Информационно-измерительный комплекс оперативного радиомониторинга (концепция и принципы построения)

ЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

УДК 621.391

В.Г. Кулишов, В.Н. Бурканов ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ОПЕРАТИВНОГО РАДИОМОНИТОРИНГА

Приведен краткий анализ современного состояния радиомониторинга. Рассмотрены известные методы и предложен перспективный вариант информационно-измерительного комплекса оперативного радиомониторинга электромагнитной обстановки.

V.G. Kulishov, V.N. Burkanov INFORMATION-MEASURING COMPLEX OF OPERATIVE RADIO MONITORING

Brief analysis of the radio monitoring current state is represented. Well-known methods are considered and the perspective variant of the information -measurement system or the efficient radio monitoring of electromagnetic environment is proposed.

Радиомониторинг в обобщенном понимании можно трактовать как процесс обнаружения источников радиоизлучения. В частности, в результате радиомониторинга должны быть определены следующие основные параметры источников радиоизлучения :

- несущая частота излучаемого сигнала;

- определение местоположения источника;

- спектральный состав излучаемого сигнала;

- вид излучаемого сигнала;

- энергетические характеристики сигнала;

- автоматизированный контроль источников излучения;

- формирование и статистический анализ распределения, перекрытия и загрузки радиодиапазонов.

Кроме того, представляет интерес решение следующих задач:

- поиск сигнала (источника излучения) в определенном диапазоне частот;

- измерение энергетики принятого сигнала и определение энергетического потенциала источника излучения;

- статистический анализ принятого сигнала и определение временной структуры сигнала.

Известные методы радиомониторинга базируются на допущении о беспомеховой работе средств излучения и приема радиосигналов, то есть в условиях обеспечения электромагнитной совместимости. Кроме того, радиомониторинг в настоящее время получил развитие в основном для систем радиосвязи. Так, в работе [1] для осуществления радиомониторинга систем радиосвязи используется мобильная измерительная станция «Аргумент-И», способная осуществлять следующие задачи:

- спектральный анализ в рабочем диапазоне частот;

- поиск источников радиоизлучений;

- измерение напряженности поля;

- измерение параметров излучений и технический анализ;

- автоматизированный контроль сигналов выявленных источников;

- формирование и статистический анализ файла загрузки радиодиапазонов.

К числу систем, разработанных в последнее время, можно отнести автоматизированную систему измерения параметров РЛС (АСИП), описанную в [2]. Она имеет возможность определить почти все параметры сигнала, излучаемого любой РЛС в широком диапазоне частот.

Представляется, что объединение указанных систем позволило бы в некоторой степени решить проблему радиомониторинга для всех возможных источников радиоизлучений в достаточно широком диапазоне частот.

В связи с тем, что диапазон исследуемых частот очень широк (от единиц килогерц до десятков гигагерц), возникают по крайней мере две проблемы. Первая заключается в выборе антенного устройства. Организовать антенну в требуемом широком диапазоне частот не представляется возможным. Следовательно, антенная система должна содержать определенный ряд антенн, настроенных на соответствующий диапазон частот. Вторая проблема заключается в выборе высокочастотных частей приемных устройств, устройств измерения и анализа.

Количество высокочастотных приемных устройств должно соответствовать количеству антенн. Здесь необходимо состыковать диапазоны рабочих частот антенной системы и высокочастотной части приемного устройства. Широкополосность этих устройств напрямую зависит от ширины спектра сигнала, поступающего на антенну, т. е. необходимо провести анализ возможных сигналов, излучаемых радиотехническими средствами.

Работа должна проводиться в режиме приема, следовательно, для определения местоположения средства излучения необходимо иметь несколько разнесенных на местности радиоприемных пунктов. Количество приемных пунктов и разнесение их на местности будет зависеть от способа определения пеленга и точности его измерения.

Приблизительная структурная схема системы радиомониторинга может быть представлена в следующих вариантах (рис. 1 и 2).

Рассмотрим достоинства и недостатки обеих схем.

Схема на рис. 1 предполагает наличие на каждом приемном пункте прием, усиление и преобразование сигнала вплоть до цифрового преобразования. Дальнейшая передача преобразованных цифровых сигналов осуществляется по линиям передачи на основную ЭВМ, которая по специальной программе производит анализ сигналов и определение их параметров. Для синхронизации работы всего комплекса необходимо иметь также управляющую ЭВМ (на рис. 1 не указана), с помощью которой определяется пеленг источника излучения и обеспечивается фазовая синхронизация работы всех устройств системы.

Достоинством схемы является наличие усилительных и преобразовательных элементов на каждом приемном пункте, то есть для определенного диапазона частот. С другой стороны это можно рассматривать и как недостаток, так как такая схема требует большого количества аппаратуры, а следовательно, стоимость системы будет достаточно большой.

Система на рис. 2 предполагает наличие антенных систем и усилителей высокой частоты на определенный частотный диапазон. Достоинством схемы является наличие одного преобразователя частоты и общего усилителя промежуточной частоты и одного АЦП.

Назначение ЭВМ точно такое же, как и в предыдущей схеме. Стоимость этой системы будет гораздо меньше, чем первой системы.

Антенная система и ВЧ усилитель мстроаого диапазона Антенная система ч ВЧ усилитель ДМ диапгзан^ Антенная система и ВЧ усилитель СМ диапазона Антенная система и ВЧ усилитель ММ диапазона

' <

Преобразователь частоты и УПЧ Преобразователь Частоты и УПЧ Преобразователь частоты и УПЧ Преобразователь частоты и УПЧ

1 Г

дцп АЦП АЦП АЦП

^____ X

Рис. 1. Четырёхканальная система радиомониторинга

Рис. 2. Система радиомониторинга с единым преобразователем частоты

Одной из основных задач системы радиомониторинга является определение местоположения источника радиоизлучения. Известные методы (дальномерный метод, разностно-дальномерный метод, комбинированный угломерно-дальномерный) в данном случае не могут быть использованы, так как требуют знания структуры излучаемого сигнала.

Более перспективным представляется применение базово-корреляционных систем. В основе системы лежит применение разнесенных приемных пунктов. Пара приемных пунктов с аппаратурой корреляционной обработки сигналов образуют измерительную базу. Базовокорреляционная система имеет в своем составе центральный приемный пункт (ЦПП) и несколько вынесенных приемных пунктов (ВПП) (рис. 3).

Основными элементами систем, помимо перечисленных приемных пунктов, являются: линии связи (ЛС), обеспечивающие передачу принимаемых на ВПП сигналов на центральный пункт; корреляционные измерители-обнаружители сигналов на каждой из используемых измерительных баз, устройство объединения координатной информации, доставляемой измерительными базами.

Возможности БКС по обнаружению источников радиоизлучения и измерению их координат в основном определяется возможностями измерительных модулей, их количеством

и способом комплектования. В качестве измерительного модуля в нашем случае может быть использована одна из систем радиомониторинга (рис. 1 или рис. 2).

Корреляционная обработка принятых сигналов в модуле обеспечивает измерение разности ходов сигналов от источника сигнала до концов базы (СР1 и СР2 на рис. 4).

Рис. З. Схема базово-корреляционной системы

Схема корреляционной о(їра(їотки и опредепения координат источника излучения

Рис. 4. Обобщённая структурная схема: ИИ - источник излучения радиосигнала; СР1 и СР2 - системы радиомониторинга; а! и а2 - азимуты источника излучения с обоих пунктов, отсчитываемые от направления на север

Для улучшения местоположения источника излучения в БКС целесообразно использовать угломерно-разностно-дальномерный метод измерения, предполагающий наличие антенны с узкой диаграммой направленности. Сущность этого метода состоит в том, что совместно с измерениями разности хода сигналов на каждой из баз осуществляется пеленгация источника сигналов относительно одного или обоих концов баз. Если используются базы с малыми длинами, то информативным оказывается одно пеленгационное измерение. Если же используются базы большой длины, то информативными будут уже оба пеленгационных измерения. Таким образом, при реализации данного метода измерения на каждой из баз осуществляются два или три измерения, несущие в себе информацию о расположении источника сигнала.

Изложенная выше обобщённая структурная схема ориентирована на решение целого комплекса задач радиомониторинга произвольной электромагнитной обстановки. Ее реализация связана с решением системных научно-технических задач. Вместе с тем указанная схема может служить базовой для функционально-ориентированных модульных систем радиомониторинга, для мобильных систем оперативного контроля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Использование панорамного измерительного приёмника АРК-Д1ТР в мобильных станциях радиомониторинга / А.В. Ашихмин, В.А. Козьмин, А.Б. Токарев, В.М. Стопкин // Техника. Арсенал СТ, 2004. С. 38-49.

2. Бурканов В.Н. Измерения параметров антенных систем РЛС / В.Н. Бурканов // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., посв. 15-летию кафедры радиотехники. Саратов: СГТУ, 2004. С. 58-66.

3. Теоретические основы радиолокации: учеб. пособие для вузов / Я.Д. Ширман, В.Н. Голиков, И.Н. Бусыгин и др. М.: Сов. радио, 1970. 560 с.

Кулишов Владимир Григорьевич -

соискатель кафедры «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»

Саратовского государственного технического университета

Бурканов Владимир Николаевич -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиотехника»

Саратовского государственного технического университета