Системы радиоуправления с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты

УДК 681.586

СИСТЕМЫ РАДИОУПРАВЛЕНИЯ С РАСШИРЕНИЕМ СПЕКТРА СИГНАЛОВ МЕТОДОМ ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ

РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ

А.В. Моршин

В настоящей статье рассмотрены современные методы борьбы с помехами, особое внимание уделяется методу псевдослучайной перестройки рабочей частоты. Описаны виды помех и способы защиты от них.

Ключевые слова: сигнал, радиоуправление, широкополосный канал связи, за-шумление сигнала, методы борьбы с помехами.

В настоящее время перед разработчиками и конструкторами военных систем радиосвязи встаёт вопрос разработки усовершенствованных систем радиоуправления и радио слежения, которые могут обеспечить надёжную защиту передаваемой и принимаемой информации. При этом система должна функционировать в различных условиях и быть устойчива к различным видам помех, преднамеренных и естественных. Для выполнения вышеописанной задачи необходимо использовать один из методов известных на данный момент.

Одним из наиболее востребованных и эффективных способов является псевдослучайная перестройка рабочей частоты, которая представляет собой метод эффективного расширения спектра сигналов. При этом методе рабочая частота сигнала перестраивается в широком диапазоне, выделенном для системы радио связи, в соответствии с определённым алгоритмом который заложен в передающем и принимающем устройстве, но этот алгоритм не «известен» с истеме, создающей преднамеренные помехи. Так частота, минимально необходимая для передачи информации, имеет более узкую полосу частот, чем полоса частот сигнала, который используется системой в качестве канала связи систем радио связи.

Анализируя вышесказанное, систему псевдослучайной перестройки рабочей частоты можно охарактеризовать как способ передачи информации при котором на передающей стороне производиться модуляция параметров сигнала специальным алгоритмом, благодаря которой расширяется спектр, и передаваемой информацией. В то время как на приёмной стороне работает демодулятор сигнала в соответствии с заданной функцией, благодаря чему восстанавливается переданное сообщение.

В следствии этого такой перестройки постановщику помех затруднительно добиться зашумления диапазона канала связи двух других систем. Также необходимо учитывать, что данный способ не всегда может обеспечить полную защиту систем радио управления и связи от помех. В этом случае разработчикам необходимо предусмотреть другие методы

улучшения качества передаваемого и получаемого сигнала, в них входят как технические методы, так и устранение нежелательных сигналов канальным кодированием.

Тем не менее хорошие результаты получаться благодаря комплексным решения при которых учитываться все нюансы работы систем связи и условия её эксплуатации.

В начале 20 века разработчикам и учёным в обобщённом виде были известны правила увеличения спектра сигналов. Теоретической основой для таких систем радио связи стала формула К.Е. Шеннона, благодаря которой характеризуются предельные возможности гауссовского канала. Таким образом увеличивает понятие о возможности передачи данных по каналам радиосвязи с лимитным по полосе аддитивным белым гауссовским шумом (АБГШ). [2]

С = Ш51од2

р]

Из формулы К.Е. Шеннона следует, что пропускная способность канала передачи данных, после того как она была определена, для работы в условиях преднамеренных помех гаусовского типа (белый шум) мощностью которых Ру (Вт), может быть обеспечена при функционировании широкой полосы частот Ш5 (Гц). Переменная Р5 является средней мощностью сигнала.

Из этого следует что, между полосой пропускания канала Ш5 и соотношением сигнал-помеха ^ в канале связи может быть реализован

взаимообмен. При этом в соответствии формулой (1) наиболее целесообразным является обмен мощности сигнала на полосу пропускания канала.

Способы достижения расширения полосы связи основываться на (модуляции) амплитуды, фазы, частоты и временного положения (задержки) сигнала в соответствии со специальным кодом, который формируется на основе случайной последовательности заданной алгоритмом.

Тем не менее амплитудная модуляция для образования сигнала с расширением спектра, обычно не применяется, так как образуется сигнал с большим значением пиковой (мгновенной) мощности, который довольно легко определяется обычными приемниками станций радиоэлектронной разведки.

В следствии не полной помехозащищенности автономное использование в системах радио связи метода расширения спектра за счет модуляции временного положения (задержки) сигнала не эффективно. При методе псевдослучайной времяимпульсной модуляции (ПВИМ) увеличение канала связи можно добиться в следствии сжатия информационного сигнала во временной области.

Сокращение времени отправления каждого информационного сигнала в N раз приводит к расширению спектра сигнала в N раз и уменьшает до 1ЛЧ общее время передачи. Данные передаются только в определённые

84

промежутки времени, которые следуют друг за другом в соответствии с выбранным кодом. Проанализировав различные способы расширения спектра сигналов, можно прийти к выводу, что базовыми и широко применяемыми в современных системах радиосвязи, управления и распределения информации, являются:

- способ непосредственной модуляции несущей псевдослучайной последовательностью (ПСП);

- способ псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ);

- способ совокупного использования различных методов.

Таким образом для расширения спектра сигналов необходимо достигать модулированием несущей частоты, а также используя перестройку рабочей фазы передаваемого сигнала.

Этим сигналам приводиться такое определение как фазоманипули-рованные широкополосные сигналы, которые образовываются за счёт произведения сигнала несущей на псевдослучайную последовательность с тактовой частотой, которая намного больше ширины полосы частот по которому передаются данные.

Фазоманипулированный широкополосный сигнал является последовательностью радиоимпульсов, в которых фаза изменяется по определённому алгоритму, таким образом фазоманипулированный широкополосный сигнал будет представлен в виде:

L

s

К= 1

где U(t)- функция единичного скачка,

U[t -

L v J ui (0; t < (k. — 1)tu, t > Ktu, v j

где: 6l)q- несущая частота, ти- длительность элемента ПСП, L - число элементов ПСП на длительности бита данных, 0Ь - начальная фаза сигнала.

Функция, благодаря которой происходит расширение спектра состоит из поочерёдных положительных и отрицательных импульсов. Такой последовательности можно дать определение как кодовая последовательность.

С помощью бинарного сигнала, путём произведения бита данных на функцию расширяющую спектр получают канал передачи данных с расширенной частотой пропускания.

Существует прямоугольная форма фазоманипулированного широко- полосного сигнала, которую можно описать следующим выражением. [1]

s

Такой последовательности можно дать определение как кодовая последовательность, изображённой на рисунке.

85

Информационный бит (а), расширяющая спектр функция (б).

Заключение

В статье был рассмотрен актуальный метод предотвращения воздействия помех на системы радиоуправления, а также упомянуты способы дополнительной защиты систем радио связи.

Список литературы

1. Борисов В.И., Зинчук В.М. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом ППРЧ. Радио и Связь, 2000. С. 13-56.

2. Канащенков А.И., Меркулов В.И. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах.- М.: Радиотехника, 2004. С. 198-209.

3. Меркулов В.И. Чернов В.С. и др.. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. Канащенкова А.И., Меркулова В.И. М.: Радиотехника, 2003. С. 19-21.

Моршин Андрей Владимирович, студент, morscin1@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

SYSTEMS OF RADIO-CONTROL WITH EXPANDING THE SPECTRUM OF SIGNALS BY THE METHOD OF PSEUDO-RANDOM RESETTING OF THE WORKING FREQUENCY

A. V. Morshin

In the present article, modern methods of interference control are considered, special attention is paid to the method ofpseudo-random adjustment of the operating frequency. Types of interference and ways to protect them are described.

Key words: signal, radio control, broadband communication channel, signal noise, methods of interference control.

Morshin Andrey Vladimirovich, student, morscinl@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.396.96

ВЫБОР СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМА РАСПОЗНАВАНИЯ

ЦЕЛЕЙ В РЛС С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ

О.Н. Акиншин, О.В. Есиков, А.В. Петешов, А.И. Чернышков

Предложена структура системы распознавания, состоящая из трех этапов: обнаружение, различение и классификация. Введены и подробно рассмотрены признаки распознавания. Предложен алгоритм использования нейронных сетей в процедуре различения с использованием гамма-ядер.

Ключевые слова: обнаружение, признаки распознавания, радиолокационное изображение, нейронная сеть.

РЛС с синтезированной апертурой (РСА) является эффективным средством обзора земной поверхности. Одной из важнейших прикладных задач для таких систем является обнаружение и распознавание различных объектов на поверхности Земли. Под распознаванием понимается [1] отнесение целей, находящихся на анализируемом радиолокационном изображении (РЛИ), к одному из заранее заданных классов. Такая постановка задачи предполагает, что при распознавании используются некоторые эталоны целей, относящихся к каждому из этих классов. Под эталоном следует понимать некоторое установленное соответствие признаков или характеристик цели заданному классу.

Процедуре распознавания подвергается одно двумерное яркостное (действительное) изображение. Предлагаемая структура системы распознавания проиллюстрирована схемой на рисунке 1.

РЛИ

обнаружение различение классификация

W W

класс цели -

Рис. 1. Структура системы распознавания

Процедура состоит из трех этапов: обнаружение, различение и классификация.

На этапе обнаружения уже полученное с выхода ПВФ изображение подвергается процедуре обнаружения по Нейману-Пирсону. Эта процедура производится с целью поиска потенциальных целей на изображении. Обнаружение производится в соответствии с алгоритмом [1]