Основные теоретические данные об использовании пакета, как измерительного инструмента.

При минимальной длительности пакета в формате протокола АХ25 фактически передается I кадр, в информационном поле которого содержится только наименование КЭ SHADOW (Тень). Содержательная часть минимального пакета также содержит протокольную отметку времени, которая выставляется автоматически контроллером пакетной связи по внутреннему таймеру компьютера.
 При типовой скорости передачи информации 1200 Бод, обеспечиваемой современными модемами, физическая длительность минимального пакета (I кадра), содержащего протокольную метку времени при использовании любой из указанных выше программ, составляет около 1/20 секунды. Казалось бы, именно эта величина должна характеризовать предельную точность измерений временных интервалов в КЭ «Тень». Однако, радиолюбители, участвующие в КЭ "Тень", используют модемы с различными скоростными характеристиками. Поэтому понадобилось провести специальное исследование  для определения оптимального интервала следования меток времени, т.е. темпа генерации бортового маяка, с высокой степенью вероятности воспринимаемого приемниками с различными типами модемов. Это исследование было проведено в экспериментах  по «наземному эфиру», когда по предварительной договоренности одна из станций работала в режиме маяка, а несколько других станций, находящихся в пределах прямой радиовидимости, имитировали точки измерительной сети и осуществляли регистрацию маяка.
 

Наземная проба в Москве в 1997 году.

Эксперименты по наземному эфиру с DOS версией Программы HostCom были проведены в Московской области с участием нескольких радиостанций в условиях действия помех, позывные RV3DGA (генерация маяка) и RK3DKE, RW3DIO, RW3DKB, RW3AUI – все на прием. Windows версия программы испытывалась английской группой радиолюбителей Welland Valley Amateur Radio Society
Программа  BeacWin короткого маяка была успешно испытана в нескольких сеансах экспериментов по наземному австралийской группой радиолюбителей. В результате проведенных экспериментов по "наземному" эфиру  была продемонстрирована работоспособность всех трех программ генерации маяка, вместе с тем была выявлена неустойчивость приема маяка с интервалами между посылками короче 2 с.
 

В итоговой по результатам экспериментов таблице  представлено соответствие минимально возможного интервала времени генерации бортового маяка, воспринимаемого приемниками со стопроцентной вероятностью, и типовой скоростью передачи данных  используемых в радиолюбительской практике модемов. Как видно из таблицы, для надежного приема маяка наземной измерительной сетью в КЭ "Тень" интервал следования меток времени, т.е. промежуток времени между посылками сигнала бортового маяка на 1200Бит/с не должен быть менее 3 секунды. Но резервы уменьшения до 0.375 секунды имеются.

Тип модема, частоты манипуляции, фирменное наименование,
основная полоса немодулированных частот, отношение
сигнал/шум BER (Eb/No) при вероятности ошибки Pe=10e-5

Скоростная
характеристика
Бит/с

Минимальный
интервал
маяка
 (секунда)

FSK, 1200/2200Гц, (TCM3105), 600-2400Гц, BER=13dB

1200

3

FSK, 1200/2400Гц, (FX469), 300-2400Гц, BER=13dB

2400

1.5

ButterwordFSK, 1200/2400, (RV3DGA), 300-2400Гц, BER=6.5dB    !!!!!!

2400

1.5

PSK2, (RV3DGA), 10-2800Гц, BER=9.5dB

4800

0.75

PSK2, (RV3DGA), 10-5600Гц, BER=9.5dB  скремблер не нужен по умолчанию

9600

0.375

GMSK, (FX589), 10-4800Гц, BER=13dB

9600

0.375

ButterwordMSK, (RV3DGA), 10-4200Гц, BER=4.5dB !!!  без скремблера  перемежения и турбокодов

9600

0.375

При использовании стандартных модемов типа TCM3105, FX469, FX589 отношение сигнал/шум не может быть меньше 13dB. Если использовать модемы RV3DGA на скорости 2400/4800 то можно  работать с обычными речевыми рациями через разъемы микрофона и телефона с BER=7.5 и 10.5dB соответственно.  Что эквивалентно увеличению мощности маяка с орбиты в 4 или 2 раза соответственно. Точность измерения на скорости 2400 выше в 2 раза, на скорости 4800 в 4 раза. Если же использовать на скорости 9600 вместо стандартного модема FX589 модемы PSK2/GMSK RV3DGA, то эквивалентное увеличение мощности маяка может составить 2 или 6 раз соответственно.  Причем для PSK2 RV3DGA 9600 нижняя частота немодулированной полосы частот равна 400Гц, что практически снимает все ограничения на тип используемых раций со специальным входом для GMSK модемов. Не нужно требовать полосы пропускания частот от 10 Гц и выше, как для модема на FX589. Можно будет работать с любой рацией с немодулированной основной полосой звука 400-5600Гц. На скорости 9600 точность измерения повышается почти в 10 раз.

В целом увеличение точности измерения размеров в 10 раз позволит (интервал маяка < 0.375s) обнаружить отдельные вихри-струи облака с размерностью до 10-20км. Эти вихри-струи могут возникать по разным причинам от неоднородностей ионосферы (пузыри, магнитные ловушки) и ряда других пока неизученных природных явлений. Что представляет несомненный интерес в изучении ионосферы Земли и нового метода ее зондирования. При включении в программу исследований на МКС "повышение точности измерений" эти технические приемы будут описаны более подробней.

Для справки:

МОДЕМ______BER(10e-6)__Полоса
GMSK________13_________B/2
FSK__________13_________В
PSK__________10_________B
4FSK_________23_________B/2
4PSK_________13_________В/2
8PSK_________18_________B/3
16QAM________20_________B/4
64QAM________26_________B/6
256QAM_______32_________B/8

B-скорость битового потока Бит/с

Пример радиотени от плазменного облака на разных частотах ниже:

 

Методика измерений предложена RV3DGA (Батухтин В.) c ней можно познакомиться здесь:

http://www.tsniimash.ru/Shadow/batuchtin_r.htm

Справочные данные дополнительные:

Межпланетный электрореактивный двигатель ЦНИИМАШ (Россия).

 

Вид струи плазмы во время работы ракетного двигателя. Видно кольцевое безэлектродное кольцо вывода потока плазмы.