыхEthernet (100Baseнаблюдается искажениеTX)при частоте следования 30 кГцнаведенный ток 10 мАвитая пара, уровеньGigabitповторения импульсов до 1 МГц приполезного сигнала ±1ВEthernet (1000Baseамплитуде до 400 В/м диструктивноеT)воздействие10Gigabit Ethernetнаведенные1,2Вприкоторых(10GBase-T)наблюдается искажениепри частоте следования 30 кГц,ПКамплитудныезначения уровень устойчивости 2 кВ/минформационных сигналовмогутварьироватьсявдиапазоне Uсигн = 0,5÷5 Вэнергонезависимаяпамятьнапряжение от 3 до 5 Впри E=10 кВ/м, τ=100 пс наведенныенапряжения и ток равны соответственнозначения 9 В и 0,2АЛВС: при F=100 ГцСерверPentium 1U=3,3 В и I=3,25 А тактовая при E=3,5 кВ/м - зависаниечастота 120МГц, частоташины-60МГцСерверPentium 2тактовая частота 300 МГц, при E=3,5 кВ/м – зависание,U=2,8 Впри E=5 кВ/м – зависание свосстановлением с помощью перезагрузкичастота системной шины 400 при E=7,8 кВ/м- зависаниеМГц, U=1,7-1,75 Вчастота ядра 2600 МГц, при E=2,5 кВ/м- зависаниечастота шины-100 МГц,U=1,3 ВСерверPentium 4Сервер Xeon70Минимальные уровни тестовых воздействий определяются на основеанализа обобщенных данных.[57]При определении минимально допустимых уровней преднамеренноговоздействия, предназначенных для начального тестирования, необходимо такжеучитывать особенности конструкции и экранирующие свойства фюзеляжа.Беспилотный летательный аппарат во время тестирования подвергаетсявоздействию электромагнитного излучения, при этом помехи, достигая корпусалетательного аппарата, проникают во внутреннее пространство его конструкции.Учитывая, удаленность источника генерации СКИ ЭМИ от беспилотноголетательного аппарата в случае преднамеренного воздействия, рассмотримнапряженность поля внутри БЛА и электромагнитное экранирование в дальней зоне.Любое проникновение внутрь конструкции БЛА осуществляется через«точки входа»:- проводники и кабели, соединяющие внешние и внутренние бортовоерадиоэлектронное оборудование;[81]- «прозрачные» участки поверхности корпуса БПЛА.Напряженность поля, попадая на поверхность корпуса ЛА, частичноотражаясь, попадает во внутреннее пространство.

Напряженность электрическогои магнитного поля внутри корпуса рассчитываются по формулам2 E0 r032 E0 r03Er cos  , E sin  ,3r 23r 2(2.1)где E0 - электрическая напряженность падающей плоской волны,E - тангенциальная составляющая электрического поля,r0 - радиус отверстия,r - расстояние до источника излучения, - полярный угол.Hr 2 H 0 r032 H 0 r032 H 0 r03sinsinHHsin  cos  ,, , 3r 23r 23r 2где H 0 - магнитная напряженность падающей плоской волны,(2.2)71H  - тангенциальная составляющая магнитного поля,H  - азимутальная составляющая магнитного поля, - азимутный угол.[33]Рассмотрим оценку эффективности экранирования неоднородного экранадля источника, воздействующего на объект в дальней зоне.[31,72]Эффективность экранирования зависит от свойств корпуса ЛА, таких какконструктивные особенности экрана и материал из которого он изготовлен.Считаем эффективность экранирования, которая состоит из эффективностисплошного экрана и эффективности экранирования для круглых отверстий.В общем виде эффективность экранирования неоднородного экранаописывается формулойSap=Aap+Rap+Bap+Kap1+ Kap2+ Kap3 , дБ,(2.3)где Aap - потери на поглощение одиночной апертуры;Rap- потери на отражение одиночной апертуры;Bap - поправочный коэффициент отражения одиночной апертуры;формула учитывает влияние расположения большого числа отверстий на единицуплощади Kap1, изменение толщины скин-слоя на низких частотах Kap2 и эффектблизости отверстий на высоких частотах Kap3.[83]1) для сплошного экрана.S1= A+R – эффективность экранирования сплошного экрана,где A  131,4  tf  r   r , дБ - потери на поглощение  fR  108,1  10  lg r r2) для круглых отверстий. , дБ – потери на отражение.(2.4)(2.5)(2.6)72Aap  32t, R  102  20 lg( D  f ), B  20 lg(1  10 Aap / 10 ),apapDK ap1  10 lg( an),(2.6)(2.7)где а – площадь одного отверстия, см2,n – число отверстий на 1 см2.K ap 2  20 lg(1  35 p 2,3 ),где p (2.8)cw- коэффициент, учитывающий относительный размер скинслоя в расстоянии между отверстиями;0,0066, - толщина скин-слоя, получаем,f  r  rучитывая  c  f  r  rp w0,00662– коэффициент становится значимым при р<20, где частота,ниже которой следует учитывать Kap2 определяется по формулеf 0,017cw   r   r2, МГц.Для вычисления общейэффективностиэкранированияиспользуемследующую формулуS общ 110 S1 / 20110 S2 / 20 .(2.9)На основании приведенного анализа уровней СКИ ЭМИ на различныеустройства и системы телекоммуникации, расчета эффективности экранированиякорпуса [84] самолета определяем минимально допустимые уровни СКИ ЭМИнеобходимые для начального тестового воздействия для оценки устойчивостиТКС управления опционно-пилотируемого комплекса.73Т а б л и ц а 2.8 – Минимально допустимые уровни воздействия с учетомэкранирования при F=10 МГцДопустимыеуровни11,5-23,359более 95810152035напряжения, ВУровни СКИ ЭМИ,кВ/мДля оценки устойчивого функционирования телекоммуникационнойсистемы управления БПЛА при условии воздействия СК ЭМИ необходиморазработать тестовую систему, которая позволяла бы на основании данных оместоположенииихарактеристикахБЛА,формироватьнеобходимыеминимальные тестовые воздействия на удалении БПЛА от средства генерацииизлучения.2.6 Анализ характеристик средства воздействия СКИ ЭМИ с цельюиспользования его для тестирования устойчивости системыНа сегодняшний день ведется интенсивная разработка стационарных иподвижных средств генерации, излучающие периодические и однократныесверхкороткие электромагнитные импульсы большой энергии не ядерногопроисхождения.В 2014 году в ОАО «МНИРТИ» при участии автора был разработан одинизтакихкомплексов(Многоканальныйизлучающийкомплекс)схарактеристиками, уступающими уже существующих средств генерации СКИЭМИ.

Данный комплекс является средством генерации сверхкороткоимпульсногоэлектромагнитного излучения с высокой частотой повторения.Предлагаемый комплекс обеспечивает значительно большую энергетикувоздействия на объекты поражения.74Работа комплекса предусматривается в довольно большом диапазонечастот, характерных для различных систем радиосвязи и вещания, включаяспутниковую, сотовую связь, мобильные средства связи. Работа комплекса в этихдиапазонах необходима для обеспечения широкого применения заявляемогоустройства.

Так, из литературных источников известно, что частотная полоса от0,03 до 3 ГГц перекрывает несколько частотных диапазонов:- 3 - 30 МГц - радиовещание, радиосвязь, рации;- 30 – 300 МГц - телевидение, радиовещание, радиосвязь, рации;- 0,3 – 3 ГГц - телевидение, радиосвязь, мобильные телефоны, рации,спутниковая навигация;- 3 – 30 ГГц радиолокация, интернет, спутниковое телевидение,радиосвязь, беспроводные компьютерные сети.В состав комплекса входят:- АРМ оператора с оптической линией связи;- многоканальный блок управления и синхронизации;-модули антенные: генераторов пикосекундных импульсов напряжения; широкополосных излучающих антенн;- источников питания;- автономного источника питания переменного напряжения.Многоканальныйкомплексвоздействиясверхкороткоимпульсногоэлектромагнитного излучения работает следующим образом. Общее управлениекомплексом осуществляется АРМ оператора с усиленной помехозащищенностью.Команды от АРМ оператора подают на блок управления в составе блокауправления генераторами.