Введение к работе
Актуальность работы. Вследствие быстрого увеличения числа радиолокационных станции (РЛС), перегрузки частотного диапазона, тенденции к повышению мощности передатчиков и т.д. проблема электромагнитной совместимости РМС) в настоящее время является актуальной. Обеспечение ЭМС радиоэлектронных средств (ЮС) является двусторонним процессом, сводящимся к максимальному снижению уровня помех источников радиоизлучения и принятию мер борьбы с помехами при радиоприеме. В трудах Апоровича А.Ф., Владимирова В.И., Викторова А.Д., Виноградова Е. М., Винокурова В.И., Евтухина Г.Н., Егорова Е.И., Князева А.Д., Пащенко Е.Г., Пчелкина В.Ф., Феоктистова Ю.А., Харченко И. П., Царькова Н.М. и других разработаны фундаментальные вопросы, посвященные проблеме ЭМС ЮС. Благодаря этим работам, проблема обеспечения ЭМС формируется в новое самостоятельное научно-техническое направление.
Процесс решения задач ЭМС ЮС может быть разделен на следующие этапы: оценка электромагнитной обстановки (ЭМО); оценка качества функционирования ЮС при воздействии непреднамеренных помех; оценка ЭМС ЮС; обеспечение ЭМС РЭС. Данная работа посвящена первым трем этапам общей задачи ЭМС ЮС с применением в области радиолокации. Особое внимание уделено выбору критерия, характеризующего качество функционирования РЛС в условиях воздействия непреднамеренных помех и разработке статистической модели ЭМО при работе РЛС.
Электромагнитной совместимостью радиоэлектронных средств называют способность ЮС функционировать с заданным качеством в заданной ЭМО и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим радиоэлектронным средствам. Из определения ЭМС видно, что при анализе ЭМС, во-первых, необходимо оценивать эффективность ЮС в данной ЭМО; во-вторых, оценивать степень опасности помехи, созданной мешающим источником; в-третьих, критерий оценки ЭМС должен в возможно полной мере характеризовать влияние непреднамеренных помех.
Выбор критерия оценки ЭМС РЭС, соответствующего требованиям теории ЭМС и задачам РЛС является актуальным. Существующие частные критерии оценки ЭМС имеют некоторые недостатки, например, не учитывают комплексного подхода к воздействию помех, кон-
кретизация структуры приемника приводит к усложнению анализа и расчетных формул, кроме того, в них не отражаются особенности задач, решаемых РЛС, и проблемы ЭМС РЛС. Использование конкрет-ных критериев, отражающих качество функционирования РЛС, позволяет оценить работоспособность РЛС, но не проанализировать изменение ЭМО , которое привело к возникновению проблемы ЭМС. Использование информационных критериев позволяет оценить потенциальные возможности РЛС, но плохо отражает качество рещения задачи. Необходим критерий, который отражал бы изменение качества функционирования РЛС вследствие изменения ЭМО. Вследствие недостаточной изученности обобщенного критерия для оценки ЭМС необходимы дальнейшие исследования этой проблемы, чему и посвящена данная работа.
В качестве критерия для оценки качества функционирования РЛС широко используют статистические критерии, наиболее общим из которых является средний риск. Попытки применить теоретико-информационный подход к радиолокации были предприняты давно. По-видимому первой из работ такого рода была монография Вудвррда "Теория вероятностей и теория информации с приложением в радиолокации". В информационных критериях наиболее общими являются понятия энтропии и количества информации. При анализе дезинформационного действия случайных помех с различными законами распределения вероятностей К. Шеннон пришел к выводу, что вносимая помехой дезинформация определяется не только мощностью этой помехи, но еще зависит от вида ее закона распределения. Дезинформационное действие помехи определяется ее энтропией. Для того, чтобы характеризовать увеличение' неопределенности (дезинформацию) в системе вследствие воздействия непреднамеренных помех, можно использовать количество информации о помехе, которое равно разности двух энтропии при наличии и отсутствии сигналов мешающих станций,
Между статистическими и информационными критериями существует отличие. Для того, чтобы получить желаемое решение, статистические критерии требуют указания вида функции стоимости, связанной с характеристиками РЭС, т. е. характеристик преобразования сигнала и помехи в РЭС. Информационные критерии отражают потенциальные характеристики системы. Эти два класса критериев плохо связаны друг с другом-.
В работе Стратоновича Р.Л. предложено понятие "Ценность информации", которая определяется как разность между значениями двух рисков при получении этой информации и при ее отсутствии. Ценность информации количественно определяется здесь как та максимальная польза, которую данное количество информации способно принести для уменьшения средних потерь. Ценность информации соединяет статистический и информационный поДхйды к выбору критерия. В данной работе сделана попытка расширить понятие ценности информации для оценки того, какой ущерб приносит системе увеличение неопределенности вследствие воздействия непреднамеренных гШ-мех.
Анализ ЭМС начинается с оценки ЭМО. В этой проблеме большое внимание уделяется построению статистической модели ЭМО. Существующие статистические модели ЭМО описывают непрерывные Помехи с гауссовским распределением, или Частные случаи импульсных помех с постоянной амплитудой. Обобщенная модель, с помощью которой возможно моделировать различные виды помех, отсутствует. Эдна из глав данной диссертации посвящена разработке такой модели. Цель работы. Разработка и исследование критерия оценки ЭМС РЛС, использующего меру «Ценность информации». При этом в работе основное внимание обращается на следующие вопросы: » анализ критериев и методов оценки ЭМС РЭС;
обоснование применимости критерия «Ценность информации» для оценки ЭМС ЮС;
построение алгоритма оценки ЭМС PJlC по критерию «Ценность информации»;
» анализ ЭМО при работе РЛС И разработка статистической модели
ЭМО; применение критерия «Ценность информации» для оценки ЭМС
РЛС;
экспериментальное исследование оценки ЭМС РЛС по критерию
«Ценность информации».
Vlercwki Исследования. Для решения поставленных задач применялись эезультаты теории статистических решений, теории информации, тео-зйи Потоков сигналов, теории ЭМС РЭС, а также методы математиче-жого моделирования.
Новые научные результаты. При решении постановленных задач были получены результаты, определяющие новизну работы, и выносимые на защиту. К ним относятся: .
предложен и исследован критерий "Ценность информации" для оценки ЭМС РЛС, который позволяет оценить потенциальную опасность источника излучения (вводится количественная мера этой оценки - количество информации о помехе), а также оценить, какое ухудшение качества функционирования РЛС произошло вследствие воздействия непреднамеренных помех. Для количественной оценки ухудшения качества функционирования РЛС. предложена мера "Ценность информации". Этот критерий, в отличие от ранее известных критериев, позволяет рассчитывать ЭМС РЛС с учетом помехо-вой обстановки и с учетом задач, решаемых РЛС;
получена обобщенная статистическая модель ЭМО при импульсных помехах с учетом временных и интенсивных параметров мешающих сигналов, которая в отличии от ранее известных моделей имеет более общий характер. Из предложенной модели можно получить, как частный случай, модели, соответствующие хаотическим импульсным помехам, в том числе и модель" Тип A Middleton ", и активным импульсным помехам, созданным РЭС (РЛС);
разработан алгоритм оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации» в связи с функциональной задачей РЛС - оценка радиолокационных параметров;
разработана методика проведения эксперимента для оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации».
Практическая ценность результатов работы заключается в следующем:
в соответствии с классификацией задач, решаемых РЛС, получены аналитические выражения для ценности информации в задачах обнаружения, распознавания и оценки параметров. Эти выражения позволяют произвести расчет и количественную оценку ЭМС РЛС;
полученные статистические модели ЭМО позволяют аналитически рассчитывать информационные 'Характеристики полезных и мешающих сигналов. Результаты этих- расчетов позволят оценить дезинформационное действие помех и выяснить наиболее опасные источники;
показан пример оценки ЭМС РЛС с функциональной задачей опенки радиолокационных параметра по критерию «Цепное і ь информации» в соответствии с разработанным алгоритмом;
разработана методика проведения эксперимента для оценки ЭМС
РЛС по критерию «Ценность информации» и обработки экспери
ментальных данных.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались:
на ежегодных научно-технических конференциях СПГЭТУ в 1996-1998гг;
на 3-ем международном симпозиуме по ЭМС и ЭИЭ (ЭМС-97). С -Петербург 1997г.
Публикация. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 1 статья и 4 тезиса доклада на конференциях. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 91 наименование. Основная часть работы изложена на 142 страницах машинного текста. Работа содержит 37 рисунков и 3 таблицы.
