Введение к работе
Актуальность проблемы. Конкурентный характер экономики и наличие политических и военных конфликтов между различными странами делает актуальной проблему перехвата и вскрытия информации средств радиосвязи (СРС) на основе использования методов и средств радиоконтроля (РК).
В процессе РК осуществляется обработка информации на основе использования трех групп информативных признаков источников радиоизлучений (ИРИ):
пространственных;
временных;
спектральных.
К числу наиболее важных пространственных характеристик ИРИ относится пеленг, на основе оценивания которого решается целый ряд задач, например:
определение координат ИРИ и составление карт территориального размещения радиоэлектронных средств (РЭС):
классификация и идентификация ИРИ, установленных на подвижных объектах;
выбор трасс (направлений) радиоканалов и мест размещения СРС с учетом особенностей радиообстановки (РО) и условий распространения радиоволн;
формирование целеуказаний о траекториях перемещения подвижных объектов, местах нарушения охраняемых территорий, объектов и установки средств промышленного шпионажа и т.д.
Последние годы характеризуются бурным развитием радиосвязи на магистральном, зоновом и местном уровнях, а также резким увеличением количества абонентов, пользующихся услугами телефонной, факсимильной, телефафной связи, цифровой передачей информации для передачи данных и изображений. Все это, особенно с учетом распространения СРС с подвижными объектами, приводит к существенному росту плотности потока радиоизлучений на единицу площади, обостряет проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) средств связи и различных радиоэлектронных средств. Для преодоления возникающих трудностей в последнее время интенсивно развиваются СРС, обеспечивающие улучшение характеристик ЭМС, за счет сокращения времени передачи (пакетные сигналы) до десятков милли-
секунд, широкого использования передач с прыгающими частотами как по случайному закону, так и на основе целеуказаний об оперативном состоянии (РО).
Необходимость увеличения зоны обслуживания и появление пакетных сигналов и сигналов с прыгающими частотами требует при разработке автоматических пеленгаторов (Пел) в интересах РК обеспечивать решение следующих проблем:
возможность работы Пел в широком частотном диапазоне (20 МГц + 2 ГГц и выше) и пространственном секторе (180 и более градусов по азимуту и до 90 по углу места);
повышение быстродействия до единиц миллисекунд и пропускной способности до 100 и более ПРИ;
повышение разрешающей способности по пеленгу до 10 и точности пеленгования до долей градуса;
повышение помехоустойчивости и помехозащищенности с целью приема слабых сигналов на фоне мощных помех.
Состояние вопроса. Анализ современных технических средств, используемых в составе комплексов РК. показывает, что наибольшее распространение получили амплитудные пеленгаторы типа Эдкока-Ватсона-Ватта, доплеровские и фазовые (интерферометрические) пеленгаторы.
В качестве примеров реализации амплитудных пеленгаторов можно отметить автоматические пеленгаторы АРП-6, АРП-7 (СССР), Вулленвебер и PST-396 фирмы Телефункен (ФРГ). В качестве примеров реализации доплеровских пеленгаторов можно отметить пеленгаторы типа РА055 фирмы «Роде Шварц» (ФРГ), PQ1 и PQ2 фирмы DS (США), в качестве примеров реализации фазовых (интерферометри-ческих) пеленгаторов можно отметить пеленгаторы типа ES150O фирмы ESL (США), TRC612 и TRC613 фирмы «Томсон» (Англия) и DDF060 фирмы «Роде Шварц» (ФРГ).
Существующие в настоящее время Пел не обеспечивают решение перечисленных проблем. Амплитудные пеленгаторы с механическим сканированием диаграммы направленности (ДН) антенн не обеспечивают требуемого быстродействия и точности пеленгования. Доплеровские пеленгаторы не обеспечивают требуемого быстродействия, точности пеленгования, разрешающей способности по пеленгу и помехо-
защищенности. Фазовые пеленгаторы имеют низкую разрешающую способность и малый сектор однозначного пеленгования. Дисбаланс между тактическими требованиями и техническими возможностями существующих Пел приводит к необходимости разработки новых типов Пел, например, комбинированного пеленгатора с использованием линейных фазированных антенных решеток (ЛФАР). В настоящее время ЛФАР используются в доллеровских и фазовых пеленгаторах, однако, при этом не. реализуется их возможности по увеличению помехоустойчивости, быстродействия, разрешающей способности по пеленгу, реализации различных законов пространственного обзора, а также повышению помехозащищенности, например, путем формирования провалов в ДН антенны в направлении на мешающий ИРИ.
Цель работы. Целью дайной диссертационной работы является разработка и ис
следование комбинированного пеленгатора на основе использования ЛФАР, обла
дающего высокими показателями быстродействия, помехозащищенности, пропуск
ной способности, точности пеленгования, разрешающей способности по пеленгу и
частоте в широких пространственном секторе и рабочем частотном диапазоне и
обеспечивающего в процессе РК обнаружение, классификацию, оценивание инфор
мативных параметров, разрешение и пеленгование сигналов с прыгающими часто
тами. »
Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:
-
разработка и исследование принципов построения, алгоритмов и структур экспресс-анализатора РК, обеспечивающего обнаружение, классификацию, оценивание информативных параметров «полезных» сигналов и формирование частотных и временных целеуказаний для пеленгования;
-
разработка и исследование принципов построения комбинированных пеленгаторов с использованием ЛФАР на основе сочетания амплитудного и фазового методов;
-
разработка алгоритма и структуры амплитудного пеленгатора на ЛФАР с большим сектором пеленгования;
-
разработка и исследование принципов путей уменьшения отдельных компонент погрешности пеленгования на основе использования методов встроенного контроля;
-
разработка алгоритма и структуры одноканального фазового пеленгатора, обладающего малой аппаратурной погрешностью;
-
оптимизация основных характеристик амплитудного и фазового пеленгаторов на основе выбора параметров ЛФАР.
Метод исследования. Исследования проведены с использованием методов теории вероятностей, математической статистики, статистической радиотехники, вычислительной математики, а также имитационного моделирования систем.
Научная новизна работы. Разработаны принципы построения комбинированного пеленгатора (КП) на ЛФАР и экспресс-анализатора (ЭА), обеспечивающих высокие быстродействие, пропускную способность и точность пеленгования.
Исследованы алгоритмы пространственного и частотного поиска ИРИ, обнаружения, классификации и измерения параметров дискретно-частотных (ДЧ) сигналов на основе использования многофункциональных корреляционных устройств.
Исследованы алгоритмы и структуры средств встроенного контроля, обеспечивающих совмещение основного режима работы (пеленгования) с проведением контроля и коррекции амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристик каналов линейных трактов приемника КП.
Разработаны методики анализа и оптимизации помехоустойчивости обнаружения и классификашш пропускной способности, быстродействия, точности пеленгования и оценивания несущей частоты кратковременных сигналов, включая ДЧ сигналы.
Практическая ценность. Разработанные принципы построения, алгоритмы и структуры повышают эффективность Пел и ЭА путем повышения их точности, быстродействия и пропускной способности.
Разработанные методики анализа и оптимизации основных характеристик Пел и ЭА обеспечивают эскизное проектирование новых, а также модернизацию существующих комплексов РК.
Внедрение результатов работы. Результаты работы использованы при выполнении хоздоговорных НИР «Ртуть-Д» (ВНИИ «Градиент», г. Ростов-на-Дону),
«Трасса» (Таганрогский НИИ Связи), «Салют-ТС» (ЦНИИМаш, г. Калининград) и госбюджетных НИР №11252, 11256 (ТРТУ, г. Таганрог), что подтверждено соответствующими документами.
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на Всероссийских НТК:
«Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (г. Таганрог, 1996 и 1997г.г.);
«Компьютерные технологии в инженерной и исследовательской деятельности» (г.Таганрог, 1997 и 1998 г.г.);
«Радио- и волоконно-оптическая связь, радиолокация, радионавигация» (г. Воронеж, 1998 г.);
«Радиоэлектроника, микроэлектроника, системы связи и управление» (г. Таганрог, 1997 г.), а также на научно-технических конференциях ТРТУ (г. Таганрог, 1995-1997 г.г.).
Публикации. Материалы диссертации изложены в 21 работе, из них 16 печатных работ и 5 рукописных.
Объем работы. Диссертация содержит 134 страницы; состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, 49 рисунков, ссылки на литературу из 59 наименований.
Выносимые на защиту положения.
-
Алгоритм и структура комбинированного пеленгатора на основе ЛФАР.
-
Алгоритм и структура экспресс-анализатора радиообстановки.
-
Алгоритм и структура одноканального фазового пеленгатора.
-
Алгоритм и структура средств совмещенного встроенного контроля (ССВК).
-
Методика анализа и оптимизации основных характеристик комбинированного пеленгатора и экспресс-анализатора.
