Разработка перспективной системы радиосвязи в гражданской авиации
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Разработка перспективной системы радиосвязи в гражданской авиации
г.
Содержание
Аннотация
Перечень сокращений
Введение
1. Общая часть
1.1 Задачи воздушной радиосвязи
1.2 Основные требования к средствам авиационной воздушной связи
2. Специальная часть
2.1 Обоснование технических требований к перспективной УКВ радиосвязи
2.1.1 Общие требования
2.1.2 Выбор типа сигнала
2.1.3 Обоснование рабочего диапазона частот
2.1.4 Дальность связи
2.1.5 Количество каналов связи
2.1.6. Помехозащищенность
2.1.7 Электромагнитная совместимость
2.1.8 Основные типы ШПС
2.1.9 Чувствительность приемного устройства
2.2 Обоснование структурной схемы проектируемой системы связи
2.3 Разработка функциональной схемы генератора опорной псевдослучайной последовательности
2.3.1 Обоснование алгоритма работы генератора опорной ПСП
2.3.2 Обоснование функциональной схемы генератора
2.4 Разработка принципиальной схемы генератора опорной псевдослучайной последовательности
2.4.1 Выбор элементной базы
2.4.2 Расчет принципиальной схемы
2.4.3 Работа принципиальной схемы
3. Техническая эксплуатация
3.1 Расчет энергопотребления
3.2 Расчет быстродействия
3.3 Расчет надежности
3.4 Анализ эффективности разработанного генератора ПСП
3.5 Разработка инструкции по технической эксплуатации
5. Безопасность и экологичность
5.1 Охрана труда
5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
5.1.2 Мероприятия по технике безопасности
5.1.3 Мероприятия производственной санитарии
5.1.4 Мероприятия пожарной и взрывной безопасности
5.2 Экологичность проекта
6. Экономическое обоснование
6.1 Назначение проекта
6.2 Производственные затраты
6.2.1 Материальные издержки
6.2.2 Стоимость материалов
6.2.3 Стоимость покупных комплектующих изделий
6.3 Издержки на оплату труда персонала
6.4 Калькуляционные издержки
6.5 Издержки на оплату услуг сторонних организаций
6.6 Стоимость реализации проекта
6.7 Цена изделия
6.8 Инвестиции, необходимые для реализации проекта
6.9 Эксплуатационные расходы
6.9.1 Издержки на оплату труда персонала
6.9.2 Амортизационные отчисления
6.9.3 Затраты на техническое обслуживание и ремонт
6.9.4 Расходы на электроэнергию
6.9.5 Прочие расходы
6.10 Потоки денежных поступлений и выплат
6.11 Расчет показателей оценки эффективности инвестиций
6.11.1 Срок окупаемости инвестиций
6.11.2 Чистый дисконтированный доход
7. Безопасность полетов
Заключение
Список использованных источников
Аннотация
Авиационная воздушная УКВ радиосвязь является одним из основных видов связи, используемых для обеспечения управления полетами ЛА. В настоящее время к системам авиационной радиосвязи предъявляются достаточно жесткие требования по помехоустойчивости, достоверности и скорости передачи информации потребителям.
Целью дипломного проекта является разработка перспективной системы УКВ радиосвязи, обладающей повышенной помехоустойчивостью по сравнению с используемыми в гражданской авиации.
Для этого предлагается использовать новые принципы организации связи, базирующиеся на применении сложных сигналов. Проектируемая система обладает также более высокой по сравнению с существующими системами радиосвязи надежностью благодаря применению современной и более надежной элементной базы.
Основное внимание в ходе проектирования обращено на разработку принципов функционирования и схемы генератора псевдослучайной последовательности.
Перечень сокращений
AM - амплитудная модуляция
АСКУ - аппаратура сопряжения, контроля и управления
БЕВЧ - блок единого времени и частоты
БК - блок контроля
ВЧ - высокая частота
ВЧП - высокочастотный переключатель
ГА - гражданская авиация
ГОПСП - генератор опорной псевдослучайной последовательности"
ДЧС - дискретно-частотный сигнал
ДПП - диспетчерский пункт подхода
ЗИП - запасное имущество и принадлежности
ИМС - интегральная микросхема
KB - короткие волны
КП - канальный процессор
ЛА - летательный аппарат
ДОС - линейная обратная связь
МВД - местные воздушные линии
МДП - местный диспетчерский пункт
МШ - магистральная шина
МУ - модуль управления
МЧС - многочастотный сигнал
НОС - нелинейная обратная связь
ОГ - опорный генератор
ОВЧ - очень высокая частота
ОМ - однополосная модуляция
ОС - основная станция
ПДСП - производственно-диспетчерская служба предприятия
ПРЦ - передающий радиоцентр
ПРМЦ - приемный радиоцентр
ПСП - псевдослучайная последовательность
РЭО - радиоэлектронное оборудование
С - синхронизатор
СДП - стартовый диспетчерский пункт
СП - сигнальный процессор
СЧ - синтезатор частот
ТП - терминальный процессор
ТТЛ - транзисторно - транзисторно логика
УВД - управление воздушным движением
УКВ - ультракороткие волны
УМ - усилитель мощности
ФМС - фазаманипулированые сигналы
ЧМ - частотная модуляция
ЦКС - центр коммутации сообщений
ШПС - широкополосный сигнал
ШСС - широкополосная система связи
ЭМИ - электромагнитное излучение
ЭМС - электромагнитная совместимость
ЭСЛ - эммитерно-связная логика
Введение
Гражданская авиация (ГА) является одной из основных составных частей транспортной системы государства, от эффективности работы которой зависит обеспечение потребностей населения и объектов хозяйственной системы в воздушных перевозках. При этом мировая тенденция состоит в постоянном повышении объема воздушных перевозок, росте пассажирооборота и соответственно повышении интенсивности воздушного движения.
Успешное решение стоящих перед ГА народнохозяйственных задач обеспечивается оснащением авиакомпаний новыми типами самолетов и вертолетов, оборудованных все более совершенными и эффективными системами, а также модернизацией уже существующих образцов техники. Высокими темпами ведутся работы по созданию и вводу в эксплуатацию самолетов, технические и экономические характеристики которых соответствуют современным требованиям. Одновременно с этим совершенствуются радиотехнические средства наземного обеспечения полетов - системы радиосвязи, радиолокации и радионавигации.
В связи с повышением интенсивности воздушного движения и расширением круга задач, решаемых с помощью авиации, остается важнейшей проблемой обеспечение высокого уровня безопасности полетов. Одним из основных факторов в обеспечении безопасности воздушного движения является четкий и постоянный контроль за самолетами и вертолетами в воздушном пространстве, своевременное и надежное управление ими. С этой целью применяются разнообразные средства радиосвязи, использующие различные диапазоны радиоволн, прежде всего ультракоротковолновый (УКВ).
Средства радиосвязи УКВ диапазона, обладая высокой пропускной способностью, обеспечивают устойчивую и бесперебойную связь между объектами в пределах прямой видимости, что обусловлено особенностями распространения радиоволн. Однако повышение интенсивности воздушного движения приводит к увеличению числа самолетов в ограниченном объеме воздушного пространства, что неблагоприятно сказывается на качестве радиосвязи, так как возрастает вероятность ее нарушения из-за воздействия взаимных помех от работающих абонентов. Кроме этого, возрастают требования к качеству и достоверности передачи информации в авиационных каналах радиосвязи.
В настоящее время основными направлениями совершенствования радиоэлектронной аппаратуры, являются: микроминиатюризация, стандартизация и унификация, применения современных видов сигналов, методов формирования и обработки информации.
В дипломном проекте предлагается перспективная система радиосвязи, обладающая повышенной помехоустойчивостью благодаря использованию современных видов сигналов - так называемых псевдослучайных сигналов. Основное внимание обращено на разработку передающей аппаратуры системы связи, а именно устройства формирования псевдослучайного сигнала - генератора кода.
1. Общая часть
1.1 Задачи воздушной радиосвязи
Радиосвязь является основным средством обеспечения связи между наземными службами управления воздушным движением (УВД) и ЛА в полете. Радиосвязь осуществляется на выделенных ICAO для этих целей частотах в диапазонах коротких (KB) и ультракоротких (УКВ) волн. Основными для систем УВД являются УКВ каналы радиосвязи. Каналы KB радиосвязи используются в основном для осуществления дальней связи с ЛА для УВД в районе, где нет УКВ радиосвязи, а также для резервирования каналов УКВ радиосвязи.
Организация авиационной воздушной радиосвязи должна обеспечивать ведение прямых переговоров в радиотелефонном режиме между диспетчерами пунктов УВД и экипажами ЛА на всю глубину их полета в пределах воздушного пространства диспетчерского района (зоны, сектора). При этом радиосвязь должна обладать высокой надежностью, так как потеря радиосвязи с летательными аппаратами рассматривается как чрезвычайное происшествие, могущее вызвать тяжелые последствия.
Для повышения надежности радиосвязи в каждом аэропорту необходимо иметь резерв радиосредств, готовый к немедленному использованию по заранее разработанной схеме резервирования.
Авиационная воздушная радиосвязь на диспетчерских пунктах служб УВД организуется и обеспечивается:
в верхнем и нижнем воздушном пространстве РДС. При этом УКВ радиосвязь для диспетчеров верхнего и нижнего воздушных пространств РДП (а при делении этих пространств на секторы - для диспетчеров РДП каждого сектора) обеспечивается на раздельных каналах. Каналы KB радиосвязи могут организовываться на раздельных частотах для каждого диспетчера РДП. на одной частоте для нескольких диспетчеров РДП, на общих частотах для одного РДС или для группы смежных РДС, работающих в сети с использованием "семейства" частот;
В районе аэродрома (подхода) и в зоне взлета и посадки радиосвязь организуется и обеспечивается только средствами УКВ радиосвязи. При этом для диспетчеров ДПП, ДПСП организуются УКВ каналы на раздельных § частотах. Диспетчер СДП должен работать, как правило, на частоте ДПСП, за исключением аэропортов с интенсивным воздушным движением, где при необходимости на СДП могут выделяться два УКВ канала: один - на частоте посадки, другой - на частоте круга;
В зоне МВД радиосвязь организуется средствами УКВ и KB радиосвязи. При этом радиосвязь обеспечивается на общей частоте для всех МДП определенного района.
На диспетчерских пунктах службы движения авиационная воздушная радиосвязь применяется:
на РДП для управления полетами в районе ответственности РДС;
на МДП для управления полетами на местных воздушных линиях;
на ДПП для управления полетами в районе аэродрома (коридорах подхода);
на ДПСП и СДП для управления полетами в зоне взлета и посадки, а также на аэродроме при рулении.
Организация радиосвязи на указанных пунктах призвана обеспечить решение следующих задач по УВД:
выполнение полетов по установленным маршрутам в заданное расписанием время и с соблюдением безопасных интервалов и дистанций между ЛА;
подвод ЛА к границам районов аэропортов и смежным районам диспетчерского руководства строго по линии заданного пути на наивыгоднейших высотах полета с соблюдением безопасных интервалов и дистанций между ЛА;
радиосвязь генератор гражданская авиация
предотвращение уклонения ЛА в случае вынужденного изменения маршрута при обходе районов со сложными метеоусловиями, в запретные зоны, в сторону государственной границы и в районы высоких препятствий (гор,
искусственных сооружений), когда высота полета не обеспечивает их преодоления.
По каналам авиационной воздушной радиосвязи, кроме того, обеспечивается передача разного рада сообщений по условиям полета, радионавигации, безопасности и регулярности полетов.
Для обеспечения передачи сообщений используются радиосети авиационной воздушной радиосвязи, которые организуются в соответствии с указаниями и действующими регламентами.
Таким образом, ЛА ведут радиосвязь в полете с пунктами УВД, расположенными в районе вылета, по маршруту полета и в районе посадки. При этом авиационная воздушная радиосвязь организуется для непосредственного управления полетами:
районными диспетчерскими пунктами и вспомогательными районными диспетчерскими пунктами - в верхнем и нижнем воздушном пространстве РДС в районе вылета, на маршруте и в районе посадки:
диспетчерскими пунктами подхода - в районах аэродрома вылета, аэродромов на маршруте полета и аэродрома посадки;
диспетчерскими пунктами системы посадки, старшими диспетчерскими пунктами - в зоне взлета и посадки.
Каждый из указанных диспетчерских пунктов для ведения переговоров с ЛА в своем районе (зоне, секторе) должен быть обеспечен надежной и четко действующей радиосвязью.
Диапазон УКВ является основным для использования в воздушной и наземной авиационной радиосвязи, что связано с его достаточно высокой емкостью и пропускной способностью. При этом распространение радиоволн УКВ диапазона имеет ряд специфических особенностей, основной из которых является возможность распространения радиоволн только в пределах прямой видимости.
Радиосвязь может организовываться на основе линейного и радиального принципов. Тот или иной принцип выбирается исходя из условий задач радиосвязи, характера и интенсивности радиообмена и наличия технических средств.
Линейный принцип применяется при построении канала радиосвязи между двумя пунктами, на каждом из которых устанавливаются приемопередающие радиостанции, работающие на радиоданных, выделенных для данной радиолинии. При построении каналов радиосвязи по линейному принципу могут применяться различные варианты назначения радиоданных для радиолинии в зависимости от ее назначения и задач связи, а именно:
одна частота для радиообмена (круглосуточная, ночная, дневная);
несколько частот для радиообмена, которые применяются в зависимости от обстановки и условий связи (радиопомехи, непрохождение связи на основной частоте и т.д.);
две частоты для радиообмена (на разных частотах приема и передачи).
Назначение частот по тому или иному варианту зависит от конкретных условий организации радиосвязи, задач и характера радиообмена, а также наличия средств и частот радиосвязи.
На отдельных направлениях радиосвязи в зависимости от расстояния между абонентами каналы по линейному принципу могут строиться с применением ретрансляционных станций. При этом радиосвязь с использованием ретрансляторов может осуществляться как на одной частоте приема и передачи, так и на двух частотах.
При больших потоках информации и наличии соответствующих средств ретрансляции каналы по линейному принципу могут строиться с применением промежуточных пунктов автоматической ретрансляции. При автоматической ретрансляции необходимо назначать не менее двух частот для обеспечения симплексной связи.
При построении каналов по радиальному принципу (радиосети) имеется возможность обеспечивать с помощью одной радиостанции радиосвязь с группой корреспондентов, у каждого из которых установлена приемопередающая радиостанция, работающая на радиоданных, выделенных для данной сети (радиоканала).
Радиальный принцип позволяет организовывать и обеспечивать с помощью одной радиостанции и дополнительных приемников радиосвязь с данного пункта управления с многими пунктами, что говорит об экономичности радиального принципа. При этом в зависимости от назначения каналы радиосвязи, организованные по радиальному принципу, могут иметь различную надежность и пропускную способность.
Радиальный принцип при построении каналов воздушной авиационной радиосвязи является основным. При этом сети воздушной авиационной радиосвязи работают, как правило, на одной частоте приема и передачи в симплексном режиме.
1.2 Основные требования к средствам авиационной воздушной связи
Передающий радиоцентр (ПРЦ) предназначен для организации авиационной подвижной воздушной электросвязи в диапазонах ОВЧ и ВЧ (обеспечение передачи информации в аналоговом и цифровом видах от диспетчерских наземных служб УВД экипажам воздушных судов), а также для организации авиационной фиксированной электросвязи.
Приемный радиоцентр (ПРМЦ) предназначен для организации авиационной подвижной воздушной электросвязи ОВЧ и ВЧ диапазонов (обеспечение приема информации в аналоговом и цифровом видах диспетчерскими наземными службами от экипажей воздушных судов), а также для организации авиационной фиксированной электросвязи.
Автономный ретранслятор авиационной подвижной воздушной связи (АРТР) предназначен для организации сплошного радиоперекрытия зон ответственности районных центров УВД различного уровня автоматизации многочастотным полем авиационной подвижной воздушной связи и обеспечения обмена информацией в аналоговом и цифровом видах между диспетчерскими наземными службами УВД и экипажами воздушных судов.
Средства авиационной подвижной воздушной связи ОВЧ - диапазона предназначены для использования в качестве основных средств связи аэродромных и районных диспетчерских пунктов, а также как резервные и I аварийные (с электропитанием от аккумуляторов) средства связи при отказе основных передающих и приемных устройств объектов ПРЦ и ПРМЦ.
Средства радиосвязи и ретрансляторы ВЧ - диапазона предназначены для организации радиоперекрытия зон ответственности районных центров УВД радиополем авиационной подвижной связи ВЧ - диапазона с целью обеспечения обмена информацией в аналоговом и цифровом видах между диспетчерскими пунктами УВД и экипажами ВС на участках маршрутов и трасс полетов.
Оборудование центров коммутации сообщений (ЦКС) предназначено для приема, анализа, маршрутирования, передачи, архивации сообщений, контроля состояния каналов связи и очередей на передачу, поддержания технологического единства сети телеграфной связи гражданской авиации.
В состав средств ПРЦ должны входить:
антенно-фидерная система;
мачты для размещения антенной системы;
антенно-фильтровые, развязывающие и переключающие устройства;
радиопередатчики ОВЧ - диапазона;
радиопередатчики ВЧ - диапазона;
аппаратура сопряжения, контроля и дистанционного управления;
аппаратура служебной связи;
вводно-коммутационные устройства с молниезащитой;
средства гарантированного электропитания;
комплект ЗИП и КИП;
комплект эксплуатационной документации.
В состав средств ПРМЦ должны входить:
антенно-фидерная система:
мачты для размещения антенной системы;
радиоприемники ОВЧ - диапазона;
радиоприемники ВЧ - диапазона;,
аппаратура сопряжения, контроля и дистанционного управления;
аппаратура служебной связи;
вводно-коммутационные устройства с молниезашитой;
средства гарантированного электропитания;
комплект ЗИП и КИП;
комплект эксплуатационной документации ЭД.
В состав средств автономного ретранслятора авиационной подвижной воздушной связи должны входить:
мачта для размещения антенных систем;
приемо-передающая антенно-фидерная система;
приемо-передающие антенные фильтры, объединители, разветвители и коммутаторы ОВЧ сигналов;
передатчики ОВЧ иапазона;
приемники ОВЧ диапазона;
аппаратура сопряжения, контроля и управления (АСКУ);
аппаратура служебной связи (при необходимости);
вводно-кроссовое оборудование с устройствами молниезащиты;
средства гарантированного электропитания;
комплект ЗИП и КИП;
комплект эксплуатационной документации.
Требования к оборудованию центров коммутации сообщений (ИКС).
Взаимодействие ЦКСов в процессе обмена информационными и служебными сообщениями должно производиться в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
приложение 10 к Конвенции ИКАО тома 1 и 2 для телеграфной связи АФТН;
требования к функциональным характеристикам средств коммутации сообщений телеграфной сети связи ГА.
обмен информацией по телеграфным каналам связи должен осуществляться одной из скоростей: 50, 100 Бод для кода МКТ-2 или 100, 200 Бод для кода СТ-5 (КОИ-7).
ЦКС должен сопрягаться с телеграфными каналами в соответствии с требованиями ГОСТ 22937-78 (ГОСТ 18664-73) и обеспечивать возможность работы по телеграфным каналам связи и/или физическим линиям. ЦКС должен обеспечивать прием, обработку, хранение и передачу информации по телеграфным каналам при круглосуточном режиме работы.
ЦКС должен выполнять функции краткосрочной и долгосрочной архивации сообщений и их журналов. Доступ к этим архивам должен обеспечиваться соответствующими процедурами.
В ЦКС должна быть предусмотрена возможность управления основными параметрами. С помощью команд должно производиться изменение состояния и характеристик каналов связи, маршрутов, адресных указателей, а также обеспечиваться контроль и управление техническими средствами ЦКС и осуществление их реконфигурации, включение и отключение их работы, управление ресурсами.
Должна обеспечиваться возможность реконфигурации технических средств ЦКС для проведения диагностики, технического обслуживания и ремонта оборудования. Изменение режимов работы и состояния технических средств не должно приводить к потере сообщений или перерыву во взаимодействии с сетью.
ЦКС должен обеспечивать возможность подготовки сообщений для передачи в сеть, вывода неформатных сообщений для их корректировки или принятия соответствующего решения, обработку служебных сообщений, вывод извещений о состоянии каналов связи и работе оборудования, поиск и вывод сообщений. Для передачи информационных и служебных сообщении может использоваться один из двух типов телеграфных кодов (МКТ-2 или МКТ-5), поэтому должно быть предусмотрено однозначное преобразование между двумя типами телеграфных кодов.
В процедурах телеграфного обмена предусматривается обработка сообщений, принятых с отклонениями от стандартного формата в пределах допусков. Такие сообщения перед передачей должны быть преобразованы в сообщения, не имеющие отклонения от стандартного формата.
Основные технические характеристики средств авиационной воздушной электросвязи ОВЧ и ВЧ диапазонов должны соответствовать требованиям, изложенным в табл.1.1
Таблица 1.1
Наименование характеристикиЕдин. измер. НормативОсновные характеристики радиопередатчиков ОВЧ-диапазона1. Диапазон частотМГц118.1372. Сетка частотКГц25 или 8,333. Выходная мощность на нагрузке 50 ОмВт5/504Максимальная глубина модуляции%855. Полоса пропускания по уровню 6 дБ: - для сетки частот 25 кГц для сетки частот 8,33 кГцГц Гц300…2700 300…25006. Уровень входного НЧ-сигнала на нагрузке 600 ОмВ0,25.1,57. КБВ АФУ=>0,5Стабильность частоты: для сетки частот 25 кГц для сетки частот 8,33 кГц% %0,002 0,0001Основные характеристики радиоприемников ОВЧ - диапазона1. Чувствительность, не хужемкВ3,0
Таким образом, проведенный анализ показывает, что средства авиационной воздушной радиосвязи играют весьма важную роль в процессе обеспечения управления воздушным движением. От качества функционирования каналов радиосвязи, достоверности, оперативности доставки информации потребителям, прежде всего экипажам ВС, зависит уровень безопасности и регулярность полетов самолетов ГА. Поэтому необходимо постоянно совершенствовать возможности и характеристики систем радиосвязи, применяемых в ГА.
2. Специальная часть
Эксплуатационно-техническими характеристиками называют данные о функциональных возможностях и качестве работы систем связи. На первое место пользователь (эксплуатант) выдвигает эксплуатационные характеристики: информационные, эргономические, энергетические и обобщенные.
Информационные характеристики позволяют оценивать качество связи. При ведении связи существуют проблемы, связанные с искажениями принятых сообщений и нарушениями связи, при которых сообщения или их части не доходят до адресата.
Эргономические характеристики отражают степень приспособленности средств связи и устройств воспроизведения сообщений к потребностям эксплуатанта или оператора.
Экономические характеристики позволяют оценить затраты энергии и ресурсов на передачу сообщений с требуемым качеством.
Обобщенные характеристики предназначены для интегрального описания основных свойств системы связи и степени их соответствия некоторой эталонной системе.
Технические характеристики отражают особенности технической реализации систем связи и несут дополнительную информацию об их эксплуатационных возможностях.
К основным техническим характеристикам систем радиосвязи относятся диапазон волн, ширина полосы частот канала, число каналов, дальность действия, способы разделения каналов, энергетические характеристики (уровни сигналов и помех), используемые методы кодирования и модуляции.
Диапазоны используемых радиоволн и другие основные характеристики каналов воздушной радиосвязи регламентированы ICАО и Международным союзом электросвязи (см. табл.2.1)
Таблица 2.1.
Диапазон частот,Число каналовЧастотныйДопустимаяМГцсвязиинтервал, кГцнестабильность частоты0,2.1,513002 (1.3) 10-52.302800000,1100*10-6.2*10-7118.13672025 (10.150) 10-6220.400360050 (5.15) 10-6
Анализ данных, приведенных в табл.2.1 показывает, что для организации каналов УКВ радиосвязи выделены два участка диапазона: от 118 до 136 МГц и от 220 до 400 МГц.
Рассмотрим характеристики радиостанций УКВ диапазона, эксплуатируемых в ГА в настоящее время.
В настоящее время в ГА эксплуатируются следующие типы бортовых командных радиостанций: "Баклан-5", "Баклан-20", и "Орлан". Для повышения надежности управления ЛА на борту обычно устанавливаются две радиостанции. Основные характеристики перечисленных бортовых радиостанций приведены в табл.2.2.
В качестве наземных радиостанций УКВ каналов радиосвязи, устанавливаемых на диспетчерских пунктах, используются радиостанции "Полет-1 А", "Баклан-РН", передатчик "Ясень", приемник Р-870М. Основные технические данные радиостанций этого типа приведены в табл.2.3.
Данные, приведенные в таблицах, показывают, что характеристики бортовых и наземных радиостанций УКВ диапазона примерно аналогичны.
При этом диапазон частот, используемый наземными радиостанциями, шире, что позволяет создать большее число каналов связи. Большей у наземных станций является и мощность излучения. При этом следует отметить, что в наиболее совершенной из наземных радиостанций используется не только обычный режим работы с излучением амплитудно-модулированных (AM) колебаний, но введены также режимы амплитудной манипуляции (АМн) и однополосной модуляции (ОМ). Введение этих режимов излучения связано со стремлением разработчиков повысить помехоустойчивость каналов УКВ радиосвязи (известно, что помехоустойчивость каналов связи с AM самая низкая).
Однако принятие таких мер не позволяет кардинальным образом улучшить информационные, экономические и технические (прежде всего энергетические) характеристики систем радиосвязи.
Это вызвано тем, что существующие каналы связи с AM, АМн и ОМ имеют недостаточно высокую помехоустойчивость, что приводит к искажениям принимаемой информации. Если при передаче речевых (аналоговых) сигналов воздействие помех может быть частично скомпенсировано за счет некоторой информационной избыточности и натренированности органов восприятия оператора, повторением передаваемых сообщений, то при передаче информации по цифровым каналам связи требования к вероятности искажения символов при приеме (не более 10-6.10-8) значительно ужесточаются.
Верность передачи сообщений обеспечивается проведением мероприятий по уменьшению уровня помех, применением радиостанций, обладающих повышенной мощностью излучения, надлежащего разноса несущих частот соседних каналов связи, фильтров, согласованных с применяемыми сигналами, помехоустойчивых кодов и видов модуляции.
Таблица 2.2
ПараметрОрланБаклан-5Баклан-20Диапазон частот, МГц118-135,975118-135,975118-135,975Дискретность сетки частот, кГц252525Число фиксированных частот720720720Нестабильность частоты10-510-510-5Выходная мощность передатчика25516Коэффициент модуляции, %807087Чувствительность приемника, мкВ 733Полоса пропускания приемника на604040уровне 6 дБ, кГцВремя перестройки, с-11Высотность, м120001000010000
Таблица 2.3
ПараметрПолет-3По лет - 1 АБаклан-РНДиапазон частот, МГц100-149,975100-149,975118-135,975Дискретность сетки частот, кГц12,52525Число фиксированных частот20002000720Нестабильность частоты-±10*10-6±17*10-6Выходная мощность передатчика, ВтA3E,A2D- 150 J3E - 50055Чувствительность приемника, мкВ 0,2.2,822,5Готовность к работе, мин, не более Время перехода в режим передача", при дистанционном управлении, с, не более Класс излучения АЗЕ, J3E, A2D 0,5 АЗЕ5 АЗЕ
Очевидно, что верность восприятия сообщений в каналах воздушной радиосвязи оказывает существенное влияние на эффективность УВД и на протекание процессов в системе воздушного транспорта в целом. В свою очередь, верность восприятия зависит не только от факторов технического характера, но и от психофизиологического состояния пилота и диспетчера УВД. Известны случаи, когда при хорошо работающих каналах связи сообщения воспринимались неправильно. Это относится в первую очередь к восприятию числовых сообщений.
В периоды пиковой интенсивности воздушного движения речевой канал загружен до предела. При этом становится значительным уровень взаимных помех, ухудшающих качество связи. При этом у пилотов и диспетчеров появляется желание говорить быстрее, что, как правило, ведет к повышению вероятности возникновения ошибок восприятия.
В документах ICAO (Doc.9426/AN/924) указываются важнейшие направления работ по обеспечению высокой надежности наземных систем диспетчерской связи. К их числу относится создание многофункциональных линий авиационной наземной связи, обеспечивающих возможность независимого обмена данными различных классов (например, обмена данными по вопросам взаимодействия органов УВД, метеорологической, аэронавигационной и другой информацией).
Таким образом, к основным направлениям совершенствования средств радиосвязи можно отнести следующие:
переход от однофункциональных к многофункциональным системам связи.
(2.1)
где: D - дальность прямой видимости в [км]; h1 и h2 - высоты подъема приемной и передающей антенн в [м].
При работе наземного пункта с самолетной радиостанции дальность действия определяется высотой полета самолета и высотой установки антенны наземной станции. С учетом явления тропосферной рефракции дальность связи в УКВ диапазоне определяется выражением
(2.2)
Расчеты по формуле (3.2) показывают, что дальность прямой видимости в диапазоне УКВ с учетом рефракции составляет при полете ЛА на высотах 100м, 4000м и 12000м соответственно не менее 89 км, 522 км и 903 км.
2.1.5 Количество каналов связи
Количество каналов связи зависит от ширины спектра сигнала:
где: ?э - длительность одного элемента, ?э = 200 не. Тогда получим ?fc = 5 МГц.
Так как для системы отводится диапазон частот 220.400 МГц, то располагаемое количество каналов связи
2.1.6. Помехозащищенность
Помехозащищенность характеризует способность системы связи противостоять воздействию помех. Помехозащищенность включает в себя такие понятия как скрытность и помехоустойчивость. Известно, что помехоустойчивость приема сигналов на фоне широкополосной помехи (?fn >?fc) типа белый гауссовский шум определяется только отношением энергии сигнала Ес к спектральной плотности шума N [1]
(2.4)
Таким образом, отношение сигнал/помеха в ШСС улучшается пропорционально базе сигнала.
Помехоустойчивость ШСС определяется соотношением, связывающим отношение сигнал/помеха на выходе приемника q2 с отношением сигнал/помеха на его входе р2 [2]
(2.5)
где - отношение мощности ШПС к мощности помехи; q2 = 2E/Nп - отношение энергии ШПС Е к спектральной плотности мощности помехи Nп в полосе ШПС, т.е. Е = РсТ, Nп = Рп /?fc.
Из данного соотношения следует, что прием ШПС сопровождается усилением сигнала в 2В раз.
Скрытность системы связи определяет ее способность противостоять обнаружению и измерению параметров сигнала. Если известно, что в данном диапазоне частот может работать система связи, но параметры ее неизвестны, то в этом случае можно говорить об энергетической скрытности системы связи, так как ее обнаружение возможно только с помощью анализа спектра. Скрытность ШСС связана с уменьшением спектральной плотности сигнала в результате увеличения его базы, т.е.
(2.6)
т.е. в В раз меньше, чем у узкополосного сигнала при равных мощностях и скорости передачи информации. Отношение спектральной плотности мощности сигнала Nc к спектральной плотности мощности входных шумов N приемника, обнаруживающего сигнал, составляет
(2.7)
т.е. в В раз меньше, чем у узкополосных сигналов. Поэтому в точке приема при неизвестной структуре ШПС вероятность его обнаружения на фоне шума чрезвычайно низка [2]. Таким образом, чем шире спектр ШПС и больше его база, тем выше энергетическая и параметрическая скрытность системы связи.
2.1.7 Электромагнитная совместимость
ШПС обеспечивает хорошую ЭМС с узкополосными системами связи. Для ШПС спектральная плотность мощности определяется выражением
(2.8)
для узкополосного сигнала
(2.9)
Помехоустойчивость системы связи с ШПС определяется соотношением (2.5), в котором
(2.10)
Если узкополосная система связи постоянно занимает определенный интервал частот, то ее спектр можно подавить, используя режекторный фильтр. Таким образом, воздействие узкополосной системы связи на широкополосную незначительно и определяется выражением
Nшпс ?fy = Ршпс ?fy/?fc. (2.11)
Исходя из этого, отношение сигнал/помеха на выходе узкополосного приемника будет определяться выражением (2.5), в котором
, (2.12)
B = ?fc/?fy. (2.13)
Таким образом, чем больше отношение Afc /Afy, тем лучше фильтрация ШПС в узкополосной системе связи, т.е. чем больше база ШПС, тем выше ЭМС широкополосной и узкополосной систем связи.
Следовательно, системы связи с ШПС обладают хорошей ЭМС с узкополосными системами связи. Они обеспечивают высокую помехоустойчивость относительно мощных помех, скрытность, адресность, работоспособность в общей полосе частот, хорошую ЭМС с другими радиотехническими системами.
2.1.8 Основные типы ШПС
Известно большое число различных ШПС. В настоящее время в радиосвязи применяются:
автокорреляционная функция М-последовательности, под которой понимается непериодическая последовательность длиной L за период Т, имеет величину боковых лепестков, близкую к . Поэтому с ростом Т величина боковых пиков уменьшается.
М-последовательностью называется периодическая последовательность символов (элементов) d1 d2,., di, удовлетворяющая следующему правилу:
(2.14)
2.1.9 Чувствительность приемного устройства
Чувствительность приемника оказывает непосредственное влияние на дальность радиосвязи. Чувствительность приемников радиостанций систем связи УКВ диапазона находится в пределах 2,5.3 мкВ и ограничена собственными шумами радиоэлементов. Учитывая, что существенно снизить собственные шумы без значительного увеличения затрат не представляется возможным, чувствительность приемных устройств проектируемой системы радиосвязи должна быть не хуже 2 мкВ (с учетом применения современной элементной базы, имеющей пониженный уровень тепловых шумов).
2.2 Обоснование структурной схемы проектируемой системы связи
2.3 Разработка функциональной схемы генератора опорной псевдослучайной последовательности
2.3.1 Обоснование алгоритма работы генератора опорной ПСП
ГОПСП, как видно из анализа структурной схемы терминала проектируемой системы связи, является одним из основных функциональных устройств, так как именно от его характеристик зависят информационные характеристики системы.
Рис.2.4 Схема четырехразрядного генератора ПСП
Недостатком таких генераторов является то, что выходы разрядов регистра сдвига жестко закреплены к схемам линейной и нелинейной обратных связей.
Учитывая отмеченные достоинства и недостатки известных генераторов ПСП, обоснуем структурную схему и алгоритм работы разрабатываемого генератора ПСП.
Во-первых, генератор ПСП должен быть реализован на регистре сдвига, состоящем из 49 разрядов. Это обусловлено тем, что генератор опорной ПСП выдает поток кодовых слов, каждое из которых содержит параметры, рассмотренные ранее.
Во-вторых, в разрабатываемом генераторе не должно быть жесткого закрепления разрядов регистра сдвига к схемам линейной и нелинейной обратных связей, что позволит оперативно изменять вид формируемой ПСП.
В-третьих, ПСП должна сниматься со всех разрядов генератора параллельно.
Учитывая все перечисленные свойства, предложена структурная схема генератора ПСП, представленная на рис.2.5.
В состав генератора входят:
где:
?Iпотр. мах. рсi - максимальный потребляемый ток регистром сдвига;
?Iпотр. мах. кi - максимальный потребляемый ток коммутаторами;
?Iпотр. мах. +i - максимальный потребляемый ток сумматорами по модулю 2;
?Iпотр. мах. Иi - максимальный потребляемый ток инверторами
?Iпотр. мах. ссi - максимальный потребляемый ток схемами совпадения.
Воспользовавшись данными табл.3.1, получим
?Iпотр. мах. = 4?32,6 + 13?5,4 + 5?1,32 + 5?1,32 + 7?2=130,4 + 70,2 + 113,2 + 14 - 327,8 мА
Зная потребляемый схемой ток, определим потребляемую генератором ПСП мощность Рпотр по формуле
Рпотр=U?Iпотр. мах. сх
где U - напряжение источника питания, в нашем случае +5В.
После подстановки значений получим Рпотр. =1,64Вт.
3.2 Расчет быстродействия
Поскольку =12,6 нс, =4, то получим
Коммутаторы осуществляют коммутацию одновременно, поэтому для расчета необходимо взять время задержки одного коммутатора
Время задержки последовательно соединенных сдвиговых регистров складывается из задержки каждого из них
Поскольку , то получим
Время задержки последовательно соединенных ИМС, выполняющих логическое умножение, будет определяться суммарным временем задержки в цепочке этих ИМС согласно выражению
где - количество логических устройств
Самая большая цепочка содержит 4 ИМС, следовательно, суммарное время задержки
Время задержки сигнала на инверторах определяется временем задержки на одном инверторе
Общее время задержки после прихода одного импульса, следующего с тактовой частотой, составит
Формирование ПСП происходит за 49 тактов работы генератора. Следовательно общее время, затрачиваемое схемой генератора на формирование ПСП составит
3.3 Расчет надежности
где .
После выполнения расчетов получим
Допустимая интенсивность отказов разработанного генератора определяется формулой
(3.1)
Примем, что Qгенер = 0,1, т.е.10% всех отказов терминала системы связи происходит по причине генератора опорной ПСП.
Тогда после подстановки в (3.1) получим
Допустимая вероятность безоказной работы генератора определяется по формуле
Подставляя известные значения, получим при ?=100 час
Интенсивность отказов генератора ПСП, разработанного в дипломном проекте, можно определить по формуле
где ?i - интенсивность отказов элемента I-того типа; m - число различных групп элементов; n - количество элементов I - того типа.
В табл.3.2 приведены интенсивности отказов для типов элементов, на основе которых реализована принципиальная схема генератора ПСП.
Тип элементаni?i?10-51/ч. ni ?i?10-51/ч. Микросхемы340,051,7Резистор10,0050,005Соединения пайкой4800,0010,48
На основании полученного значения для интенсивности отказов генератора найдем величину Рген
где ,
После вычислений, получим Рген = 0,9959.
Сравнив полученные значения интенсивности отказов и вероятности безотказной работы с допустимыми, отметим, что
Таким образом, можно сделать вывод, что разработанный генератор удовлетворяет требованиям по надежности.
3.4 Анализ эффективности разработанного генератора ПСП
Эффективность разработанного генератора рассмотрим, анализируя эффективность уже известных генераторов, которые были рассмотрены в п.5.1.
(3.3)
где - функция Эйлера (количество чисел в ряду 1, 2, 3,., N-1, взаимно простых с числом N; N = Pk - 1).
Если N - простое число, то = N - 1.
Для нашего случая к=49. Будем считать, что N = 249 - 1 простое число
Вероятность раскрытия структуры сигнала определяется по формуле
где к=49, и, следовательно
В соответствии с этим вероятность раскрытия структуры сигнала будет определятся как
(3.4)
где k - количество разрядов регистра сдвига, k =49; i - количество разрядов, образующих HOC, i = (1,2,3,.48);
Qнос - количество неповторяющихся последовательностей, которые формируются генератором с НОС.
Подставив в формулу (7.4) и , получим следующее количество формируемых генератором ПСП неповторяющихся последовательностей
Отсюда вероятность раскрытия структуры сигнала будет равна
Достижение такой структурной скрытности стало возможным за счет применения алгоритма функционирования, отличающегося от алгоритмов функционирования известных генераторов ПСП. Следовательно, полученное значение для Рстр. р. г. будет определять как верхнюю, так и нижнюю границы вероятности раскрытия структуры сигнала.
Таким образом, применение разработанного генератора опорной ПСД в проектируемой системе связи делает применяемый сигнал практически полностью недоступным для несанкционированного использования.
3.5 Разработка инструкции по технической эксплуатации
Встроенная система контроля осуществляет общий контроль функционирования блоков и основных функциональных узлов изделия после включения.
При тестовом контроле оценивается исправность всех блоков изделия. Он осуществляется переводом изделия в данный режим работы вручную диспетчером.
Проверка работоспособности путем установления двухсторонней связи позволяет оценить качество и оперативность связи.
5. Безопасность и экологичность
5.1 Охрана труда
Одним из неотъемлемых компонентов в обеспечении воздушного движения является система УВД, включающая в себя совокупность технических средств УВД, навигации, посадки и связи. Условия эксплуатации технических средств УВД, навигации, посадки и связи требуют высокой квалификации, ответственности и внимания обслуживающих их специалистов.
Служба ЭРТОС обеспечивает бесперебойную работу наземных средств радиолокации, радионавигации и связи, которыми в больших количествах насыщены современные аэропорты. Она является одним из важнейших подразделений в составе служб аэропортов, поскольку именно грамотное, своевременное техническое обслуживание данных средств и оперативность работы персонала ЭРТОС в существенной мере определяют безопасность воздушного движения.
Известно, что любое радиолокационное, радионавигационное оборудование и средства связи являются источниками электромагнитного излучения (ЭМИ) радиочастотного диапазона, эксплуатация которого сопряжена с риском для здоровья человека. Наличие сопутствующих неблагоприятных факторов производственной среды и трудового процесса также может привести к ухудшению здоровья работающих. Вместе с тем, не вызывает сомнений то факт, что условия труда основных структурных подразделений службы ЭРТОС отличаются большим своеобразием. Последнее обусловлено наличием на рабочих местах целого комплекса неблагоприятных факторов производственной среды и трудового процесса, создаваемых как обслуживаемыми радиотехническими средствами (электромагнитные излучения (ЭМИ) прежде всего СВЧ диапазона, а также ВЧ, УВЧ и промышленной частоты 50 Гц, шум, микроклиматические параметры и др.), так и собственно характером выполняемой работы (высокий уровень напряженности труда, связанный с большой ответственностью за обеспечение безопасности полетов).
Результаты гигиенических исследований свидетельствуют о том, что персонал службы ЭРТОС в процессе осуществления своей трудовой деятельности подвергается воздействию целого комплекса факторов производственной среды и трудового процесса. Ведущими среди физических факторов являются ЭМП широкого диапазона частот, а также шум и для ряда подразделений вибрация. Кроме того, для персонала, обслуживающего системы локации, навигации и связи важную роль играют микроклиматические параметры, особенно учитывая, что часть работ они проводят вне помещения на открытых территориях. Высокая личная ответственность за обеспечение безопасности полетов является дополнительным важным стрессирующим фактором
5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
Основополагающими для сложного и достаточно емкого производственного процесса - технического обслуживания средств и систем авиационной радиосвязи аэропортов, в том числе и средств воздушной УКВ радиосвязи, являются отраслевые стандарты (ОСТ), которые конкретизируют требования безопасности при техническом обслуживании основных элементов и систем оборудования. В них сформулированы опасные и вредные производственные факторы, которые могут воздействовать на инженерно-технический персонал при выполнении технического обслуживания объектов наземного оборудования.
Разработанный в данном проекте терминал обладает достаточно высокой степенью безопасности, так как при его проектировании учитывались рекомендации для систем авиационного РЭО. При этом была применена современная элементная база, в том числе и в интегральном исполнении, а также схемотехнические решения, достаточно широко используемые и хорошо зарекомендовавшие себя на практике. Вместе с этим в составе терминала имеются функциональные узлы, представляющие собой определенную опасность с точки зрения возможности поражения электрическим током или электромагнитным полем высокой частоты.
Для предотвращения возникновения травм и профессиональных заболеваний, типичных для авиапредприятия, должен соблюдаться безопасный производственный процесс. Безопасность производственного процесса - это свойство производственного процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно-технической документацией.
К техническим причинам возникновения травм и профессиональных заболеваний относятся случаи, связанные с наличием в технологических процессах технического обслуживания и ремонта объектов радиоэлектронной аппаратуры отдельных опасных и вредных производственных факторов. Эти факторы возникают и проявляются в результате конструктивных недостатков производственных процессов и производственного оборудования (например, неудовлетворительное состояние предохранительных устройств, предотвращающих опасность применения неисправного оборудования, инструментов и приспособлений).
К организационным причинам относятся:
·неудовлетворительная организация труда на рабочих местах;
·неудовлетворительная организация контроля за соблюдением правил
·техники безопасности;
·нерациональное размещение производственного оборудования;
·неудовлетворительная организация цехового инструментального хозяйства;
·некачественный инструктаж на рабочем месте;
·несоблюдение инструкции по безопасному выполнению технологических процессов и использованию производственного оборудования и т.д.
При обслуживании проектируемого терминала к опасным и вредным производственным факторам согласно ГОСТ 12.0.003-74 и ОСТ 54 71001-82 следует отнести:
·повышенный уровень напряжения в электрических цепях передатчика, замыкание которых может произойти через тело человека;
·повышенная или пониженная температура, влажность в зоне технического обслуживания блоков терминала;
·недостаточная освещенность рабочей зоны при обслуживании узлов и блоков, ограниченные объемы помещения в месте размещения блоков.
Эксплуатация терминала и его ремонт должны осуществляться инженерно-техническим составом службы ЭРТОС, имеющим специальную подготовку и допуск (сертификат) к работе на данном виде техники, прошедшем инструктаж по охране труда. Порядок проведения инструктажа на авиапредприятиях регламентирован ГОСТ 12.0.004-90.
Обслуживание терминала должно производиться в соответствии с руководящими документами, регламентирующими порядок эксплуатации средств радиотехнического обеспечения полетов.
Проектируемая перспективная система радиосвязи работает в верхней части диапазона частот, выделенного для средств УКВ радиосвязи ГА (950 - 1015 МГц), причем передатчик наземного терминала обладает достаточно высокой мощностью. Поэтому при техническом обслуживании антенной системы необходимо предусматривать меры защиты обслуживающего персонала от длительного воздействия электромагнитного излучения.
Воздействие электромагнитного излучения на организм человека проявляется в виде теплового эффекта, что повышает температуру тела и приводит к местному перегреву отдельных его участков и органов.
Длительное систематическое воздействие электромагнитных полей радиочастот на организм человека может привести к функциональным расстройствам в центральной нервной системе, что выражается в жалобах на головную боль, нарушении сна, повышенной утомляемости.
Среди технических мер защиты от воздействия радиоизлучений наиболее широко распространен метод защиты расстоянием, т.е. организацией зон, обеспечивающих безопасное нахождение за их пределами обслуживающего персонала и населения.
Предельно допустимые значения интенсивности облучения на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками электромагнитных полей в диапазонах частот 60 кГц - 300 ГГц, установлены производственными стандартами ГОСТ 12.1.006-84.
Предельно допустимые значения плотности потока энергии высокочастотного электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц определяются исходя из допустимой энергетической нагрузки на организм с учетом времени воздействия согласно выражению = vЭТ, где vэ - суммарный поток энергии; Т - время действия в часах.
Нормативно предельно допустимая энергетическая нагрузка для разработанного устройства равна 0,75 Вт ч/м.
5.1.2 Мероприятия по технике безопасности
Предотвращение поражения электрическим током осуществляется с помощью следующих мероприятий:
·соединение блоков терминала с шиной заземления;
·блок передатчика терминала, помимо защитного кожуха, имеет дополнительную крышку с надписью "Опасно! Высокое напряжение", предотвращающей случайное прикосновение к токоведущим частям;
·печатные платы покрыты лаком ЭП-730, создающим изоляционную пленку.
·изделие защищено по питанию 220 В 50 Гц и 27 В предохранителями типа СП-1.
При длительной непрерывной работе элементов схемы, прежде всего передающей части, возможен их значительный нагрев, что может привести к возгоранию.
Для нормальной и безопасной работы узлов и блоков терминала предназначена система их принудительного охлаждения потоком воздуха.
В процессе работы, особенно в условиях пониженной влажности в помещении, возможна электризация элементов из-за трения о воздух.
Для защиты от статического электричества элементы конструкции терминала и его блоки соединены металлизацией с шиной заземления.
Выбор элементной базы с точки зрения электробезопасности осуществлен таким образом, что применены элементы, имеющие запас по мощности рассеивания, превышающий рабочую мощность в 1,5.2 раза. Резисторы выбраны по номинальной мощности рассеивания.
При этом напряжение на резисторах не должно превышать напряжения, определяющего их электрическую прочность.
Отсюда
Рном = u2 /R
Выбор сечения применяемых монтажных проводов производится на основе рассчитанного значения потребляемой мощности как произведения напряжения питания на максимальный ток.
Тогда при условии, что GT = 10 А/мин, площадь сечения монтажных проводов будет равна
S> 0,7/10 = 0,07 мм2.
Исходя из этого для монтажа функциональных узлов принципиальной схемы выбран монтажный провод типа МГШВ сечением 0,35 мм2.
Для снижения опасности поражения электрическим током применять, как уже указывалось, заземление. При этом необходимо, чтобы сопротивление заземления было достаточно малым (3-4 Ом). Таким образом, соединяя корпус электроустановки с землей, можно снизить напряжение, прикладываемое к человеку до такой величины, при которой ток, протекающий через него, не Представляет смертельной опасности.
Рассчитаем требуемое сопротивление заземления для обеспечения безопасности выполнения работ с терминалом в условиях диспетчерского пункта.
Пусть сопротивление тела человека составляет Rч = 1000 Ом. Напряжение, под которым может оказаться специалист Uч =220 В, сопротивление изоляции rиз = 6000 Ом, безопасный для здоровья ток Iч = 0,3 мА.
После подстановки в расчетную формулу данных значений получим
Для обеспечения заземления используются естественные и искусственные заземлители. В качестве искусственных заземлителей используют шины заземления, которые подсоединяются к металлическим стержням, заглубляемым в землю. В соответствии с "Правилами устройства электроустановок" сопротивление заземления электроустановок напряжением до 1000 В в сетях с небольшой протяженностью должно быть не более 4 Ом.
Трубчатый или стержневой заземлитель, забитый в землю на глубину t0 > 0,5 м, обладает сопротивлением
гдеt - глубина заложения от поверхности до середины заземлителя, примем t = 1м; l - длина стержня, примем l = 100 см; d - диаметр стержня, примем d= 5 см; ? - удельное сопротивление грунта, примем ? = 104 (суглинок). После подстановки данных в формулу, получим
Полученное значение сопротивления превышает требуемое значение. Следовательно, увеличить длину стержня, примерно в 4 раза, т.е. его длина должна составлять 400 см.
5.1.3 Мероприятия производственной санитарии
Показатели микроклимата воздуха рабочей зоны при обслуживании изделия - температура, относительная влажность, интенсивность теплового излучения должны соответствовать "Санитарным нормам микроклимата в производственных помещениях".
Производственное освещение также является одним из факторов, определяющих благоприятные условия труда.
Влияние электромагнитных частот на организм человека определяется согласно ГОСТ 12.1.006-84ССБТ. В нашем случае частота излучения передатчика терминала, лежащая в диапазоне 950 - 1015 МГц, определяет предельно допустимое значение плотности потока энергии. Она не должна превышать следующего воздействия на персонал:
в течение рабочего дня - 1 Вт/м2;
Вт/м - не более двух часов за рабочий день.
Важным элементом производственной санитарии является обеспечение требований по освещенности рабочего места. Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда.
В производственных помещениях используется 3 вида освещения:
·естественное (источником его является Солнце);
·искусственное (когда используются только искусственные источники света);
·совмещенное или смешанное (характеризуется одновременным сочетанием естественного и искусственного освещения).
Совмещенное освещение применяется в том случае, когда только естественное освещение не может обеспечить необходимые условия для выполнения производственных операций.
Действующими строительными нормами и правилами предусмотрены две системы искусственного освещения: система общего освещения и комбинированного освещения.
В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения:
боковое - через светопроемы (окна) в наружных стенах;
верхнее - через световые фонари в перекрытиях; комбинированное - через световые фонари и окна.
В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение - сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.
Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами, которые являются источниками искусственного света.
В производственных помещениях применяются общее и местное освещение. Общее - для освещения всего помещения, местное (в системе комбинированного) - для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.
С точки зрения гигиены труда основной светотехнической характеристикой является освещенность (Е), которая представляет собой распределение светового потока (Ф) на поверхности площадью (S) и может быть выражена формулой Е=Ф/S.
Световой поток (Ф) - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. Измеряется в люменах (лм).
В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему потоку, а уровню яркости освещаемых производственных и других объектов, которая отражается от освещаемой поверхности в направлении глаза. Зрительное восприятие определяется не освещенностью, а яркостью, под которой понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в Кд/м. Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.
Сила света - световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица силы света - кандела (кд).
Необходимые уровни освещенности нормируются в соответствии со СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения.
К гигиеническим требованиям, отражающим качество производственного освещения, относятся:
·равномерное распределение яркостей в поле зрения и ограничение теней;
·ограничение прямой и отраженной блесткости;
·ограничение или устранение колебаний светового потока.
Равномерное распределение яркости в поле зрения имеет важное значение для поддержания работоспособности человека. Если в поле зрения постоянно находятся поверхности, значительно отличающиеся по яркости (освещенности), то при переводе взгляда с ярко - на слабоосвещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться. Частая переадаптация ведет к развитию утомления зрения и затрудняет выполнение производственных операций.
Степень неравномерности определяется коэффициентом неравномерности
отношением максимальной освещенности к минимальной. Чем выше точность работ, тем меньше должен быть коэффициент неравномерности.
Чрезмерная слепящая яркость (блесткость) - свойство светящихся поверхностей с повышенной яркостью нарушать условия комфортного зрения, ухудшать контрастную чувствительность или оказывать одновременно оба эти действия.
Светильники - источники света, заключенные в арматуру, - предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.
По светораспределению светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света. Светильники прямого света более 80% светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности. Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: одни - 40-60% светового потока вниз, другие - 60-80% вверх. Светильники отраженного света более 80% светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз в рабочую зону.
С помощью соответствующего размещения светильников в объеме рабочего помещения создается система освещения. Общее освещение может быть равномерным или локализованным. Общее размещение светильников для создания рациональной освещенности производят при выполнении однотипных работ по всему помещению, при большой плотности рабочих мест. Общее локализованное освещение предусматривается для обеспечения на ряде рабочих мест освещенности в заданной плоскости, когда около каждого из них устанавливается дополнительный светильник (например, кососвет), а также при выполнении на участках цеха различных по характеру работ или при наличии затеняющего оборудования.
Местное освещение предназначено для освещения рабочей поверхности и может быть стационарным и переносным, для него чаще применяются лампы накаливания, так как люминисцентные лампы могут вызвать стробоскопический эффект.
Аварийное освещение устраивается в производственных помещениях и на открытой территории для временного продолжения работ в случае аварийного отключения рабочего освещения (общей сети). Оно должно обеспечивать не менее 5% освещенности от нормируемой при системе общего освещения.
5.1.4 Мероприятия пожарной и взрывной безопасности
Пожарная опасность блока передатчика терминала может быть обусловлена образованием искр, электрической дуги, перегревом токоведущих частей и т.д. Опасными факторами пожара для людей являются: открытый огонь, повышенная температура окружающей среды и предметов, токсичные продукты горения, дым. Для предотвращения перегрузок по питающему напряжению применена защита с помощью предохранителей. Расчет предохранителя выполняется по следующей формуле
где - номинальный ток; - ток на который рассчитан предохранитель.
Мощность, потребляемая передатчиком по цепи питания 220В 50Гц не превышает 150 ВА, по цепи питания 27В - 100ВА. Тогда получим
Исключение больших переходных сопротивлений контактов и соединений достигается применением штепсельных разъемов с посеребреными контактами типа СНО-53.
Поддержание определенного уровня температуры блоков терминала осуществляется путем применения обдува. Для этого корпуса нагруженных в тепловом плане блоков имеет профилированные участки, занимающие до 30% от площади корпуса. Дополнительно к этому печатные платы выполнены электромеханическим способом из стеклотекстолита. Характер его горения - самозатухание, толщина и ширина токоведущих панелей рассчитана в соответствии с протекающим по ним током.
К эксплуатации терминала допускаются лица инженерно-технического состава, изучившие данное изделие и сдавшие зачет по технике безопасности.
Необходимо строго следить за надежностью креплений металлизации к корпусу прибора.
Предохранители в цепи защиты должны соответствовать номиналу.
Все работы по осмотру и обслуживанию изделия производить согласно инструкции по технической эксплуатации.
После демонтажа блоков изделия все открытые разъемы должны быть заглушены.
В случае возникновения пожара немедленно отключить питание и тушить огонь огнетушителем ОУ-2 из бортового комплекта.
5.2 Экологичность проекта
Аэропорты ГА, насыщенные различной радиоэлектронной аппаратурой, излучают потоки электромагнитной энергии, которая воздействует на работников аэропорта, а также на население, проживающее в непосредственной близости от этих объектов. Опасность создаваемых электромагнитных полей заключается в том, что средства, излучающие электромагнитную энергию, установлены на небольших по размерам территориях.
Медико-биологическими исследованиями установлено, что степень воздействия ЭМП на человека зависит от диапазона частот поля, интенсивности и характера излучения и продолжительности воздействия.
Передающие радиоцентры мощностью более 100 кВт необходимо размещать вне населенных пунктов. Их территории должны быть огорожены.
Передатчик проектируемого терминала имеет мощность 1000 Вт и к данным объектам не относится.
В процессе работы терминала имеет место излучение в пространство электромагнитной энергии, что увеличивает общий радиофон Земли, внося изменения в экологический фактор электромагнитной биосферы. Таким образом, проектируемый терминал является искусственным источником электромагнитной биосферы.
Существенная особенность такого источника в отличие от природных состоит в высокой когерентности (частотной и фазовой стабильности) и большой концентрации энергии в рабочем спектре радиочастот. Известно, что электромагнитные поля радиочастот являются мощным физическим разрушителем, который может вызвать значительные функциональные и органические изменения в организме человека. При комбинированном воздействии ЭМП с другими неблагоприятными факторами окружающей среды отмечаются дезактирующее действие радиоволн - снижение приспособляемости организма к другим видам воздействия, в частности к шуму, рентгеновскому излучению, тепловому воздействию.
Влияние электромагнитных излучений зависит не только от напряженности поля и времени его действия, но и от частоты радиоволн. С повышением частоты биологическое воздействие поля становится более выраженным.
При эксплуатации проектируемой системы связи в силу различных причин возможен выход из строя отдельных элементов схем терминалов и их конструкции. Эффективным способом борьбы с загрязнением окружающей среды является создание производств с замкнутыми технологическими циклами. Этот путь организации производства предполагает использование отходов (например, вышедших из строя микросхем, резисторов, конденсаторов и других элементов) в качестве сырья для другого производства. В настоящее время с помощью новых технологических процессов вышедшие из строя элементы РЭО перерабатываются и используются далее для других технологических процессов.
6. Экономическое обоснование
6.1 Назначение проекта
В дипломном проекте разработан генератор ПСП, являющийся составной частью терминала перспективной системы воздушной УКВ радиосвязи. Его применение обеспечит повышение помехоустойчивости системы связи.
Для оценки экономической эффективности проекта рассчитаем:
Наименование материалаЕдиницыНорма расходаПотери (отходы), %Оптовая цена, руб. Затраты на единицу продукции, руб. Индекс роста стоимостиЗатраты на единицу продукции, руб. Основные материалыСтеклотекстолиткг0,110252,751,54,1Провод МГШВм455211,327,3Вспомогательные материалыСмо = 31,4 Припой ПОС-61кг0,22255.51,58.2Канифолькг0,055170,91,61,4Спиртл0,110252,751,23,3Лаклод10121,321,31,72Производственные материалыСмв=14.7ЭлектроэнергияКВТ10100,55,501,58,25Сжатый воздухм5310од0,331,50,50Смт = 8,75Итого: 54,9
6.2.3 Стоимость покупных комплектующих изделий
Расчёт стоимости покупных комплектующих изделий приведен в табл.6.2.
НаименованиеТипКол-во, шт. Цена за единицу, руб. Сумма, руб. Микросхема1533ИР875,0035,00Микросхема1533ЛН162,0012.0Микросхема1533ЛИ2251,537,50Микросхема1533 ЛИЗ61,59.0Микросхема1533ЛП5131,519,5Соединительный разъемГРПМ-9110.0010.00Итого Сп= 123
6.3 Издержки на оплату труда персонала
Виды работСредний разрядЧасовая ставка, руб/чТрудоёмкость чел. /часСумма, рубЗаготовительные31,52.03Контрольные212112Маркировочные2100,55Настроечные49327Радиомонтажные3148112Сборочные315230Сверлильные390,54,50Слесарные3717Итого: 200,5 руб.
Статья затратУсловное обозначениеРасчётная модельРасчётная величина1. Тарифная заработная платасттабл.9.32512, Доплаты персоналуСдо0,25Ст633. Надбавки (пост) Снб0,05Ст12,554. Основная заработная платаСоСт+Сдо+Снб3275. Социальные издержки, согласно законодательствуСсц0,33Со1085. Социальные издержки, согласно тарифного соглашенияСст0,17Со55,47. Прочие издержкиСп0,05Со16,48. Дополнительные издержкиСдиСсц+Сст+Сп= =0,55Со1809. Суммарные издержкиСрСо+Сди=1,55Со507
6.4 Калькуляционные издержки
Статья затратУсловное обозначениеРасчетная модельРасчетная величинаАмортизационные отчисленияСамСам=0,35Со114Калькуляционные процентыСкпСкп=0,25Со82Калькуляционный рискСкрСкр=0,75Со245Калькуляционные издержки СкСк=Сам+Скп+Ск441
6.5 Издержки на оплату услуг сторонних организаций
Статья затратУсловное обозначениеРасчетная модельРасчетная величина1. Расходы на НИР и ОКРСнр0,15Со492. Внепроизводственные расходыСвн0,5Ст1263. Операционные издержкиСоп0,4Со130,84. Торгово-административные издержкиСта0,3Со98,15. Маркетинговые издержкиСма0,45Ст1136. Цеховые издержкиСц0,25Со81,757. Общезаводские издержкиСоз0,25Со81,758. Оплата услуг сторонних организацийСстоСнр+ Свн+ Соп+ + Ста+ Сма680
Таким образом, расчётное значение услуг сторонних организаций
6.6 Стоимость реализации проекта
6.7 Цена изделия
6.8 Инвестиции, необходимые для реализации проекта
6.9 Эксплуатационные расходы
6.9.1 Издержки на оплату труда персонала
Для расчета суммарных издержек на оплату труда персонала используем формулу
6.9.2 Амортизационные отчисления
Для бортового оборудования норма амортизации на реновацию вычисляется в тыс. руб. на час наработки аппаратуры по формуле:
6.9.3 Затраты на техническое обслуживание и ремонт
В соответствии с рекомендациями затраты на ТОиР рекомендуется брать в пределах (0.1-0.15) Ци, что в нашем случае составляет
6.9.4 Расходы на электроэнергию
Расходы на электроэнергию для проектируемой системы радиосвязи примем равными О,1 Ци, что составит 257 руб.
6.9.5 Прочие расходы
Прочие расходы включают в себя стоимость различных материалов, потребляемых в процессе эксплуатации и согласно рекомендациям составляют 0.5-1%отЦи.
6.10 Потоки денежных поступлений и выплат
Результатом реализации проекта являются потоки денежных поступлений (ПДП) и потоки денежных выплат (ПДВ), исходя из которых определяются показатели экономической оценки эффективности инвестиций.
Время tCFc (t) DCF (t) E=0E=0.3011100165012692110024751465311003589163441100520418225110072851962
Время tPFc (t) DPF (t) Е=0Е=0.301366755004231236678251634733667119649203436671734713344536672428618682
6.11 Расчет показателей оценки эффективности инвестиций
6.11.1 Срок окупаемости инвестиций
Срок окупаемости - это время, необходимое для возмещения первоначальных инвестиций Инв = 5027 руб. за счет поступлений денежных средств, получаемых в результате реализации проекта путем экономии на расходах.
6.11.2 Чистый дисконтированный доход
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется по формуле
t, годЧДД (Е=0) ЧДД (Е=30) ИД (Е=0) ИД (Е=30) 1--0.350.272--0.870.57332111.620,924841516872.711.351570036494.241.71
срок окупаемости - 2.25года (для Е=0) и 3,36 года (для Е=0,30).
7. Безопасность полетов
Современная наука определяет безопасность полетов как комплексную характеристику воздушного транспорта и авиационных работ, способность выполнять полеты без угрозы для жизни и здоровья людей. На нее влияют различные факторы, от которых зависит качество функционирования авиационно-транспортной системы.
Проблема обеспечения безопасности полетов в практике всех авиакомпаний мира за последнее время не утратила своей актуальности. Основными причинами этого являются:
·повышение интенсивности воздушного движения, что приводит к увеличению числа ЛА, находящихся в ограниченной размерами области воздушного пространства;
·постоянное усложнение конструкции ЛА и их бортовых систем авионики, состоящих из большого числа блоков, узлов и элементов. Статистика ИКАО показывает, что около 20.30% всех авиационных происшествий происходит из-за отказов и неисправностей авиационной техники;
·усложнение систем и средств наземного обеспечения полетов;
·усложнение и интенсификация процесса обслуживания авиационной техники в аэропортах;
·рост влияния "человеческого фактора" на качество обслуживания авиационной техники в аэропортах.
Для обеспечения безопасности полетов необходимо объективно оценить все причины инцидентов и авиационных происшествий, связанных с отказами авиационной техники, ошибками личного состава и неблагоприятными условиями полёта, степень опасности последствий и на этой основе выявить конструктивно-производственные недостатки авиационной техники, обуславливающие низкую надёжность отдельных систем самолёта, недостатки в подготовке лётного и технического состава, в организации технической эксплуатации авиационной техники, недостатки в обеспечении взаимодействия экипажей ЛА и служб управления воздушным движением.
Обеспечение безопасной работы авиационной техники в авиапредприятиях возлагается как на инженерно-технический состав авиационно-технических баз, который обязан полностью поддерживать летную годность эксплуатируемых самолетов и вертолетов, так и на службы наземного обеспечения полетов и организации перевозок, так как от их взаимодействия зависят такие характеристики, как оперативность обслуживания авиатехники при подготовках к полетам, регулярность воздушного движения и т.д., т.е. показатели, оказывающие влияние на безопасность полетов.
Одним из основных факторов в обеспечении безопасности воздушного движения является четкий и постоянный контроль за самолетами и вертолетами в воздушном пространстве, своевременное и надежное управление ими. С этой целью применяются разнообразные средства радиосвязи, использующие различные диапазоны радиоволн, прежде всего ультракоротковолновый (УКВ) и коротковолновый (KB).
Средства радиосвязи УКВ диапазона, обладая высокой пропускной способностью, обеспечивают устойчивую и бесперебойную связь между самолетами и наземными пунктами управления воздушным движением в пределах прямой видимости, что обусловлено особенностями распространения радиоволн. Однако повышение интенсивности воздушного движения приводит к увеличению числа самолетов в ограниченном объеме воздушного пространства, что неблагоприятно сказывается на качестве радиосвязи, так как возрастает вероятность ее нарушения из-за воздействия взаимных помех от работающих абонентов. Кроме этого, возрастают требования к качеству и достоверности передачи информации в авиационных каналах радиосвязи, а в последние годы, в связи с опасностью проведения террористических актов - и к скрытности авиационных каналов радиосвязи.
Таким образом, можно заключить, что качество функционирования каналов авиационной радиосвязи непосредственно влияет на оперативность и надежность управления самолетами в воздухе, а следовательно, и на безопасность полетов.
В разработанном дипломном проекте предложена перспективная система радиосвязи, обладающая повышенной помехоустойчивостью благодаря использованию современных видов сигналов, методов их формирования, передачи, приема и обработки, что позволит увеличить надежность и помехозащищенность каналов связи, а соответственно надежность и эффективность связи между наземными пунктами управления и экипажами самолетов. При этом обеспечивается, благодаря перечисленным достоинствам проектируемой системы, и более высокий уровень безопасности полетов.
Заключение
В результате дипломного проектирования предложена перспективная система авиационной УКВ радиосвязи. Произведено обоснование и расчет функциональной и принципиальной схем генератора псевдослучайной последовательности - устройства, являющегося одним из основных в трактах как формирования, так и демодуляции широкополосного сигнала.
На основе известных методик оценены надежность и ряд других эксплуатационно-технических характеристик проектируемого устройства. Это позволяет сделать вывод о целесообразности его практического использования
Список использованных источников
1.Варакин Л.Е. Системы связи с ШПС. М.: Радио и связь. 2005.
2.Зарубежная радиоэлектроника, №5, 2008.
.Методы подавления помех в системах радиосвязи с ШПС. ТИИЭР, №6, 2008, т.76.
.Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 2009.
.Логические ИС серий 1533 и 1554. Справочник. "Бином", 1993.
.Справочник по расчету надежности. М.: Сов. радио, 1975
.Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь, 2007.
.Бородин В.Т. Управление полетом самолетов и вертолетов. М.: Машиностроение, 2006.
.Козлов А.В. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Радио и связь. 2005.
Больше работ по теме:
Предмет: Информатика, ВТ, телекоммуникации
Тип работы: Диплом
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ