5. Документация Геоскан «Пионер» [Электронный ресурс].– 2025. // URL:
https://docs.geoscan.ru/pioneer/modules/option-board/option-board.html
дата
обращения:
04.12.2025)
6. OpenMV [Электронный ресурс]. – 2025. // URL:Режим доступа:
https://openmv.io/products/openmv-cam-h7 дата обращения: 04.12.2025).
7. Арефьев Р. О. Экспериментальная оценка точности пространственной
стабилизации квадрокоптера dji air 2s / Р. О. Арефьев, О. Н. Скрыпник, Н. Г. Арефьева
Астраханцева // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык. – 2024. – № 1. – С.
128-145. – DOI 10.51955/2312-1327_2024_1_128. – EDN UQDIOE.
8. Арефьев Р. О. Методика экспериментальной оценки точности навигационного
комплекса DJI MAVIC 2 ZOOM / Р. О. Арефьев, О. Н. Скрыпник, Н. Г. Арефьева // Crede
Experto: транспорт, общество, образование, язык. – 2024. – № 4. – С. 127-139. – DOI
10.51955/2312-1327_2024_4_127. – EDN TJUDEL.

УДК 629.7
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОС-МОДУЛЯЦИИ В
АВИАЦИОННЫХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
Васин Александр Дмитриевич
Туринцев Сергей Владимирович, канд. техн. наук
basek@rambler.ru
Иркутский филиал МГТУ ГА
(г. Иркутск)
Посвящается моему
научному руководителю –
Межетову Муслиму Амировичу
Аннотация. Современные авиационные линии связи характеризуются наличием
преднамеренных и непреднамеренных помех, а также высокими требованиями к
достоверности и надежности передачи данных. В работе исследуется применение BOCмодуляции для кодирования информации в авиационных системах связи. Предложен метод,
основанный на присвоении пар бит различным частотам меандровой поднесущей, что в
сочетании с псевдослучайной последовательностью позволяет кодировать данные.
Применение
BOC-модуляции
для
кодирования
позволяет
повысить
как
помехозащищённость, так и скорость передачи данных.
Ключевые слова: BOC-модуляция, М-последовательность, псевдослучайная
последовательность, кодирование информации.

Введение
Требования к достоверности и надежности передачи данных указаны в
сводной информации о желательных показателях эффективности ГАНП
(Глобальный аэронавигационный план) «Высокоэффективная система к 2040
году и последующий период» [1]. Конкретно в пункте Авиационной
безопасности выдвигается требование об «отсутствии существенных сбоев,
160

вызванных киберинцидентами», также это можно перефразировать как:
устойчивая и защищенная связь важна для решения задач управления
воздушным движением. Повышение устойчивости авиационных линий связи к
помехам и их защищенность от перехвата и подавления достигается за счет
применения сигналов со сложной структурой, устойчивых к средствам
радиоэлектронного подавления и разведки. Этим требованиям в полной мере
отвечают шумоподобные сигналы (ШПС). Их ключевое преимущество
заключается в высокой помехоустойчивости, которая позволяет обеспечивать
надежный обмен данными даже в условиях низкого отношения сигнал/шум. Это
свойство делает ШПС идеальным решением для построения защищенных и
скрытных систем связи в авиации. Таким требованиям отвечают
псевдослучайные сигналы, полином которых формируется генераторами
псевдослучайной последовательности (ПСП) [2, 3].
Применение ПСП позволит эффективно использовать частотный ресурс
за счет кодового разделения сигналов и обеспечить скрытность передаваемой
информации [1].
Примером использования широкополосных сигналов с кодовым
разделением является система CDMA2000 [4], которая является стандартом
сотовой связи третьего поколения 3G. Широкое распространение ПСП
получили в спутниковых радионавигационных системах (СРНС) GPS,
ГЛОНАСС и др. В СРНС может применяться несколько ПСП, выполняющих
различные функции. Примером одной из таких последовательностей является
ПСП дальномерного кода. Использование такого кода обеспечивает уверенный
прием сигналов от спутников, находящихся на расстоянии более 19000 км,
уровень которых соизмерим с уровнем шума на входе приёмника СРНС [5].
Однако по мере развития спутниковых навигационных систем и роста числа
услуг в ограниченном частотном диапазоне возникла проблема взаимных помех
между сигналами. Классическая фазовая манипуляция, используемая для
передачи ПСП, создаёт спектр, максимум энергии которого сосредоточен в
центре несущей частоты. Это приводит к «загруженности» центрального
частотного канала и ограничивает возможности для размещения новых
сигналов. Для решения этой проблемы можно применять сигналы с BOCмодуляцией. Примером систем с использованием BOC-модуляции являются
GALILEO, модернизированный GPS и космические аппараты ГЛОНАСС-К2 [6,
7].
Успешное применение BOC-модуляции в спутниковой навигации для
управления спектром демонстрирует её потенциал для решения других задач,
например, кодирования информации для решения задач авиационной
электросвязи. Для кодирования информации в спектре выделяются
специальные области, каждая из которых соответствует определённому
информационному символу. Использование этого подхода в авиационных
линиях связи позволит создать более защищённые каналы. Таким образом,
разработка программной модели системы передачи данных на основе BOCмодуляции является актуальной задачей, направленной на повышение
устойчивости и скрытности критической инфраструктуры.
161

Реализация программной модели
В основе ПСП лежат М-последовательности. М-последовательность – это
псевдослучайная двоичная последовательность, создаваемая сдвиговым
регистром, сумматором по модулю 2 и линейной обратной связью. Длина Мпоследовательности определяется количеством сдвиговых регистров и
вычисляется по формуле
𝑀 = 2𝑛 − 1,

(1)

где n – это количество сдвиговых регистров. Принцип работы формирователя
М-последовательности заключается в сдвиге начальной комбинации на одну
позицию с каждым тактом, последующем суммировании по модулю 2 и
возврате в первый регистр сдвига. Количество тактов определяется по формуле
(1). Каждую М-последовательность можно описать с помощью полинома, так,
например 𝑌 = 1 + 𝑋5 + 𝑋9 [7, 8, 9].
BOC-модуляция (Binary Offset Carrier) – это метод манипуляции сигнала,
при котором псевдослучайный код модулируется не напрямую несущей
частотой, а квадратурной поднесущей (меандром) [9]. Основным
преимуществом данного метода является возможность управления формой
спектра сигнала, что позволяет разделить его спектр и разнести от центральной
частоты [10]. Это свойство обеспечивает повышенную точность измерений и
помехозащищённость в перегруженном частотном диапазоне и позволяет
кодировать информацию. BOC-модуляция формируется путём умножения
псевдослучайной последовательности на меандр с частотой, кратной частоте
ПСП.
В данной работе исследована возможность применения BOC-модуляции
для кодирования информации. В качестве псевдослучайной последовательности
(ПСП) использовался C/A-код системы GPS [6, 7]. Кодирование информации
осуществляется за счёт смещения спектра сигнала, которое достигается путём
присвоения каждой паре бит своей частоты меандра. Затем этот меандр
перемножается с М-последовательностью C/A (рисунок 1).

Рисунок 1 – Кодирование информации

162

Сформированный сигнал C/A*M переносится на несущую частоту, после
чего излучается в канал связи. При прохождении по каналу связи сигнал
подвергается воздействию аддитивных помех (рисунок 2).

Рисунок 2 – Канал передачи
Принятый сигнал поступает в приёмник, где происходит его перенос на
низкую частоту и последующая обработка в декодере. Принцип работы
декодера основан на корреляционных свойствах последовательностей.
Структура декодера содержит четыре корреляционных канала. В каждом канале
входной сигнал умножается на опорный меандр (М1, М2, М3, М4), сдвинутый
на 180 градусов. В том канале, где фаза опорного меандра совпадает с фазой
поднесущей в принятом сигнале, происходит их компенсация. Это позволяет
подавить
меандровую
поднесущую
и
выделить
псевдослучайную
последовательность для последующего корреляционного сравнения (в
корреляторах К1, К2, К3, К4) с эталонной ПСП (рисунок 3).

Рисунок 3 – Декодирование информации

163

Для реализация программной модели с использованием BOC-модуляции
использовалась среда LabVIEW [11, 12]. Программа формирователя BOCмодуляции состоит из нескольких блоков: настройки программы (рисунок 4),
кодировщика информации (рисунок 5), канала передачи (рисунок 6) и декодера
(рисунок 7).
Блок настройки программы позволяет написать кодовое сообщение, для
этого на рабочем столе программы имеется окно «информация». Далее
программа разбивает сообщение по два бита и присваивает каждой паре свою
частоту меандра (рисунок 4).

Рисунок 4 – Блок настройки
Блок кодировки отвечает за перемножение меандра и ПСП C/A и
позволяет подробно рассмотреть процесс кодирования посредством
визуализации положения частотных составляющих спектра (рисунок 5).

Рисунок 5 – Блок кодировки
Блок формирования канала передачи позволяет управлять уровнем шума в
канале (рисунок 6).

164

Рисунок 6 – Блок канал передачи
Блок непосредственно демонстрирует работу декодера (рисунок 7). В
левом верхнем углу представлен график АКФ опорного сигнала. В качестве
опорного сигнала выступает ПСП C/A. Принятый сигнал поступает на четыре
канала. В каждом канале присутствует меандр, частота которого соответствует
своему коду, но отличаются фазой на 180 градусов. Сигнал перемножается с
каждым меандром, и в том канале, где код совпадает, меандр полностью
компенсируются. После перемножения сигнал с каждого из четырёх каналов
сравнивается с опорным сигналом с помощью корреляции. Ниже под графиком
АКФ опорного сигнала видно четыре графика корреляции сигналов из 4
каналов с опорным сигналом. Код, сигнал которого совпадает с опорным,
выдаёт чётко выраженный пик, и система декодирует сообщение.

Рисунок 7 – Блок декодер

165

Заключение
В ходе работы в среде LabVIEW была разработана модель канала
передачи данных с использованием BOC-модуляции, которая подтвердила
возможность ее применения в авиационных линиях передачи данных.
Модель позволила определить скорость передачи данных в зависимости
от ширины используемого радиочастотного канала. Для примера, повышение
скорости передачи ухудшает помехозащищенность и требует большей полосы
пропускания, и наоборот. Это делает её перспективным решением для
защищенных каналов в перегруженном частотном диапазоне. Также
разработанная программная модель может служит инструментом для изучения
BOC-модуляции.
Библиографический список
1. ИКАО. Глобальный аэронавигационный план на 2016 – 2030 гг. (Doc 9750).
2. Соколов Т. Д. Моделирование псевдослучайных последовательностей / Т. Д. Соколов,
Н. А. Аскерова, А. А. Аскерова // Политехнический молодежный журнал. – 2022. – № 02(67) – С. 110. – DOI:10.18698/2541-8009-2022-02-771.
3. Карпова Д. А. Изучение вопросов построения и анализ помехоустойчивости систем
радиосвязи при использовании кодового уплотнения сигналов. Кафедра РТС НИУ МЭИ, 2013.
CDMA2000. – URL: https://celnet.ru/CDMA2000.php (дата обращения: 24.11.2025).
4. Исследование точностных характеристик широкозонной многопозиционной системы
наблюдения Иркутского регионального центра организации воздушного движения / Э. А. Болелов,
Б. В. Лежанкин, М. А. Межетов, В. В. Ерохин // Вестник Санкт-Петербургского государственного
университета гражданской авиации. – 2023. – № 3(40). – С. 89-101. – EDN LKMFMX.
5. ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал в
диапазонах L1, L2 (редакция 5.1). – Москва: Российский научно-исследовательский институт
космического приборостроения, 2008. – 74 с.
6. ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал
открытого доступа с кодовым разделением в диапазоне L1. Редакция 1.0. – М.: АО «Российские
космические системы», 2016. – 64 с.
7. Erokhin V. Bi-criteria Aircraft Trajectory Optimization in Implementing the Area Navigation
Concept / V. Erokhin, B. Lezhankin, T. Portnova // International Journal of Aeronautical and Space
Sciences. – 2021. – Vol. 22, No. 4. – P. 948-962. – DOI 10.1007/s42405-021-00353-3. – EDN UQNHOD.
8. Вейцель А. В. Новый класс меандровых шумоподобных радиосигналов для
радионавигационных систем / А. В. Вейцель // Вестник Московского авиационного института. –
2009. – Т. 16, № 7. – С. 6. – EDN LASYIN.
9. Межетов М. А. Особенности применения широкополосных сигналов в системах связи
и навигации / М. А. Межетов, А. Д. Васин // Актуальные проблемы и перспективы развития
гражданской авиации : материалы XIII Международной научно-практической конференции,
Иркутск, 10–11 октября 2024 года. – Иркутск: Московский государственный технический
университет гражданской авиации, 2024. – С. 169-176. – EDN TKWMWF.
10. Скрыпник О. Н. Возможности использования воздушных судов как источников
навигационной информации в локальном навигационно-временном поле / О. Н. Скрыпник, В. В.
Ерохин // Научный вестник Московского государственного технического университета
гражданской авиации. – 2008. – № 136. – С. 78-85. – EDN KVVHPF.
11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016617951
Российская Федерация. Расчет характеристик навигационного сеанса системы ГЛОНАСС : №
2016615402 : заявл. 26.05.2016 : опубл. 19.07.2016 / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев, Н. Г. Арефьева.
– EDN JODKFV.
166