Сектор распространения земных радиоволн
Руководитель В.А.Егоров

Группа А.А.Пылаева
(распространение земных радиоволн
ДВ-СВ диапазонов
и системы радионавигации)

 

   Основное направление научной деятельности группы состоит в исследовании особенностей распространения радиоволн диапазона 30 - 3000 кГц при их распространении земным лучом.
   На использовании стабильных земных радиоволн основана работа многих радиотехнических систем, в частности, систем радионавигации, без которых невозможно вождение кораблей и самолетов, и которые также широко используются, например, при проведении геофизических и поисковых исследований, требующих точного определения координат. Это классические импульсно-фазовые системы типа LORAN и станции передачи корректирующей информации спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Точность и надежность таких систем во многом определяются точностью знания закономерностей поведения электромагнитного поля над реальной земной поверхностью. В то же время на работу этих систем существенное влияние оказывает волна, отраженная от ионосферы. Как правило, эта волна мешающая, и необходимо так или иначе минимизировать ее влияние, что невозможно без знания особенностей распространения этой волны, поэтому сотрудникам группы приходится заниматься исследованием и отраженных от ионосферы сигналов.
   Изучением распространения земных радиоволн занимались крупнейшие математики и физики - Ватсон, Зоммерфельд, Фок и другие. Ими была решена задача расчета амплитудно-фазовой структуры поля для простейшей модели земной поверхности - однородной по глубине и по расстоянию. В дальнейшем Фейнберг и Фуруцу усложнили модель, введя кусочно-однородные трассы, а Уэйт и Макаров рассмотрели случай неоднородной по глубине Земли.
   Однако практика использования радиосистем и проведенные в группе физические эксперименты показали, что природа существенно сложнее простейших модельных представлений. Реальная земная поверхность всегда резко неоднородна, поскольку сложена из огромного разнообразия горных пород, обладающих вообще говоря неизвестными электрическими свойствами, может быть покрыта льдом, растительностью, появляющимся летом оттаивающим слоем на вечной мерзлоте... Достаточно дополнить эту картину рельефом, как станет ясно, что ни одна из теоретических моделей не соответствует в точности реальной картине.
   Для построения более близких к реальности моделей, в группе совместно со многими научными организациями Академии Наук была проведена комплексная работа по измерению электрических свойств земной поверхности территории бывшего СССР. Она потребовала проведения обширных экспериментальных исследований во многих регионах, в результате чего была составлена карта ГЭР (геоэлектрических разрезов). Также было разработано специальное программное обеспечене для записи полученных карт в память ЗВМ с целью автоматизации расчетов полей. Эта работа была удостоена Университетской премии.
   В настоящее время на основе созданных карт ГЭР, а также алгоритмов и программ расчета по ним электромагнитных полей, в группе выполнен большой объем работ по прогнозированию зон действия станций передачи поправок для спутниковых радионавигационных систем, в частности для систем ГЛОНАСС и GPS. Результатом этих работ являются карты изолиний уровня поля земной волны с нанесенной на них береговой чертой. Эти карты учитывают также и температурно-сезонную зависимость амплитуды сигнала радиомаяка.
   Другим направлением научных исследований на базе созданных карт является определение статистических характеристик электрических свойств реальной земной поверхности и их интерпретация для ряда конкретных регионов России. Целью этих исследований является разработка статистических методов прогнозирования поля земной волны в ДВ-СВ диапазонах, учитывающих близкие к реальным статистические параметры и функции распределения импедансов земной поверхности.
   В связи с созданием новых радионавигационных систем СВ диапазона (с несущими частотами 1.5 -2 МГц), в группе совершенствуются методы расчета поля земной волны на данных частотах для оценки выходных сигналов этих РНС, для решения задач выбора мест их расположения и оптимизации вида сигналов. Для оперативного решения навигационных задач при обработке сигналов данных РНС в мобильных бортовых устройствах, разрабатываются упрощенные аппроксимирующие методы расчета на основе точных базовых расчетов.
   В части исследования отраженных от ионосферы сигналов в группе разрабатан автоматизированный комплекс для приема и регистрации сигналов радиовещательных станций СВ диапазона. Были проведены регулярные наблюдения с целью создания соответствующей базы данных. Разрабатываются алгоритмы обработки этих данных, учитывающие принципиально статистическую природу отраженных сигналов в данном диапазоне. Основная задача этих исследований - выделение отраженного сигнала на основе статистического анализа его смеси с земным и создание модели отраженного сигнала, позволяющей прогнозировать его параметры и тем самым минимизировать его влияние.

   Состав группы :

  • Пылаев Андрей Александрович,
       кандидат физ.-мат. наук,
       старший научный сотрудник,
       раб.телефон 428-43-11, e-mail Pylaev@niirf.spbu.ru.
  • Поляков Михаил Анатольевич, программист.
  • Тамкун Людмила Григорьевна,
       ведущий программист.
  • Тихомиров Николай Павлович,
        кандидат физ.-мат. наук,
        старший научный сотрудник.
  • Хованский Константин Николаевич,
        cтарший научный сотрудник.

      E-mail contacts - Pylaev@niirf.spbu.ru


    На страничку НИИРФ