RU2721622C1 - Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн - Google Patents

Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн Download PDF

Info

Publication number
RU2721622C1
RU2721622C1 RU2019120169A RU2019120169A RU2721622C1 RU 2721622 C1 RU2721622 C1 RU 2721622C1 RU 2019120169 A RU2019120169 A RU 2019120169A RU 2019120169 A RU2019120169 A RU 2019120169A RU 2721622 C1 RU2721622 C1 RU 2721622C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
stationarity
signal
interval
current
Prior art date
Application number
RU2019120169A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Игоревич Арефьев
Валерий Алексеевич Гордеев
Людмила Владимировна Никонова
Владимир Васильевич Тихонов
Александр Анатольевич Храмичев
Original Assignee
Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО") filed Critical Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО")
Priority to RU2019120169A priority Critical patent/RU2721622C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2721622C1 publication Critical patent/RU2721622C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04—Systems determining presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, конкретно к способу определения в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности сигналов загоризонтной радиолокации и предназначено для обеспечения адаптации систем загоризонтной радиолокации методом оперативных измерений текущих интервалов стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн. Измерение текущих интервалов стационарности производится путем циклического сканирования трасс локации методом возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ) δД-зондирования с периодом Тδi, задаваемым генератором циклов. Далее поочередно излучают на рабочей частоте два «пробных», отображаемых функциями Дирака, сигнала - квазимонохроматического «включения» и строб-импульса. Затем осуществляют радиоприем, коммутацию составляющих
Figure 00000075
,
Figure 00000076
 принятых пробных сигналов
Figure 00000077
. Далее оценивают стационарности пробных сигналов
Figure 00000077
и обрабатывают их с учетом локационной задержки. 2 ил.

Description

Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн
Область техники. Изобретение относится к области радиотехники, конкретно - к способу определения в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности сигналов загоризонтной радиолокации.
Изобретение может применено к радиозондированию, радиопеленгации, радиосвязи, загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) в диапазоне декаметровых (ДКМ) радиоволн. Преимущественно может быть использовано в системах ЗГРЛ, работающих в условиях критического воздействия на радиоприем ионосферы, как нестационарной среды распространения радиоволн (РРВ), и всевозможных видов активных (АП) и пассивных помех (ПП).
Уровень техники. Используемые в настоящее время в загоризонтных радиолокаторах способы обработки локационных сигналов (ЛКС) - корреляционный прием и согласованная фильтрация, основаны на методах статистической радиотехники [1-4], ориентированной на предположения о стационарности радиоприема, на знание (экспериментальную оценку) законов распределения сигналов, на усредненную или медианную оценку их параметров (под локационным сигналом - ЛКС - далее будем понимать сигнал в любой точке трассы локации). Подсистемы адаптации ЗГРЛ управляют их настройками на основе знаний/измерений регулярных (устойчиво наблюдаемых) изменений гелиогеофизических условий (ГФУ) ионосферы [2, 3]. Поэтому в силу нестационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ) адаптация к ГФУ (АГФУ) ЗГРЛ адекватна лишь частным случаям по условиям функционирования (УСФ) систем ЗГРЛ [2-5] (под условиями функционирования в общем случае - УСФ - понимается наличие технических условий, присутствие на трассах ЗГ-локации любой возможной совокупности целей, многообразные мультипликативные воздействия (МП-воздействия) на распространяющийся сигнал, активные помехи, стохастические в целом условия ИПРРВ в ионосфере -рассеивающей и нестационарной среде). В основном по этим причинам достаточно часто при сложных условиях функционирования наблюдаются произвольно большие потери ΔI2 информации о цели, содержащейся в принимаемом (полезном в таком случае) сигнале (ПС). То есть, или фиксируется неприемлемое отклонение оценок параметров обнаруженной Цели от априори известных/оправданно ожидаемых, или констатируется невозможность обнаружения [1-5].
В [5] показано, что в общем по УСФ случае на пути по трассе локации ЛКС в основном в силу нестационарности ИПРРВ может претерпевать ряд преобразований, приводящих математически к переводу принимаемого сигнала в совершенно иное, чем ожидаемое по форме зондирующий сигнал (ЗС), функциональное пространство. Такое несоответствие обусловливает математическую некорректность в таких условиях постановки задачи обнаружения ПС, выделения и идентификации искомой информации, при использовании известных традиционных способов статистической обработки сигналов, с применением некорректных условий и допущений [2-6]. Это подтверждается практикой загоризонтной радиолокации [2, 3].
Описанное выше свидетельствует об актуальности решения проблемы адаптации систем ЗГРЛ к нестационарности ИПРРВ.
Известны способы и устройства, имеющие задачей или возможности решения в числе прочих этой проблемы. Их теоретические основы изложены во множестве трудов, например, в [2-5, 8-12 и др.]. Однако, они посвящены анализу и моделированию регулярных макроизменений ГФУ и не отражают в достаточной мере радиофизические характеристики (РФХ) тонкой стохастичной структуры ионосферы, являющейся источником МП-воздействий на ЛКС. В [3, 11, 12] лишь указывается на потенциальные возможности определения времени стационарности ЛКС с помощью ионозондов. В [13] излагается разработка «Динамической адаптивной структурно-физической модели декаметрового канала связи». В этой работе показано, что «практически все известные модели ДКМ канала относятся к классу феноменологических и не отражают реальные физические механизмы формирования поля сигнала в точке приема. От этого недостатка свободны модели, построенные на основе структурно-физического подхода. Однако из-за сложности и громоздкости физические модели в настоящее время практически не применяются при моделировании радиоканалов. Излагается опыт построения и эксплуатации, программно-ориентированной динамической адаптивной структурно-физической (ДАСФ) модели канала, в которой использованы предложенные авторами эффективные вычислительные приемы расчета траекторных и энергетических характеристик ДКМ-каналов. Важной отличительной особенностью ДАСФ-модели является то, что, наряду с прогнозированием традиционных характеристик и статистики поля сигнала, она позволяет определять его частотные, временные и пространственные корреляционные свойства. Причем все эти характеристики соответствуют конкретным условиям распространения на трассе, которые, в свою очередь, могут быть заданы прогнозом ГФУ или данными текущей диагностики «среды». В [14] описано моделирование ИПРРВ на основе ДАСФ-модели, что позволило получить расчетные оценки временной стационарности ионосферы - Δtст на различных трассах и в разных ситуациях по ГФУ, провести их сопоставление с экспериментальными данными, полученными с помощью современного ионозонда [15]. В итоге получены оценки Δtст от 2 сек до нескольких минут. Важно еще раз подчеркнуть: все оценки характеристик - статистические на достаточно репрезентативных выборках. В [16] описана методика текущих измерений параметров ионосферы путем трансионосферного спутникового зондирования. Получены оценки стационарности ионосферы, которые составляют 5-10 минут (на конкретных трассах и в конкретных ГФУ). В [9] приводятся данные по еще большему разбросу интервала оценок Δtст от нескольких секунд до десятков минут.
Практика магистральных ДКМ-каналов связи показывает, что устойчивость связи, напрямую связанная со стационарностью ИПРРВ, может в зависимости от сезонно-суточного цикла и периода солнечной активности длиться от единиц минут до нескольких часов.
Изложенное выше говорит о том, что фактически отсутствуют способы и аппаратные средства, удовлетворяющие требованиям в ЗГРЛ оперативных точных измерений в реальном времени интервалов стационарности ИПРРВ, обусловленных как регулярными, так и стохастическими изменениями ГФУ ионосферы, инвариантно к географии и направлениям трасс радиолокации.
Задача изобретения - решение описанных проблем адаптации систем ЗГРЛ новым способом оперативных измерений в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности ИПРРВ и тем самым - обеспечение возможности обнаружения полезных сигналов, содержащих информацию о местоположении и параметрах движения Цели, в многообразных, в том числе самых общих и нестационарных условиях распространения радиоволн.
Средств и способов решения такой задачи на известном уровне техники не выявлено.
Техническим результатом, обеспечивающим решение сформулированной задачи, является создание нового, не известного ранее способа оперативных измерений в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности ИПРРВ.
Сущность изобретения.
Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ определения в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности сигналов загоризонтной радиолокации включает циклическое с периодом Tδi, возвратно-наклонное (ВНЗ/δД) зондирование трасс радиолокации «пробными» δД-сигналами. Затем стандартный радиоприем и обработку принятых пробных сигналов
Figure 00000001
с учетом их локационной задержки. При этом циклическое ВНЗ/δД-зондирование трасс радиолокации реализуют путем последовательного излучения радиопередатчиком поочередно двух «пробных» δД-сигналов, а именно квазимонохроматического сигнала «включения» и строб-импульса, отображаемых приближенно функциями Дирака. Обработку принятых пробных сигналов
Figure 00000002
выполняют с учетом их локационной задержки в виде последовательности следующих действий над сигналами
Figure 00000003
. В начале цикла Tδi в момент t пр ƒ начала сигнала δДƒ «включения» составляющую
Figure 00000004
принятых пробных сигналов, обусловленную передачей сигнала δдƒ длительностью Δt пр ƒ, на интервале ΔtAH ƒ, осуществляют измерение совокупности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) {Ai, ƒi, σi}ƒ составляющей
Figure 00000005
пробного сигнала, где: Ai - амплитуда, ƒi - частота и σi - спектр i-го сигнала. Затем в момент окончания импульса «включения» и одновременного начала строб-импульса δДτ составляющую
Figure 00000006
обусловленную передачей сигнала δДτ длительностью Тди на интервале ΔtAHτ=Тди, измеряют АЧХ {Ai, σi, τ3i} с учетом ее параметров по задержке. Далее данные измерений используют для генерации представлений соответствующих моделей
Figure 00000007
сигналов как функций их частоты и задержки. Затем сигналы моделей
Figure 00000008
подвергают задержке на величину Тδ и формируют таким образом их копии
Figure 00000009
которые применяют для вычисления показателей относительной стационарности
Figure 00000010
в виде «невязки» i-x и (i+j)-x представлений указанных моделей в обоих сечениях. Далее сигналы этих показателей используют для выработки по критерию больше/меньше задаваемого порога частных решений в сечениях ƒ и τ о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования параметров текущего состояния стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ). Затем по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ частных решений об изменении или сохранении текущего состояния стационарности принимают окончательное двумерное решение о критичном относительном изменении или сохранении на текущем интервале Тδ от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ. Обработку принятых пробных сигналов
Figure 00000011
завершают суммированием интервалов идущих без перерывов периодов Тδ, в которых сохраняется текущее состояние стационарности для оценки общего непрерывного интервала стационарности Δtст ∑. сигналов загоризонтной радиолокации.
Выполнение описанных действий в их последовательности позволяет учесть особенности и преодолеть описанные недостатки известных способов оценки стационарности каналов ИПРРВ, реализовать в ЗГРЛ новый способ решения сформулированной задачи оперативных адекватных измерений в реальном времени текущих интервалов стационарности трасс локации и решить поставленную задачу изобретения по обеспечению возможности обнаружения полезных сигналов, содержащих информацию о местоположении и параметрах движения Цели, в многообразных, в том числе самых общих и нестационарных условиях распространения радиоволн.
Раскрытие сущности изобретения. Упомянутое ВНЗ/δД-зондирование с последовательным излучением РПД поочередно двух «пробных», отображаемых функциями Дирака (приближенно) сигналов: квазимонохроматического сигнала «включения» длительностью δДƒ и строб-импульса δДτ, необходимо для повышения адекватности модельных представлений о комплексном преобразовании ЛКС на трассах локации S0, что вытекает из определения δ-функции Дирака и отображаемых (1) и (2) «фильтрующих» свойств δ-функции Дирака [7, 17]:
Figure 00000012
Figure 00000013
где
Figure 00000014
- принятый сигнал, S0 - искомая функция.
Пробные сигналы δДƒ и δДт задаются в специальном генераторе в виде:
- импульсы «включения» δДƒ на рабочей частоте ƒp длительностью δДƒ=Δtпр ƒ≈tпр ƒ+Δtст/π:
Figure 00000015
где tпр ƒ - момент включения гармонического сигнала δДƒ,
Δtст - априорная начальная оценка текущего интервала стационарности.
- временные строб-импульсы δДτ на рабочей частоте ƒp длительностью
δДτ=Δtпр τ≈tпр τ+Тди:
Figure 00000016
где: tпр τ=(tпр ƒ+Δtст/π) - момент включения строб-импульса δДτ,
Тди - предельная технически-минимальная длительность сигнала δДτ (определяется реальными техническими возможностями РПД).
Длительность δД-сигналов для приближения к δ-функции Дирака должна соответствовать требованиям: Δtпр ƒ>ТП=1/FП>>τЗС, Тди<<τЗС, где ТП и FП - период и частота повторения ЗС, τЗС - длительность импульса ЗС. Как показывают расчеты обусловленности решений обратных и некорректно поставленных задач [6], величина Δtпр ƒ должна быть существенно больше минимальных значений, необходимых для получения близких к адекватным оценкам параметров принятого сигнала. При этом период повторения (длительность цикла) Тδ1 этих сигналов на первом шаге ВНЗ/δД-зондирования не должен превышать наименьшие из известных расчетных и/или статистических данных о минимальной длительности интервала Δtст min≈2…5 сек. стационарности ДКМ-радиоканалов [9, 14, 16 и др.]. На последующих этапах ВНЗ/δД-зондирования этот период может задаваться величиной Тδ>5…10 сек.
Временное и частотное представление δД - сигналов в рамках текущих циклов ВНЗ/δД-зондирования в соответствии с (3) и (4) показано на фиг. 1. На временной развертке показаны один типовой цикл ВНЗ/δД-зондирования на периоде Тδ, включающий «длинный» импульс «включения», имитирующий монохроматический δДƒ-сигнал, минимально короткий строб-импульс, имитирующий «мгновенный» δДτ-сигнал, дальнейшая последовательность передачи зондирующего сигнала (ЗС) с периодом ТП. Видно, как процессы ВНЗ/δД-зондирования регламентируются с интервалами боевой работы с излучением ЗС. На частотной развертке показаны примерные представления ширины частотных спектров δД-сигналов.
Важно отметить, что порождение δД-модифицированных пассивных помех происходит в процессе всего комплекса несчетных в общем случае МП-воздействий на ВНЗ/δД-сигнал, идентичных генезису обусловленных передачей ЗС обычных ПП на трассах ИПРРВ. Отсюда констатируем, учитывая определение и свойства (1), (2) δ-функции Дирака: модель
Figure 00000017
в ее динамике в процессе ВНЗ/δД-зондирования отражает адекватную информацию об эквивалентных, приближающимся к истинным МП-воздействиях комплекса источников ПП на трассе локации, о текущих изменениях стационарности трасс ЗГРЛ. В соответствии с таким заключением и законом Больших Чисел модели
Figure 00000018
генерируют по общему правилу:
Figure 00000019
где k, m - количество мод функционала, различное по сечениям ƒ, τ3, ограниченное целочисленными рядами [|kmin, kmax|], [mmin=1, mmax] при разных исходных данных по корректным априорно-экспериментальным данным, соображениям физической реализуемости и/или соответствия граничным условиям, предельным граничным значениям параметров,
Figure 00000020
- интенсивность рассеяния сигналов, ограниченная по величине из соображений физической реализуемости и/или соответствия граничным условиям, предельным граничным значениям по корректным априорно-экспериментальным данным,
Figure 00000021
- дисперсия рассеяния по сечениям ƒ, τ3, ограниченная по величине из соображений физической реализуемости и/или соответствия граничным условиям, предельным граничным значениям по корректным априорно-экспериментальным данным,
Figure 00000022
- положение максимума i-й моды по частоте, задержке.
Нормированную разницу («невязку») в метрике L2 модельных представлений
Figure 00000023
по (5) i-го и (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования используют как показатель
Figure 00000024
относительной стационарности трасс ЗГ-радиолокации:
Figure 00000025
Так как «невязка» в (6) может устремляться к нулю только при относительном сохранении неизменными РФХ всех источников МП-воздействий, то именно пороговую оценку показателя
Figure 00000026
используют как критерий для текущих оценок стационарности при конкретных УСФ. То есть, нестационарность ИПРРВ должна фиксироваться при изменении
Figure 00000027
в (i+j)-м цикле ВНЗ/δД-зондирования по сравнению с предыдущим i-м циклом в большую или меньшую сторону в пороговое число
Figure 00000028
раз. То есть, при выполнении этих условий изменение стационарности трасс ИПРРВ в сечениях ƒ, τ определяют по критерию:
Figure 00000029
В соответствии с (6), при соблюдении (7), должен делаться алгоритмический вывод о принципиально важном пороговом изменении стационарности трассы локации в момент tδ (i, j) завершения текущего i -го
цикла ВНЗ/δД - сканирования на заданной трассе (или, что то же самое, - в момент начала (i+j) цикла). То есть, при выполнении хотя бы одного из условий (7) по любому параметру - делают вывод о переходе радиофизических условий (РФУ), имевших место в предыдущем интервале стационарности Δtст i, в качественно иное состояние на интервале Δtст(i+j). При сохранении изменений
Figure 00000030
в пределах
Figure 00000031
иначе говоря, - при несоблюдении (7), делают вывод о стационарности трассы локации в соответствующем временном интервале Δtст=tδ(i+j)-tδ i.
Определяемый по критерию (7) интервал Δtст может быть равен неопределенному количеству периодов ВНЗ/δД - сканирования Тδ, так как значение
Figure 00000032
в указанных пределах при стабильности РФУ может сохраняться произвольно долго. То есть, значение j в течение неопределенного времени может составлять полуоткрытый целочисленный ряд [j=1, j=var], а интервал стационарности может быть соответственно равен сумме неопределенного целочисленного множества {kδ} периодов ВНЗ/δД - сканирования:
Figure 00000033
Структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ оперативной оценки стационарности (ОСТ), представлена на фиг. 2 (радиоприемное устройство стандартного типа на схеме не показано, как предусмотренное по умолчанию).
В нее входят следующие функциональные блоки, отображающие описанные выше действия по способу:
1 - блок коммутации (с учетом локационной задержки) на интервале Tδi (длительности цикла ВНЗ/δД - зондирования) составляющей
Figure 00000034
принятых радиоприемным устройством сигналов
Figure 00000035
на вход Тракта обработки ЛКС и составляющих
Figure 00000036
принятых пробных сигналов
Figure 00000037
в сечениях ƒ и τ3 на входы соответственно блоков 2 и 4;
2 - блок анализа в начале цикла Tδi на интервале ΔtAH ƒ≈Δtпр ƒ частотных характеристик
Figure 00000038
принятых сигналов
Figure 00000039
обусловленных передачей сигнала δДƒ;
3 - блок генерации модели
Figure 00000040
принятых сигналов
Figure 00000041
обусловленных передачей сигнала «включения» δДƒ;
4 - блок анализа на интервале ΔtAH τ≈Δtпр τ характеристик по задержке
Figure 00000042
принятых сигналов, обусловленных передачей сигнала δДτ;
5 - блок генерации модели
Figure 00000043
принятых сигналов
Figure 00000044
обусловленных передачей строб-импульса δДτ;
6 - блок вычисления показателя
Figure 00000045
относительной стационарности в сечении ƒ;
7 - блок задержки сигнала модели
Figure 00000046
на период Тδ и формирования копии
Figure 00000047
8 - блок задержки сигнала модели
Figure 00000048
на период Tδ и формирования копии
Figure 00000049
9 - блок вычисления показателя
Figure 00000050
относительной стационарности в сечении τ3;
10 - блок альтернативного решения о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ в сечении ƒ;
11 - блок генерации порога
Figure 00000051
относительной стационарности;
12 - блок альтернативного решения о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ в сечении τ3;
13 - блок окончательного двумерного_альтернативного решения о критичном относительном изменении или сохранении на текущем интервале Тδ от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ частных решений по оценкам стационарности ИПРРВ в блоках 10 и 12;
14 - блок оценки продолжительности непрерывного интервала стационарности Δtст Σ;
15 - блок задающего генератора циклов Тδ (периодов) ВНЗ/δД-зондирования;
16 - блок задающего генератора пробных δД-сигналов;
17 - блок тракта обработки ЛКС;
18 - блок генератор опорного сигнала;
19 - блок задающий генератор зондирующего сигнала.
Примечание: блоки 17, 18, 19 не входят в заявленный способ ОСТ, а показаны для лучшего понимания работы алгоритма на схеме фиг. 2.
Устройство (фиг. 2), реализующий заявляемый способ, работает следующим образом:
Принятый РПУ сигнал
Figure 00000052
подают на первый вход коммутатора - блока 1, на второй вход которого подают сигналы синхронизации циклов Tδi (периодов) ВНЗ/δД-зондирования с выхода блока 15, а на третий вход - сигналы синхронизации по длительности текущего интервала стационарности Δtст i с выхода блока 14 (заметим: здесь и далее все выкладки временного регламента работы приводятся по умолчанию с учетом локационной задержки
Figure 00000053
).
С первого выхода блока 1 в момент начала цикла Tδi (то есть, одновременно - в момент tпр ƒ начала импульса δДƒ «включения») коммутируют составляющую
Figure 00000054
принятого пробного сигнала длительностью Δtпр ƒ≈tпр ƒ+Δtст/π на вход блока 2. Здесь на интервале ΔtAHj осуществляют анализ совокупности {Ai, ƒi, σi}ƒ частотных характеристик принятых радиоприемным устройством сигналов
Figure 00000055
обусловленных передачей сигнала δДƒ. Данные с выхода блока 2 поступают на первый вход блока 3, где генерируются представления соответствующей модели
Figure 00000056
При этом на второй вход блока 3 подают сигналы синхронизации по длительности текущего интервала стационарности Δtст i c выхода блока 14. Со второго выхода блока 1 в момент окончания импульса «включения» - и одновременного начала строб-импульса δДτ - коммутируют составляющую
Figure 00000057
принятого пробного сигнала на вход блока 4, где на интервале ΔtAHτ=Тди осуществляют анализ совокупности {Ai, σi, τ3i}τ параметров по задержке принятых сигналов
Figure 00000058
обусловленных передачей сигнала δДτ. Данные с выхода блока 4 поступают на первый вход блока 5, где генерируют представления соответствующей модели
Figure 00000059
При этом на второй вход блока 5 подают сигналы синхронизации по длительности текущего интервала стационарности Δtстi c выхода блока 14.
Сигналы со вторых выходов блоков 3 и 5 подают на входы блоков 6, 7 и 8, 9 соответственно. Блоки 7 и 8 реализуют задержку сигналов моделей
Figure 00000060
и
Figure 00000061
на период Tδ и формируют таким образом их копии
Figure 00000062
которые подают на вторые входы соответственно блоков 6 и 9. Эти блоки выполняют вычисление показателей относительной стационарности
Figure 00000063
в виде «невязки» i-x и (i+j)-x представлений указанных моделей в обоих сечениях. Сигналы этих показателей с выходов блоков 6 и 9 поступают на первые входы соответственно блоков 10 и 12, на вторые входы которых с выходов блока 11.11 подают значения оперативно задаваемого порога
Figure 00000064
В блоках 10 и 12 по критерию больше/меньше порога вырабатывают решение о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования параметров принимаемых сигналов по частоте и задержке и соответствующем эквивалентном критичном относительном изменении или сохранении текущего состояния стационарности ИПРРВ в сечениях ƒ и τ. Сигналы с выходов блоков 10 и 12 подают на входы блока 13, где по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ3 частных решений принимают окончательное двумерное решение о критичном относительном изменении или сохранении на текущем интервале Тδ от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ. Итоговое решение о сохранении степени стационарности с выхода блока 13 поступает на первый вход блока 14 для определения суммарного интервала идущих без перерывов периодов Тδ, в которых сохраняется текущее состояние стационарности, то есть - оценки общего непрерывного интервала стационарности Δtст Σ. На второй вход блока 14 подают сигналы синхронизации по циклам Tδi. Сигнал со второго и третьего выходов блока 15 генерации циклов Тδ ВНЗ/δД-зондирования подается соответственно на вход блока 16 задающего генератора пробных δД-сигналов и на РПД, блоки Тракта Обработки ЛКС, Генераторов ОПС.
Таким образом, ЗГРЛ при применении заявляемого способа становится радиотехническим устройством со скользящей относительной адаптацией к нестационарности ИПРРВ. Важно заметить, что описанный способ текущих скользяще-относительных оценок стационарности ДКМ-радиоканалов инвариантен по отношению к условиям функционирования, способам обработки радиосигналов и их реализации.
Основными факторами, определяющими преимущества предлагаемого способа перед известными, являются:
- относительность и оперативность текущих оценок стационарности трасс ЗГРЛ, в силу этого - их независимость от регулярных и флюктуационных изменений ГФУ в сезонно-суточных циклах и периодах солнечной активности;
- инвариантность получаемых оценок стационарности ИПРРВ относительно географии трасс ЗГРЛ и их направлений;
- инвариантность получаемых оценок стационарности применительно к методам обработки сигналов в ЗГРЛ.
- отсутствие большинства применяемых априори условий и допущений (в различных комбинациях), делающих известные способы оценок стационарности принимаемых сигналов статистическими методами в общем по УСФ случае не адекватными;
- формирование двумерных оценок стационарности в максимально возможной мере соответствует реальным и самым сложным в общем случае условиям формирования стохастичных принимаемых ДКМ-сигналов.
Эффективность заявляемого способа была проверена ЭВМ-моделированием. Ставилась задача определения стационарности принятого сигнала, задаваемого с огибающей по нормальному закону с произвольными вариациями тренда изменений амплитуд. Получены результаты оценок тренда с ошибками не более 5%.
Использованные источники информации
1. Левин Б.Р. Статистическая радиотехника. - М., «Советское радио», 1966.
2. Под ред. Колосова А.А. Основы загоризонтной радиолокации. - М., "Радио и связь", 1984.
3. Акимов В.Ф., Калинин Ю.К. Введение в проектирование ионосферных загоризонтных радиолокаторов. Под ред. Боева С.Ф. - М., Техносфера, 2017.
4. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. - М., «Мир», 1981, т. 1, 2.
5. Амбарцумов К.С., Арефьев В.И., Гордеев В.А., Талалаев А.Б. Обобщенный функциональный анализ информационных радиосистем. - Тверь, «Вестник ТвГУ. Серия «Прикладная математика», 2015, №1.
6. Герасимов Ю.С., Гордеев В.А., Кристаль B.C. Оценка параметров возмущающих воздействий на трассах дальней радиосвязи. - М., "Радиотехника", 1982, №9.
7. Тихонов А.Н., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Регуляризующие алгоритмы и априорная информация. - М., «Наука», 1983.
1. Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн.-- М., Гостехиздат, 1953.
2. Благовещенский Д.В. Распространение декаметровых радиоволн в высоких широтах. - М., "Наука", 1981.
3. Price R., Green Р.Е. A communication technique for multipatch channels. PIRE, v. 46, №3, 1958.
4. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. - М, изд-во URSS, 2015.
5. Вертоградов Г.Г. Комплексные исследования ионосферного распространения декаметровых радиоволн на трассах разной протяженности. Дисс. на соискание степени д-ра физ.-мат. наук. - Ростов-на-Дону, 2007, 432 с.
6. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель декаметрового канала связи. - М., «Математическое моделирование», 1996, т. 8, №2, с. 3-18.
7. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Определение времени стационарности ионосферного радиоканала. - М., «Математическое моделирование», 1996, т. 8, №2.
8. Вертоградов Г.Г., Урядов В.П., Вертоградов В.Г., Кубатко С.В. Патент №2399062 РФ МПК G01S 1/08, 3/46 (2006.01). Ионосферный зонд-радиопеленгатор. Заявл. 15.07.2009. Опубликовано 10.09.2010. Бюлл. №25, с. 16.
9. Smirnov V.M., Tynyankin S.I., Guzenko О.В. Ionosfernoe Obespechenie Sredstv Korotkovolnovoi Svyazi s Ispol'zovaniem Sputnikovykh Navigatsionnykh Sistem GLONASS/GPS [Means Provided by Ionosphere for Short-Wave Communication Using'Satellite Navigation Systems GLONASS/GPS]. G. Fryazino: FIRE im. V.A. Kotel'nikova RAN. Moscow, Innovatsionnyi nauchno-tekhnicheskii tsentr, 2012 (in Russian).
10. Колмогоров A.H., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. - М., «Наука», 1972.

Claims (1)

  1. Способ определения в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности сигналов загоризонтной радиолокации, характеризующийся тем, что осуществляют циклическое с периодом Tδi возвратно-наклонное (ВНЗ/δД) зондирование трасс радиолокации «пробными» δД-сигналами, стандартный радиоприем и обработку принятых пробных сигналов
    Figure 00000065
    с учетом их локационной задержки, при этом циклическое ВНЗ/δД-зондирование трасс радиолокации реализуют путем последовательного излучения радиопередатчиком поочередно двух «пробных» δД-сигналов, квазимонохроматического сигнала «включения» и строб-импульса, отображаемых приближенно функциями Дирака, обработку принятых пробных сигналов
    Figure 00000066
    выполняют с учетом их локационной задержки в виде последовательности следующих действий над сигналами
    Figure 00000067
    , а именно в начале цикла Tδi в момент tпр ƒ начала сигнала δДƒ «включения» составляющую
    Figure 00000068
    принятых пробных сигналов, обусловленную передачей сигнала δДƒ длительностью Δtпр ƒ, на интервале ΔtAH ƒ, осуществляют измерение совокупности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) {Ai, ƒi, σi}ƒ составляющей
    Figure 00000069
    пробного сигнала, где: Ai - амплитуда, ƒi - частота и σi - спектр i-го сигнала, затем в момент окончания импульса «включения» и одновременного начала строб-импульса δДτ составляющую
    Figure 00000070
    обусловленную передачей сигнала δДτ длительностью Тди на интервале ΔtAHτ=Тди, измеряют АЧХ {Ai, σi, τ3i} с учетом ее параметров по задержке, далее данные измерений используют для генерации представлений соответствующих моделей
    Figure 00000071
    сигналов как функций их частоты и задержки, затем сигналы моделей
    Figure 00000071
    подвергают задержке на величину Тδ и формируют таким образом их копии
    Figure 00000072
    которые применяют для вычисления показателей относительной стационарности
    Figure 00000073
    в виде «невязки» i-x и (i+j)-x представлений указанных моделей в обоих сечениях, далее сигналы этих показателей используют для выработки по критерию больше/меньше задаваемого порога частных решений в сечениях ƒ и τ о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования параметров текущего состояния стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ), затем по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ частных решений об изменении или сохранении текущего состояния стационарности принимают окончательное двумерное решение о критичном относительном изменении или сохранении на текущем интервале Tδ от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δД-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ, а обработку принятых пробных сигналов
    Figure 00000074
    завершают суммированием интервалов идущих без перерывов периодов Тδ, в которых сохраняется текущее состояние стационарности для оценки общего непрерывного интервала стационарности Δtст Σ. сигналов загоризонтной радиолокации.
RU2019120169A 2019-06-27 2019-06-27 Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн RU2721622C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120169A RU2721622C1 (ru) 2019-06-27 2019-06-27 Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120169A RU2721622C1 (ru) 2019-06-27 2019-06-27 Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721622C1 true RU2721622C1 (ru) 2020-05-21

Family

ID=70803174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120169A RU2721622C1 (ru) 2019-06-27 2019-06-27 Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721622C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786622C1 (ru) * 2022-05-15 2022-12-22 Акционерное общество Научно-производственное предприятие (АО "НПП "Эргоцентр") Способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120092213A1 (en) * 2008-08-19 2012-04-19 Trimble Navigation Limited Gnss atmospheric estimation with federated ionospheric filter
RU2552530C2 (ru) * 2013-08-01 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) Способ получения ионограмм
RU2581627C2 (ru) * 2014-05-21 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Лчм-ионозонд
RU2694235C1 (ru) * 2018-07-05 2019-07-10 Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы воздушно-космической обороны" (АО "РТИС ВКО") Способ регуляризованного обнаружения полезных радиосигналов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120092213A1 (en) * 2008-08-19 2012-04-19 Trimble Navigation Limited Gnss atmospheric estimation with federated ionospheric filter
RU2552530C2 (ru) * 2013-08-01 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) Способ получения ионограмм
RU2581627C2 (ru) * 2014-05-21 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Лчм-ионозонд
RU2694235C1 (ru) * 2018-07-05 2019-07-10 Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы воздушно-космической обороны" (АО "РТИС ВКО") Способ регуляризованного обнаружения полезных радиосигналов

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786622C1 (ru) * 2022-05-15 2022-12-22 Акционерное общество Научно-производственное предприятие (АО "НПП "Эргоцентр") Способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн
RU2789854C1 (ru) * 2022-05-15 2023-02-14 Акционерное общество Научно-производственное предприятие (АО "НПП "Эргоцентр") Способ регуляризованного определения оптимальной рабочей частоты при ионосферно-пространственном распространении радиоволн
RU2817867C1 (ru) * 2023-07-18 2024-04-22 Акционерное общество "Межотраслевой центр эргономических исследований и разработок"(АО "НПП "Эргоцентр") Способ регуляризованного обнаружения полезных сигналов загоризонтной радиолокации при нестационарном ионосферно-пространственном распространении радиоволн

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bregar et al. Improving indoor localization using convolutional neural networks on computationally restricted devices
Han et al. Smartphone-based indoor localization using Wi-Fi fine timing measurement
Xu et al. Adaptive range-spread maneuvering target detection in compound-Gaussian clutter
CN112162244B (zh) 一种相关噪声和随机丢包环境下的事件触发目标跟踪方法
Dinardo et al. Sentinel-3 STM SAR ocean retracking algorithm and SAMOSA model
Sahed et al. A novel [z log (z)]-based closed form approach to parameter estimation of K-distributed clutter plus noise for radar detection
RU2568677C1 (ru) Способ идентификации воздушных объектов
Ristic et al. Recursive Bayesian state estimation from Doppler-shift measurements
RU2721622C1 (ru) Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн
Chugunov et al. Estimation of the parameters of the trajectories of radio sources in multi-position complexes by the MLE method
Cal-Braz et al. The relevance vector machine applied to the modeling of wireless channels
RU2786622C1 (ru) Способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн
Hilleshein et al. Iterative Bayesian-based localization mechanism for industry verticals
RU2817867C1 (ru) Способ регуляризованного обнаружения полезных сигналов загоризонтной радиолокации при нестационарном ионосферно-пространственном распространении радиоволн
Riihijärvi et al. Estimating wireless network properties with spatial statistics and models
US11402344B2 (en) Soil sensor and soil measurement method
RU2694235C1 (ru) Способ регуляризованного обнаружения полезных радиосигналов
CN113281776A (zh) 针对复杂水下动态目标的激光雷达目标智能检测仪
RU2789854C1 (ru) Способ регуляризованного определения оптимальной рабочей частоты при ионосферно-пространственном распространении радиоволн
Sapumohotti et al. Wilocsim: Simulation testbed for wlan location fingerprinting systems
Ristic et al. Bayesian multitarget tracker for multistatic sonobuoy systems
US10082563B2 (en) Synthesized profile
Coene et al. Noise-Based Threshold Ranging Method Using Region-of-Interest in UWB Signals
RU2686582C1 (ru) Способ оценки эффективности радиоэлектронных средств в условиях действия непреднамеренных помех и система для его реализации
Jayathissa et al. Study on Using Signal Filtering Techniques for Machine Learning-based Indoor Positioning Systems (IPS)

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner