ISO БПИ – БГПА - БНТУ

Университет

Одно окно

Услуги

Обучение иностранных граждан

Работодателям

Вакансии

УНИВЕРСИТЕТ

Новости - Конференция МИДО

Лях Б.А., Кондратёнок В.А., Нефёдов Д.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИТЕМЫ РАДИОМОНИТОРИНГА СИГНАЛОВ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА

 

УДК 621.396

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИТЕМЫ РАДИОМОНИТОРИНГА СИГНАЛОВ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА

Лях Б.А., Кондратёнок В.А., Нефёдов Д.С.

Военная академия Республики Беларусь, Минск, e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Современный этап развития систем и средств связи различных диапазонов характеризуется совершенствованием технических средств их реализации. Однако несмотря на бурное развитие средств коммуникации УКВ диапазона (транкинговая, сотовая, спутниковая связь), позволяющих формировать широкополосные высокоскоростные каналы передачи информации, США, Германия, Китай, Россия и т.д. продолжают наряду с этим использовать относительно низкоскоростную и малоканальную коротковолновую (КВ) радиосвязь. При этом ведущие производители коммуникационного оборудования регулярно представляют свои новые разработки в области КВ радиосвязи, как для гражданских, так и специализированных пользователей [1]. Для этого существует ряд причин:

- большая дистанция связи (от десятков до тысяч километров) без дополнительных затрат на оборудование сетей и, как следствие, низкая стоимость одного километра канала КВ связи по сравнению с другими системами радиокоммуникаций;

- использование адаптивных методов установления и поддержания радиосвязи, базирующихся на современных технологиях цифровой обработки информации, позволяющих повысить качество и устойчивость КВ каналов радиосвязи.

Современные системы связи КВ диапазона характеризуются автоматизацией процессов установления радиосвязи и гарантированой передачей информации, адаптивностью к динамичной помеховой обстановке в КВ диапазоне, возможностью организации аналоговых и цифровых сетей связи. Это стало возможным благодаря развитию технологии автоматического установления и поддержания радиосвязи (ALE – Automatic Link Establishment). Технология автоматического установления и поддержания радиосвязи в автоматическом режиме производит выбор канала связи, глубину помехоустойчивого кодирования и вида модуляции сигнала в зависимости от степени качества канала связи, контролирует качество получаемых данных.

Режим автоматического установления и поддержания связи в КВ диапазоне является основным режимом функционирования систем и средств связи гражданского и специального назначения. Его применение регламентировано стандартами MIL-STD-188-141А и MIL-STD-188-141В (Арр.С).

Существующие стандарты и сама технология ALE постоянно совершенствуются. В настоящее время системы и средства связи гражданского и специального назначения поддерживают режимы ALE второго и третьего поколения.

В связи с имеющимися особенностями обработки радиосигналов адаптивных систем радиосвязи существует необходимость в автоматизации процессов обнаружения, распозна-вания и выделения данных сигналов из всей совокупности радиосигналов КВ диапазона, что является одной из актуальных задач процесса ведения радиомониторинга.

Система радиомониторинга адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона относится к классу больших систем, этапы проектирования, внедрения, эксплуатации и эволюции кото-рой в настоящее время невозможны без использования различных видов

моделирования. На всех перечисленных этапах для различных уровней обработки системы радиомониторинга необходимо учитывать следующие особенности: сложность структуры и стохастичность связей между элементами, неоднозначность алгоритмов поведения при раз-личных условиях, большое количество параметров и переменных, неполноту и недетерми-нированность исходной информации, разнообразие и вероятностный характер воздействий внешней среды и т.д. [2]. Ограниченность возможностей экспериментального исследования системы радиомониторинга делает актуальной разработку методики моделирования, которая позволила бы в соответствующей форме представить процессы функционирования системы радиомониторинга, описание протекания процессов в системе с помощью математических моделей, получение результатов экспериментов с моделями по оценке характеристик иссле-дуемых сигналов адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона [3].

В ходе проведения исследований авторами использовалась математическая модель си-стемы радиомониторинга сигналов адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона, структура которой представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема системы радиомониторинга адаптивных систем связи КВ диапазона

Основной задачей математического моделирования системы радиомониторинга сигна-лов адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона является оценка ее возможностей в слож-ной помеховой обстановке обнаруживать, распознавать и принимать решения по дальней-шей обработке сигналов адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона.

Представленная на рисунке 1 схема не исчерпывает всего многообразия ситуаций, ко-торые могут возникать в процессе ведения радиомониторинга адаптивных систем связи КВ диапазона и является типовой схемой системы радиомониторинга. Она позволяет по резуль-татам моделирования оценить взаимосвязь различных объектов (модулей) системы, прове-сти выборку входных параметров, исследовать вопросы управления и дает возможность вы-делить те параметры, значения которых подлежат корректировке [4].

В качестве «отправной точки» системы радиомониторинга служит вектор , ко-торый определяет радиоэлектронную обстановку в зоне действия системы радиомониторин-га и включает параметры N совокупности различных источников радиоизлучений (ИРИ):

где – вектор параметров i-го ИРИ.

Совокупность ИРИ совместно с влиянием среды распространения (затухание, искаже-ние и др.) и воздействием помех создает результирующее электромагнитное поле радиосиг-налов , которое является входным вектором системы радиомониторинга:

где – вектор, описывающий искажающее влияние среды распространения радио-волн и помехи (естественные и искусственные). Естественные помехи создаются главным образом электромагнитными процессами в земной атмосфере, тропосфере и космосе. Искус-ственные помехи создаются многочисленными промышленными установками, излучениями посторонних радиостанций (непреднамеренные и специально организованные).

Реализация поступает на вход системы радиомониторинга. Ее первым блоком является модуль обнаружения сигналов, который осуществляет обнаружение и аналогово-цифровое преобразование (АЦП) .

Состав модуля, в зависимости от задач обнаружения, может включать различные тех-нические средства: антенно-фидерная система (пассивная или активная), радиоприемные устройства (одноканальные или многоканальные), блоки АЦП, пеленгатор и др.

Основными техническими характеристиками модуля обнаружения сигналов, позволя-ющими сравнивать различные варианты построения, являются: чувствительность приемни-ков; ширина полосы частот одновременного приема; сектора направлений одновременного приема сигналов по азимуту и углу места; пропускная способность по потоку обрабатывае-мых сигналов; динамический диапазон амплитуды принимаемых сигналов в односигналь-ном и многосигнальном режиме; точность и разрешающая способность измерения основных первичных параметров сигналов и, прежде всего, частоты и угловых координат [3].

В качестве критериев отбора (поиска) сигналов могут использоваться: диапазон частот, направление (пеленг) прихода радиоволн, уровень мощности входного сигнала, время наблюдения и т.д.

На выходе модуля обнаружения формируется вектор совокупности обнаружен-ных сигналов:

где – вектор j-го сигнала.

Каждый обнаруженный сигнал вектора сохраняется в модуле записи сигнала и поступает на модуль демодуляции и декодирования, а также модуль технического анализа, который формирует вектор в виде сгруппированных по каждому j-му сигналу вектора упорядоченных наборов данных, содержащих результаты измерения (технического анализа) параметров сигналов в соответствующем формате:

где – несущая частота сигнала;

– длительность сигнала;

– амплитуда сигнала;

– ширина спектра сигнала;

– вид модуляции сигнала (АМ, ЧМ, ФМ);

– количество позиций модулированного сигнала с фазовой модуляцией (ФМ-2, -4, -8);

– скорость манипуляции для сигналов с ФМ-2, -4, -8.

Для выделения сигналов адаптивной системы радиосвязи из всей совокупности в модели используется два модуля: модуль предварительного распознавания и модуль распо-знавания. Использование двух модулей обусловливается необходимостью сокращения вре-мени процесса распознавания и дальнейшей обработки, так как вероятность вскрытия адап-тивной системы связи, меняющей за сеанс связи частоты приема/передачи и режимы работы, зависит от скорости обнаружения, распознавания и обработки этих сигналов.

Модуль предварительного распознавания выполняет задачу прореживания совокупно-сти с целью исключения из дальнейшей обработки сигналов, которые не принадлежат адаптивной системе связи. В качестве эталона используется вектор формата:

В случае, если анализируемые параметры i-го сигнала совпадают эталонными значениями , в модуле предварительного распознавания формируется команда , ко-торая поступает на вход модуля управления и содержит индекс сигнала из совокупно-сти , который подлежит последующему распознаванию в модуле распознавания.

Модуль управления предназначен для управления системой распознавания сигналов и формирования эталонных значений и . При поступлении команды на вход модуля управления на выходе модуля формируется вектор , содержащий разрешающую команду на выполнение процедуры распознавания и индекс сигнала совокупности , который подлежит распознаванию и эталонный вектор формата:

Модуль распознавания, получив от модуля управления команду, разрешающую прово-дить операцию распознавания сигнала производит сравнение оставшихся параметров сиг-нала с индексом совокупности с вектором и в случае их совпадения на выхо-де модуля формируется вектор , содержащий разрешающую команду на выполнение процедуры демодуляции и декодирования и индекс сигнала совокупности , кото-рый подлежит обработке.

Модуль демодуляции и декодирования, получив разрешение на выполнение, запраши-вает из модуля записи сигнал с индексом и выполняет операции демодуляции и деко-дирования, а в случае успешной реализации на выходе модуля формируется семантическая информация в виде документов различных форматов: doc, xls, txt, pdf, rtf.

Представленная структура модели системы радиомониторинга адаптивных систем ра-диосвязи КВ диапазона носит в настоящее время описательный характер.

Целями дальнейших исследований являются: декомпозиция процесса получения ин-формации и обоснование содержания основных этапов обработки сигналов, а также оценка эффективности, адекватности и универсальности представленной модели системы радиомо-ниторинга адаптивных систем радиосвязи КВ диапазона и выработка предложение по ее усовершенствованию.

Список литературы

1. Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвя-зи / Под ред. профессора О.В. Головина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – 598 с.: ил.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. – 3-е изд., пе-рераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2001. – 343 с.: ил.

3. Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Теоретические основы радиоэлектронной разведки. 2-е изд., испр. и доп. (1-е издание «Информационное обеспечение радиоэлектронных систем в условиях конфликта»). – М.: Радиотехника, 2004. – 432 с.: ил.

4. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. – М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1968. – 356 с.