cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2020-23-5-19-28caht-1742Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTПовышение стабильности частоты ВЧ-сигналов в передающем устройстве курсового радиомаяка на основе статистического оценивания фазIncreasing frequency stability of HF signals in the transmitting device of the localiser based on statistical estimation of phasesГабриэльянД. Д.GabrielyanD. D.

Габриэльян Дмитрий Давидович, доктор технических наук, профессор, заместитель начальника НТК по науке

г. Ростов-на-Дону

Dmitriy D. Gabrielyan, Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Head of STC in Science

Rostov-On-Don

d.gabrieljan2011@yandex.ruКостенкоП. И.KostenkoP. I.

Костенко Петр Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры авиационного электрорадиоприборного оборудования

г. Ростов-на-Дону

Petr I. Kostenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chair of Airborne Electrical Radio Equipment

Rostov-On-Don

pit.kostenko.73@mail.ruСафарьянО. А.SafaryanO. A.

Сафарьян Ольга Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры кибербезопасности информационных систем

г. Ростов-на-Дону

Olga A. Safaryan, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chair of Cyber Security of Information Systems

Rostov-On-Don

safari_2006@mail.ruРостовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязиРоссияFSUE Rostov Radio-Communication Research InstitutionRussian FederationРостовский филиал МГТУ ГАРоссияRostov Branch of Moscow State Technical University of Civil AviationRussian FederationДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2020261020202351928Copyright © Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А., 20202020Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А.Gabrielyan D.D., Kostenko P.I., Safaryan O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1742

В статье на основе использования метода статистической стабилизации частоты рассмотрены вопросы повышения стабильности частоты и синхронизации формируемых ВЧ-сигналов в передающей части КРМ при использовании многоканального варианта построения. Показано, что наличие цифрового устройства коррекции частоты и фазы позволяет легко реализовать предлагаемый метод. Отмечены два основных фактора, влияющих на стабильность частоты и синхронизацию фаз ВЧ-сигналов при эксплуатации КРМ. Первый фактор определяется отклонением текущей (на интервале измерений) частоты i -го ВЧ-сигнала от среднего значения (i) частоты в n-м канале. Второй фактор связан с изменением в процессе эксплуатации КРМ средней частоты каждого из формируемых ВЧ-сигналов и отклонением ее на величину (i) от номинального значения. На основе описания ВЧ-сигналов в каналах передающей части КРМ получены соотношения, определяющие оптимальные в смысле метода наименьших квадратов оценки как отклонений (i) текущих значений частоты от среднего значения, так и изменения среднего значения частоты при эксплуатации КРМ. Рассмотрен наиболее важный с практической точки зрения случай оценки только отклонений текущих значений частоты ВЧ-сигнала от среднего значения на интервале измерений. Показано, что применение метода статистической стабилизации частоты позволяет для передающей части КРМ, включающей N каналов формирования ВЧ-сигналов, повысить стабильность частоты и синхронизацию фазы ВЧ-сигнала в  раз. Это позволяет повысить точность формирования суммарной и разностной диаграмм направленности и соответственно установки линии курса в направлении взлетно-посадочной полосы. Кроме того, на основе полученных значений оценок параметров частоты и относительной нестабильности формируемых ВЧ-сигналов может приниматься решение о состоянии контролируемого параметра по критерию НОРМА – УХУДШЕНИЕ – АВАРИЯ.

The article based on the method of statistical frequency stabilization deals with the issues of increasing frequency stability and synchronization of the forming HF signals in a transmitting device of a localizer using a multichannel variant of construction. It was demonstrated that the available digital unit of frequency and phase correction allows easy application of the proposed method. Two main features of the localizer operation affecting frequency stability and phase synchronization of HF signals are noted. The first factor is determined by deviation of the present -HF signal frequency (on the measurement interval) from the average (i) frequency value in n-channel. The second one is related to average frequency variation of each of the forming HF signals and its deviation within the (i) value from the nominal value during localizer operation. On the basis of HF signals description in channels of the transmitting device of a localizer ratios are obtained determining optimal values in terms of the method of least square method as (i) deviations of the present frequency values from the average value as well as variations of average frequency values during localizer operation. The article considers the most significant, from an applicatory point of view, case of assessment covering only deviations of the present HF signals frequency values from the average value on the measurement interval. It is shown that application of the method of statistical frequency stabilization allows the transmitting device of a localizer including N channels of HF signals formation to increase frequency stability and HF signals phase synchronization times. That enables to improve accuracy of forming integrated and difference directivity diagrams and setting heading in the runway direction as well. Apart from that, on the basis of the received values of frequency parameters estimation and relative instability of the forming HF signals a decision can be made about the condition of the controlled parameter by the criterion STANDARD-DETERIORATION-ACCIDENT.

курсовой радиомаякантенная решеткаВЧ-сигналстабильность частотысинхронизация фазоценки отклонения частоты и фазы от номинальных значенийlocalizerantenna arrayHF signalfrequency stabilityphase synchronizationestimates of frequency and phase deviation from nominal valuesReferencesБорисов Е.Г. Совместная обработка измерений в дальномерно-доплеровской много- позиционной радиолокационной системе // Научный Вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23, № 2. С. 8–19. DOI: 10.26467/2079-0619-2020-23-2-8-19Borisov, E.G. (2020). Joint processing of measurements in a rangefinder-doppler multistatic radar system. Civil Aviation High Technologies, vol. 23, no. 2, pp. 8–19. DOI: 10.26467/2079-0619-2020-23-2-8-19. (in Russian)Ивенин И.Б., Курилёнок А.С. Оптимальное управление трафиком воздушных судов, следующих в аэродромной зоне на посадку // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 2. С. 22–31. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-22-31Ivenin, I.B. and Kurilenok, A.S. (2018). Optimal traffic management for aircraft approaching the aerodrome landing area. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 2, pp. 22–31. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-22-31. (in Russian)Жильцов И.Е., Митрофанов А.К., Рудельсон Л.Е. Оценка пропускной способности в задаче совместного планирования потоков воздушных судов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 2. С. 83–95. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-83-95Zhiltsov, I.E., Mitrofanov, A.K. and Rudelson, L.E. (2018). Air space capacity assessment regarding the problem of the collaborative management of air traffic flows. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 2, pp. 83–95. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-83-95. (in Russian)Завалишин О.И. О двухсозвездных GBAS // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 3. С. 37–46. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-3-37-46Zavalishin, O.I. (2018). About two-star GBAS. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 3, pp. 37–46. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-3-37-46. (in Russian)Борисов Е.Г. Определение местоположения воздушных объектов в полистатической радиолокационной системе, паразитирующей на излучении телекоммуникационных систем // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 5. С. 105–116. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-5-105-116Borisov, E.G. (2018). Determination of the location of air objects in polistatic radar system parasitising on radiation telecommunication systems. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 5, pp. 105–116. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-5-105-116. (in Russian)Рудельсон Л.Е., Смородский С.Н., Чернышева В.А. Динамическая дисциплина формирования потоков при совместном использовании общесистемной информации // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 6. С. 79–91. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-6-79-91Rudelson, L.E., Smorodsky, S.N. and Chernysheva, V.A. (2018). Dynamic discipline of parallel service in concept flight and flow-information for a collaborative environment. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 6, pp. 79–91. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-6-79-91. (in Russian)Чинючин Ю.М., Белкин В.А. Математические аспекты оптимизации работы авиационных двигателей по критерию минимального расхода топлива на этапе снижения воздушно- го судна // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 1. С. 97–106.Chinyuchin, Yu.M. and Belkin, V.A. (2017). Mathematical aspects of aircraft engines running optimization for minimum fuel consumption while landing. Civil Aviation High Technologies, vol. 20, no. 1, pp. 97–106. (in Russian)Чехов И.А. Пути развития систем навигации в рамках внедрения концепции CNS/ATM // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 4. С. 98–106. DOI: 10.26467/2079-0619-2017-20-4-98-106Chekhov, I.A. (2017). Ways of navigation systems development within the implementation of the cns/atm concept. Civil Aviation High Technologies, vol. 20, no. 4, pp. 98–106. DOI: 10.26467/2079-0619-2017-20-4-98-106. (in Russian)Воробьев В.В., Власова А.В. Роль радиоэлектронного оборудования в управлении безопасностью полетов при реализации глобального аэронавигационного плана ИКАО // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 4. С. 156–161. DOI: 10.26467/2079-0619-2017-20-4-156-161Vorobyov, V.V. and Vlasova, A.V. (2017). The role of navigational aids in flight safety management within icao global air navigation plan. Civil Aviation High Technologies, vol. 20, no. 4, pp. 156–161. DOI: 10.26467/2079-0619-2017-20-4-156-161. (in Russian)Костенко П.И., Левченко А.Н., Акулов Г.А. Вариант построения схемы выравнивания фазового фронта линейной антенной решетки системы курсового радиомаяка // Инновационные аспекты развития гражданской авиации: сборник трудов Международной научно- практической конференции (Авиатранс-2016). Ростов-на-Дону, 31 марта-1 апреля 2016 г. Ростов-на-Дону: Общество с ограниченной ответственностью «Фонд науки и образования», 2016. С. 189–193.Kostenko, P.I., Levchenko, A.N. and Akulov, G.A. (2016). Variant postroyeniya skhemy vyravnivaniya fazovogo fronta lineynoy antennoy reshetki sistemy kursovogo radiomayaka [Variant of constructing the scheme of alignment of the phase front of the linear antenna array of the course beacon system]. Innovatsionnyye aspekty razvitiya grazhdanskoy aviatsii: sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Aviatrans-2016) [Innovative aspects of civil aviation development: materials of the International scientific and practical conference (Aviatrans-2016)]. Rostovon- Don: OOO «Fond nauki i obrazovaniya», pp. 189–193. (in Russian)Войтович Н.И., Жданов Б.В. Способ регулировки информационного параметра курсо-глиссадных радиомаяков и устройства его реализации (варианты). Патент RU № 2695316 С 2. 23.07.2019 г.Vojtovich, N.I. and Zhdanov, B.V. (2019). Method for adjusting information parameter of course-glide path beacons and its implementation device (embodiments). Patent RU, no. 2695316 С 2, July 23, 2019. (in Russian)Зотов А.В., Жданов Б.В., Войтович Н.И. Диаграммы направленности антенны курсового радиомаяка ILS на поверхности с поперечным уклоном // Вестник Южно-уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2014. Т. 14, № 4. С. 5–27.Zotov, A.V., Zhdanov, B.V. and Voytovich, N.I. (2014). Antenna pattern of ils localizer on the surface with transverse-slope. Bulletin of the south ural state university. Series: computer technologies, automatic control, radio electronics, vol. 14, no. 4, pp. 5–27. (in Russian)Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А. Вопросы стабилизации частоты и синхронизации сигналов в распределенных информационно-измерительных системах // Актуальные аспекты развития воздушного транспорта: сборник трудов Международной научно-практической конференции (Авиатранс 2019). Ростов-на-Дону, 21-23 июня. 2019 г. Ростов-на-Дону: Общество с ограниченной ответственностью «Фонд науки и образования», 2019. Т. 2. С. 595–603.Gabrielyan, D.D., Kostenko, P.I. and Safaryan, O.A. (2019). Voprosy stabilizatsii chastoty i sinkhronizatsii signalov v raspredelennykh informatsionno-izmeritelnykh sistemakh [Questions of frequency stabilization and signal synchronization in distributed information and measurement systems]. Aktualnyye aspekty razvitiya vozdushnogo transporta: sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Aviatrans-2019) [Relevant aspects of air transport development: materials of the International scientific and practical conference (Aviatrans 2019)]. Rostov-on-Don: OOO «Fond nauki i obrazovaniya», vol. 2, pp. 595–603. (in Russian)Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А. Особенности использования статистического метода стабилизации частоты генераторов в распределенных информационно- измерительных системах // Научный Вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 6. С. 75–85. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-6-75-85Gabrielyan, D.D., Kostenko, P.I. and Safaryan, O.A. (2019). Features of the use of the statistical method of frequency stabilization of generators in distributed information-measuring systems. Civil Aviation High Technologies, vol. 22, no. 6, pp. 75–85. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-6-75-85. (in Russian)Габриэльян Д.Д. Метод оценки частот в системе генераторов / Д.Д. Габриэльян, А.А. Прыгунов, А.Г. Прыгунов, О.А. Сафарьян // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1, № 2. C. 72–77.Gabrielyan, D.D., Prygunov, A.A., Prygunov, A.G. and Safarian, O.A. (2012). Method of estimating frequency generator system. Physical Bases of Instrumentation, vol. 1, no. 2, pp. 72–77. (in Russian)Safaryan O. Method of reducing phase noise in the system simultaneously and independently operating the high-frequency signal generators / O. Safaryan, I. Sakharov, N. Boldyrikhin, I. Yengibaryan // Engineering Computations. 2017. Vol. 34, no. 8 (2). Pp. 2586–2594.Safaryan, O., Sakharov, I., Boldyrikhin, N. and Yengibaryan, I. (2017). Method of reducing phase noise in the system simultaneously and independently operating the high-frequency signal generators. Engineering Computations, vol. 34, no. 8 (2), pp. 2586–2594.Мазмишвили А.И. Теория ошибок и метод наименьших квадратов. М.: Недра, 1978. 312 с.Mazmishvili, A.I. (1978). Teoriya oshibok i metod naimenshikh kvadratov [Theory of errors and method of least squares]. Moscow: Nedra, 312 p. (in Russian)Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения, теоремы, формулы. М.: Изд-во Наука, 1974. 832 с.Korn, G. and Korn, T. (1977). Spravochnik po matematike dlia nauchnykh rabotnikov i inzhenerov: Opredeleniya, teoremy, formuly [Handbook of mathematics for researchers and engineers: Definitions, theorems, formulae]. Moscow: Izdatelstvo Nauka, 832 p. (in Russian)Белов Л.А. Формирование стабильных частот и сигналов: учеб. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 224 с.Belov, L.A. (2005). Formirovaniye stabilnykh chastot i signalov: uchebnoye posobiye [Forming stable frequencies and signals: a tutorial]. Moscow: Izdatelskiy tsentr «Akademiya», 224 с. (in Russian)Шахтарин Б.И., Качармина Е.Г., Вельтищев В.В. Анализ синтезатора частот с дробно-переменным коэффициентом деления делителя // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 2. С. 122–131. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-122-131Shakhtarin, B.I., Kacharmina, E.G. and Veltischev, V.V. (2018). Analisys of fractionaln frequency synthesizers. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 2, pp. 122–131. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-2-122-131. (in Russian)Быков А.А., Сидоркин Ю.А., Ковальчук А.А. Применение сигма-дельта модуляторов в дробных синтезаторах частоты // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2011. № 2. С. 77–83.Bykov, A.A., Sidorkin, Yu.A. and Kovalchuk, A.A. (2011). Primeneniye sigma-delta modulyatorov v drobnykh sintezatorakh chastoty [Application of Sigma-Delta modulators in fractional frequency synthesizers]. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering, no. 2, pp. 77–83. (in Russian)Шахтарин Б.И., Быков А.А. Сигма дельта модулятор // Научный Вестник МГТУ ГА. 2010. № 158. С. 156–161.Shakhtarin, B.I. and Bykov, A.A. (2010). Sigma delta modulator. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, vol. 158, pp. 156–161. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.