Разделы

Радиолиния передачи телеметрической информации

Телеметрия является одной из молодых и быстро развивающимся отраслей науки и техники. Она связана с измерениями различных физических величин и передачей на расстояние этих измерений. Передача данных на расстояние диктуется во многих случаях невозможностью присутствия человека вблизи объекта контроля. Телеметрическая информация используется для изучения реально протекающих процессов, проверки правильности научных гипотез и технических решений. Измерительная информация дает возможность контролировать состояние удаленного объекта и управлять им. Параметры космического пространства, радиационные пояса Земли, данные атмосферы Венеры и многие другие сведения стали известны людям благодаря телеметрии. Успехи телеметрии и особенно радиотелеметрии неразрывно связаны с достижениями ряда важнейших отраслей народного хозяйства, реактивной авиации и ракетно-космической техники, с высоким уровнем всех смежных областей науки и техники.

В эпоху, когда всё в большей мере проявляется роль науки как непосредственной производительной силы, главными становятся уже не отдельные ее достижения, какими бы блестящими они ни были, а высокий научно-технический уровень всего производства. Телеметрические системы широко применяются в промышленности и в медицине, при исследованиях земных глубин, океанов и атмосферы, в биологии и в космосе.

Дистанционный контроль энергетических систем, измерение параметров атмосферы в забоях шахт, океанографические исследования .автоматическое измерение температуры, давления и влажности воздуха, скорости и направления ветра труднодоступных точках земного шара, контроль на расстоянии состояния тяжелобольных, измерение параметров ядерных реакторов на атомных электростанциях - таков далеко не полный перечень областей использования телеметрии в народном хозяйстве.

Средства телеметрии, особенно радиотелеметрические системы, используются в процессе испытания различных видов техники. Являясь средством получения информации о реально протекающих процессах, телеметрические системы дают огромный экономический эффект, так как их применение сокращает длительность и объем проведения дорогостоящих экспериментальных работ, например, при реализации космических программ, при исследованиях в ядерной физике, а также во многих отраслях промышленности. Научные основы радиотелеметрии были заложены в результате развития теории информации, многоканальной связи и математических методов обработки информации. Создание и практическое использование современных систем передачи и обработки телеметрической информации стали возможными благодаря достижениям полупроводниковой электроники, электронно-вычислительной техники и приборостроения.

В последнее время, где все требование к быстродействию систем передачи данных по каналу связи играет важную роль, необходимо было применить цифровую телеметрическую систему связи, которая отличается от аналоговой системы связи рядом особенностей и преимуществ основными из которых являются:

1) высокая помехоустойчивость и надежность связи, возможность скрытности работы и т.д.;

2) важнейшие этапы преобразования сигналов и сообщений могут быть осуществлены с очень малыми погрешностями, в основе которых лежат простейшие логические операции типа ”да - нет ”, ”и ”, ”или ” и т.п.;

3) возможность регенерации (восстановления) цифровой последовательности, существенно искаженной различными помехами при передаче по линии связи (ЛС), что позволяет значительно ослабить эффект накопления искажений при передаче информации на большие расстояния;

4) цифровые системы принципиально более гибкие, чем аналоговые, позволяют применять более совершенные методы передачи и приема информации и способы их реализации;

5) высокие качественные показатели систем.

Успехи телеметрии связаны с именами как советских, так и зарубежных ученых и инженеров. Среди советских ученых следует отметить работы А.П. Мановцева, И.М. Теплякова, Г.А. Шастовой, Ф.Е. Темникова, В.Н. Типугина и многих других.

В соответствии с ТЗ необходимо спроектировать радиолинию передачи телеметрической информации, использующую полудуплексный информационный обмен (двусторонный симплекс). Это требование ТЗ позволяет считать возможным использование одного частотного канала для передачи и приема. При этом не указана рекомендуемая частота радиосигнала. Судя по содержанию ТЗ, проектируемая радиолиния может рассматриваться как часть некоторой системы метеорологического мониторинга с использованием контрольных пунктов КП обслуживаемых и необслуживаемых (работающих автоматически), расположенных как в легко доступных местах так, и в труднодоступных (например, в гористой местности, в малонаселённых местах тундры, тайги и.т.п.)

Конфигурация такой системы изображена на рисунке 1, и имеет название “звезда”

Рисунок 1.1

Где ЦП - центральный пункт сбора, обработки и архивирования информации, получаемой от контрольных пунктов КП, имеющих в своем составе необходимый комплекс датчиков метеорологических параметров.

В перспективе проектируемая радиолиния может быть использована в составе систем метеорологического мониторинга на значительной территории путем придания контрольным пунктам дополнительной функции ретрансляции сигналов более удаленным пунктам и ретрансляции обратных каналов к центральному пункту ЦП.

Конфигурация такой системы изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2

В дальнейшем будем рассматривать только радиолинию ЦП - КП, пологая, что все другие радиолинии сети Рис.1.1 может покрывать территорию с радиусом равным r = 20 км, т.е площадь

Сравнительно небольшая протяженность радиолинии позволяет ориентировочно наметить диапазоны частот возможные для использования. Здесь следует руководствоваться несколькими критериями: степенью поглощения радиоволн в атмосфере на трассе распространения габаритными размерами антенны, обеспечивающими желаемую форму диаграммы направленности и характер распространения радиоволн на трассе. С точки зрения габаритных размеров и простоты конструкции антенны, частота излучения может быть расположена в нижней части метрового диапазона радиоволн либо в дециметровых диапазонах.

При выборе частоты следует также руководствоваться принятым международными организациями и комитетом радиочастот России распределением радиочастотного ресурса между радиосистемами различного назначения. (Регламент радиосвязи). Выбор конкретной частоты излучения (длины волны) произведем в соответствующем разделе при расчете системных параметров радиолинии.

Важным вопросом ТЗ является характеристика измеряемых метеорологических параметров (диапазон, границы диапазона, разрешение). Эти характеристики не определены в ТЗ. Поэтому необходимо их принять таким, какие они имеют в аналогичных разработках, а также из справочных данных по используемым датчикам (сенсорам) соответствующих параметров. Этим характеристикам посветим соответствующий раздел расчетно-пояснительной записки.

Регламент обмена информацией между ЦП и КП, заданный в ТЗ, позволяет судить лишь о том, что в обмене используется два вида пакетов: запросный (от КП к ЦП) и ответный (от КП к ЦП): такой обмен характерен стационарному режиму работы системы. Возможно, в регламент обмена следует включить режим экстренной передачи информации от КП к ЦП в нештатных ситуациях на КП. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен ниже

ТЗ неопределенна выделенная полоса частот радиоканала. Будем считать что она не должна превышать 12 кГЦ (как для радиостанции передачи речевых сигналов в низовой радиосвязи. Однако, окончательное решение можно принять после соответствующих расчетов, при выполнении которых следует стремиться максимально возможно сужать спектр излучаемого сигнала).

ТЗ предусмотрена всепогодность радиолинии, что означает, что радиолиния должна выполнять свои функции при любых мысленных погодных условиях. Примем для определенности эти условия в виде сильного дождя на всей дистанции с интенсивностью 16км/час при положительной нормальной рефракции радиоволн в атмосфере.

    Другие материалы

    Разработка подсистемы САПР цифровых фильтров
    В данной курсовой работе проводится технико-экономическое обоснование разработки подсистемы САПР цифровых фильтров, устройств, имеющих важное значение для работы любых радиопередающих ус ...

    Спутниковая связь
    Спу́тниковая свя́зь - один из видов космической радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляет ...

    Синтез устройства управления узлом ЭВМ в программе Electronics Workbench (EWB)
    интерфейс синтезируемый Современные приборы и устройства сервиса представляют собой сложные технические системы, реализованные на базе средств вычислительной техники. Цифровые устройства ...

    Копирайт 2018 : www.ordinarytech.ru