Использование модуляции LoRa в средствах радиосвязи, навигации и наблюдения для решения задач управления воздушным движением

В работе рассмотрено применение технологии LoRa в системе передачи данных при решении задач определения местоположения воздушных судов по сети наземных станций многопозиционной системы наблюдения. Актуальность данной проблемы заключается в том, что используемые способы передачи данных не удовлетворяют требованиям надёжности и скрытности передаваемой информации, следовательно, такие системы не защищены от несанкционированного доступа. Передаваемая информация представляет стратегическую важность при решении задач организации воздушного движения на территории РФ. Несанкционированный доступ может привести к перехвату и искажению координатной информации о местоположении воздушного судна. Такая ситуация возможна только в исключительном случае, который приведёт к снижению безопасности полётов и переходу предпосылок к лётным происшествиям в авиационные инциденты. Увеличить надёжность передаваемой информации возможно применением в системах передачи данных шумоподобных сигналов, которые обеспечивают лучшие показатели скрытности передаваемых сигналов и обладают повышенной помехозащищённостью. В настоящее время широкое распространение получила новая технология передачи данных LoRa. В основе этой технологии лежит применение линейной частотной модуляции, которая на протяжении нескольких десятилетий используется в радиолокационных системах. В работе представлен алгоритм функционирования системы передачи данных многопозиционной системы наблюдения, а также проведено его полунатурное моделирование с реализацией в виде виртуального устройства.

1. Антонова В. М. Преимущества применения технологии Lora / В. М. Антонова, Н. Е. Богомолова, Д. А. Руссак // Развитие современной науки: теоретические и прикладные аспекты: Сборник статей студентов, магистрантов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей / Под общей редакцией Т. М. Сигитова. Выпуск 19. Пермь: ИП Сигитов Т.М., 2017. С. 7-9. EDN ZGOWTN.

2. Ватрич А. Д. Радиопередающий модуль системы связи на основе технологии LoRa / А. Д. Ватрич, Г. О. Оплемах, В. М. Иськив // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2021. № 4. С. 76-81. EDN NEZBLI.

3. Верхулевский К. Технология LoRa в вопросах и ответах / К. Верхулевский // Беспроводные технологии. 2016. № 1(42). С. 18-21. EDN VOMQGP.

4. Ерохин В. В. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс в среде LabVIEW для исследования эффективности подавления ПЭМИН / В. В. Ерохин, Е. В. Зайнулин // Вестник научных конференций. 2021. № 5-2(69). С. 23-24. EDN SPKRAV.

5. Ерохин В. В. Экспериментальная установка для исследования приёмников спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS на основе программно-аппаратного комплекса national instruments // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества: Сборник тезисов докладов участников Международной научно-технической конференции, посвященной 45-летию Университета, Москва, 18–20 мая 2016 года. М.: Академия имени Н.Е. Жуковского, 2016. С. 188-189. EDN XBAOXX.

6. Исследование возможности применения технологии LoRa при проектировании систем позиционирования / К. Р. Каримова, Ю. М. Киреева, И. Р. Юмадилова, Г. И. Маснабиева // Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений (ITIDS'2019): Труды VII Всероссийской научной конференции (с приглашением зарубежных ученых): в 3 томах, Уфа, 28–30 мая 2019 года. Том 2. Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2019. С. 75-82. EDN ZGJIQS.

7. Кирюшкин В. В. Определение координат воздушного судна в полуактивной системе мультилатерации с синхронизацией приёмных позиций по запросному сигналу / В. В. Кирюшкин, Н. С. Волков, А. М. Медведев // Радиолокация, навигация, связь: Сборник трудов XXV Международной научно-технической конференции, посвященной 160-летию со дня рождения А.С. Попова. В 6-ти томах, Воронеж, 16–18 апреля 2019 года. Том 4. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2019. С. 46-54. EDN UZJGLF.

8. Марычев Д. С. Оценка параметров ЛЧМ сигналов методом цифровой адаптивной фильтрации / Д. С. Марычев, О. А. Морозов, С. Л. Хмелев // Журнал радиоэлектроники. 2012. № 3. С. 2-14. EDN OXWBSL.

9. Попов В. Тенденции развития систем передачи данных при использовании БЛА / В. Попов, Д. Федутдинов // Зарубежное военное обозрение. 2006. №4. С. 47-52.

10. Саджид А. Ю. О помехозащищенности широкополосных шумоподобных ЛЧМ ФМ и ПС ЛЧМ сигналов / А. Ю. Саджид, А. Н. Устинов // Научные исследования молодых учёных: сборник статей XVI Международной научно-практической конференции, Пенза, 17 января 2022 года. Пенза: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г.Ю.), 2022. С. 74-82. EDN CUVJMD.

11. Применение технологии LoRa в беспилотных авиационных системах / М. А. Межетов, А. И. Тихова, У. С. Вахрушева, А. В. Федоров // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: сборник трудов X Международной научно-практической конференции, Иркутск, 14–15 октября 2021 года. Том 2. Иркутск: Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2021. С. 180-185. EDN UZUCLT.

12. Сенин А. И. Корреляционные свойства последовательностей, построенных на основе Мпоследовательностей и последовательностей Уолша // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2014. № 5(98). С. 88-97. EDN SVZLSV.

13. Сенявин М. М. Обобщения кодов Баркера / М. М. Сенявин // Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем: сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции, г. Москва, Россия, 13–17 ноября 2017 года / Московский технологический университет (МИРЭА). Часть 1. Москва: Московский технологический университет (МИРЭА), 2017. С. 134-136. EDN YNRJTB.

14. Скрыпник О. Н. Оптимизация траектории мобильного псевдоспутника для повышения точности интегрированного навигационно-временного поля ГЛОНАСС / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев // Современные наукоёмкие технологии. 2020. № 2. С. 51-58. DOI 10.17513/snt.37914. EDN KZCVNA.

15. Тележкин В. Ф. Исследование статистических характеристик ошибки определения местоположения для различных алгоритмов в системах мультилатерации / В. Ф. Тележкин, Р. Б. Рюмин // DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2012. Т. 2. № 2. С. 251-252. EDN ZHJIBT.

16. Туринцев С. В. Программная реализация алгоритма кодирования и декодирования местоположения ВС в дискретно-адресном режиме вторичной радиолокации / С. В. Туринцев, М. С. Туринцева // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: Сборник трудов XI Международной научно-практической конференции посвященной празднованию 100-летия конструкторского бюро «Туполев», 55-летия Иркутского филиала МГТУ ГА, 75-летия Иркутского авиационного технического колледжа, Иркутск, 13–14 октября 2022 года. Том 2. Иркутск: Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2022. С. 115-121. EDN YGUUUY.