В В Ципоренко, В Г Ципоренко - Аналіз завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора - страница 1

Страницы:
1  2  3  4 

ВІСНИК ЖДТУ № 1 (56)

Технічні науки

УДК 621.37:621.391

В.В. Ципоренко, доц. В.Г. Ципоренко, к.т.н., доц.

Житомирський державний технологічний університет

АНАЛІЗ ЗАВАДОСТІЙКОСТІ БЕЗПОШУКОВОГО СПЕКТРАЛЬНОГО КОРЕЛЯЦІЙНО-ІНТЕРФЕРОМЕТРИЧНОГО РАДІОПЕЛЕНГАТОРА

Проведено аналіз завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора, що здійснює пряму оцінку часу затримки та відповідного напрямку на джерело радіовипромінювання за один цикл кореляційного оброблення.

Постановка проблеми в загальному вигляді та її зв'язок із важливими науковими і практичними завданнями. На сьогодні радіомоніторинг радіоелектронних засобів повинен здійснюватися в умовах складної електромагнітної обстановки (ЕМО), великої апріорної невизначеності щодо параметрів радіовипромінювань, а також в умовах реального масштабу часу. Перспективним напрямком реалізації радіомоніторинга для вказаних умов є використання цифрових кореляційно-інтерферометричних радіопеленгаторів [1, 2, 4].

З урахуванням складної ЕМО актуальним завдання є аналіз завадостійкості апаратури радіомоніторинга і, в тому числі, радіопеленгування. Тому дослідження завадостійкості цифрових кореляційно-інтерферометричних радіопеленгаторів для ЕМО різної складності є актуальним завданням.

Аналіз останніх досліджень і публікацій, в яких започатковано вирішення даної проблеми. В роботі [4] розроблено безпошуковий кореляційно-інтерферометричний метод пеленгування, що здійснює максимально правдоподібну оцінку часу затримки прямим аналітичним методом за один цикл кореляційного оброблення. Це дозволяє здійснювати кореляційно-інтерферометричне пеленгування джерел широкосмугових радіовипромінювань в умовах реального масштабу часу. Дослідження можливості використання такого методу в умовах складної електромагнітної обстановки в цій роботі не проведено.

В роботах [5, 6, 7] виконано дослідження спектрально-енергетичного методу розділення та виявлення спектрів сигналів для умов простої ЕМО, коли спектри сигналів різних джерел радіовипромінювань (ДРВ) в межах смуги прийому не перекриваються та не перемежовуються, з використанням класичного критерію Релея або параметричних критеріїв. Однак, дослідження завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного методу пеленгування, що використовує двоелементну антенну решітку для вказаних умов не проведено.

В роботах [8, 9, 10] виконано дослідження енергетично-просторового методу розділення, виявлення та оцінка параметрів сигналів у прийнятій суміші для умов складної ЕМО, коли одночасно приймаються сигнали різних ДРВ, спектри яких перемежовуються. Однак, дослідження точності безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора, що використовує двоелементну антенну решітку для вказаних умов не проведено.

В роботі [11] для умов складної ЕМО виконано дослідження завадостійкості відомих методів пеленгування з урахуванням впливу операцій детектування. Отримано аналітичні оцінки похибок пеленгування, їх максимальні значення та відповідне співвідношення фазових характеристик сигналу та завади. Але завадостійкість кореляційно-інтерферометричних методів пеленгування не досліджено.

В роботах [12, 13] досліджено статистичні характеристики та завадостійкість класичного багатоітераційного кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора. Однак, дослідження особливостей безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного пеленгування не досліджено.

Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми. Таким чином, невирішеною раніше частиною загальної проблеми дослідження завадостійкості кореляційно-інтерферометричних радіопеленгаторів є дослідження завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора, що використовує двоелементну антенну решітку (АР).

Формулювання цілей статті. Відповідно до невирішених раніше частин загальної проблеми дослідження завадостійкості кореляційно-інтерферометричних радіопеленгаторів, цілями статті є: дослідження завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора з використанням двоелементної АР.

Викладення основного матеріалу дослідження. Аналіз можливих варіантів електромагнітної обстановки показує, що спектри корисного сигналу і завади можуть співвідноситись з урахуванням смуги частот, що вони займають, за такими варіантами [6-10, 13]:

1. Смуга частот [coS[ ]coS д ] енергетичного спектра корисного сигналу SM (ю) і смуга частот

[ю2 і \юг д ] завади SZ (ю) не перекриваються: [coS / ;coS д ]і[ю2 / \юг д ], (рис. 1).

92   © В.В. Ципоренко, В.Г. Ципоренко, 2011

А(а), А

.........

..........

а

S.I

а

S.A

az .I

az

а, дай/п

Рис. 1. Зображення спектра корисного сигналу, що не перекривається зі спектром завади

2. Смуга частот спектрів корисного сигналу і завади перекриваються. При цьому завади доцільно поділити на такі види:

- широкосмугові некорельовані з корисним сигналом, що відповідають широкосмуговим випромінюванням сучасних засобів зв'язку та комп'ютерних систем передачі інформації типу «WiFi» та їх перевідбиттям з шириною смуги частот Aaz = az B - az H  більшою, ніж ширина смуги частот

AaS = aS a - aS / , корисного сигналу: [Aaz > AaS ], (рис. 2);

- широкосмугові корельовані з корисним сигналом, що відповідають перевідбитим випромінюванням радіоелектронних засобів (РЕЗ), що пеленгуються в поточний момент часу з шириною смуги частот Aaz більшою, ніж ширина смуги частот AaS корисного сигналу: [Aaz > AaS ], (рис. 2);

А(а), А І

і_...................._

aZiі     aS.і aS a aZA     а, дай./п

Рис. 2. Зображення спектра корисного сигналу, що перекривається зі спектром завади

- вузькосмугові завади, що відповідають позасмуговим та паразитним випромінюванням РЕЗ, а також основні випромінювання РЕЗ, що використовують вузькосмугові сигнали з шириною смуги частот Aaz меншою, ніж ширина смуги частот AaS корисного сигналу: [Aaz « AaS ], (рис. 3). Будемо вважати, що смуга пропускання пеленгатора Aap перевищує ширину спектра сигналу, що пеленгується, враховуючи умову апріорної невизначеності щодо ширини спектра і несучої частоти випромінювання, тобто Aap > AaS .

Розглянемо задачу дослідження завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора, що використовує двоелементну антенну решітку з величиною бази d для умов складної електромагнітної обстановки, що характеризується прийомом у межах смуги пропускання адитивної суміші сигналу та завади. Нехай здійснюється прийом випромінювань двома пеленгаційними каналами, що рознесені у просторі, з власними шумами n1(t) і n2(t).

А(а), A f m

а

S

az .I   az .A

а

S.A

а , дай. / п

Рис. 3. Зображення спектра корисного сигналу, що перекривається зі спектром завади

Нехай S1M (t) - сигнал, що приймається в адитивній суміші U 1(t), зі статистично незалежним білим гаусовим шумом n1(t) та завадою S1Z (t) впродовж часового інтервалу t є [О, Ta ] першою антеною, а S2M (t) - сигнал, що приймається в адитивній суміші U2(t), зі статистично незалежним білим гаусовим шумом n2 (t) та завадою S2Z (t) впродовж часового інтервалу t є [О, Ta ] другою антеною. Шуми n1(t) і n2(t) , сигнали (t) і (t) та завади (t) і (t) є обмеженими по смузі частот радіопеленгатора [ю/ ;юл ]. Вихідні умови запишемо таким чином:

Ui(t) = S\m (t) + S\z (t) + r\(t);

U2(t) = S2M (t) + S2z (t) + n2(t);

S2m (t) = S1m (t ~TS ); (t) =        (t +Tz ),

де zS - апріорі невідома відносна затримка прийому корисного сигналу пеленгаційними каналами, що є випадковою величиною з рівномірним розподілом густини ймовірності в інтервалі [- zS max; zS max ]; zZ

— апріорі невідома відносна затримка прийому завади пеленгаційними каналами, що є випадковою величиною з рівномірним розподілом густини ймовірності в інтервалі [- zS max; zS max ].

Необхідно виконати аналіз завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного пеленгування при різних типах завад.

Розглянемо випадок, (рис. 1), коли смуга частот спектрів корисного сигналу і завади не перекривається та їх спектри розділено за частотою.

Особливістю застосування спектральної області визначення є можливість ефективної попередньої частотної селекції сигналів і завад, спектри яких не перекриваються [5-7]. Тоді за умови частотної селекції в межах смуги пропускання пеленгатора Дюр , в результуючому відгуку будуть відсутні взаємні кореляційні складові корисного сигналу та завади, а також автокореляційна складова завади. Необхідно відмітити, що попередня частотна селекція забезпечується без застосування додаткових спеціальних операцій оброблення спектрів прийнятих сумішей. В цьому випадку точність пеленгування буде визначатися тільки впливом власних шумів n1(t) і n2(t).

При відсутності завад і з урахуванням власних шумів, згідно з цифровим безпошуковим спектральним кореляційно-інтерферометричним методом пеленгування, після спектрального аналізу прийнятих пеленгаційними каналами радіовипромінювань визначається пряма максимально правдоподібна оцінка еквівалентного значення частотно-незалежного фазового зсуву Дфe(юS H) згідно з рівнянням [4]:

X        і(ю*)U2(юк)sii4>V((Ок)-(Os.h к]

ДФе ((0S.H ) = arCtg\

Yj и1(юк ) U 2(юк ) ^ С08[Д^„ к )-«s.H к ]

+ v •я-' (2)

де S.H , S.B - номери частот спектральних складових корисного сигналу SM (jak), що відповідають його нижній aS h та верхній aS B граничним частотам; k є [О; (NS /22)-1] - номер частоти спектральних складових вхідної суміші радіовипромінювань; юк / coSH - комплексна частотна характеристика відбілюючого фільтра; Д<рт (юк) - різницевий фазовий спектр корисного сигналу; U 1(юк), U2(юк) - амплітудні спектри суміші корисного сигналу та шуму відповідно в першому та другому радіоканалах; v - коефіцієнт корекції неоднозначності для функції arctg(ДсрІГ) ; v = О при

cos^<pkS н) > О ; v = -1 при cos^<pkS h ) < О; \Дркз J < я .

В цьому випадку шумова складова дисперсії оцінки часу затримки 6 при безпошуковому спектральному кореляційно-інтерферометричному пеленгуванні не буде перевищувати величини [4, 12, 13]:

1

а0

39,4 •      Ta /SfS

(3)

де f0 - частота несучої сигналу в МГц; ju - відношення сигнал-шум; Д/S = Дю^ / 2я - ширина спектра корисного сигналу в МГц.

Розглянемо випадок, (рис. 1), коли смуга частот спектрів корисного сигналу і завади не перекриваються, але сигнал і завада не розділені по частоті і обробляються сумісно.

Нехай потужність завади PZ набагато більша потужності шумів Pn пеленгаційних каналів, тому шумові складові враховувати не будемо.

Для умов дії завади адитивні суміші U 1(t) та U 2(t) доцільно представити у спектральному цифровому вигляді згідно з рівнянням:

Страницы:
1  2  3  4 


Похожие статьи

В В Ципоренко, В Г Ципоренко - Аналіз завадостійкості безпошукового спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгатора

В В Ципоренко, В Г Ципоренко - Опис до патенту на винахід спосіб цифрового комплексного радіопеленгування