ОТЧЕТ
О выполненной научно-исследовательской работе
За 1 семестр обучения
За 1 семестр обучения в магистратуре по программе «Беспроводные инфокоммуникационные системы» было выполнено:
I. В рамках теоретической научно-исследовательской работы:
1. На основании изучения возможных направлений научно-исследовательской работы выбрано исследование структуры электромагнитного поля вблизи антенн беспроводных систем связи. Сформирована тема диссертационного исследования, обоснована его актуальность, а также определен масштаб решаемой задача (п.1.1 плана).
2. На основании проведенного исследования сформулирована концепция диссертации (п.1.2 плана). Предложенная концепция с указанием темы, цели, научной задачи, объекта, предмета исследований, а также выдвинута гипотеза приведена в ПРИЛОЖЕНИИ А.
3. Для сформулированной концепции магистерской диссертации составлен план-график работы над диссертацией с указанием основных мероприятий и сроков их реализации (п.1.3 плана). План-график на 1 семестр обучения с отметкой об исполнении приведен в ПРИЛОЖЕНИИ Б.
4. Выполненный анализ известных результатов оценки электромагнитной обстановки, а также требований, предъявляемых к результатам социально ориентированного мониторинга позволил выбрать в качестве основных методов расчета метод расчетного прогнозирования, построенный на использовании строгих электродинамических моделей. При получении результатов должен быть учтен «принцип наихудшего влияния».
5. Сформирован первоначальный библиографический список для исследований.
II. В рамках практической реализации научно-исследовательской работы:
1. Подготовлен доклад на конференцию магистров первого года обучения. Текст тезисов доклада приведен в «Портфолио».
2. По тематике магистерских исследований подготовлен доклад на Всероссийскую научно-практическую конференциюмолодых ученых, аспирантов и студентов «Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения», проходившую в Юрге 23-25 ноября 2017 г,
3. По материалам доклада оформлена статья «VisualizationofelectromagneticexposurenearLTEantennae» для публикации в журнале «IOP: EarthandEnvironmentalScience». В настоящее время статья находится на рецензировании.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
КОНЦЕПЦИЯ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ НА ТЕМУ
«Комплекс программ для визуализации электромагнитной обстановки вблизи антенн систем связи»
Актуальность темы исследований. Построение цифровой экономики в Российской Федерации, определенное постановлением Правительства РФ в июле 2017 г., базируется на широком применении беспроводных систем мобильного широкополосного доступа в Интернет. Доказано, что увеличение числа абонентов мобильного Интернета на 10 % позволяет обеспечить прирост ВВП на 0.4..1.4 %за счет введения электронного документооборота в различных сферах человеческой деятельности.
Негативным следствием расширения областей применения беспроводных технологий доступа в Интернет является рост плотности размещения излучающих средств, особенно на территориях жилой застройки, что приводит к существенному ухудшению экологической обстановки по электромагнитному фактору. Исключить вредный фактор – излучаемое антеннами систем связи электромагнитное поле – невозможно. В связи с этим вблизи мест размещения излучающих объектов радиосвязи осуществляется электромагнитный мониторинг. Одной из его разновидностей является социально ориентированный электромагнитный мониторинг, направленный на доведение населению в доступной форме информации о состоянии электромагнитной обстановки в режиме реального времени. Наиболее доступной формой представления информации об электромагнитной обстановке является графическая, в виде построения уровневого графика распределения плотности потока энергии, излучаемого антенной, с указанием границ предельно допустимых уровней.
Непосредственное применение инструментальных методов для исследования электромагнитного фона на больших территориях не всегда является целесообразным. Это определяется несколькими причинами. Необходимость мониторинга на больших территориях в режиме реального времени требует больших денежных и временных затрат. Кроме того, не всегда можно дать физическую трактовку получаемым результатам измерений, а, следовательно, и сформулировать рекомендации по устранению того или иного фактора.
Методы расчетного прогнозирования, базирующиеся на строгих электродинамических моделях, наоборот, обеспечивают как оперативное получение результатов моделирования оценки электромагнитной обстановки во всех расчетных точках без ограничения доступа, так и возможность физической трактовки получаемых результатов.
Существующее известное программное обеспечение, позволяющее осуществлять расчет электромагнитной обстановки вблизи излучающих антенн связи, с точки зрения применения его учебном процессе имеет существенный недостаток – высокую стоимость, обусловленную данным продуктом, а также цифровой карты местности. В связи с этим для проведения занятий, обеспечивающих привитие навыков по оценке электромагнитной обстановки вблизи антенн, возникает необходимость самостоятельной разработки специализированных программ.
Особенностью задачи визуализации электромагнитной обстановки вблизи излучающего объекта является необходимость проведения расчетов в большом пространственном объеме. Малый дискрет размещения расчетных точек в данном объеме накладывает требования к большому объему оперативной памяти, а также большим временным затратам. Предварительные исследования показали, что для снижения вычислительных затрат (времени расчета, а главное – объема вычислений) визуализацию электромагнитной обстановки целесообразно осуществлять в главных плоскостях – горизонтальной и вертикальной, проходящих через фазовый центр антенны. Однако и в этом случае при расширении областей, в которых требуется осуществлять электромагнитный мониторинг, вычислительные затраты являются существенными.
Выдвигаемая гипотеза ‑ для выявления особенностей в структуре возбуждаемого электромагнитного поля при возможном снижении вычислительных затрат является проведение расчетов в главных плоскостях в сетке с адаптивным выбором шага. Выбор дискрета сетки должен учитывать особенности конструкции антенны, влияющие на структуру электромагнитного поля.
В связи с этим в качестве цели магистерской диссертации рассматривается разработка научно-обоснованных рекомендаций по организации социально ориентированного электромагнитного мониторинга в местах размещения антенн систем подвижной связи в режиме реального времени.
Для ее реализации сформулирована научная задача исследования: разработка научно-методического аппарата для визуализации электромагнитной обстановки вблизи зеркальных антенн систем подвижной связи с учетом требований минимизации вычислительных затрат.
Для ее решения сформулированы частные научные задачи исследований:
1. Обоснование необходимости оценки разработка научно-методического аппарата для визуализации электромагнитной обстановки вблизи зеркальных антенн систем подвижной связи с учетом требований минимизации вычислительных затрат.
2. Обоснование необходимости разработки программного обеспечения для привития навыков оценки электромагнитной обстановки в местах размещения антенн систем подвижной связи.
3. Формулировка научно-обоснованных рекомендаций по проведению социально ориентированного электромагнитного мониторинга в местах размещения антенн систем подвижной связи в режиме реального времени.
Объект исследований – структура электромагнитного поля, возбуждаемого антенной диапазона СВЧ.
Предмет исследований – закономерности структуры электромагнитного поля, возбуждаемого антенной диапазона СВЧ.
Для решения поставленных задач предлагается следующая структура магистерской диссертации:
| ВВЕДЕНИЕ | |
| 1 Проблема ухудшения электромагнитной обстановки в местах высокой плотности населения | |
| 1.1 Роль беспроводных технологий широкополосного доступа в Интернет в развитии цифровой экономики | |
| 1.2 Влияние электромагнитных полей СВЧ на здоровье населения | |
| 1.3 Виды электромагнитного мониторинга территории | |
| 2 Методика проведения электромагнитного мониторинга территории | |
| 2.1 Анализ методов измерения плотности потока энергии от излучающих объектов | |
| 2.2 Методика расчета электромагнитной обстановки вблизи зеркальных антенн систем подвижной связи методом расчетного прогнозирования | |
| 2.3Известное программное обеспечение для расчета электромагнитной обстановки вблизи зеркальных антенн систем подвижной связи | |
| 3 Разработка научно-обоснованных рекомендаций по организации социально ориентированного электромагнитного мониторинга в местах размещения антенн систем подвижной связи в режиме реального времени | |
| 3.1 Описание структуры программного обеспечения | |
| 3.2 Оценка достоверности получаемых результатов | |
| 3.3 Исследования влияния дискрета размещения расчетных точек на точность получаемой оценки электромагнитной обстановки | |
| 3.4 Формулирование рекомендаций по организации социально ориентированного электромагнитного мониторинга в местах размещения антенн | |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ | |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ А. Текст программы |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
План-график работы над магистерской диссертацией
На 1 семестр обучения
Тема диссертации Комплекс программ для визуализации электромагнитной обстановки вблизи антенн систем связи
____________________________________
| Наименование этапа выполнения магистерской диссертации | Плановая дата | Фактическая дата | Отметка научного руководителя об исполнении (подпись) |
| Определение концепции диссертации и оценка значимости ожидаемых результатов | Октябрь 2017 | Октябрь 2017 | вып |
| Постановка целей и задач исследования | Ноябрь 2017 | Ноябрь 2017 | вып |
| Формулировка гипотез исследования и характеристика методологического аппарата | Декабрь 2017 | Декабрь 2017 | вып |
| Изучение основных теоретических результатов и моделей, которые предполагается использовать для проведения исследований | Декабрь 2017 | Декабрь 2017 | вып |