Оптимальное соотношение полосы пропускания и ширины амплитудного спектра

очень узкой, то студент при проходе через нее исказится. Если дверь очень широкая, то вместе со студентом в аудиторию могут проникнуть нежелательные элементы

Часто возникает у слушателей вопрос о необходимости использования в современных радиопередачах кодирования информации с помощью азбуки МОРЗЕ (морзянка), когда появилась возможность применения более совершенных способов передачи сигнала. Условие неискаженной может объяснить преимущества морзянки. Дело в том, что амплитудный спектр радиосигналов "точка-тире" очень узкий, это позволяет значительно увеличить импульсную мощность передаваемого сигнала, а с другой стороны, узкий амплитудный спектр сигнала позволяет увеличить чувствительность приемников с одновременным уменьшением воздействия шумов и помех за счет сужения полосы пропускания. Все это увеличивает надежность радиосвязи и дальности ее действия при тех же уровнях энергетических затрат.

И еще один пример из нашей повседневной жизни, на шкалах современных широковещательных приемников можно увидеть аббревиатуры АМ и ЧМ, которые означают амплитудную и частотную модуляции. Почему в настоящее время отдают предпочтение приему частотно-модулированных сигналов? Это объясняется тем, что при амплитудной модуляции спектр радиосигнала линейчатый, а при частотной сплошной. При линейчатом спектре часть полезной информации теряется, так как она не представлена соответствующей линией в спектре, поэтому качество принимаемого сигнала при частотной модуляции значительно выше. Тем более, что частотная модуляция обеспечивает более защищенный от помех прием сигналов.

3.6.Использование эффекта Допплера в охранных системах

Эффект Допплера заключается в том, что при изменении расстояния между наблюдателем и источником колебаний происходит изменение частоты этих колебаний в точке наблюдения. Многие замечали этот эффект, когда мимо них проносился транспорт или другой источник сигнала звуковой частоты. При приближении этого источника тон сигнала казался выше, а при удалении – ниже, чем при неподвижном источнике. При этом изменение частоты пропорционально скорости изменения расстояния между наблюдателем и источником сигнала. Эффект Допплера свойственен также и электромагнитным колебаниям. Если расстояние между радиоприемником и передатчиком меняется, то частота сигнала, принятого приемником, отличается от частоты сигнала передатчика. Величину изменения частоты из-за наличия скорости сближения можно определить, если вычесть из частоты при неподвижном приемнике частоту при сближении.

При наблюдении отраженного сигнала от движущейся цели допплеровская частота в два раза больше и ее можно точнее измерить. Наличие такой частоты свидетельствует о появлении такой цели в области действия радиолуча передатчика. Интегрируя допплеровскую частоту можно определить расстояние до движущейся цели, если известна начальная дальность обнаружения цели. Радиоволновые допплеровские извещатели, применяемые для охраны объектов, имеют четкую диаграмму направленности как по углу, так и по дальности, поэтому они позволяют определить появление движущегося предмета в зоне диаграммы и расстояние до него, хотя в практических образцах дальность не определяется ввиду малой дальности обнаружения этого предмета ( около 150 метров).

Для обмана такой системы нарушитель должен двигаться очень медленно, так как допплеровский извещатель реагирует на скорость движения начиная с 1,5 м/мин.

4.Технические средства охраны морских судов.

4.1. Состав технических средств охраны морских судов (Схема ТСОС Рис 11).

Технические средства охраны морских судов предназначены для обеспечения безопасности судна в различных условиях эксплуатации. Сюда можно отнести, в первую очередь, навигационную безопасность, а также безопасность судна, людей и грузов в случае террористических и пиратских акций. Особенностью технических систем морского судна является их унифицированность, т.е. одна и та же система может быть многофункциональной и обеспечивать как навигационную безопасность, так и охранные функции. Примером является автоматизированная идентификационная система (АИС), которая дает береговым службам информацию, необходимую для безопасности маневрирования судна в пределах акватории морского порта, и которая может быть использована для передачи сигнала тревоги в случае нападения на судно.

В целом, все технические средства охраны морских судов могут быть разделены на две группы – это средства оповещения береговых служб о нападении на судно и средства активной защиты самого судна. Основные системы, входящие в состав этих средств, представлены на Рис 11.

4.2. Технические средства оповещения о нападении.

4.2.а.Система управления движением судов (СУДС)

Основные задачи, решаемые СУДС:

-получение информации о навигационной обстановке от различных сенсоров;

-обобщение данных о целях и представление их в табличном виде и графически в сочетании с многослойными электронными картами;

-оперативный контроль за движением судов;

-планирование графика движения судов;

-анализ навигационной ситуации и выдача сигнала тревоги и предупреждения в соответствии с задаваемыми оператором критериями;

-предоставление вспомогательной навигационной и прочей информации.

В принятой Международной Морской Организацией (ИМО) в 1983г. Резолюции А.529(13) содержатся стандарты точности судовождения, которые определяют требования, удовлетворяющие нужды общей навигации. При этом районы плавания для судов,

следующих со скоростью до 30 узлов подразделяются на две основные зоны:- открытое море и прибрежные районы;

- подходы к портам и портовые воды, а также узкости, в которых ограничена свобода маневрирования судов.

Служба управления движением судов (СУДС) представляет собой организационную структуру, укомплектованную квалифицированным персоналом и оснащенную необходимыми техническими средствами, предназначенную для повышения безопасности и эффективности судоходства в определенном районе.

СУДС обычно вводится на подходах к портам, на портовых акваториях, в узких каналах и других районах, характеризующихся сложностью в навигационном отношении, большой интенсивностью движения, регулярным движением судов, перевозящих опасные или вредные грузы, или уязвимостью окружающей среды.

Обслуживание судоходства в зоне действия СУДС осуществляется центрами и постами управления движением судов (УДС). Центры и посты оснащаются средствами связи, обзорным радиолокатором и другим необходимым оборудованием. СУДС, выполняющие радиолокационную проводку судов, оборудуются радиолокационными станциями высокой разрешающей способности, управляемыми с центрального поста управления дистанционно или по кабельной линии. Карта-схема зоны обслуживания СУДС изображается в крупном масштабе на экране. Информация о судах, находящихся в зоне, обрабатывается компьютерами и выводится на графические и цифровые дисплеи. На них в графическом, цифровом и текстовом виде отмечаются суда и собранная о них информация (размер судна, присвоенный ему порядковый номер, вектор его скорости и т.п.). По запросу оператора выдаются сведения о положении судна относительно оси фарватера, точек поворота и других контрольных точек или в выбранной системе координат, предвычисленное время подхода к контрольным точкам и другие данные. Программа вычислительного комплекса может предусматривать оценку опасного сближения судов, опасности посадки на мель, контроль нахождения судов, стоящих на якоре, в пределах отведенных им зон т.п. Связь между центром УДС, постами и судами обычно устанавливается на выделенных каналах УКВ. Каналы и позывные для связи указываются в

правилах плавания в зоне действия в СУДС.

Радиообмен центра (поста) СУДС с судами, а также текущая радиолокационная информация документируется. Записи хранятся в течение трех суток, а если имели место аварийные ситуации или аварийные случаи – до конца расследования.

Функции СУДС могут различаться в довольно широких пределах в зависимости от причин установления СУДС в соответствующих районах и технической оснащенности центров и постов УДС. В простейших случаях они ограничиваются информационными сообщениями, в наиболее сложных охватывают организацию движения судов с предупреждением развития опасных ситуаций, вызов спасательных и аварийных служб, содействие их работе.
Обязательными для выполнения капитаном проводимого судна являются указания центра УДС, касающиеся очередности движения, маршрута и скорости движения, места якорной стоянки, точек передачи сообщений, а также выполнения привил расхождения или обгона в канале и действий по предотвращению непосредственной опасности. Все другие сообщения центра или поста УДС имеют информирующий или рекомендательный характер. Контроль и информирование со стороны центра УДС не снимают с капитана ответственности за безопасность судна

РаботуСистемы Управления Движением Судов (СУДС) обеспечивают следующие системы:

-Автоматические Идентификационные Системы (АИС);

-Береговые Глобальные Морские Системы Связи при Бедствии (ГМССБ);

-система УКВ связи;

-лазерная система швартовки крупнотоннажных судов;

-системы мониторинга и охраны мобильных и стационарных объектов;

-система интеграционного глобального мониторинга и анализа (СИГМА);

-комплекс информационной поддержки мониторинга (КИПМ);

-контрольно-корректирующая станция глобальных навигационных спутниковых систем «Аква-станция»;

-система диагностики состояния оборудования Transas Octopus.

4.2.б.Глобальная позиционная система (ГПС)

Глобальная система позиционирования (GPS) совершила настоящий переворот в навигации. Во многих случаях, когда точность определения местоположения объекта не должна превышать 5-10м, портативный приемник GPS, сопоставимый по размеру и цене с мобильным телефоном, просто незаменимая вещь, позволяющая отказаться от традиционных методов определения координат и экономить время и средства.

Широкое распространение с середины 1990-х годов доступных приемников GPS преобразило практику навигации. Точность этих приборов, их способность функционировать при любых погодных условиях сделали гораздо более безопасными многие специальности и виды досуга. Технология GPS постоянно совершенствуется, становится все более дешевой. Уже появились миниатюрные приемники GPS, встроенные в наручные часы, в мобильные телефоны, карманные компьютеры и другие электронные устройства.

Глобальная система позиционирования - детище американского военного ведомства. Изначально она была задумана как точный и надежный всепогодный инструмент навигации для армии, флота и военно-воздушных сил США. Систему стали разрабатывать в начале 1970-х годов, однако полностью была введена в действие только в середине 1990-х. Первоначально проект именовался Navstar GPS (Навигационная спутниковая система отсчета времени и расстояний), но сегодня повсеместно известен просто как GPS.

Подобно многим другим более ранним военным технологиям, GPS очень скоро доказала возможность своего применения во многих других, вполне мирных областях человеческой деятельности, включая картографию, геологию, геодезию, а также коммерческую и любительскую навигацию.

Глобальная система позиционирования (GPS) состоит из трех отдельных, связанных элементов: наземного сегмента (наземных станций слежения), космического сегмента (спутников) и пользовательского сегмента (персональных приемников GPS). Все три объединяются посредством передачи и приема радиосигналов.

Пять наземных станций сегмента управления размещены на базах ВВС США по всему миру, а именно: в Колорадо-Спрингс (Северная Америка), на Гавайях (центральная часть Тихого океана), на острове Вознесения (центральная часть Атлантического океана), на острове Диего-Гарсия (Индийский океан) и на атолле Кваджалейн (западная часть Тихого океана). Наземные станции постоянно следят за работой спутников, контролируют их точное положение, корректируют орбиту, синхронизируют атомные часы и передают на спутники данные о точном местоположении и времени.

Космический сегмент системы составляют двадцать четыре спутника GPS, которые вращаются вокруг Земли на высоте около 20200 км. Всего орбит шесть и на каждой находится по четыре спутника . Каждый спутник за 12 часов совершает один виток вокруг Земли. Орбиты расположены так, что в любой момент времени на линии прямой связи с любой точкой поверхности планеты находятся по крайней мере пять спутников.

Каждый спутник постоянно передает радиосигналы, в которых закодированы данные как о его собственном положении и скорости, так и о положении и скорости всех остальных спутников. Кроме того, каждый спутник транслирует сигналы точного времени по собственным атомным часам. Все спутники поддерживают друг с другом постоянную связь, поэтому каждый из них "знает", где в каждый момент времени находятся все прочие спутники системы.

Глобальная система позиционирования оснащена 24 спутниками, вращающимися вокруг Земли на высоте 20200 км. Каждый спутник за 12 часов совершает один виток.

Пользовательский сегмент представлен всеми имеющимися в мире приемниками GPS. Поскольку все, что делает приемник ради определения собственного местоположения, сводится к получению сигналов со спутников - сами устройства лишены качеств передатчика, то, соответственно, верхнего предела численности пользователей просто не существует.

Когда система впервые стала доступной для гражданских лиц, Министерство обороны США обеспечило военным преимущество в ее использовании путем включения в принимаемые гражданскими GPS сигналы намеренных и случайных ошибок. Такая практика получила название селективного доступа.

Реальным проявлением подобного подхода стало то, что, если военные приемники могли определять местоположение с точностью до 15 м, а в отдельных случаях и до 1 м и даже меньше, то точность гражданских не превышала 100 м. При этом выбор величины ошибки производился методом случайных чисел и узнать ее было фактически невозможно. К счастью, 1 мая 2000 г. практика селективного доступа была отменена, и сегодня точность показаний гражданских и военных приемников вполне сопоставима.

По сравнению с традиционными навигационными приборами и приемами, портативный приемник GPS обладает определенными преимуществами. Он работает все 24 часа в сутки в любых погодных условиях и в любой точке планеты, способен указать местоположение с погрешностью до 15м, что достаточно для туристов и целого ряда производственных нужд.

В пользу преимуществ приемника GPS для человека, оказавшегося в незнакомой местности, можно привести три ключевых довода:

-приемник фиксирует ваше точное местоположение даже в условиях нулевой видимости;

-он указывает направление на цель вашего путешествия и расстояние до нее;

-приемник запоминает ваше нынешнее положение, поэтому впоследствии вы сможете это положение восстановить, то есть вернуться на прежнее место.

Без исключительной точности, обеспечиваемой атомными часами, GPS работать не могла бы. Качество позиционирования зависит от точности измерения времени, за которое радиосигналы, распространяющиеся со скоростью света (около 300 000 км/с), проходят расстояние от спутника до приемника. Ошибка в 1 мс (одна тысячная секунды) выльется в ошибку позиционирования на местности величиной в 320 км. Атомные часы позволяют рассчитывать время с точностью, измеряемой наносекундами (миллиардными долями секунды).

К таким местам, где приемник GPS, как правило, бесполезен, относятся:

-внутренние помещения зданий;

-пещеры;

-подводное пространство.

Места, где прием будет слабым или неустойчивым:

-городские улицы с высотными зданиями;

-глубокий каньон или ущелье;

-густой лес или джунгли

В определенных местах приемник GPS, возможно, не будет принимать четкий сигнал со спутника и, следовательно, может указывать неточное положение. К таким местам относятся города с большим количеством высотных зданий, густой лес и джунгли, глубокие каньоны. Исправить ситуацию можно, поднявшись выше над землей и обеспечив прибору больший обзор небесной сферы.

Метод измерения по двум частотам более точен и используется в военных приемниках. Он базируется на такой особенности радиосигналов разной частоты, как способность к различным по величине рефракционным искажениям. Путем сопоставления различий в синхронизации двух сигналов разной частоты вычисляется точное значение рефракции.

Спутники GPS передают сигналы на двух частотах, обозначаемых как L1 и L2. Гражданские приемники могут принимать только сигналы на частоте L1, тогда как военные работают с обеими частотами, что позволяет им выполнять соответствующую коррекцию.

Среднее время прохождения радиосигнала от спутника к приемнику - порядка 0,06 секунды. При столь мизерных величинах надежная работа GPS возможна только при условии исключительно точного отсчета времени, который и обеспечивают атомные часы.

Стоимость атомных часов колеблется от 50 тыс. до 100 тыс. долларов. Понятно, что в вашем приемнике GPS за 100 долларов таких часов нет. Тем не менее с помощью хитроумной математической операции, которая выполняется в ходе определения местоположения, внутренние часы приемника могут быть синхронизированы с часами спутника, что на какое-то время делает их не менее точными, чем атомные.

При наличии единственного спутника мы имеем одну окружность положения - путешественник может находиться в любой ее точке. С двумя спутниками получаем две взаимопересекающиеся окружности положения, и выбор возможного положения путешественника ограничивается двумя точками. С появлением третьего спутника появляется и третья окружность, фиксирующая положение человека в единственной точке пересечения всех трех окружностей.

Строго говоря, пересечение трех сфер дает не одну точку, а две, однако приемник без труда вычленяет расположение одной из точек далеко в космосе и просто ее игнорирует.

Сигнал с четвертого спутника необходим для синхронизации внутренних часов приемника с атомными часами спутника, поэтому для точного определения местоположения нужно как минимум четыре спутника.

Как только приемник GPS узнает точное местоположение спутника и расстояние до него, он сможет вычертить вокруг точки нахождения спутника сферу положения, и тогда сам приемник будет находиться в какой-то точке этой сферы. В сущности, отнюдь не "в какой-то", поскольку основная часть сферы находится далеко в космосе. Приемник будет располагаться где-то вблизи поверхности земли - позиционирование GPS трехмерное и включает высоту.

Когда обзор небесной сферы ограничен, приемнику GPS, возможно, удастся поймать сигнал лишь от трех спутников. И в этом случае приемник должен использовать один из спутников для синхронизации часов. Расчет высоты, таким образом, не производится, а с помощью двух других сигналов выполняется определение местоположения в двухмерном (2D) пространстве.

Переключаясь на режим 2D, приемник сообщает об этом своему владельцу соответствующей индикацией на дисплее. Ошибка определения местоположения может составлять от 150 до 1525 м, поэтому слишком полагаться на данные режима 2D в серьезных ситуациях не следует. По возможности перейдите место, где прибору будет обеспечен более широкий обзор небесной сферы.

4.2.в.Судовая система охранного оповещения (ССОО)

Все морские суда, на которые распространяется действие Кодекса ОСПС, должны иметь системы тревожного оповещения. Эти системы при приведении их в действие должны передавать тревожное оповещение в направлении судно-берег, указывающее опознавательные данные судна, его координаты и предупреждающие, что безопасность судна находится под угрозой.Это оповещение не должны принимать другие суда. На самом судне должен отсутствовать сигнал оповещения. Оповещение должно продолжаться непрерывно, пока не будет выключено.

Система должна приводится в действие с ходового мостика и по меньшей мере из одного другого места, которое устраивается так, чтобы предотвратить ее случайное срабатывание. В случае, когда Администрация получает извещение о переданном тревожном сигнале, оно немедленно извещает государство, вблизи которого судно в данное время совершает плавание.