ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

С.Ю. Воробьёв, Д.Б.Хорольский

Учреждение «Республиканский центр управления и реагирования на чрезвычайные ситуации Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»,

г. Минск, Республика  Беларусь

Аннотация. Рассматриваются вопросы перспектив применения коротковолнового диапазона длин волн для организации радиосвязи на дальние расстояния между подразделениями системы Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, его особенности, преимущества и недостатки.

Ключевые слова: радиосвязь, радиоволна, короткие волны, диапазон, ионосфера.

Стремительное развитие науки и техники, начавшееся в XX-м столетии, привело не только к резкому ухудшению среды обитания человечества, но и к большому числу крупных техногенных аварий и катастроф. В сочетании с природными катаклизмами они создают напряженную обстановку с частыми чрезвычайными ситуациями (далее - ЧС). В сложившейся ситуации возникают новые проблемы: быстрое получение первичной информации о возникшей ЧС, а также дальнейшее обеспечение необходимого потока информации при работах по ее ликвидации [1]. 

Успех аварийно-спасательных работ при ликвидации ЧС определяется целым рядом факторов: оперативностью начала операции, наличием профессионально подготовленных и обеспеченных всем необходимым сил, их оснащенностью необходимыми средствами управления, условиями обстановки и др. Однако, не подвергая сомнению важность перечисленных факторов, во главе ставится обеспечение управления силами и средствами в условиях ЧС. В настоящее время управление превратилось в один из важнейших показателей уровня готовности органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям (далее - ОПЧС) [2]. Роль связи и автоматизации, как основной составляющей процесса управления становится все значимее по мере организационного и технического совершенствования ОПЧС [2].

Радиосвязь является важнейшей, а во многих случаях и единственной связью, способной обеспечить управление органами управления, силами и средствами в самой сложной обстановке при действиях в зонах ЧС и при нахождении начальников, командиров (штабов) в движении [3]. Потеря связи ведет к потере управления [4].

При проведении аварийно-спасательных работ, передачи данных с места ЧС, управлениями ОПЧС может возникнуть необходимость передачи информации на значительные (район - областной центр, областной центр - столица, район - столица, район одной области - район другой области) расстояния.

Так, протяженность территории республики с севера на юг 560 км, с запада на восток 650 км [5].

В настоящее время в ОПЧС применяются КВ, УКВ системы радиосвязи, а также мобильная сотовая радиосвязь стандарта GSM. Эти средства используются как для организации подвижной радиосвязи, так и для организации фиксированной радиосвязи. В основном средства радиосвязи применяются в качестве резерва проводных средств, но в ряде случаев - и как основной вид связи (для подвижных транспортных средств, в зонах ЧС и т.п.) [3].

Коротковолновая (далее - КВ) радиосвязь (частота 3-30 МГц) является одним из основных видов связи, предназначенным для работы в радиосетях республиканского и областных уровней. В особый период и военное время сети КВ радиосвязи будут основным видом радиосвязи [3].

Благодаря способности коротких волн эффективно отражаться от ионосферы возможна радиосвязь на значительные расстояния при небольшой мощности передатчика [6]. Вместе с тем условия распространения радиоволн КВ диапазона имеют существенные отличия по сравнению с распространением радиоволн других диапазонов.

Большое влияние на распространение радиоволн  КВ диапазона оказывает область атмосферы, ионизированная в результате солнечной радиации, - ионосфера [7].

Радиоволны КВ диапазона, излучаемые передающей антенной, могут достигать точек приема различными путями: распространяясь вдоль земной поверхности (земные или поверхностные), и волны, достигающие отдельных слоев ионосферы и отражающиеся от них (ионосферные или пространственные) [7]. Земные волны при относительно небольших мощностях передатчиков, свойственных мобильным радиостанциям, распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров, так как они испытывают значительное поглощение в Земле, возрастающее с ростом частоты [7]. 

 
Ионосферные волны за счет однократного или многократного отражения от ионосферы при благоприятных условиях могут распространяться на сколь угодно большие расстояния. Их основное свойство состоит в том, что они слабо поглощаются нижними областями ионосферы и хорошо отражаются ее верхними областями. Это дает возможность использовать относительно маломощные радиостанции для ведения прямой связи в неограниченно широком диапазоне расстояний.

Антенны KB радиостанций при небольших габаритах обладают достаточно высокой эффективностью и вполне приемлемы для установки на подвижных объектах [7].

Существенное снижение качества KB радиосвязи ионосферными волнами обязано замираниям сигналов, возникающим в силу непостоянства структуры отражающих слоев ионосферы, ее постоянного возмущения и многолучевого распространения волн. Природа замираний в основном сводится к интерференции нескольких приходящих к месту приема лучей, фаза которых вследствие изменения состояния ионосферы непрерывно меняется.

Причинами прихода нескольких лучей в место приема сигналов могут быть:

- облучение ионосферы под углами, при которых лучи, претерпевающие различное число отражений от ионосферы и от земли, сходятся в точке приема;

- явление двойного лучепреломления под воздействием магнитного поля Земли, благодаря которому два луча, отражаясь от различных слоев ионосферы, достигают одной и той же точки приема;

- неоднородность     ионосферы,      приводящая   к диффузному отражению  волн  от  различных   ее  областей,    т. е. к  отражению пучков множества элементарных лучей.

Замирания могут происходить также в силу изменения соотношения вертикальных и горизонтальных составляющих электрического поля в месте приема.

Уровень сигнала в точках приема в результате замираний может изменяться в широких пределах - в десятки и даже в сотни раз.

Промежуток времени между глубокими замираниями является случайной величиной и может меняться от десятых долей секунды до нескольких секунд, а иногда и более, причем переход от высокого к низкому уровню может проходить как плавно, так и весьма резко. Быстрые изменения уровня часто накладываются на медленные [7]. 

Условия прохождения коротких волн через ионосферу меняются от года к году, что связано с почти периодическим изменением солнечной активности, т. е. с изменением числа и площади солнечных пятен (числа Вольфа), которые являются источниками радиации, ионизирующей атмосферу. Период повторения максимальной солнечной активности составляет 11,3±4 года.

Существенное влияние на состояние KB радиосвязи  могут иметь ионосферные и магнитные бури, т. е. возмущения ионосферы и магнитного поля Земли под воздействием потоков заряженных частиц, извергаемых Солнцем.

Ионосферные возмущения обладают периодичностью и связаны с временем обращения Солнца вокруг своей оси, которое равно 27 суткам [7].

Кроме этих явлений нередко наблюдаются поглощения коротких волн в зоне полярных сияний и в полярной шапке, причиной которых является   сильная  ионизация   нижних    областей    атмосферы  под воздействием проникающих в эти области космических частиц высоких энергий [7].

Основным видом KB радиосвязи является связь ионосферными волнами, потому что они обеспечивают возможность создания линий самой различной протяженности при относительно невысоких мощностях радиопередатчиков. Это, конечно, не означает, что связь земными волнами исключается, всегда существует некоторая зона вокруг точки размещения передатчика, в пределах которой напряженность поля поверхностной волны будет больше, чем напряженность поля ионосферной волны. Характерной особенностью работы земной волной при правильно выбранной антенне является отсутствие или ослабление замираний [7].

Человек также может оказывать сильное влияние на окружающую среду. В частности, ядерные взрывы в атмосфере могут вызвать искусственную ее ионизацию и вместе с этим существенно повлиять на состояние KB радиосвязи [7].

Несмотря на сильную зависимость качества связи от состояния ионосферы КВ радиосвязь является наиболее устойчивой к преднамеренным мешающим воздействиям. Анализ парка систем постановки помех стран НАТО показывает, что число систем, работающих в КВ диапазоне сильно ограничено и располагаются они преимущественно в подразделениях ВМФ.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод как о преимуществах применения КВ диапазона для организации и установления радиосвязи между ОПЧС на существенные расстояния, так и о его недостатках.

К преимуществам KB радиосвязи следует отнести оперативность установления прямой связи на большие расстояния, простоту организации радиосвязи с подвижными объектами, возможность обеспечения связи через большие труднодоступные пространства (зоны повышенного заражения. труднопроходимые водные и горные районы, лесные завалы), высокую мобильность средств KB радиосвязи, довольно простую восстанавливаемость связи в случае нарушения (в результате воздействия как случайных. так и преднамеренных помех) и низкую стоимость одного канала на километр дальности связи. Особое значение приобретает KB радиосвязь в условиях ЧС - при организации и проведении аварийно-спасательных работ, координации действий, различных организаций и служб в районах стихийных бедствий (землетрясений, наводнений, крупных снежных и селевых лавин на промышленные и жилые районы) [8].

К недостаткам КВ радиосвязи следует отнести резкое затухание сигнала на трассе радиосвязи, различный характер замирания сигнала, ограниченная ёмкость используемого диапазона частот. Качество связи существенно зависит также от времени суток, года и состояния ионосферы. Кроме того, системы KB радиосвязи характеризуются чувствительностью к случайным и преднамеренным помехам, а также высотным ядерным взрывам, малым отношением скорости передачи к занимаемой полосе частот, значительной доступностью для средств радиоразведки и одновременно малым отношением сигнал-помеха в точке приема [8].    Все это позволяет отнести КВ канал к числу нестационарных с быстро меняющейся структурой [9].

Несмотря на особенности эксплуатации средств КВ радиосвязи данный вид связи является надежной, поэтому поддержка в работоспособном состоянии находящихся на вооружении КВ радиостанций (стационарных и мобильных), приобретение новых, в т.ч. цифровых, является актуальной задачей для ОПЧС.

Библиографический список 

1.                Радиосвязь / О.В. Головин [и др.]; Горячая линия – Телеком; под общ. ред. О.В. Головина. – Москва, 2003. – 288 с.

2.                Кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи [Электронный ресурс] / Интернет-ресурс ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС Россиии». – 2015. – Режим доступа: http://www.amchs.ru/index.php/info/ob-obrazovatelnoj-organizatsii/inzhenernyj-fakultet-3/kafedra-infokommunikatsionnykh-tekhnologij-i-sistem-svyazi-35. – Дата доступа : 12.02.2016.

3.                Черджиев, В.В. Курс лекций по дисциплине «Системы оповещения и связи» / В.В. Черджиев. – Владикавказ: КопиТан, 2009. – 156 с.

4.                В.Н. Полещук и др. Организация выполнения мероприятий гражданской обороны: Методическое руководство. Под общей редакцией Э.Р. Бариева. – Минск: Изд-во Центр сертификации и лицензирования МЧС Республики Беларусь, 2009, - 249 с.

5.                Официальный интернет-портал Президента Республики Беларусь  [Электронный ресурс] /  Интернет-ресурс Президента Республики Беларусь // - 2015. – Режим доступа: http://president.gov.by/ru/facts-ru/. - Дата доступа : 12.02.2016.

6.                Заморока, А.И. Основы любительской радиосвязи / А.И. Заморока. – 3-е изд. – Хабаровск: СамИздат, 2009. –166 с.

7.                Тютвин, Н.В. Подготовка специалиста радиосвязи. Специальная техническая и тактико-специальная подготовка: учеб. пособие выпускнику РВВКУС / Н.В. Тютвин, А.И. Гутенко, В.П.Ковляшкин, А.В. Корнеев, С.А. Мостовщиков, В.Г.
Некрытых, Ю.Ю.Юров; под ред. Н.В. Тютвин. – Рязань: Рязанское высшее командное училище связи, 2007. – 546 c.

8.                 Комарович, В.Ф. КВ радиосвязь. Состояние и перспективы развития / В.Ф. Комарович, В.Г. Романенко // Зарубежная радиоэлектроника. 1990. –  № 12. –  С. 3-16.

9.                Огарь, А. С. Исследование временной стабильности характеристик ионосферного радиоканала и оперативное прогнозирование качества передачи дискретных сообщений : автореф. дис. …канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / А.С. Огарь; ФГАОУВПО «Южный федеральный университет». – Ростов-на-Дону, 2013. – 16 с.