Меню

Адаптивная компенсация помех

Адаптивная компенсация помех

Патент на изобретение №2455658

(51) МПК G01S7/36 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 — действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011106220/07, 17.02.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

(22) Дата подачи заявки: 17.02.2011

(45) Опубликовано: 10.07.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: ВЕКСИН С.И. Компенсация помех по боковым лепесткам в доплеровских головках самонаведения. — Радиотехника, 2001, 9, с.76-86. RU 2303806 C1, 27.07.2007. RU 2297645 C1, 20.04.2007. RU 2316860 C1, 10.02.2008. US 6867726 B1, 15.03/2005. US 6118402 A, 12.09.2000. US 5600326 A, 04.02.1997. JP 2009162613 A, 23.07.2009. WO 2000019230 A1, 06.04.2000.

Адрес для переписки:

394064, г.Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 а, ФГОУ ВПО ВАИУ

Карпухин Вячеслав Иванович (RU),

Козлов Сергей Вячеславович (RU),

Сергеев Владимир Игоревич (RU)

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный авиационный инженерный университет» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

(54) СПОСОБ АДАПТИВНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ ПРИ МОНОИМПУЛЬСНОМ АМПЛИТУДНОМ СУММАРНО-РАЗНОСТНОМ ПЕЛЕНГОВАНИИ

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться для проведения адаптивной компенсации воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгатора естественных и преднамеренных помех при стабилизации параметров (исключении смещения нулей и изменении крутизны) его пеленгационной характеристики. Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов с текущего направления наблюдения с использованием антенной системы с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2), разностным по углу места (с номером j=3) каналами и антенн q=1, 2, , Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем вычисления векторов весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов и взвешенного суммирования сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных и разностного по углу места и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для вычисления вектора весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2, , R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с определенным вычислительным выражением. Достигаемый технический результат — увеличение точности пеленгования. 3 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться для проведения адаптивной компенсации воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгатора естественных и искусственных помех.

Известен способ моноимпульсного суммарно-разностного пеленгования [Справочник по радиолокации под ред. М.Сколника, т.4. М.: Сов. Радио, 1978, стр.16-21], заключающийся в приеме сигналов трехканальной моноимпульсной системой, содержащей суммарный и два разностных канала, переносе входных сигналов каждого канала на промежуточную частоту, усилении сигналов суммарного и разностных каналов с использованием общей системы автоматической регулировки усиления с целью обеспечения независимости сигналов суммарного и разностных каналов от уровня входного сигнала и фазовом детектировании сигналов разностных каналов при использовании в качестве опорных сигнала суммарного канала. На выходе фазовых детекторов формируются сигналы ошибки по разностным каналам, величина и знак которых определяет смещение цели от равносигнального направления.

Недостатком рассматриваемого способа моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования является его низкая помехозащищенность в отношении помех, воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов, приводящих к появлению систематических ошибок пеленгации, уровень которых зависит от отношения «сигнал/шум» и «помеха/шум» на входе пеленгатора и уровня диаграмм направленности каналов в направлении источников помех [Быков В.В., Бродский С.В. Овчинников Г.Н. Точность и устойчивость углового сопровождения цели при воздействии многоточечных помех на моноимпульсные РЛС по дальним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, Радиотехника, 10, 2000 г.].

Известен способ совместного формирования лучей в суммарной и разностных диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток [пат. РФ 2120161, МПК H01Q 3/26, 1998 г.], основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ± U, где U — расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. Весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равным алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении U o , и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления U п , из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (U п + U) и (U п — U), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2U o -U п — U) и (2U o -U п + U), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. При этом достигается практически полное исключение искажений пеленгационной характеристики измерителя. Недостатком способа является необходимость наличия априорной информации о направлении воздействия помехи, что, как правило, не выполняется на практике.

Известны адаптивные способы и реализующие их устройства компенсации помех, исключающие возможность искажения формы диаграммы направленности при приеме полезного сигнала, а также частичное его подавление. В этих системах используются методы ограничения по углу, которые можно разделить на три группы.

К первой группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, в которых ограничения на форму диаграммы направленности вводятся с использованием пилот-сигналов [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. — М.: Радио и связь, 1986, стр.226-228]. В рамках указанных способов требуется иметь большой динамический диапазон элементов системы компенсации, а также фильтрация пилот-сигналов на выходе, что является существенными недостатками способов данной группы.

Ко второй группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, использующие для защиты главного лепестка диаграммы направленности «предварительную» (до адаптивного процессора) пространственную фильтрацию [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. — М.: Радио и связь, 1986, стр.228-230; патент РФ 2013833, H01Q 25/02, H01Q 21/00, 1994 г.]. Указанные методы обеспечивают снижение влияния полезного сигнала на формирование результирующей диаграммы направленности в достаточно узкой пространственной области относительно ожидаемого направления прихода полезного сигнала и имеют высокую чувствительность к аппаратным ошибкам реализации [Jablon N.K. Adaptive beamforming with the generalized sidelobe canceller in the presence of array imperfections IEEE Trans. Antennas and Propag. 1986. Vol.34, 8. p.996-1012].

К третьей группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, использующие ограничения, вводимые непосредственно в контур управления с помощью пространственно-матричного фильтра [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. — М.: Радио и связь, 1986, стр.163-165, 231-237]. Вводимые ограничения на форму результирующей диаграммы направленности располагают в опорном и двух симметричных относительно опорного направлениях [Манжос В.Н., Кокин В.Н., Белов А.А., Камчатный Н.И. «Изв. Вузов. Радиоэлектроника». 1987, т.30, 9, с.7].

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, реализуемый при использовании моноимпульсного пеленгатора в составе цифровой радиолокационной головки самонаведения [Вексин С.И. Компенсация помех по боковым лепесткам в доплеровских головках самонаведения. Радиотехника, 9, 2002 г., стр.76 86; Вексин С.И. Обработка радиолокационных сигналов в доплеровских головках самонаведения. Издательство МАИ, 2005, стр.221-224]. Его реализация состоит в следующем.

Полезные (пеленгуемые) сигналы и помехи принимают основной антенной системой и антеннами компенсационных каналов, усиливают, переносят (при необходимости) на промежуточную частоту и осуществляют согласованную внутриимпульсную обработку в идентичных приемных каналах. После согласованной обработки сигналы суммарного , разностных по азимуту и углу места и компенсационных каналов поступают на аналого-цифровые преобразователи, где подвергаются преобразованию в цифровую форму. Выборку цифровых отсчетов сигналов обрабатывают в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем последовательной реализации следующих операций:

1.1) формируют ковариационную матрицу принимаемых компенсационными каналами сигналов с элементами путем попарного перемножения сигналов, принимаемых различными компенсационными антеннами, и усреднения полученных результатов за заданный интервал времени;

1.2) вычисляют вектора ковариаций сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов с элементами ;

1.3) вычисляют вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов

1.4) проводят весовое суммирование сигналов суммарного и компенсационных и разностных и компенсационных каналов

Полученные компенсированные сигналы суммарного и разностных каналов используют для вычисления оценок угловых координат пеленгуемого сигнала по формулам [Леонов А.И, Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Сов. радио, 1970, стр 22-26]

где µ ( ) — крутизна пеленгационной характеристики по каналу азимута и угла места соответственно; — среднее значение квадрата амплитуды сигнала суммарного канала за заданный интервал времени усреднения.

Недостатками прототипа являются низкая точность пеленгования в случае формирования ковариационной матрицы помех компенсационных каналов и вектор-столбцов ковариаций сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов по выборке, содержащей наряду с помехами полезный пеленгуемый сигнал, смещения нулей и изменения крутизны пеленгационных характеристик в азимутальной и угломестной плоскостях, представляющих собой зависимости математических ожиданий оценки угловых положений полезного сигнала на выходе пеленгатора в двух плоскостях пеленгации от угловых отклонений источника полезного сигнала от направления максимума суммарного канала (равносигнального направления), при формировании ковариационной матрицы помех по выборке, содержащей только помехи при их воздействии с отдельных направлений. В случае формирования ковариационной матрицы помех по выборке, содержащей кроме помех полезный пеленгуемый сигнал, «провал» в результирующей диаграмме направленности суммарного и разностных каналов будет сформирован не только в направлении помех, но и самого полезного сигнала, в результате чего в измерителе будет утеряна полезная информация о его угловых координатах. Во втором случае формирование провалов в результирующей диаграмме направленности разностных каналов может привести к смещению их нулей, а суммарного канала — к изменению его уровня, что в свою очередь приведет к изменению условий нормировки при вычислении угловых координат при реализации суммарно-разностной обработки и изменению крутизны пеленгационной характеристики.

Техническим результатом изобретения является повышение точности пеленгации за счет компенсации воздействующих по боковым лепесткам суммарного и разностных каналов пеленгатора помех и за счет сохранения положений нулей и величин крутизны пеленгационных характеристик.

Указанный результат достигается тем, что в способе компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающемся в приеме сигналов антенной системой с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2) и разностным по углу места (с номером j=3) и антеннами q=1, 2, , Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого приемного канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов с вычислением векторов весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов и взвешенном суммировании сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных, разностного по углу места и компенсационных каналов, для вычисления векторов весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2, , R точках ограничений, при этом при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают, исходя из минимума среднеквадратического смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с выражением

Читайте так же:  Требования к бухгалтерскому учету и его задачи

где Ф j — ковариационная матрица принимаемых сигналов для j-го канала;

— матрица ограничений для j-го канала;

— вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы C j ; ; — отсчеты значений диаграмм направленности j-го суммарного или разностного и q-го компенсационного каналов в точках ограничений; «+» — знак эрмитова сопряжения.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг.2, 3 приведены результаты расчетов среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат, нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала, от нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала отклонения ограничений от направления наблюдения при числе ограничений R=4 и R=5 соответственно.

Устройство, реализующее заявляемый способ (фиг.1), содержит основную моноимпульсную антенную систему 1 и q=1, 2, , Q антенн 2.1 2.Q компенсационных каналов, выходы которых подключены к Q+3 последовательно соединенным идентичным приемным каналам 3.1 3.Q+3 и аналого-цифровым преобразователям 4.1 4.Q+3, выходы которых подключены к сигнальным входам устройства формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5, устройство памяти матриц ограничений 6, подключенное к информационным входам устройства формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5.

Реализация заявляемого способа адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании состоит в следующем.

Предварительно (при настройке и калибровке пеленгатора) для всех возможных s=1, 2, , S направлений наблюдения (угловых направлений механического или электронного ориентирования максимума главного лепестка суммарного канала основной моноимпульсной антенной системы 1) с угловыми координатами ( s , s ) в блоке 6 формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов вида

представляющие собой отсчеты значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2, , R точках ограничений, отстоящих по азимуту и углу места от направления наблюдения ( s , s ) на и запоминают их в устройстве памяти матриц ограничений 6.

Полезные (пеленгуемые) сигналы и помехи принимают основной антенной системой 1 и антеннами компенсационных каналов 2.1 2.Q, осуществляют согласованную внутриимпульсную обработку в идентичных приемных каналах 3.1 3.Q+3. После согласованной обработки сигналы суммарного , разностных по азимуту и углу места и компенсационных каналов поступают на аналого-цифровые преобразователи 4.1 4.Q+3, где подвергаются преобразованию в цифровую форму. Выборку цифровых отсчетов сигналов обрабатывают в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5 путем последовательной реализации следующих операций:

2.1) вычисляют ковариационные матрицы помех суммарного и разностных каналов с элементами ; ; ;

2.2) считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения ( S , S ) вида

из устройства памяти матриц ограничений 6;

2.3) вычисляют вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов

где — вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы C j ;

2.4) проводят весовое суммирование сигналов суммарного и компенсационных и разностных и компенсационных каналов

Полученные компенсированные сигналы суммарного и разностных каналов используют для вычисления оценок угловых координат аналогично прототипу.

Благодаря тому, что векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения формируются с учетом записанных в блоке памяти матриц ограничений, элементы которой удовлетворяют системам уравнений (j=l,2,3)

исключается подавление полезных сигналов при их приходе с угловых направлений, соответствующих точкам ограничений и близких к ним [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986, стр.123; Фрост. Алгоритм линейно-ограниченной обработки сигналов в адаптивной решетке. ТИИЭР, т.60, 8, 1972, стр.5-16]. Кроме того, расположение точек ограничений выбирается из условия минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала в заданной пространственной области

— среднеквадратическое значение смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала; — угол между векторами математического ожидания оценки и истинным ( 0 , 0 ) значением пространственных координат пеленгуемого сигнала; , — законы распределения пространственно-энергетических параметров полезного сигнала и помех соответственно.

С учетом того, что введение ограничений приводит к снижению числа степеней свободы системы компенсации с Q+1 до Q+1-R, рациональное число ограничений выбирают минимальным, R=4, 5. Большее число ограничений (R=7, 9 и т.д.) может быть использовано при повышенных требованиях к точности измерения с учетом возможностей по аппаратурной реализации устройства.

Симметричное расположение ограничений относительно плоскостей пеленгации и особенности их расположения при их четном или нечетном числе определяется необходимостью обеспечения симметрии пеленгационной характеристики измерителя.

Для предлагаемого устройства математические ожидания оценок азимута и угла места в одной сигнально-помеховой ситуации будут иметь вид

где — компенсированная диаграмма направленности суммарного канала; — исходная диаграмма направленности суммерного канала; — компенсированная диаграмма направленности разностного по азимуту (углу места) канала; — исходная диаграмма направленности разностного по азимуту (углу места) канала; М — число источников полезных сигналов и помех; — угловые координаты полезных сигналов и помех, — отношения «сигнал (помеха)/внутренний шум» при приеме по максимуму диаграммы направленности суммарного канала; P i — мощность полезного сигнала (источника помех) на выходе изотропного приемного элемента; — мощность внутренних шумов приемных каналов пеленгатора.

Проведем иллюстрацию выигрыша предлагаемого способа адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании по точности пеленгации в сравнении с прототипом и способом моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования без пространственной компенсации помех. На фиг.2, 3 приведены результаты расчетов среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат , нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала, от параметра , где , — значения ширины диаграммы направленности суммарного канала по азимуту и углу места соответственно; . Результаты приведены для реализации способа с использованием моноимпульсной основной антенной системы на базе квадратной антенной решетки из 21×21 элементов с межэлементным расстоянием /2, где — длина волны, Q=8 компенсационных антенн с квадратными апертурами размером каждая располагались симметрично относительно плоскостей пеленгации по краям основной антенной системы. Число источников помех варьировалось в пределах М=1 4. Отношения полезный сигнал/шум и помеха/шум при их приеме полезного сигнала и помех по максимуму диаграммы направленности принимались равными ; ; . Направление прихода полезного сигнала считалось распределенным равновероятно в пределах полуширины диаграммы направленности суммарного канала по азимуту и углу места, направление прихода помех — равновероятным в пределах ±(1 5) от ширины диаграммы направленности суммарного канала. Ковариационная матрица помех формировалась с учетом полезного (пеленгуемого) сигнала (сплошные кривые, неклассифицированная выборка) и без учета полезного сигнала (пунктирные кривые, классифицированная выборка). Фиг.2 соответствует случаю использования R=4 ограничений, фиг.3 — случаю использования R=5 ограничений.

Как следует из результатов расчетов, оптимальное расположение ограничений соответствует величине =0,1 0,15, причем в заданных пространственно-энергетических ситуациях способ моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования без пространственной компенсации помех является полностью неработоспособным, то есть ошибки определения координат могут существенно превосходить ширину диаграммы направленности в каждой из плоскостей пеленгации, а прототип неработоспособен при неклассифицированной выборке. При классифицированной выборке для прототипа нормированные среднеквадратические значения смещений оценок угловых координат в типовых сигнально-помеховых ситуациях 5 10 раз превышают соответствующие величины для предлагаемого способа.

Предлагаемый способ является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов основной антенной системой с суммарным, разностным по азимуту, разностным по углу места каналами, антеннами q=1, 2, , Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов с вычислением векторов весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов и весовом суммировании сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для формирования векторов весовых коэффициентов каналов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2, , R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратической ошибки смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений и вычисляют векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов с учетом ограничений на форму результирующей диаграммы направленности, задаваемую матрицами ограничений.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций — предварительное формирование и запоминание матриц ограничений, причем выбор числа и расположения точек ограничений проводится исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки пеленгации для ожидаемых распределений угловых координат направлений прихода и мощностей полезного сигнала и помех, прием сигналов основной антенной с суммарным и разностным каналами и компенсационными антеннами, согласованная обработка сигналов в идентичных приемных каналах, аналого-цифровое преобразование сигналов, формирование вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов с учетом матриц ограничений для текущего направления наблюдения, взвешенное суммирование сигналов суммарного, разностного и компенсационных каналов, — обеспечивает адаптивную компенсацию помех со стабилизацией параметров (положений нулей разностных диаграмм и величины крутизны) пеленгационной характеристики измерителя и высокую точность пеленгации при наличии естественных и искусственных помех, воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов измерителя.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью антенные устройства, элементы приемных каналов, аналого-цифровые преобразователи, модули постоянных запоминающих устройств и процессоры цифровой обработки сигналов. Необходимые для реализации способа данные об уровнях диаграммы направленности суммарного, разностного и компенсационных каналов в точках ограничений в виде матрицы ограничений могут быть получены на этапе калибровки и настройки устройства, реализующего предлагаемый способ.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа заключается в повышении точности пеленгации за счет компенсации воздействующих по боковым лепесткам суммарного и разностных каналов пеленгатора помех и за счет сохранения положений нулей и величин крутизны пеленгационных характеристик.

Читайте так же:  45 п правил осаго

Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов с текущего направления наблюдения с использованием антенной системы с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2), разностным по углу места (с номером j=3) каналами и антенн q=1, 2, , Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем вычисления векторов весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов и взвешенного суммирования сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных и разностного по углу места и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для вычисления вектора весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2, , R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с выражением

где Ф j — ковариационная матрица принимаемых сигналов для j-го канала;

— матрица ограничений для j-го канала;

— вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы C j ; ; — отсчеты значений диаграмм направленности j-го суммарного или разностного и q-го компенсационного каналов в точках ограничений; «+» — знак эрмитова сопряжения.

Метелев Сергей Александрович. Адаптивная пространственно-временная компенсация помех в каналах радиосвязи : Дис. . д-ра физ.-мат. наук : 01.04.03 : Н. Новгород, 2004 249 c. РГБ ОД, 71:05-1/260

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 5

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ 12

1.1. Характеристики радиоканалов связи 12

Основные особенности радиоканала СДВ диапазона 13

Распространения радиоволн в ДКМВ диапазоне 19

Радиоканал связи МВ-ДМВ диапазона 24

1.2. Характеристики помех в каналах радиосвязи 26

Классификация помех 26

Радиоэлектронная борьба и технические средства РЭП 32

Методы защиты от радиопомех и пространственная компенсация

1.3. Пространственно-временная обработка сигналов в каналах радиосвя
зи 40

Основные принципы, критерии и алгоритмы ПВОС (краткий обзор) 40

Возможности пространственной обработки сигналов 43

Анализ современного состояния дел с компенсаторами помех в каналах радиосвязи 43

1.4. Формулировка проблемы пространственной обработки сигналов в ка
налах радиосвязи 45

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА С РАЗНЕСЕН
НЫМ ПРИЕМОМ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ РАДИОСВЯЗИ 47

2.1. Трехканальные приемники СДВ диапазона 47

Трехканальное приемное устройство на базе FSM-11 (стенд I) 47

Макет СДВ приемного устройства с прямым преобразованием

сигнала (стенд И) 51

2.2. Аппаратура для исследования ПВОС в ДКМВ диапазоне 57

Трехканальное приемное устройство с поляризационным разнесением антенн на базе комплекта FSM-11 (стенд III) 57

Трехканальное приемное устройство с поляризационным разнесением антенн на базе радиоприемников Р-399 (стенд IV) 57

Двухканальные приемные устройства с пространственным разнесением антенн 58

Макет двухканального приемника МВ-ДМВ диапазона (стенд VIII) 58

Заключение к разделу 59

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ
ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПВОС ПО КОМПЕНСАЦИИ РАДИОПОМЕХ 61

Метод измерений 62

Потенциальные возможности пространственной обработки по подавлению СДВ помех 63

Предельный коэффициент подавления помех методами пространственной обработки в ДКМВ канале радиосвязи 66

Анализ дестабилизирующих факторов, ограничивающих степень подавления помех, в нестационарном и многолучевом канале связи 68

Нестационарность параметров канала связи (квазимонохроматические помехи) 68

Влияние задержек между лучами на степень подавления помех 72

Селективные замирания радиосигналов 75

Межсимвольная интерференция 81

Влияние многолучевости на пространственную обработку сигналов 82

Опытные радиолинии МВ-ДМВ диапазона и динамические характеристики принимаемых радиосигналов 85

Обсуждение результатов 90

4. АЛГОРИТМЫ СЕПАРАЦИИ СИГНАЛА И ПОМЕХ 93

Статистические принципы, слепого разделения сигналов 93

Оптимальный алгоритм сепаратора радиосигналов от нескольких источников по критерию СКО Уидроу-Хоффа с ортонормировкой входных колебаний 95

Асимптотическая оптимальность алгоритмов НОМ, УХ и УХО 109

Исследование эффективности алгоритмов сепарации с конечным временем усреднения в корреляторах 115

Субоптимальный алгоритм МСКО-МПП 118

Адаптивный алгоритм компенсации прерывистой помехи 131

Особенности алгоритма сепаратора сигналов с фазовой модуляцией 145

Алгоритм сепаратора AT сигналов 152

Сепаратор ЧТ сигналов и помех для каналов с селективными замираниями 155

Пространственный компенсатор помех с четырьмя ветвями разнесения 160

Заключение к разделу 171

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СЕПАРАТОРОВ ПОМЕХ В КАНАЛАХ
РАДИОСВЯЗИ 175

Помехоустойчивость сепаратора сигналов в стационарном канале связи СДВ диапазона 175

Особенности ПВОС в нестационарном многолучевом канале связи

ДКМВ диапазона 181

Общая характеристика результатов экспериментальных исследований эффективности компенсации помех в ДКМВ канале связи 181

Явление перезахватов и способы борьбы с ними 184

Сравнительный анализ эффективности разных алгоритмов сепараторов помех, построенных по критерию МСКО, в реальных каналах связи 191

5.3. Экспериментальные исследования качества приема информации в
дискретном ДКМВ канале связи в присутствии преднамеренных по
мех на системе экспериментально-технологических радиотрасс 195

Испытания лабораторного макета (ЛМ) АКПП в канале с дискретными сообщениями и помехой с амплитудной модуляцией 196

Натурные испытания лабораторного макета адаптивного компенсатора преднамеренных помех на радиотрассах Ахтубинск -Н.Новгород и Ветлужская — Н.Новгород 198

Испытания макетов АКПП на реальных трассах с имитационной

помехой в условиях радиополигона 203

5.4. Пространственно-временная обработка сигналов в МВ-ДМВ диапа
зоне .,^ 210

Компенсатор помех МВ-ДМВ диапазона и методика его испытаний в каналах радиосвязи в условиях преднамеренных помех 210

Результаты испытаний компенсатора помех МВ-ДМВ диапазона

на трассах «земля-земля» 211

Измерения качества связи на радиотрассе «воздух-земля» 213

Выводы из испытаний компенсатора помех в МВ-ДМВ диапазоне 217

5.5. Экспериментальная база данных с различной СПО — инструмент для
тестирования алгоритмов ПВОС реальными сигналами 218

6. КОНСТРУКТИВНЫЕ МАКЕТЫ АДАПТИВНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ПОМЕХ И РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИСПЫ
ТАНИЙ 222

6.1. Особенности цифровой реализации пространственных компенсаторов

Описание конструктивного макета АКПП 224

Результаты лабораторных и трассовых испытаний КМ АКПП 225

Лабораторный стенд для тестирования автоматических компенсаторов помех с пространственной обработкой сигналов в каналах радиосвязи 226

Трассовые испытания КМ АКПП на радиополигоне «Ветлуж-

6.3.3. Повышение помехозащищенности действующей системы радио
связи при использовании компенсатора помех 232

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 240

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ААР — адаптивная антенная решетка ААС — адаптивная антенная система

АК — автокомпенсатор АКПП — адаптивный пространственный компенсатор преднамеренных помех

АКС — анализатор каналов связи АРУ — автоматическая регулировка усиления AM — амплитудная модуляция AT — амплитудная телеграфия АФР — амплитудно-фазовое распределение АФУ — антенно-фидерное устройство АЦП — аналого-цифровой преобразователь АЧХ — амплитудно-частотная характеристика БА — базовый алгоритм БГШ — белый гауссовский шум БКПП — блок компенсации прерывистой помехи БПФ — быстрое преобразование Фурье ВВК — вектор весовых коэффициентов ГШ — алгоритм Грама-Шмидта ДВ — длинные волны ДКМВ — декаметровые волны ДМВ — дециметровые волны ДН — диаграмма направленности KB — короткие волны КД — квадратурный детектор ЛА — летательный аппарат ЛМ — лабораторный макет КМ — конструктивный макет MB — метровые волны МВМ — минимум выходной мощности МДШ — минимум дисперсии шума

МОСПШ — максимум отношения мощности сигнала к мощности помех и шума МП — максимум правдоподобия МПП — максимум подавления помех МПЧ — максимальная применимая частота МСИ — межсимвольная интерференция

МСКО — минимум средней квадратической ошибки (отклонения) НОМ — непосредственное обращение матрицы ОА — оконечная аппаратура ОБП — одна боковая полоса ОВК — ортогонализатор входных колебаний ОК — опорный канал ОРЧ — оптимальная применимая частота

ОСПШ — отношение мощности сигнала к мощности помех и шума ОСШ — отношение мощности сигнала к мощности шума ОФТ — относительная фазовая телеграфия ПВОС — пространственно-временная обработка сигналов ПЗУ — постоянное запоминающее устройство ПП — прерывистая помеха

ППРЧ — псевдослучайная перестройка рабочей частоты

ПСП — псевдослучайная последовательность

ПЧ — промежуточная частота

РПУ — радиоприемное устройство

РТР — радиотехническая разведка

РЭБ — радиоэлектронная борьба

РЭС — радиоэлектронные системы

РЭП — радиоэлектронное противодействие

СВ — средние волны

СДВ — сверхдлинные волны

СКО — среднее квадратическое отклонение

СПО — сигнально-помеховая обстановка

СПП — сигналоподобная помеха

СЭТР — система экспериментально-технологических радиотрасс

УВХ — устройство выборки-хранения

УКВ — ультракороткие волны

УХ — алгоритм Уидроу-Хоффа

УХО — алгоритм Уидроу -Хоффа с ортонормированием входных колебаний

ФВЧ — фильтр высоких частот

ФМ — фазовая модуляция

ФНЧ — фильтр низких частот

ФОС — фильтр основной селекции

ФРЧ — фиксированная рабочая частота

ФТ — фазовая телеграфия

ФЧХ — фазочастотная характеристика

ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь

ЦОС — цифровая обработка сигналов

ЧВМ — частотно-временная матрица

ЧМ — частотная модуляция

ЧТ — частотная телеграфия

ШПП — шумоподобная помеха

ШПС — широкополосные сингналы

ШОУ — широкая полоса-ограничение-узкая полоса

ШПУ — широкая полоса-прерывание-узкая полоса

Передача сигналов по радиоканалам с высокой надежностью является основной целью теории и техники радиосвязи, и предметом радиофизических исследований с момента возникновения радио до наших дней. Бурный рост числа средств радиосвязи в последние десятилетия, а также индустриализация экономики, привели к заполнению радиодиапазона случайными помехами техногенного происхождения. В таких условиях защита каналов приема радиосигналов от помех является необходимым условием информационного обмена с заданной надежностью. Актуальность повышения помехозащищенности средств радиосвязи многократно возрастает при учете возможности появления преднамеренных помех. Традиционные методы помехозащиты, основанные на использовании частотного или временного ресурса радиолиний [1]-[2], практически исчерпаны и в настоящее время уже не обеспечивают необходимого качества радиосвязи, особенно в условиях прицельных помех.

Мощным, но пока слабо использованным в системах радиосвязи, методом существенного повышения помехозащищенности является использование пространственного ресурса радиолиний, заключающегося в различиях волновых векторов или коэффициентов поляризации электромагнитных полей сигнальной и помеховых радиоволн. Пространственный ресурс является следствием разнесенности в пространстве радиопередатчиков полезного сигнала и помех, что выполняется практически во всех случаях.

пространство (азимут, угол места, поляризация)

Рис.1 Пространственный ресурс радиолиний.

На рис.1 в условном виде трехмерного изображения приведены физические ресурсы радиолинии, которые используются при передаче информации: полоса частот F и интервал времени Т, в течение которого идет прием/передача сигнала. Мощная преднамеренная помеха (а иногда и случайная помеха) способна накрыть своим излучением область двумерного пространства на плоскости частота-время, занятое полезным сигналом, и исключить, тем самым, возможность приема сообщения. Однако, тот факт, что пространственные параметры радиоволн помехи и сигнала различны (разница углов прихода или коэффициентов поляризации обусловлены как различием в географии источников, так и эффектами излучения и распространения радиоволн) обеспечивает появление пространственного ресурса А, использование которого позволяет исключить воздействие помехи на прием полезного сигнала.

Для реализации этого ресурса достаточно давно применяются методы передачи радиосигналов в заданном направлении и их приема при помощи узконаправленных антенн, однако эффективность подобных подходов значительно снижается при изменении положения

Читайте так же:  Требования к образованию мастера производственного обучения

в пространстве элементов системы передачи информации, при изменении условий распространения связных радиоволн, при появлении случайных и преднамеренных помех с «незапланированных направлений» и т.п. Сохранение возможностей пространственного ресурса в таких условиях обеспечивают методы пространственно-временной обработки сигналов (ПВОС), принимаемых на разнесенные в пространстве или по поляризации элементы антенных систем. Обработка сигналов осуществляется по специальным алгоритмам, которые адаптируются к изменяющейся сигнально-помеховой обстановке (СПО), и поэтому устройства, реализующие такую обработку колебаний, принимаемых антенными системами, носят название адаптивных антенных систем (ААС), адаптивных антенных решеток (ААР), автоматических компенсаторов помех (АКП) и т.п.

Теория пространственно-временной обработки сигналов, включающая в себя теорию адаптивных антенных систем, предназначенных для пространственной режекции помех, разрабатывается в течении последних трех десятилетий, основные принципы, критерии и алгоритмы ПВОС изложены в ряде монографий [3], [4], [5], однако классические алгоритмы компенсации помех, приведенные в указанных монографиях, а также их модификации в большинстве последующих работ, предполагают стационарность сигнально-помеховых условий, когерентность электромагнитного поля помеховой и сигнальной радиоволн на апертуре антенной системы, некоррелированность антенных колебаний сигнала и помехи, наличие каких-либо априорных сведений о различиях сигнала и помех. Эти предположения в реальной радиосвязи практически никогда не выполняются. Реальные каналы распространения связных радиоволн далеки от идеализированных моделей, параметры помех априори не известны, и это ограничивает применимость классических методов обработки сигналов. Поэтому возникла парадоксальная ситуация: теория потенциальной помехоустойчивости алгоритмов компенсации помех давно построена, необходимость борьбы с помехами — несомненна, а практического ее воплощения добиться до настоящего времени не удавалось. Для компенсации помех в каналах радиосвязи требовались высокоскоростные алгоритмы пространственной адаптации, способные очень быстро реагировать на сильную нестационарность сигнально-помеховой обстановки.

В 1995 г автором диссертации совместно с Ю.В. Шишкиным был предложен адаптивный алгоритм компенсатора помех, основанный на новом принципе сепарации (разделения) смеси антенных колебаний от нескольких источников радиоизлучения на парциальные колебания и выделения их на нескольких выходах сепаратора [6]. Эта работа положила начало исследованию путей решения крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное и оборонное значение — создания пространственных компенсаторов помех для реальных каналов радиосвязи, и введения нового элемента помехозащиты в состав действующих систем связи и управления государственных объектов.

Исследованию возможностей адаптивной пространственной компенсации помех в реальных системах связи, разработке адаптивных алгоритмов пространственной сепарации сигнала и помех и принципов построения устройств, реализующих созданные алгоритмы, исследованию влияние характеристик линий радиосвязи на эффективность работы этих устройств и, в конечном счете, введению пространственного ресурса в арсенал высокоэффективных средств помехозащиты радиолиний посвящена диссертационная работа.

На защиту выносятся:

Разработка системы экспериментальных комплексов для измерений параметров и характеристик помехозащищенных связных радиоканалов СДВ-ДМВ диапазонов как инструмента для изучения эффективности применения методов адаптивной пространственно-поляризационной режекции помех в реальных условиях радиосвязи.

Результаты исследований потенциальных возможностей пространственно-временной обработки сигналов по компенсации случайных и преднамеренных помех в каналах

радиосвязи на основе анализа экспериментальных данных и теоретических изысканий.

Результаты исследований механизмов ограничения эффективности подавления помех в каналах радиосвязи методами пространственно-временной обработки сигналов.

Алгоритмы работы пространственно-поляризационных сепараторов полезного сигнала и помех для линий радиосвязи и результаты теоретических исследований их основных характеристик для различной сигнально-помёховой обстановки.

Результаты исследований эффективности использования компенсаторов помех в дискретных каналах связи СДВ, ДКМВ и МВ-ДМВ диапазонах в присутствии преднамеренных помех на системе экспериментально-технологических радиотрасс.

Создание адаптивных пространственно-корреляционных сепараторов помех на разработанных новых принципах их построения и результаты их испытаний на стендах, в полигонных условиях, а также в действующей системе ДКМВ радиосвязи.

Первый раздел данной работы посвящен анализу условий, в которых должны работать современные системы связи.

В данном разделе вначале будут рассмотрены свойства каналов радиосвязи наиболее широко применяемых диапазонов частот, оказывающие наибольшее влияние на пространственно-временную обработку принимаемых сигналов (подраздел 1.1).

Далее будет приведена классификация помех в каналах радиосвязи, рассмотрены характеристики наиболее опасных преднамеренных помех и проанализированы основные методы борьбы с помехами (подраздел 1.2).

Будет показано, что эффективным средством борьбы с помехами различных типов является их пространственная компенсация, принципы которой изложены в подразделе 1.3. В этом же разделе проанализировано современное состояние дел в практике применения пространственных компенсаторов помех.

Результатом такого анализа является формулировка проблемы настоящего исследования, приведенная в заключительном подразделе первой главы.

Для решения этой проблемы необходимо было детальное изучение реальных свойств радиосигналов, прошедших через канал распространения, и определение всех дестабилизирующих факторов, ограничивающих теоретически высокие характеристики подавления помех методами ПВОС. Поэтому необходимо было создать аппаратную базу, методику экспериментальных исследований и провести измерения основных параметров радиоволн на реальных радиотрассах.

Во второй части работы дается описание установок (стендов) различных диапазонов длин волн, созданных для экспериментальных исследований свойств радиосигналов, принимаемых различными антеннами. В первом подразделе второй главы приводится описание экспериментальных установок СДВ диапазона, втором подраздел посвящен описанию созданных стендов ДКМВ диапазона, в третьем подразделе содержится описание двухка-нального приемного устройства МВ-ДМВ диапазона. При помощи этих стендов был осуществлен ряд натурных измерений характеристик радиоволн, влияющих на эффективность ПВОС.

Результаты экспериментальных исследований этих свойств радиосигналов приведены в третьей части диссертации. В этом разделе работы обсуждаются методика и результаты измерений потенциальной эффективности подавления помех в реальных каналах связи разных диапазонов пространственными (поляризационными) компенсаторами помех. На основе полученных экспериментальных данных анализируются факторы, ограничиваюпще возможности ПВОС. Основные ограничения, которые необходимо учитывать при оценке

эффективности пространственной обработки, возникают вследствие нестационарности каналов связи, наличия импульсных шумов и многолучевого характера распространения сигналов и помех.

Четвертый раздел работы посвящен теоретическому исследованию нового класса компенсаторов помех — сепараторов, обеспечивающих разделение сигнально-помеховой смеси на составные компоненты.

При этом, вначале рассматриваются общие принципы сепарации сигнала и помех, основанные на спектральном разложении смесей по собственным векторам корреляционной функции, на требовании о независимости сигнала и помех, которое можно сформулировать в виде некоторого критерия (стоимостной функции) и другие.

В подразделе 4.2 рассмотрены алгоритмы оптимальных сепараторов сигналов с угловой манипуляцией и помех различного типа, построенных по критерию минимума среднеквадратичной ошибки.

В подразделе 4.3 численными методами исследуется эффективность этих алгоритмов в асимптотическом пределе, где показана их эквивалентность.

Четвертая часть этого раздела посвящена особенностям работы алгоритмов МСКО при условиях ограниченного времени усреднения при вычислении весовых коэффициентов.

В пятом подразделе данной главы предложен и исследован новый упрощенный алгоритм сепаратора, один из выходов которого реализует критерий максимума подавления помехи, относящийся к классу субоптимальных алгоритмов.

При исследовании эффективности данных алгоритмов сепарации показано, что они обеспечивают «слепое» разделение сигнала и помех в условиях полного отсутствия априорной информации и для помех разного типа: сигналоподобных и шумоподобных, AM, ЧМ, ФМ (помех с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией). Вместе с тем, в подразделе 4.2 показано, что прерывистая помеха (импульсная помеха) способна значительно ухудшать компенсационные способности компенсатора.

Вопросу борьбы с прерывистой помехой методами пространственной компенсации посвящен подраздел 4.6, в котором предложен и исследован алгоритм оптимального сепаратора сигнала и помех с устройством борьбы с прерывистой помехой.

В седьмом подразделе диссертационной работы предложен алгоритм пространственного сепаратора ФТ сигнала (сигнала с манипуляцией типа фазовый телеграф) и помех разного типа и рассмотрены особенности его работы.

В следующих подразделах данной главы рассмотрен алгоритм сепаратора для сигнала с манипуляцией типа амплитудный телеграф (AT) (п.4.8), принцип построения которого использован и для сепаратора ЧТ сигнала (частотный телеграф) и помех в канале с селективными замираниями (п.4.9).

Наконец, в п.4.10 исследован асимптотический алгоритм 4-х канального сепаратора и произведено сравнение с предельными характеристиками оптимального алгоритма.

В пятой главе диссертации приведены результаты экспериментальных иссследований разработанных алгоритмов в реальных каналах радиосвязи СДВ (п.5.1), ДКМВ (п.5.2, п.5.3) и МВ-ДМВ (п.5.4) диапазонов. Эксперименты осуществлялись на лабораторных макетах компенсаторов помех в условиях радиополигона с привлечением системы экспериментально-технологических радиотрасс и показали принципиальную возможность и достаточно высокую эффективность ПВОС по компенсации преднамеренных и случайных помех разного типа, в различных диапазонах, на большом наборе радиотрасс и пр.

Положительные результаты, полученные в диссертационной работе, позволили построить конструктивные макеты компенсаторов помех ДКМВ и СДВ диапазонов и осуществить экспериментальное исследование их эффективности путем лабораторных и трассовых испытаний. Описанию этих устройств и результатам испытаний посвящен шестой раздел работы. В ходе сравнительных испытаний с привлечением большого набора данных экспе-

риментально доказано, что введение компенсатора помех в действующую систему связи повыщает ее помехозащищенность на 20-26 дБ, что обеспечивает возможность приема сообщений в условиях значительного энергетического превышения преднамеренной помехи над полезным сигналом.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Диссертация выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-производственное предприятие «Полет». Основное ее содержание опубликовано в работах [б]-[38] и докладывалось на Межведомственном научном семинаре «Распространение радиоволн и проблемы радиосвязи ДКМВ диапазона» (Н.Новгород, 1991 г), на научно-технической конференции «Направления развития систем и средств радиосвязи» (г. Воронеж, 1996 г.), на Международных научно-технических конференциях ‘Радиолокация, навигация и связь» в г.Воронеже (IV, 1998 г.; VI, 2000 г.; VII, 2001 г.; VIII, 2002 г.; IX, 2003 г.), на II Международной научно-практической конференции «Системы и средства передачи и обработки информации» (Одесса, Украина, 1998г.), на X научно-технической конференции «Проблемы радиосвязи» (Н.Новгород, 1999 г.), на Международной специализированной выставке-конференции военных и двойных технологий «Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления» (Н.Новгород, 2002 г.).

Экспериментальные исследования, результаты которых приведены в диссертации, выполнены под руководством автора в больших авторских коллективах. В диссертации подробно излагаются только те результаты, вклад автора в которые был существенным на всех этапах, включая постановку задачи, подготовку аппаратуры и непосредственное проведение эксперимента, анализ и обсуждение полученных данных, подготовку публикаций.

Автор считает своим приятным долгом поблагодарить всех своих соавторов за плодотворное сотрудничество и, в особенности, Ю. В. Шишкина, В. П. Волкова и Е. Н. Волкову

за многочисленные обсуждения различных аспектов проблемы, [ П. П. Беляева |, В. А. Валова, Д. В. Кабаева, В. Е. Кочеганова, А. В. Куликова, А. А. Лисова, Н. А. Чащину, Е. Р. Штейна за помощь в разработке аппаратуры и проведении экспериментальных исследований.

Автор благодарен Генеральному директору ФГУП «НПП «Полет» Е. Л. Белоусову за постоянное внимание к тематике работы и оказанной поддержке, без которых проведение объемных и трудоемких экспериментальных работ было бы невозможно.

Читайте так же:

  • Где опубликован закон о защите прав потребителей Закон РФ от 7 февраля 1992 г. N 2300-I "О защите прав потребителей" Закон РФ от 7 февраля 1992 г. N 2300-I"О защите прав потребителей" С изменениями и дополнениями от: 2 июня 1993 г., 9 января 1996 г., 17 декабря 1999 г., 30 декабря 2001 г., 22 августа, 2 ноября, 21 декабря 2004 г., 27 […]
  • Оформить загранпаспорт ленинский район ОУФМС Воронеж, Ленинский район ул. Краснознаменная 16 - часы работы Управление ФМС - 394030 г. Воронеж ул. 9 Января, 54 телефон приемной: 77–68–22 ; автоинформатор : (473) 271-21-01 по вопросам получения заграничного паспорта : р.т. 276-66-98 ; график работы Web- сайт: www.fmsvrn.ru ; […]
  • 844 дсп приказ мо Приказ Минобороны РФ от 3 июня 2011 г. № 844 “О внесении изменений в приказ Министра обороны Российской Федерации от 30 июня 2006 г. № 200” В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2011 г. № 225 «О повышении денежного довольствия военнослужащих и […]
  • Приказ минтранса 60 ПРИКАЗ Минтранса РФ от 22.12.2000 n 160 (ред. от 14.01.2002) ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ИНСТРУКЦИИ О ПОРЯДКЕ ПРИОБРЕТЕНИЯ, УЧЕТА, ХРАНЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕДИНЫХ УДОСТОВЕРЕНИЙ ЧЛЕНОВ ЭКИПАЖЕЙ ГРАЖДАНСКИХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ […]
  • Заявление о выплате пособия на ранних сроках беременности Единовременное пособие женщине при постановке на учет на ранних сроках беременности Беременная женщина, которая встала на учет в женской консультации или другой медицинской организации (учреждении) на раннем сроке беременности (до 12 акушерских недель), в соответствии со ст. 9 […]