Введение к работе
Актуальность проблемы, решение задач по раавитив экономики страны невозможно без развития средств извлечения, переработки и передачи информации. Успехи, достигнутые в этой области, значительны. Однако растущие потребности требуют упйличоний информационной производительности систем. В радиосвязи стоят задачи обеспечения скорости передачи информации до единиц и десятков гигабит в секунду, в технике извлечения информации ~ обнаружения малораанерных предметов. Решение таких задач воа-мокно только при оначительном расширении спектра сигнала, т.о. при использовании сверхгшрокополосных сигналов(С2ЛСІ. одной ив областей, гдо испольоованио СШПС наиболее эффективно, является обнаружение предметов поиска с подвижных яааекных сродстз.
Исследования проводились автором а соответствий с рядом директивных правительственных и отраслевых документов, реїзония Комиссии СМ СССР, прикаооа Госкомвуза и т.п. Таким образом, существует важная народнохозяйственная проблема, включающая в себя разработку теоретических основ и практическое воплощение высокоинформативных радиооистем иавлечония информации, основанных на сверхширокополосных сигналах.
Цель работы. Создание теоретико-прикладных основ радиотехнических систем иовлечення информации, основанных на использовании сверхширокополосных сигналов в режиме наклонного аондирования "перед собой".
задачи исследования. 1.Разработать принципы построения сшп систем для извлечения информации и обнаружения малоразмерных объектов поиска, скрытых покровами, в т.ч. травой, с подвижного наземного носителя в рекиме наклонного зондирования.
2.раараестать основы формирования, излучения и приема оонди-рувщих сигналов, формируемых при ударном возбуждении антенны
(видеоимлулъсных СШПС) и многочастотных СШПС. 3.Разработать методы обработки и ионерения параметров видеоимпульсных и много-частотных СШПС.
4.Разработать алгоритмы извлечения координатной информации на основе вторичной обработки принятых СВПС.
5.На основе разработанных теоретических предпосылок и положений предложить технические решения, - провести экспериментальные исследования и создать класс аппаратуры, использующей СШПС рассматриваемых видов для решения задач народного хозяйства. Основные положения, выносимы» на заіднту.
\. Дистанционное обнаружение и мостоопредоление малоразмерных предметов, расположенных на поверхности земли, а такяе скрытых докровамь, при наклонном ооидировании о подвижного наземного носителя обеспечивается при использовании сверхширокополосных сигналов, занимающих полосу частот от сотен МГц до 5...7 ГГц. 2.Наиболее эффективное использование мощности передатчика и наилучии условия для обнаружения предметов складываются при формировании сигнала, возбуждающего антенну, в виде беораарыв-«о% последовательности двух одинаковых по ферме равнололярных видеоимпульсов, длительность которых устанавливается по иини-нуму поелвимпульсных релаксация.
З.йспольгование фазового спектра СЫПС при вторичной обработке в режиме исследования подповерхностных структур позволяет исключить наиавестнуа скорость распространения сигнала а среде. 4.Более высокие точностные характеристики определен** координат у. солее высокое знг.ченио энергетического потенциала дости-гаитег при использовании многочастотных сигналов относительно
- з -СШПС, формируемых методом ударного воабуждекия антенны. 5.Разработка аппаратуры на современной элементной бази, включая микроэвм и микропроцессоры, для' извлечения им.рормацин с применением СИПС; измерительной аппаратуры для высокоточного определения характеристик сигналов; освоение аппаратуры для промыяленного произзодс-ва и внедрение в народное хозяйство. Научная новизна. 1.Впервые предложено аналитическое описание СЕПС, в значительной степени соответствующие експериментальним результатам автора и других исследователей. Произведена количественная оценка параметров СШ7С. Исследовано взаимодействие короткого видеоимпульса с антенным трактом, сирина полосы пропускания хоторого заведомо меныде ширины спектральной функции СШПС.
2,На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований выполнена оценка диапазона частот СЕПС, обеспечивавшего наиболее эффективное (по критерию максимума отношения сигнал/синхронная помеха) обнаружение малоразмерных предметов с наземного носителя в режима наклонного зондирования.
3.Предложены и обоснованы методы сторнирования, приема, измерения параметров сшпе и многочастотных сигналов, а также методы их первичной и вторичной обработки.
4.Разработаны и исследованы методы и алгоритмы извлечения координатнря информации. Рассмотрены статистические характеристики погрешности преобразования длительности интервалов времени, пропорциональных дальности, в цифровой код.
3. Предложенные методы построения СШП систем извлечения информации, приема сипе, повышения отношения сигнал/синхронная помеха, измерения параметров СШПС, много- и одночастотных сиг-налол признаны изобретениями.
- б -
Практическая ценность.
применение теоретических результатов пооаоляет определять необходимая диапазон частот СШПС для обнаружения аномалия и предкотоз с различными электромагнитными параметрами и находящиеся в различных пространственных положениях в т.ч. маскируемых травянистыми или снежными покровами.
Предложенные методы формирования, приема и обработки сипе, в т.ч. многочастотнь'х сигналов, позволяют синтезировать приемное уатрояство, оптимизирующее параметры системы.
предложенные методи' анализа стробоскопических преобразователей СШПС, а также сформулированные на основе этих методов схемотехнический и системотехнические рекомендации, позволяют улучшить метрологические характеристики и повысить (значение энергетического потенциала.
Предложенные новые методы вторичной обработки принятых СШПС с применением микропроцессоров или микроэвм, а также созданная аппаратура, поаволяйт решать практические задачи народного хозяйства по обнаружение малоразмерных предметов с высокой точностью определения координат.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы полохьны в основу более 10 НИОКР, направленных на соодание СШП систем извлечения информации с наклонным вондированием, измерения параметров много- и одночастотных сигналов и внедрены на ряде предприятий МПСС, МО, МРП, Минцветмет СССР! п/я Л-1882, п/я а-1819, п/я Р-5213, НПО ПМ, KB ПО "Искра", п/я B-81S5, КГО Сибідаетматавтоматика, п/я А-1490, п/я А-3967 и др. Внедрэние результатов диссертации распределено в диапазоне от серьйного (78 иаделия в точении 5 лет) до ксполызовпния результатов НИР в качестве основы длл формирования Технического
задания на последувщуо НИР. По материалам диссертации изготовлено серийным и единичным проиоводством и внедрено в практическую деятельность в науке и промиилемшости 223 изеолия.
Достоверность результатов подтверждается строгими математическими доказательствами, сравнением выводов, полученных различными путями и различными авторани, моделированием ряда процессов на ЭВМ, экспериментальным подтворзаденисм теоретических предположений и расчетов, соответствием полученных в диссертации выводов и рекомендация результатам испытания разработанных устройств и приборов и практической работы с ними.
Методы исследования. В диссертации использоыаны теоретический и экспериментальный методы. Использованная математический аппарат: теория сигналов и спектральний анализ, теория вероятностей и математическая статистика, методы статистического моделирования, классические равдолы математического анализа.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на. 20 научно-технических конференциях, семинарах, совещаниях,' симпозиумах различного ранга а гг. Москве, Новосибирске, Томске, Ленинграде, Львове, Киеве, Свердловска, Симферополе, Горьком, Красноярске.
Публикации. По теме диссертации опубликованы: раздел в монографии коллективного авторства, 40 научных статей и докладов, 57 авторских свидетельств на изобретения. Основное содержание работы отражено в публикациях, перечень' ' которых приведен ниже.
Личный вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в постановке задачи, определении направления решения проблемы, в равработке математических основ, мо-
- в -
тодин и моделей, необходимых для решения, в анализе реаульта-tod решения, в научной руководстве разработками и внедрении их в производство.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит ив введения, б глав, заключения, описка литературы, включавшего 220 наименования, и приложении. Диссертация содержит 250 стр. основного текста, 93 листа рисунков, 15 таблиц.
состояние вопроса. В бывшем, СССР, инициатором применения СИПС, прежде всего для подповерхностных исследования, явился профессор Финкелывтейн М.И. Большой вклад в развитие теории СШПС и внэдрение ее результатов в практику вносят профессора Астанин л.Ю. и Костыпев А.А, из С-Петербурга. Одна из nepow* работ по применению сипе в радиосвязи выполнена под руховод-> ством профессора Крылова в.в. из Г.Н.Новгород, значительны^ достушания в области видеоимпульсных методов обнаружения ло-* кальнкх кеоднородностея в проводяпих средах принадлежат про-» фессору Еаадуроау Г.Я. (г,Красноярск). Большое влияние на развитие методоа интроскопии с использованием многочастотных, сигналов оказали труды профессора Семенова B.C. (г.Томск),'. За ру-беаоч исследованиями в' области СЗПС занимались профессора Хар-мут Х.О. (США), Ольвер А.Д. (Франция), иизука К. (Япония) и др.
Тематика СШПС привлекала внимание многих коллективов в Счешем ССС?,- Казахский филиал ВНИИ разведочной геофизики,- Марийски»: ордена Дружбы народов политехнический институт, Институт горного дела Севера Якутского филиала СО АН ССО",. НИИ по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассекча КАТЭХ-ИИИуголь (Красноярск) и др. В .астоящае время большинство эн-Т5-зиастов работы вынужденно свернули.
_ Q -
