Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в условиях интенсивного развития систем радиосвязи с подвижными объектами существенно возрастает загрузка во всех диапазонах радиочастот, поэтому необходим эффективный контроль за правильностью использования частотного ресурса.
Таким контролем занимаются государственные службы, оснащенные аппаратурой для проведения радиомониторинга. Основу этой аппаратуры составляют панорамные обнаружители радиосигналов, с помощью которых решаются следующие задачи:
оценка загруженности частотного диапазона;
обнаружение сигналов новых излучений;
измерение параметров регистрируемых электромагнитных излучений.
Принципы построения панорамных обнаружителей радиосигналов были заложены в трудах академика Харкевича А.А., развитие темы продолжено в работах Мартынова В.А., Селихова Ю.И. Вопросам последовательного спектрального анализа посвящены работы Шустова Э.И., Хабаровой Л.В., Ицковича Ю.С., Терпугова Н.В.
По способу получения спектральной характеристики группового радиосигнала в контролируемом участке диапазона частот панорамные обнаружители радиосигналов классифицируют на аналоговые и цифровые. Первые подразделяют на параллельные и последовательные. Аналоговые устройства получения спектральной характеристики группового радиосигнала в контролируемом участке диапазона частот являются наиболее дорогостоящими составными частями панорамных обнаружителей радиосигналов. В цифровых панорамных обнаружителях, реализованных на ЭВМ, получение спектральной характеристики группового радиосигнала в контролируемом участке диапазона частот требует до 80% вычислительного ресурса системы. Стреліление снизить стоимость и уменьшить необходимый вычислительный ресурс предопределило значительный интерес разработчиков панорамных обнаружителей радиосигналов к способам получения спектральной характеристики группового радиосигнала, в то же время способам обработки полученной
характеристики с целью выявления сигналов новых излучений не уделяется должное внимание.
В известных панорамных обнаружителях параллельного и последовательного типов полученная реализация спектральной характеристики группового радиосигнала в контролируемом участке диапазона частот сравнивается с некоторым фиксированным порогом обнаружения, который устанавливается "вручную". Однако в условиях меняющейся помеховой обстановки это приводит к снижению эффективности контроля за работой радиосредств, а именно:
- при превышении амплитудой спектральной составляющей
сигнала действующего излучения порога обнаружения соответст
вующий элементарный частотный канал считается занятым, поэто
му сигнал нового излучения в этом элементарном частотном канале
не может быть обнаружен;
при медленных замираниях из-за изменений амплитуды спектральной составляющей сигнал действующего излучения будет неоднократно регистрироваться как сигнал нового излучения;
при кратковременных перерывах в работе источника действующего излучения последний будет также неоднократно регистрироваться как сигнал нового излучения.
практически невозможно поддерживать "вручную" оптимальное значение порога обнаружения в условиях меняющейся помеховой обстановки.
Таким образом, разработка и исследование алгоритмов обработки совокупности реализаций спектральной характеристики группового радиосигнала в контролируемом участке диапазона частот для обнаружения сигнала нового излучения является актуальной темой. Исследованию этих вопросов посвящена реферируемая диссертационная работа.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование алгоритмов обработки совокупности реализаций спектральной характеристики группового радиосигнала в полосе обзора для решения следующих задач:
повышение вероятности обнаружения сигналов новых излучений на фоне действующих;
снижение вероятности ложного обнаружения сигналов известных радиостанций в условиях медленных замираний;
снижение вероятности ложного обнаружения сигналов известных радиостанций при их повторном выходе в "радиоэфир";
автоматическое регулирование порога обнаружения сигналов новых излучений по критерию допустимой интенсивности потока тревог.
Методы исследования. В работе использован математический аппарат вычислительной математики, теории вероятности и случайных процессов, теории адаптивных систем, теории принятия решений, моделирования на ЭВМ.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты:
-
Предложен алгоритм формирования усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей в полосе обзора. Исследованы ее статистические характеристики при действии аддитивных помех. Получены аналитические выражения для математического ожидания и функции корреляции усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей как многомерной нестационарной случайной величины.
-
Предложен и исследован алгоритм обнаружения сигнала нового излучения, основанный на вычислении приращения усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей между т-ой (текущей) итерацией и (m-z)-oft итерацией, где z - число итераций обнаружения. Показана возможность оптимизации параметров разрабатываемого адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов по критерию Неймана-Пирсона двумя способами, каждый из которых соответствует виду службы, действующей в полосе обзора, - для диапазона подвижных служб и для диапазона фиксированных служб.
-
Для диапазона фиксированных служб, в котором существенным фактором, увеличивающим вероятность ложного обнаружения,
являются медленные замирания, предложен метод оптимизации параметров адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов по максимальному значению порога обнаружения.
-
Для диапазона подвижных служб, в котором одни и те же радиостанции многократно выходят в "радиоэфир", предложен метод оптимизации параметров адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов, исходя из допустимого времени паузы в работе станции, что снижает вероятность ложного обнаружения уже известного источника.
-
Предложен способ оптимизации адаптивного порога обнаружения сигналов новых излучений по критерию допустимой интенсивности потока выдаваемых тревог.
Практическая ценность. Разработаны и реализованы в опытном образце комплекса обнаружения алгоритмы формирования усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей, ' обнаружения сигнала нового излучения, методы расчета оптимальных параметров адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов по виду служб, действующих в полосе обзора, порога обнаружения сигналов новых излучений по критерию допустимой интенсивности выдаваемых тревог. Это позволило снизить вероятность ложных тревог, повысить уровень автоматизации управления комплексом обнаружения и улучшить его эксплуатационные характеристики.
Имеется акт о внедрении адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов в опытном образце комплекса обнаружения.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы обсуждались на Международной НТК "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (Новосибирск, 1995), Российской НТК "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (Новосибирск, 1996), Третьей Международной НТК "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Новосибирск, 1996), Международной НТК "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (Новосибирск,
1997), Российской НТК "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (Новосибирск, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, и получена приоритетная справка на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, пяти приложений и содержит 136 страниц, в том числе 23 рисунка. В списке литературы 56 наименований.
Основные положения, выносимые на защиту;
-
Способ формирования усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей, обеспечивающий в условиях ограничения на время обнаружения сигнала нового излучения более высокую помехозащищенность, чем метод скользящего среднего.
-
Способ обнаружения сигнала нового излучения, основанный на сравнении приращения усредненной оценки амплитуды спектральной составляющей между m-ой (текущей) итерацией и (m-z)-ой итерацией, где z - число итераций обнаружения, с порогом обнаружения.
-
Алгоритм оптимизации параметров адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов в диапазоне фиксированных служб по критерию максимального значения порога обнаружения.
-
Алгоритм оптимизации параметров адаптивного разностного панорамного обнаружителя радиосигналов в диапазоне подвижных служб, исходя из времени допустимой паузы в работе радиостанции.
5. Способ корректировки адаптивного порога обнаружения
сигналов новых излучений по критерию допустимой интенсивности
потока тревог.
