Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации

Кульбикаян, Баграт Хачересович

Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Кульбикаян, Баграт Хачересович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ростов-на-Дону МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации»

Автореферат диссертации на тему "Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации"

г-г и ОД 1 8 № Ш

На правах рукописи

КУЛЬБИКАЯН Баграт Хачересович

РАДИОМОНИТОРИНГ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ОСНОВЕ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЕКТРАЛЬНОЙ И КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону 2000

Работа выполнена в Ростовском государственном университете путей сообщения

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор Моченов А.Д.

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Дятлов А.П.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Бабичев Р.К.

доктор технических наук, профессор Расщепляев Ю.С.

Ведущая организация: ФГУТТ ВНИИ "Градиент"

Защита состоится 21 декабря 2000 г. в 14- часов на заседании диссертационного совета Д 063.52.06 в Ростовском государственном университете по адресу:

344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 5, РГУ, физический факультет, ауд. 247.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ростовского государственного университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан 16 ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, доцент ЗарганоГ.Ф.

Я Ш. СМ /. О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Бурное развитие научно-технического процесса, глобальный характер использования радиоэлектронных и телекоммуникационных средств обуславливает существенное усложнение электромагнитной обстановки (ЭМО) при проведении радиомониторинга (РМ). Плотность потока источников радиоизлучений (ИРИ) на входе в УКВ диапазоне составляет в настоящее время до 10~5 ч- КГ6 1/Гц и продолжает нарастать, что приводит к необходимости принятия специальных мер с целью повышения пропускной способности и быстродействия автоматизированных комплексов радиомониторинга (АКР).

Большое многообразие процессов на входе АКР, их динамичность и большой уровень априорной неопределенности затрудняет обеспечение высокого уровня достоверности обрабатываемой информации. С целью решения указанной проблемы необходима разработка мер, связанных с увеличением количества используемых при РМ информативных признаков процессов и повышению помехоустойчивости АКР. Необходимо отметить, что уровень информативной неопределенности при решении задач РМ оказывается значительно большим, чем при решении задач в радиолокации, радионавигации и связи. Это обстоятельство приводит к дополнительным затруднениям при определении принципов построения АКР.

Состояние вопроса. Анализ существующего положения в РМ показывает, что при построении АКР используется большое количество принципов, методов, алгоритмов и вариантов реализации. Это многообразие обусловлено тем, что, с одной стороны, имеет место постоянное увеличение потока входной информации за счет расширения областей применения РМ и увеличения сложности и номенклатуры функциональных задач, а, с другой стороны, происходит постоянное совершенствование методологической и конструктивно-технологической базы.

В последние годы российскими предприятиями (КБ Навигатор, Иркос, Радиосервис, Нелк) и зарубежными компаниями (ESL (США), Delfín Systems (США), AOR (Япония), Rohde Schwarz (ФРГ), Thomson (Англия) и т. д.) разра-

ботана широкая номенклатура автоматизированных комплексов различного назначения.

При этом АКР ре&тизуются в аппаратно-программном виде с использованием супергетеродинных приемников с узкополосными линейными трактами обеспечивающих скорость перестройки по частоте порядка (107 ч- 108) Гц/с, обладающих небольшими весо-габаритными характеристиками и потребляемой мощностью. Однако необходимо учитывать, что использование стационарных, мобильных и портативных АКР типа АРК-ПК-П, АРК-МК1, АРК-ПА2 обеспечивает успешное решение различных задач РМ только при приеме квазинепрерывных узкополосных сигналов с постоянной частотно-временной структурой.

Параллельно с развитием теории и практики РМ происходит развитие систем и средств связи с повышенной скрытностью, в которых широкое применение получили сигналы с расширенным спектром и ограниченной длительностью. Попытки применения существующих технических средств РМ при приеме сигналов с расширенным спектром и ограниченной длительностью из-за недостаточной скорости анализа и узкополосностн линейного тракта сопровождается пропусками и существенными искажениями, что не позволяет обеспечивать необходимый уровень достоверности обработки информации.

Для преодоления вышеуказанного недостатка требуется проведение дополнительных исследований и разработка принципов, методов, алгоритмов и структур, обеспечивающих модернизацию существующих технических средств РМ с целью повышения их оперативности и достоверности.

Цель работы. Целью данной диссертационной работы является разработка и исследование экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки в УКВ диапазоне, построенных на основе совместного использования спектральных и корреляционных методов обработки информации. Разрабатываемые экспресс-анализаторы должны обеспечить повышение оперативности и достоверности РМ в условиях многокомпонентной ЭМО, в составе которой могут присутствовать сигналы с расширенным спектром, например, ДЧ, ЛЧМ и ФМ сигналов.

Для реализации сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

■ разработка функциональной и информационной моделей автоматизированного комплекса радиомониторинга, использующих совокупность спек-

тральных и корреляционных информативных признаков для повышения достоверности и быстродействия;

■ построение метода систематизации и унификации задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов;

■ построение алгоритмов и структур экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки при совместном использовании методов спектрального и корреляционного анализа;

■ разработка метода анализа пропускной способности, быстродействия и достоверности предложенных экспресс-анализаторов;

" исследование путей повышения эффективности экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки;

■ проверка разработанных в диссертации теоретических положений на основе экспериментальных исследований и моделирования.

Метод исследования. Исследования проведены с использованием методов имитационного моделирования систем, теории цепей и сигналов, теории вероятностей, статистической радиотехники, вычислительной математики.

Научная новизна работы. Научная новизна диссертационной работы определяется поставленными задачами, методами их решения и впервые полученными результатами.

1. Разработаны принципы построения экспресс-анализатора электромагнитной обстановки, обладающего высокими оперативностью и достоверностью радиомониторинга.

2. Предложены методы систематизации и унификации задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов, обеспечивающие единообразие процедуры анализа помехоустойчивости при различных функциональных преобразованиях.

3. Исследованы алгоритмы оценки количества и параметров компонент ЭМО в режиме панорамного спектрального анализа, обеспечивающие высокую пропускную способность.

4. Предложены и исследованы алгоритмы классификации компонент ЭМО на основе внутри и межцикловой обработок, обладающие высокими помехоустойчивостью и быстродействием.

5. Предложены и исследованы алгоритмы и структуры корреляционных обнаружителей, классификаторов и измерителей, обеспечивающих высокий уровень достоверности РМ сигналов с расширенным спектром.

6. Разработаны методы анализа основных характеристик экспресс-анализатора (ЭА) обеспечивающие оптимизацию их помехоустойчивости и быстродействия при различных исходных данных.

Основные положения, выносимые на защиту .

1. Метод систематизации и унификации задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов. Данный метод, по сравнению с известными, обеспечивает упрощение процесса проектирования и облегчает возможность сравнительного анализа различных вариантов построения экспресс-анализатора.

2. Алгоритмы и структура экспресс-анализатора, реализованного на основе панорамного спектрального анализа, обеспечивающие повышение оперативности и достоверности радиомониторинга.

3. Алгоритмы и структуры корреляционных обнаружителей, классификаторов и измерителей сигналов с расширенным спектром, обеспечивающие повышение помехоустойчивости при обработке в реальном масштабе времени.

4. Алгоритмы с использованием внутрицикловой и межцикловой спектральной обработки информации, обеспечивающие достоверный прием сигналов с прыгающими частотами (ДЧ сигналов).

5. Метод анализа и пути оптимизации основных характеристик экспресс-анализатора, обеспечивающие выбор оптимального варианта построения при многокритериальной оценке эффективности.

Практическая ценность.

1. Развиты принципы построения экспресс-анализаторов на основе теории распознавания образов, обеспечивающие прием сигналов с ограниченной длительностью ("пакетных" ДЧ сигналов).

2. Разработанные принципы построения, алгоритмы и структуры ЭА повышают их эффективность за счет повышения оперативности и достоверности РМ и возможности их использования для выделения сигналов с расширенным спектром при малом входном отношении сигнал/помеха < 1).

3. Разработанные методы анализа основных характеристик ЭА и оптимизации их помехоустойчивости и быстродействия обеспечивают эскизное проектирование и оптимизацию существующих и перспективных АКР.

4. Полученные результаты могут быть использованы для построения нового поколения экспресс-анализаторов ЭМО.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы в разработках ГУЛ КБ РТС ВНИИ "Градиент", Ростовского военного института ракетных войск (РВИРВ), Новочеркасского военного института связи (НВИС), а также в Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС), что подтверждено соответствующими документами.

Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

■ МНТК "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта", Ростов н/Д, 1999;

■ отраслевая НТК, Ростов н/Д, 1998;

- 57, 58 и 59 НТК РГУПС, Ростов н/Д, 1998, 1999, 2000.

■ Межвузовская НТК "Пути развития теории и техники связи", Новочеркасск, НВИС, 1999.

■ VI МНТК "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, 2000.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 17 печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Общий объем - 163 страницы. Работа содержит 28 рисунков и ссылки на литературу из 59 наименований на 7 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении приводится обоснование актуальности работы. Сформулированы цель и задачи исследований, перечислены положения выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются модели автоматизированных комплексов радиомониторинга.

В разделе 1.1 выполнен анализ состояния существующих технических средств РМ.

В разделе 1.2 разработано пять вариантов рабочих моделей, отражающих различные варианты ЭМО, сформулирован типовой набор задач РМ, соответствующий разнообразным тактическим ситуациям.

В общем случае типовой набор задач решаемых СРМ представляется иерархической структурой с учетом степени их сложности. Самые простые задачи соответствуют двухальтернативным задачам с принятием простой гипотезы, причем случай принятия простой гипотезы с простой альтернативой соответствует задаче обнаружения, а случай принятия сложной гипотезы с простой альтернативой задаче различения. В состав более сложных задач РМ входят, кроме задач обнаружения и различения, задачи разрешения, классификации и оценивания информативных параметров. По мере увеличения сложности задач РМ и повышения требований к достоверности РМ необходимо использовать большое количество информативных признаков для классификации. При этом задача оценивания может быть предоставлена многоальтернативной задачей классификации набора дискретов значений информативного параметра, перекрывающих диапазон его априорной неопределенности.

В разделе 1.3 на основе аппарата теории распознавания образов выполнена систематизация и унификация статистических задач, выполняемых при проведении РМ и разработана методика оценки сложности алгоритмов статистической обработки информации в АКР различного назначения, позволяющая осуществлять сравнительный анализ вариантов построения и выбор предпочтительного варианта.

В разделе 1.4 приводятся основные результаты и выводы первой главы.

Вторая глава посвящена исследованию принципов построения экспресс-анализаторов, реализованных на основе методов панорамного спектрального анализа.

В разделе 2.1 дана оценка количества и параметров компонент ЭМО при проведении РМ. Для РМ в УКВ диапазоне, насыщенном связными РЭС, широкое применение находят методы последовательно-параллельного спектрально-

го анализа, поскольку при этом обеспечивается высокая технико-экономическая эффективность ЭА и АКР.

Анализ ЭМО в УКВ диапазоне показывает, что компоненты, относящиеся к множествам {^(7)} и {Р(!)}, как правило, соответствуют излучениям связных РЭС с шириной спектра от десятков Гц до единиц МГц. В зависимости от особенностей ЭМО спектры компонент ЭМО могут быть как разнесенными, так и пересекающимися. Компоненты ЭМО, соответствующие излучениям большинства "традиционных" связных РЭС, могут быть отнесены к классу квазинепрерывных узкополосных процессов с неизвестной формой. Компоненты ЭМО с использованием ЛЧМ, ФМ и ДЧ сигналов относятся к классу СРС.

Целью РМ является формирование банка компонент на основе оценки количества компонент и Ьценок их средних частот/ и ширины спектра А/С При решении вышеупомянутой задачи РМ необходимо учитывать, что каждая компонента ЭМО в зависимости от ширины спектра может фиксироваться как на выходе одного частотного канала ПСА при Д/" < так и на выходе нескольких примыкающих частотных каналов ПСА при > Д/к-

Формирование банка компонент ЭМО осуществляется на основе фикса-

ции по результатам одного цикла анализа количества компонент , их сред-

л л

них частот и ширины спектра Д/"?о.

Для получения на выходе ЭА перечисленных выше параметров необходимо усложнить алгоритм РУ, используя информацию о номере частотной стуЛ л

пеньки I от УУ, номере частотного канала ] от ПСА, а также операции сравнения эффектов на выходе примыкающих частотных каналов в ПСА с использованием двух порогов С/пор! И С/щр2-

Формирование банка компонент ЭМО при наличии компонент с перекрывающимися спектрами, осуществляется аналогично рассмотренной выше второй ситуации. Однако, по сравнению со второй ситуацией, имеется необходимость в усложнении алгоритма РУ при сравнении эффектов на выходе примыкающих частотных каналов путем перехода от двухпороговой к трехпорого-вой процедуре.

Разработана методика анализа основных характеристик ЭА, к числу которых относятся:

1) пропускная способность;

2) быстродействие;

3) разрешающая способность по частоте;

4) реальная чувствительность;

5) динамический диапазон входных сигналов;

6) характеристики помехоустойчивости при обнаружении (вероятность правильного обнаружения Рпо, вероятность ложных тревог).

Получены уравнения взаимосвязи перечисленных характеристик ЭА, на основе которых возможно решение задач оптимизации совокупности одних характеристик при ограничениях на другие.

В разделе 2.2 показано, что в случае ЭМО, состоящей из излучений "традиционных" связных РЭС, относящихся к классу квазинепрерывных узкополосных процессов, ЭА, реализованный на основе методов спектрального анализа, обеспечивает пропускную способность не менее = 100, где А'к — количество компонент в ЭМО. С целью повышения реальной чувствительности ЭА до 10 дБ предложено в каналах ПСА вместо энергетических обнаружителей использовать оптимальные некогерентные обнаружители. С целью повышения достоверности РМ предлагается использовать информативные признаки, характеризующие временной и спектральный характер компонент. При этом, в разделе 2.3 показано, что для обеспечения высокой достоверности РМ (Ря > 0,9) при ЭМО, состоящей из квазинепрерывных узкополосных компонент достаточно, чтобы длительность цикла панорамы Тц = 1сек, а скорость перестройки частоты в панораме у = 108 Гц/сек, при ширине рабочего частотного диапазона 44 = 108 Гц.

Данные результаты соответствуют предельным возможностям современных АКР. Показано, что для достоверного РМ (Рд > 0,95) ЭМО, в составе которой имеются компоненты с "кратковременными" пакетными ИРИ и ИРИ на основе ДЧ сигналов, необходимо повысить быстродействие ЭА (Гц —» 10~3 сек) и увеличить скорость перестройки частоты до у = 5-1010 Гц/сек, а также усложнить алгоритм обработки информации в ЭА за счет использования не только внутри, но и межцикловой обработки, а также увеличения количества используемых информативных признаков.

В разделе 2.4 сформулированы основные выводы второй главы.

В третьей главе выполнены исследования принципов построения экспресс-анализаторов, реализованных на основе методов корреляционного анализа.

В разделе 3.1 дан сравнительный анализ обнаружителей сигналов с расширенным спектром. Анализ тенденций развития техники связи свидетельствует о том, что наряду с широко распространенными "традиционными" узкополосными сигналами (с шириной спектра не более 25 кГц), все более широкое применение находят такие сигналы с расширенным спектром (например, ФМН и ЛЧМ), у которых ширина спектра может составлять единицы и даже десятки МГц. Доля ИРИ, использующих сигналы с расширенным спектром имеют тенденцию расти, поскольку при их использовании одновременно решаются такие проблемы, как повышение^помехоустойчивости, помехозащищенности, скрытности и электромагнитной совместимости РЭС. При проведении РМ сигналов с расширенным спектром на (СРС) ЭА, реализованных на основе методов спектрального анализа, имеется возможность решения ограниченного набора статистических задач (обнаружение, оценивание уровня средней частоты и ширины спектра), поскольку из-за наличия, при прохождении через ПСА, линейных искажений структура СРС сильно видоизменяется.

Сравнительный анализ характеристик помехоустойчивости многоканального некогерентного (MHO), автокорреляционного (АО) и энергетического (ЭО) обнаружителей показывает, что АО и ЭО обеспечивают значительный выигрыш в величине, входного отношения сигнал/шум gl% по сравнению со случаем использования MHO в зависимости от значения коэффициента фильтрации величина выигрыша составляет 9 дБ при Кф = 20 и 17дБ при = 200. Из АО и ЭО предпочтение следует отдать при обнаружении СРС ЭО, поскольку при одинаковой помехоустойчивости с АО он инвариантен к ширине спектра сигнала Л/с и проше в реализации.

При проведении РМ с целью повышения достоверности, быстродействия и уровня автоматизации обработки информации в ЭА целесообразно применять автоматические классификаторы. К числу актуальных проблем обработки информации в ЭА относятся задачи классификации вида модуляции связных сигналов, которые могут решаться на основе использования спектральных и корреляционных методов. К достоинствам корреляционных классификаторов еле-

дует отнести простоту аппаратурной реализации и возможность учета фазовой структуры сигналов.

В разделе 3.2 рассматривается возможность использования корреляционно-фильтрового устройства (КФУ) в процессе РМ для автоматической классификации видов модуляции связных сигналов {с угловой модуляции (УМ), амплитудной модуляции (АМ) и смодулированных квазигармонических сигналов (НК)}.

Для решения задач классификации предлагается использовать КФУ, обеспечивающее перенос входных сигналов на фиксированную частоту и их "предыскажение"; а также автокорреляционное устройство с квадратурной обработкой (АУКО), которое позволяет осуществлять разделение различных видов модуляции на основе анализа компонент выходного эффекта.

На основе полученных выше соотношений можно сформулировать информативные признаки компонент выходных эффектов и алгоритмы классификации различных видов модуляции.

При решении задачи классификации ЛЧМ сигналов (гипотеза Ндчм) набор отсчетов компонент на выходе АУКО имеет вид:

М, ¡иА(1, т2)] = иж; ¿[ОЖ т2)] = 0;

Мт2)] = ст2)] = 0.

Сравнение результатов при приеме НК и ЛЧМ сигналов показывает, что во втором случае имеются отличия, обусловленные смещением оценки средней

частоты —т, и импульсным характером.

2л

С учетом воздействия помехи решающие правила при принятии гипотезы Ндчм могут быть представлень1 следующими соотношениями:

Н№1: \Мх[иА{1, т2)] > [/„орь о[[/А(Г, т2)] < 17п„р1;

[М[ т, т2)] >(/г + дГдов); л/. Ши т2)] <(Гт- А/лов)];

Т2)] < Д/дов},

При классификации ЛЧМ сигналов возникают ошибочные решения, в основном аналогичные по своему характеру рассмотренным выше при классификации НК сигналов.

При решении задачи классификации ЧМГ сигналов (гипотеза Нчмг) набор отчетов компонент на выходе АУКО имеет вид:

где Дмдо — девиация частоты ЧМГ сигнала после его прохождения через КФУ.

Сравнение данных результатов с компонентами выходных эффектов при классификации НК и ЛЧМ сигналов, показывает наличие отличий, обусловленных присутствием при обработке ЧМГ сигналов переменной составляющей в эффекте на выходе АУКО в режиме частотного детектирования.

Разработана методика анализа вероятности ошибочных решений при классификации в КФК и показано, что для обеспечения Рот < 5-10"7 достаточно иметь входное отношение сигнал/помеха в диапазоне от —4,3 дБ до 3,5 дБ.

Проведенные исследования показывают возможность использования КФК для автоматической классификации вида модуляции широкой номенклатуры связных сигналов, что позволяет повысить степень автоматизации и быстродействие средств, используемых при проведении РМ. Для классификации СБФМ можно использовать КФК, рассмотренный выше. Однако, при этом, возможно перепутывание СБФМ с сигналами с ЧМГ. С целью устранения данного недостатка в разделе 3.3 рассматривается возможность использования корреляционного классификатора (КК) СБФМ.

Для решения задачи классификации СБФМ (гипотеза НфМ) используется следующий набор отсчетов эффектов на выходе АУКО:

где тз — временной сдвиг, вносимый ЛЗ, входящей в состав КК.

С учетом воздействия помехи л(') гипотеза НфМ принимается на основе следующего решающего правила:

{А/1[С/а(/, г,)] > ¿Упарь о[УА(/, Т.,)] < (/пор1; тз)] < А^дсв}.

В процессе обработки напряжения у{1) в АУКО, кроме классификации СБФМ, осуществляется оценивание средней частоты СБФМ

ЩС'аС, т2)] = 1Гтс; а2!^;. т:)] = 0;

Л/, [£/А(г, тз)] = 1/ас; ¿[(Ш тз)] = 0;

Мг[Щ1, т3)] = 2/с; о^ЩМ;,)] = 0.

/с = 1м[Щ/,т з)].

Результаты расчетов вероятностей1 ошибочных решений показывают, что для обеспечения Рош = 5-102 необходимо при классификации

■ НК сигналов, чтобы £Вх1 = 0,74 (2,5 дБ);

« СБФМ, чтобы = 0,8 (-2 дБ);

" АМ сигналов, чтобы gвxз = 1,05 (0,4 дБ);

■ ЛЧМ сигналов, чтобы gBX4 =1,5 (3,5 дБ);

■ ЧМГ сигналов, чтобы = 0,61 (-4,3 дБ).

Разработана методика анализа среднеквадратичной флюктуационной погрешности оценивания средней частоты различных классов сигналов, и при этом показано, что при входном отношении сигнал/помеха ^ = 1 (0 дБ) при приеме НК и СБФМ а/= 8,8-102 Гц, а при приеме ЛЧМ а/= 2,5 103 Гц.

Повышение помехоустойчивости ЭА, при обработке СРС в режиме частотной панорамы за счет использования КУ, позволяет обеспечивать выделение в ЭА "скрытных" РЭС при входном отношении сигнал/помеха g^x= Л'с/А/'ц 2 1, что недостижимо в ЭА, реализованных только на основе спектральных методов обработки информации.

Совместное использование в ЭА ПСА и КУ позволяет повышать достоверность РМ за счет расширения номенклатуры выполняемых функциональных преобразований и повышения помехоустойчивости.

В разделе 3.4 сформулированы основные выводы третьей главы.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований и имитационного моделирования.

В разделе 4.1 приведены экспериментальные исследования на основе автоматизированного' комплекса быстрого панорамного анализа радиочастотного спектра АРК-ПА2.

В ходе экспериментальных исследований произведена в реальных условиях оценка возможностей современных АРК при решении различных задач экспресс-анализа, подтверждена корректность разработанных в диссертации теоретических положений, связанных с оценкой сложности ЭМО, проведением классификации компонент на основе использования спектральных методов обработки информации, а также выработаны рекомендации по модернизации су-

шествующих и построению перспективных АКР с целью улучшения их тактико-технических характеристик и обеспечения достоверного радиомониторинга при приеме сигналов с расширенным спектром и малой длительностью существования.

В разделе 4.2 показаны результаты моделирования обнаружителей и измерителей средней частоты ЧМ сигналов. С использованием llilli "Micro-Cap V" с доработанной библиотекой функциональных узлов. При этом подтверждена корректность разработанных в диссертации теоретических положений, связанных с необходимостью использования корреляционных методов обработки информации при обнаружении и оценивании средней частоты сигналов с расширенным спектром на примере ФМ сигналов при малых отношениях сигнал/помеха (gBX < 1).

В разделе 4.3 приведены основные выводы четвертой главы.

В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сформулирован перечень задач радиомониторинга, разработан набор рабочих моделей, адекватных реальной электромагнитной обстановки для различных тактических ситуаций.

2. На основе аппарата теории распознавания образов проведена систематизация и унификация функциональных задач и разработана методика анализа сложности алгоритмов статистической обработки информации в автоматизированных комплексах радиомониторинга различного назначения, позволяющая осуществлять сравнительный анализ вариантов построения и выбор предпочтительного варианта.

3. Разработаны и исследованы алгоритмы и структура экспресс-анализатора, основанного на использовании панорамного последовательно-параллельного спектрального анализа и обеспечивающего прием как квазинепрерывных узкополосных связных сигналов, так и кратковременных "пакетных" сигналов, а также ДЧ и ДСЧ сигналов. При этом показана необходимость увеличения в существующих технических средств радиомониторинга скорости панорамного анализа на 27 дБ (с 108 Гц/сек до 5-Ю10 Гц/сек) и быстродействия на 20 дБ (с 10"' сек до 10~3 сек).

4. Для повышения полноты и достоверности радиомониторинга на основе сочетания внутри и межцикловой обработок разработаны алгоритмы классификации компонент ЭМО, в том числе ДЧ сигналов, по ряду информативных признаков.

При этом показано, что при переходе от одноцикловой к многоцшсювой обработке вероятность правильной классификации ДЧ сигналов вырастает с 0,5 до 0,95.

5. Выполненный сравнительный анализ помехоустойчивости различных типов обнаружителей показал, что при обнаружении сигналов с расширенным спектром переход от оптимального некогеренгаого к автокорреляционному или энергетическому обнаружителю обеспечивает энергетический выигрыш от 9 до 17 дБ.

6. Разработаны и исследованы алгоритмы, структуры и методики основных параметров корреляционно-фильтрового и корреляционного классификаторов, обеспечивающих в режиме частотной панорамы классификацию таких типов сигналов, как НК, ЛЧМ, ЧМГ, АМ, СБФМ.

7. Выполненный анализ показал, что использование в составе ЭА корреляционных обнаружителей, классификаторов и измерителей обеспечивает достоверную обработку сигналов с расширенным спектром при малом входном отношении сигнал/помеха (¿¿< 1), что недостижимо в ЭА, реализованных на основе спектральных методов.

8. Совместное использование в экспресс-анализаторах методов спектрального и корреляционного анализа позволяет повысить их эффективность за счет расширения номенклатуры используемых информативных признаков, повышения помехоустойчивости и уровня автоматизации.

9. Проверка разработанных в диссертации теоретических положений осуществлялась на основе экспериментальных исследований и имитационного моделирования.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 .Дятлов А.П., Кульбикаян Б.Х. Повышение эффективности радиомониторинга на основе совместного применения методов спектрального и корреляционного анализа // Труды международной НТК "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". - Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999, с.21

2. Дятлов А.П., Кульбикаян Б.Х. Использование радиомониторинга для обеспечения электромагнитной совместимости средств радиосвязи на железнодорожном транспорте // Труды международной НТК "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". - Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999, с. 22.

3.Дятлов А.П., Кульбикаян Б.Х. Рабочие модели электромагнитной обстановки при проведении радиомониторинга. // Вестник РГУПС, № 1, Ростов-на-Дону, 1999, с. 119-124.

А. Дятлов А.П., Кульбикаян Б.Х., Кульбикаян X.LLI. Систематизация задач радиомониторинга в сетях радиосвязи на железнодорожном транспорте". // "Известия высших учебных заведений". Северо-Кавказский регион. Технические науки. № 2 - Ростов-на-Дону, 2000, с. 39-42.

5. Кульбикаян Б.Х., Дятлов А.П., Кульбикаян Х.Ш. Унификация задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов. // "Известия высших учебных заведений". Северо-Кавказский регион. Технические науки. № 2 - Ростов-на-Дону, 2000,с. 42-44.

6. Кульбикаян Б.Х., Кульбикаян Х.Ш. Предварительный анализ электромагнитной обстановки в сетях технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте // "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученных в их решении". Материалы отраслевой НТК. РГУПС, -Ростов-на-Дону, РГУПС, 1998, с. 91.

7. Кульбикаян Б.Х., Моченое А.Д., Кульбикаян Х.Ш. Предварительный анализ электромагнитной обстановки в сетях технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте // Юбилейный междунар. межвуз. сб. научных трудов. "Проблемы и перспективы развития устройств автоматики на железнодорожном транспорте", -Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999, с. 67-72.

8. Кульбикаян Б.Х., Кульбикаян Х.Ш. Учет случайного характера территориального расположения мобильных радиостанций при анализе ЭМО в сетях технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте // Юбилейный междунар. межвуз. сб. научных трудов "Проблемы и перспективы развития устройств автоматики на железнодорожном транспорте", - Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999, с. 72-75.

9. Кульбикаян Б.Х., Моченое А.Д., Кульбикаян Х.Ш. Электромагнитная совместимость системы "Транспорт" и "Smartrunk II" при одновременной рабо-

те в сетях технологической радиосвязи // Материалы 58 НТК проф.-преп. состава РГУПС. - Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999, с. 60.

]0 Дятлов А.П., Кулъбикаян Б.Х., Кулъбикаян Х.Ш. Выбор принципов построения и основных параметров экспресс-анализатора ЭМО в УКВ диапазоне // Межвузовская НТК, "Пути развития теории и техники связи". - Новочеркасск, НВИС, 2000, с. 77-79

11 Кулъбикаян Б.Х. Оценка количества и параметров компонент электромагнитной обстановки в сетях технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте.// Вестник РГУПС, № 1, - Ростов-на-Дону, 1999, с. 124-132.

\2.Кулъбикаян Б.Х., Кулъбикаян Х.Ш., Мартиросов С.В. Автоматизация частотно-территориального планирования систем станционной связи // "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и подготовки специалистов". Тезисы докладов 57 НТК РГУПС, -Ростов-на-Дону, 1998, с. 24-25.

13 Кулъбикаян Б.Х., Моченое АД. Проблемы повышения эффективности технологической радиосвязи на базе современных мобильных сетей // "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и подготовки специалистов". Тезисы докладов 57 НТК РГУПС, - Ростов-на-Дону, 1998, с. 27-28.

\ А Кулъбикаян Б.Х. Анализ основных параметров последовательно—параллельного экспресс-анализатора ЭМО в УКВ диапазоне. // Вестник РГУПС, № 2, - Ростов-на-Дону, 2000, с. 97-99

\5 Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кулъбикаян Б.Х. Алгоритмы классификации компонент электромагнитной обстановки // 6-я Международная НТК "Радиолокация, навигация и связь", - Воронеж, НИИ Связи, 2000, с.1391-1397.

16 Дятлов А.П., Дятлов ПЛ., Кулъбикаян Б.Х. Корреляционно-фильтровой классификатор вида модуляции связных сигналов" // 6-я Международная НТК "Радиолокация, навигация и связь", - Воронеж, НИИ Связи, 2000, с. 17691778.

17.Кулъбикаян Б.Х. Практический экспресс-анализ электромагнитной обстановки в УКВ диапазоне.// Материалы 59-й научной конференции профессорско-преподавательского состава РГУПС, - Ростов-на-Дону, 2000, с. 25.

Кульбикаян Баграт Хачересович

Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе

экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации

Автореферат диссертации на соискание

ученой степени кандидата физико-математических наук.

Формат 60x84/16. Бумага офсетная.

Печать офсетная. Усл.печ.л 1,45.Уч.-изд.л 1,38. Тираж 100. Изд №241. Заказ №135.

Ростовский государственный университет путей сообщения. Лицензия ЛР № 65-54 от 10.12.1999 г.

Ризография АСУ РГУПС. Лицензия ПЛД №65-10 от 10.08.99 г.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Кульбикаян, Баграт Хачересович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ РАДИОМОНИТОРИНГА.

1.1. Общие сведения о радиомониторинге и структура автоматизированных комплексов радиомониторинга.

1.2. Рабочие модели электромагнитной обстановки при проведении радиомониторинга.

1.3. Систематизация и унификация задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗАТОРОВ, РЕАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ПАНОРАМНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА.

2.1. Оценка количества и параметров компонент электромагнитной обстановки при проведении радиомониторинга на основе панорамного последовательно-параллельного спектрального анализа.

2.2. Анализ основных характеристик экспресс-анализаторов, реализованных на основе методов панорамного спектрального анализа.

2.3. Повышение эффективности экспресс-анализаторов, реализованных на основе методов панорамного спектрального анализа.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗАТОРОВ, РЕАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ

МЕТОДОВ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА.

3.1. Сравнительный анализ обнаружителей сигналов с расширенным спектром.

3.2. Алгоритм и структура корреляционно-фильтрового классификатора вида модуляции связных сигналов.

3.3. Корреляционный классификатор и измеритель средней частоты ФМ сигналов.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗАТОРОВ.

4.1. Экспериментальные исследования.

4.2. Моделирование обнаружителя и измерителя средней частоты ФМ сигналов.

4.3. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Радиомониторинг электромагнитной обстановки на основе экспресс-анализа с использованием методов спектральной и корреляционной обработки информации"

Радиомониторинг (РМ) является одной из бурно развивающихся отраслей радиоэлектроники, которая связана с наблюдением и исследованием электромагнитной обстановки (ЭМО) как в научных, так и практических интересах. Широкое распространение РМ обусловлено достоверностью и оперативностью добываемой информации, большой дальностью действия и скрытностью функционирования.

При проведении научных исследований в области радиоастрономии и радиофизики РМ используется для поиска и исследования электромагнитных излучений, несущих информацию о физических процессах и явлениях, а также для изучения среды их распространения. Второе направление РМ, связанное с поиском и выявлением специально организованных и потенциальных радиоканалов утечки информации, а также исследованием ЭМО для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) связных средств, получило название — радиоконтроль (РК) /1/. И, наконец, третье направление РМ, связанное со сбором, обработкой информации, передаваемой по радиоканалам систем связи для решения военных задач именуется — радиоразведкой (РР) /2/.

Исследование тенденций развития технических средств РМ показывает, что проблема повышения их эффективности приобрела в последние годы особо важное значение по следующим причинам 131.

1. Бурное развитие научно-технического процесса, глобальный характер использования радиоэлектронных и телекоммуникационных средств обуславливает существенное усложнение ЭМО при проведении РМ. Плотность потока источников радиоизлучений (ИРИ) на входе в УКВ диапазоне составляет в настоящее время до Ю-5 -г Ю-6 1/Гц /4/ и продолжает нарастать, что приводит к необходимости принятия специальных мер с целью повышения пропускной способности и быстродействия автоматизированных комплексов радиомониторинга (АКР);

2. Большое многообразие процессов на входе АКР, их динамичность и большой уровень априорной неопределенности затрудняют обеспечение высокого уровня достоверности обрабатываемой информации. С целью решения указанной проблемы необходима разработка мер, связанных с увеличением количества используемых при РМ информативных признаков процессов и повышением помехоустойчивости АКР. Необходимо отметить, что уровень информативной неопределенности при решении задач РМ оказывается значительно большим, чем при решении задач в радиолокации, радионавигации и связи. Это обстоятельство приводит к дополнительным затруднениям при определении принципов построения АКР.

Процесс переработки информации в АКР происходит в несколько этапов, которые именуются первичной, вторичной и третичной обработкой информации. Сопоставление с информационными радиосистемами (РС) позволяет классифицировать их как радиосистемы извлечения информации (РСИИ) /51, поскольку они имеют сходные цели, и их также можно представить совокупностью радиосистем первичной (РСПОИ), вторичной (РСВОИ) и третичной (РСТОИ) обработки информации /6/.

Под первичной обработкой информации понимается совокупность функциональных преобразований входных процессов, на основе которых формируются оценки информативных параметров сигналов. Сюда относятся такие операции, как обнаружение, предварительная селекция сигналов по различным параметрам, нормирование по уровню входного потока процессов, получение оценок энергетических и неэнергетических параметров сигналов, приведение выходного эффекта к виду удобному для отсчета. Если при первичной обработке используются статистические отличия полезных сигналов от помех, то при вторичной обработке используются статистические характеристики временного потока оценок информационных параметров сигналов, на основе которых решаются такие задачи, как например, идентификация типа источника радиоизлучения (цели) и определение траектории его движения. Вторичная обработка осуществляется на основе информации, полученной в результате последовательной или параллельной первичной обработки, путем отождествления оценок, относящихся к одной и той же цели. При проведении РМ информация, полученная в результате вторичной обработки в одном из комплексов, может использоваться совместно с подобной информацией от других пространственно разнесенных комплексов для решения таких сложных задач, как, например, определение местоположения, формирование команд на управление объектами или оружием, оптимальное целераспределение, принятие мер по улучшению тактических и технических характеристик совокупности средств РМ. Последняя ситуация соответствует третичной обработке, при которой используются статистические характеристики пространственно-временного потока оценок информативных параметров сигналов.

Наиболее важную роль в АКР играют РСПОИ, которые осуществляют непосредственный контакт с внешней средой. Полнота и достоверность полученной в РСПОИ информации оказывает определяющее влияние на эффективность АКР.

Большой вклад в развитие теоретических основ проектирования АКР внесли российские и зарубежные ученые Берг А.И., Сифоров В.И., Апорович А.Ф., Вакин С.А., Вартенесян В.А., Давыдов С.Я., Дятлов А.П.,

Житов Ю.И., Карманов 10.Т., Мартынов В.А., Перунов Ю.М., Радзиевский В.Г., Грин Д., Джонстон С., Томас Д. и другие.

Анализ существующего положения в РМ показывает, что при построении АКР используется большое количество принципов, методов алгоритмов и вариантов реализации. Это многообразие обусловлено тем, что с одной стороны имеет место постоянное увеличение потока входной информации за счет расширения областей применения РМ и увеличения сложности и номенклатуры функциональных задач, а с другой стороны происходит постоянное совершенствование методологической и конструктивно-технологической базы.

В настоящее время при проектировании АКР находят применение методологии, основанные на использовании математико-эвристического подхода. Разработка универсальной методологии построения АКР затруднена в связи с многомерностью процесса проектирования, которая обусловлена многообразием используемых принципов, методов, алгоритмов и вариантов реализации; наличием большой априорной неопределенности; многофункциональностью; многообразием и динамичностью входных процессов и других исходных условий; наличием большого числа режимов функционирования; необходимостью адаптации к изменениям исходных условий; необходимостью обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик при допустимой стоимости.

В последние годы российскими предприятиями (КБ Навигатор, Иркос, Радиосервис, Нелк) и зарубежными компаниями (ESL (CUJA), Delfín Systems (США), AOR (Япония), Rohde Shwarz (ФРГ), Tomson (Англия)) и т. д. разработана широкая номенклатура технических средств РМ в УКВ диапазоне, включающих в себя антенны, приемные устройства, анализаторы и измерители параметров сигналов, программное обеспечение, вычислительную технику, а также автоматизированные комплексы различного назначения.

Отличительными особенностями вышеупомянутых технических средств РМ являются возможность обнаружения, селекции и выделения сигналов с различными видами модуляции в условиях сложной электромагнитной обстановки (ЭМО) в широком частотном и динамическом диапазонах; высокая разрешающая способность по частоте; чувствительность.

При этом АКР реализуются в аппаратно-программном виде с использованием супергетеродинных приемников с узкополосными линейными трактами, обеспечивающих скорость перестройки по частоте

1 Й порядка (10 т 10 ) Гц/с, обладающих небольшими весо-габаритными характеристиками и потребляемой мощностью. Однако необходимо учитывать, что использование стационарных, мобильных и портативных АКР типа АРК-ПК-П, АРК-МК1, АРК-ПА2 обеспечивает успешное решение различных задач РМ только при приеме квазинеирерывных узкополосных сигналов с постоянной частотно-временной структурой.

Параллельно с развитием теории и практики РМ происходит развитие систем и средств связи с повышенной скрытностью, в которых широкое применение получили сигналы с расширенным спектром и ограниченной длительностью. К сигналам с расширенным спектром относятся сложные сигналы типа ФМ /7/ и ЛЧМ /8/, а также сигналы с переменной частотно-временной структурой типа ДЧ и ДСЧ III, а к сигналам с ограниченной длительностью относятся "пакетные" сигналы каналов сигнализации и управления 131. Попытки применения существующих технических средств РМ при приеме сигналов с расширенным спектром и ограниченной длительностью из-за недостаточной скорости анализа и узкополосности линейного тракта сопровождаются пропусками и существенными искажениями, что не позволяет обеспечивать необходимый уровень достоверности обработки информации.

Предварительный анализ показывает, что для эффективной обработки сигналов с расширенным спектром и ограниченной длительностью в первую очередь требуется существенная переработка экспресс-анализатора (ЭА), который является одной из основных подсистем АКР 19/.

Целью данной диссертационной работы является разработка и исследование экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки в УКВ диапазоне, построенных на основе совместного использования спектральных и корреляционных методов обработки информации. Разрабатываемые экспресс-анализаторы должны обеспечить повышение оперативности и достоверности РМ в условиях многокомпонентной ЭМО, в составе которой могут присутствовать сигналы с расширенным спектром, например, ДЧ, ЛЧМ и ФМ сигналы.

Для реализации сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи: разработка функциональной и информационной моделей автоматизированного комплекса радиомониторинга, использующих совокупность спектральных и корреляционных информативных признаков для повышения достоверности и быстродействия; построение метода систематизации и унификации задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов; построение алгоритмов и структур экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки при совместном использовании методов спектрального и корреляционного анализа; разработка метода анализа пропускной способности, быстродействия и достоверности предложенных экспресс-анализаторов; исследование путей повышения эффективности экспресс-анализаторов электромагнитной обстановки; проверка разработанных в диссертации теоретических положений на основе экспериментальных исследований и моделирования.

Научная новизна диссертационной работы определяется поставленными задачами, методами их решения и впервые полученными результатами.

1. Разработаны принципы построения экспресс-анализатора электромагнитной обстановки, обладающего высокой оперативностью и достоверностью радиомониторинга.

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

Результаты работы могут быть использованы при проектировании перспективных и модернизации существующих комплексов радиоконтроля, обладающих высокими достоверностью, быстродействием, а также способностью выделения сигналов "скрытных" РЭС, использующих кратковременные "пакетные" сигналы и сигналы с расширенным спектром.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Радиомониторинг обеспечивает поиск и сбор информации на основе приема электромагнитных излучений. Одним из основных направлений радиомониторинга является экспресс-анализ, отличительными особенностями которого являются оперативность и высокая достоверность обработки информации.

Существующие технические средства радиомониторинга не в полной мере удовлетворяют современным требованиям по оперативности и достоверности экспресс-анализа в связи с возрастанием плотности потока источников радиоизлучений, увеличением уровня априорной неопределенности и динамичности компонент ЭМО, а также появлением РЭС, излучающих новые классы сигналов с расширенным спектром типа ДЧ, ФМ, ЛЧМ сигналов.

С целью решения указанной выше проблемы в диссертации разработаны и исследованы экспресс-анализаторы электромагнитной обстановки, реализованные на основе совместно используемых методов спектрального и корреляционного анализа.

Основные научные результаты работы сводятся к следующему:

1. Сформулированы задачи радиомониторинга, разработан набор рабочих моделей, адекватных реальной электромагнитной обстановке для различных тактических ситуаций.

2. На основе аппарата теории распознавания образов проведена систематизация и унификация функциональных задач и разработан метод анализа сложности алгоритмов статистической обработки информации в автоматизированных комплексах радиомониторинга различного назначения, позволяющие осуществлять сравнительный анализ вариантов построения и выбор предпочтительного варианта.

3. Разработаны и исследованы алгоритмы и структура экспресс-анализатора, основанного на использовании панорамного последовательно-параллельного спектрального анализа и обеспечивающего прием, как квазинепрерывных узкополосных связных сигналов, так и кратковременных "пакетных" сигналов, а также ДЧ и ДСЧ сигналов. При этом показана необходимость увеличения в существующих технических средствах радиомониторинга скорости панорамного анализа на 27 дБ (с 108 Гц/сек до 5-1010 Гц/сек) и быстродействия на 20 дБ (с Ю-1 сек до 10~3 сек).

При этом показано, что при переходе от одноцикловой к многоцикловой обработке вероятность правильной классификации ДЧ сигналов вырастает с 0,5 до 0,95.

5. Выполненный сравнительный анализ помехоустойчивости различных типов обнаружителей показал, что при обнаружении сигналов с расширенным спектром переход от оптимального некогерентного к автокорреляционному или энергетическому обнаружителю обеспечивает энергетический выигрыш от 9 до 17 дБ.

6. Разработаны и исследованы алгоритмы, структуры и методы оценки основных параметров корреляционно-фильтрового и корреляционного классификаторов, обеспечивающие в режиме частотной панорамы классификацию таких типов сигналов, как НК, ЛЧМ, ЧМГ, АМ, СБФМ.

7. Выполненный анализ показал, что использование в составе ЭА корреляционных обнаружителей, классификаторов и измерителей обеспечивает достоверную обработку сигналов с расширенным спектром при малом входном отношении сигнал/помеха (< 1), что недостижимо в ЭА, реализованных на основе спектральных методов.

В ходе экспериментальных исследований, выполненных на основе использования комплекса АРК-ПА2, подтверждена корректность теоретических положений, связанных с оценкой сложности электромагнитной обстановки, формированием банка компонент и возможности классификации компонент, а также сформулированы рекомендации по модернизации существующих средств радиомониторинга.

В ходе моделирования, выполненного на основе ППП "МюгоСар - V", подтверждены теоретические положения о возможности обработки сигналов с расширенным спектром при малом входном отношении сигнал/помеха < 1).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Кульбикаян, Баграт Хачересович, Ростов-на-Дону

1. Рембовский A.M. Комплексы радиоконтроля и выявление каналов утечки информации // Системы безопасности связи и телекоммуникаций. -М.: № 23, 1998. - с. 54-56.

2. Вартапесян В.А. Радиоэлектронная разведка. -М: Воениздат, 1991. -254 е., ил.

3. Клименко H.H. Радиостанции УКВ диапазона (состояние, перспективы развития и особенности применения режима скачкообразного изменения частоты) // Зарубежная радиоэлектроника, № 7,8, 1990. с.32-41, с.68-75

4. Гуткин A.C. Проектирование радиосистем и радиоустройств. М.: Радио и связь, 1986. - 286 е.: ил.

5. Дятлов А.П. Модели радиосистем первичной обработки информации // Методическое руководство по курсовому проектированию. -Таганрог: ТРТИ, 1990.-67 с.

6. Варакин J1.E. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.

7. Кочемасов В.Н., Белов Л.А. и др. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. -М.: Радио и связь, 1983. 192 с.

8. Веискаускас К.К, Каргополов С. Г. и др. Системы и средства радиосвязи морской подвижной службы. -Л.: Судостроение, 1986. 432 е., ил.

9. Апорович А.Ф. Статистическая теория электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. -Минск: Наука и техника, 1984.- 215 е., ил.

10. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. -М.: Радио и связь, 1983. -320 с.

11. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. -М.: Сов. радио, 1978. 320 е., ил.

12. Дятлов А.П., Кулъбикаяи Б.Х. Рабочие модели электромагнитной обстановки при проведении радиомониторинга. Ростов-на-Дону: Вестник РГУПС, № 1, 1999, с. 119-124.

13. Дятлов А.П., Кулъбикаяи Б.Х., Кулъбикаяи Х.Ш. Систематизация задач радиомониторинга в сетях радиосвязи на железнодорожном транспорте". Северо-Кавказский регион. Технические науки.- Ростов-на-Дону, № 2, 2000, с. 39-42.

14. Кульбикаян Б.Х., Дятлов А.П., Кулъбикаяп Х.Ш. Унификация задач радиомониторинга на основе использования теории распознавания образов. "Известия высших учебных заведений". Северо-Кавказский регион. Технические науки. Ростов-на-Дону, № 2, 2000, с. 42-44.

15. Феоктистов Ю.А., Матасов В.В. и др. Теория и методы оценки электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. -М., Радио и связь, 1988. 216 е., ил.

16. Горелик A.JI., Барабаш ЮЛ. и др. Селекция и распознавание на основе локационной информации. -М., Радио и связь, 1990. 240 е., ил.

17. Ширмш/ ЯД. Разрешение и сжатие сигналов. -М. Сов. Радио, 1974. 360 с.

18. Кульбикаян Б.Х., Кульбикаян Х.Ш. Предварительный анализ электромагнитной обстановки в сетях технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте // Материалы отраслевой НТК. РГУПС, -Ростов-на-Дону, 1998, с. 91.

19. Дятлов А.П., Кульбикаян Б.X., Кульбикаян Х.Ш. Выбор принципов построения и основных параметров экспресс-анализатора ЭМО в УКВ диапазоне // Труды межвуз. НТК, "Пути развития теории и техники связи". -Новочеркасск, НВИС, 1999, с. 77-79.

20. Кулибикаян Б.Х. Оценка количества и параметров компонент электромагнитной обстановки. -Ростов-на-Дону: Вестник РГУПС, № 1,1999, с. 124-132.21 .Мартынов В.А., Селихов Ю. И. Панорамные приемники и анализаторы спектра. -М.: Сов.Радио, 1980. 352 с.

21. Кулъбикаян Б.Х., Кулъбикаян Х.Ш., Мартиросов С. В. Автоматизация систем станционной связи // Тезисы докладов 57 НТК РГУПС, -Ростов-на-Дону, РГУПС, 1998, с. 24-25.

22. Кулъбикаян Б.Х. Анализ основных параметров последовательно-параллельного экспресс-анализатора ЭМО в УКВ диапазоне. -Ростов-на-Дону: Вестник РГУПС, № 2, 2000, с. 97-99.

23. Дятлов А.П. Обнаружители и измерители параметров сигналов в радиоконтроле // Учебное пособие. -Таганрог, ТРТИ, 1993. 159 с.

24. Клюев Н.Ф. Обнаружение импульсных сигналов с помощью накопителей дискретного действия. -М.: Сов. Радио, 1963. 365 с.

25. Вышин Г.М. Многочастотная радиолокация. -М.: Воениздат, 1973. 340 е., ил.

26. Лезии Ю.С. Введение в теорию и технику РТС. -М. Радио и связь, 1996.-472 е., ил.

27. Дятлов А.П. Оптимизация радиосистем первичной обработки информации // Учебное пособие. -Таганрог: ТРТИ, 1993. 97 с.

28. Дятлов А.П., Дятлов 77.А., Кульбикаян Б.Х. Алгоритмы классификации компонент электромагнитной обстановки // Труды VI международной НТК "Радиолокация, навигация, связь", -Воронеж, 2000, с. 1391-1397.

29. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. -Л.: Наука, 1974.-219 с.

30. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. -М.: Радио и связь, 1986. 328 с.

31. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х. Корреляционно-фильтровой классификатор вида модуляции связных сигналов" // Труды VI Международной НТК "Радиолокация, навигация, связь", -Воронеж, 2000, с.1769-1778.

32. Авт. св. 1467756 (СССР) Н04В1/Ю. Устройство для распознавания импульсных радиосигналов. А.П.Дятлов, С.А.Андреепко и др. Опубл. в БИ№ 11, 1989.

33. Кириллин С.А. Сравнение помехоустойчивости различных схем корреляционных приемников.-М.: Труды НИИР, № 1, 1974. с. 276-284.

34. Дятлов А.П., Дятлов П.А. и др. Применение автокорреляционных алгоритмов обработки информации для решения задач радиомониторинга // Вопросы радиоэлектроники. Серия "Общие вопросы радиоэлектроники". -М. НИИЭИР, в. 18, 1998. с. 23-31

35. Гаткин Н.Г., Геранин В.А. и др. Помехоустойчивость типового тракта обнаружения сигналов. -Киев, Техника, 1971. 264 с.

36. Голованов В.Г. О точности автокорреляционной оценки разности фаз сигналов неизвестной частоты в присутствии белых шумов // Радиотехника и электроника. № 7, 1974. с. 64-73.

37. Дятлов А.П., Евдокимов О.Ю. Измеритель девиации частоты 4M сигналов с гармонической модуляцией // Труды 39 научно-технической конференции ТРТИ. -Таганрог, 1993. с. 109-112.

38. Тузов Е.И., Урядников Ю.Ф., Прыткое В.И. и др. Адресные системы управления и связи // Вопросы оптимизации. -М.: Радио и связь, 1993. -478 с.

39. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. -М.: Связь, 1979. 341 с.

40. Банкет В. JI., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. -М.: Радио и связь, 1988. 235 с.51 .Дятлов А.П. Автокорреляционные частотные дискриминаторы. -Таганрог: ТРТИ, 1988. 167 с.163

41. Техническое описание комплекса быстрого панорамного анализа радиочастотного спектра АРК-ПА2 // -М.: НПЦ фирма "Нелк", 1999. 27 е., ил.

42. Антенны для комплексов радионабшодения ДА3000, Д130, Д190, Д220 // Рекомендации по применению RS Note 003, Фирма "Радиосервис", 1999.-е. 6-9.

43. Профессиональный сканирующий радиоприемник AR-3000A // -М: АО "Т-Хеллер", 1998. 58 е., ил.

44. Управляющая программа "SEDIF PRO" // -М.: НПЦ фирма "Нелк", 1998.- 163 е., ил.

45. Пономарев JI.И., Манкевич Т.Л. Моделирование радиотрасс мобильных систем связи. //Зарубежная радиоэлектроника, №8, 1999. -с.45-58.

46. Кольчугин Ю.И. Расчетный метод определения уровней электромагнитного поля, создаваемого базовыми станциями сотовой радиосвязи // Электросвязь, №3, 1999. с. 37-38.

47. Опищенко И.П. Приемные телевизионные антенны // -М. Из-во ДОСААФ СССР, 1989. 118 е., ил.

48. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Microcap V // -М.: Солон, 1997.-273с.