name: Комплекс моделей и методов позиционирования устройств в сетях пятого поколения
keyword_list: позиционирование с использованием БПЛА условия отсутствия прямой видимости угломерные и дальномерные измерения диаграммообразование на основе позиционирования точность определения местоположения устройств сценарии позиционирования сети связи 5G
abstract: Объект. Инфраструктура сетей пятого и последующих поколений. Предмет. Комплекс моделей и методов позиционирования устройств средствами инфраструктуры сетей пятого и последующих поколений и организация радиосвязи на основе местоположения. Цель. Разработка моделей и методов, сценариев и решений для позиционирования устройств в сетях пятого и последующих поколений. Научная новизна. 1. В отличие от известных исследований в области позиционирования для сетей связи общего пользования в диссертационной работе разработана методология позиционирования в сетях связи пятого и последующих поколений, обеспечивающая с достаточной точностью определение местоположения устройств Интернета Вещей и иных устройств сетей связи пятого и последующих поколений, в том числе при обеспечении взаимодействия устройство-устройство. 2. Для реализации предложенной в диссертационной работе методологии разработаны сценарии позиционирования, отличающиеся тем, что они учитывают специфику построения гетерогенных сетей связи пятого и последующих поколений, в том числе, сверхплотность сетей радиодоступа и пространственное распределение сетевых устройств, а также необходимость комбинирования разнообразных первичных измерений для гетерогенной сети радиодоступа. 3. В разработанном комплексе методов позиционирования для сетей связи пятого и последующих поколений, функционирующих в условиях отсутствия прямой видимости, в отличие от известных методов реализованы процедуры сравнения дисперсий промежуточных оценок координат в обрабатываемых наборах и комбинациях пунктов приема, позволяющие идентифицировать и исключить множество пунктов приема, находящихся в условиях многолучевого распространения радиоволн, если число оставшихся после исключения источников измерений с прямой видимостью превышает минимально необходимое на единицу. 4. Разработан комплекс моделей и методов позиционирования для сетей пятого и последующих поколений с использованием БПЛА и цифровых моделей местности на основе радарной топографической съемки SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), отличающийся от известных комбинированием разностно-дальномерных и угломерных первичных измерений, учетом вероятных траекторий БПЛА в условиях отсутствия прямой видимости с объектом позиционирования и реализацией геометрической трассировки лучей с использованием SRTM для прогноза условий отсутствия прямой видимости с объектом позиционирования вследствие препятствий, размер которых кратен элементарной площадке пространственного разрешения. 5. Разработан комплекс моделей диаграммообразования, отличающийся тем, что в условиях сверхплотных сетей связи пятого и последующих поколений установлена зависимость территориального разноса устройств от точности формируемого луча. 6. В отличие от существующих прототипов систем телекоммуникаций, реализованных средствами модельно-ориентированного проектирования и программно-конфигурируемого радио, разработан, реализован и экспериментально апробирован опытный образец совмещенной телекоммуникационной и измерительной системы локального позиционирования. Методы теории вероятностей, математического анализа, математической статистики, теории сетей связи, теоретической радиотехники, теории многопозиционной радиолокации, программно-конфигурируемого радио, имитационного моделирования и натурного эксперимента. Теоретическая значимость. Разработка комплекса моделей и методов, сценариев и решений для сетевого позиционирования в сверхплотных сетях связи пятого и последующих поколений, а также установление взаимосвязи сетевого позиционирования как инструмента решения задач определения местоположения при реализации новых услуг сетей связи пятого и последующих поколений. Самостоятельную теоретическую значимость имеет определение зависимости точности позиционирования устройства в пространстве от погрешности определения времени и направления прихода сигнала по азимуту и углу места стационарными пунктами приема в составе наземного сегмента и подвижным пунктом приема на борту БПЛА в составе воздушного сегмента и установленная на основе этого возможность идентификации и исключения переотраженных сигналов, принятых подвижным пунктом приема на борту БПЛА. Разработанный комплекс методов позиционирования при отсутствии прямой видимости реализует процедуры сравнения дисперсий промежуточных оценок координат в обрабатываемых наборах и комбинациях пунктов приема, позволяющие идентифицировать и исключить множество пунктов приема, находящихся в условиях многолучевого распространения радиоволн, если число оставшихся после исключения источников измерений с прямой видимостью превышает минимально необходимое на единицу. Важными теоретическими результатами представляются также установление зависимости уровня помех от точности и ширины формируемого луча для устройств, работающих в режиме диаграммообразования в составе сверхплотных сетей радиодоступа пятого и последующих поколений и определение зависимости их территориального разноса при работе узконаправленными лучами в режиме ДО на основе их местоположения. Практическая значимость. Создан комплекс моделей и методов сетевого позиционирования в сверхплотных сетях, что позволяет научно-обосновано планировать внедрение и развитие сетей связи пятого и последующих поколений, в частности, предложенная методология сетевого позиционирования позволяет прогнозировать и визуализировать точность определения местоположения для: а) различных топологий стационарных пунктов приема в составе наземного сегмента и траекторий движения пунктов приема на борту БПЛА в составе воздушного сегмента;
  б) вариантов комбинирования первичных измерений гетерогенной сети радиодоступа в сетях пятого и последующих поколений; в) условий функционирования подвижных (до 160 км/ч) и неподвижных устройств в зонах с широкой зоной охвата, высокой (до 3 м) и очень высокой (до 0,3 м) точностью; г) условий переотражения сигналов с использованием цифровой модели местности на основе радарной топографической съемки. Разработанный комплекс моделей диаграммообразования на основе позиционирования позволяет сформулировать и обосновать практические рекомендации для функционирования и управления устройствами, работающими в режиме диаграммообразования при их сверхплотном распределении с учетом точности и ширины формируемого луча. В том числе, показано, что диаграммообразование на основе позиционирования соседних устройств в условиях их сверхплотного распределения позволяет снизить уровень помех на 15 дБ при сужении ширины ДНА с 360° до 2°, а территориальный разнос соседних устройств может достигать 20% от дальности радиопокрытия при точности определения угла прихода сигнала в 2°. Кроме того, экспериментально апробирован новый научный инструментарий для прототипирования систем локального позиционирования, разработанный средствами модельно-ориентированного проектирования и программно-конфигурируемого радио для совмещенной телекоммуникационной и измерительной системы. Область применения. 1) ООО «Специальный Технологический Центр» (ООО «СТЦ») при выполнении НИР «Опережение» для уточнения характеристик радиоканалов связи с БПЛА; 2) НПП «Цифровые радиотехнические системы» (ООО «НПП ЦРТС») при выполнении ОКР по разработке средства контроля характеристик выдерживания высоты воздушными судами на основе информации многопозиционной системы наблюдения (МПСН) «HMU-МПСН» для обеспечения заданной точности измерения высоты воздушных судов; 3) ЗАО «Морские Комплексы и Системы» (ЗАО «МКиС») при разработке РЛС «Нева-ТТ» и модернизации БРЛС «Балтика-БСМ» с целью повышения эффективности радиолокационного обнаружения и сопровождения подвижных целей при наличии переотражений; 4) ФЦП Минобрнауки России «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» в проектах «Разработка экспериментального образца многопозиционной автономной радиотехнической быстроразворачиваемой системы наземной инфраструктуры воздушного транспорта для посадки летательных аппаратов на неподготовленные площадки» и «Разработка и экспериментальная апробация аппаратно-программной платформы предоставления приоритетного проезда регулируемых перекрестков для общественного, грузового и специального транспорта»; 5) ФАС в проекте «Разработка экспериментального образца аппаратно-программной платформы предоставления приоритетного проезда регулируемых перекрестков для общественного, грузового и специального транспорта» в рамках Национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
  6) СПбГУТ в учебном процессе.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Гоголь
chairman_dissertation_council.patronymic: Александрович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: U-7879-2018
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57203165898
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Василий
organization_supervisor.surname: Елагин
organization_supervisor.patronymic: Сергеевич
organization_supervisor.position: Начальник Управления НРПНК
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 47.49.31
rubrics.name: Радиотехнические навигационные системы и устройства
rubrics.code: 49.33.29
rubrics.name: Сети связи
rubrics.code: 49.43.29
rubrics.name: Системы радиосвязи
rubrics.code: 49.34.06
rubrics.name: Организация услуг связи
oecds.code: 02.02.IQ
oecds.name: ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
oecds.code: 02.02.YE
oecds.name: TELECOMMUNICATIONS
oecds.code: 02.02.EU
oecds.name: COMMUNICATION
speciality_codes.name: Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения
speciality_codes.code: 05.12.04
speciality_codes.name: Системы, сети и устройства телекоммуникаций
speciality_codes.code: 05.12.13
supervisors.fio: Кучерявый Андрей Евгеньевич
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Системы, сети и устройства телекоммуникаций
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
supervisors.fio: Сиверс Мстислав Аркадьевич
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Аджемов Артем Сергеевич
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Крячко Александр Федотович
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Радиолокация и радионавигация
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Молчанов Дмитрий Александрович
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Системы, сети и устройства телекоммуникаций
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: СПБГУТ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА"
protection_organization.ogrn: 1027809197635
protection_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: БАЧЕВСКИЙ
protection_organization.supervisor_patronymic: ВИКТОРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: СПБГУТ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА"
author_organization.ogrn: 1027809197635
author_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
author_organization.supervisor_surname: БАЧЕВСКИЙ
author_organization.supervisor_patronymic: ВИКТОРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения