Главная | Научная деятельность | Издания | Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. Борисов В.И., Зинчук В.М. / 1999

Научная деятельность

Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. Борисов В.И., Зинчук В.М. / 1999
Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подходУДК 621.391.019.4

Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. Борисов В.И., Зинчук В.М. М.: Радио и связь, 1999. - 252 с. ISBN - 5-256-01397-1

В систематизированном виде на основе вероятностно-временной модели излагаются концепция и методы анализа помехозащищенности систем радиосвязи в условиях радиоэлектронного подавления. Приводится описание обобщенной структурной и математической модели динамики функционирования систем радиосвязи и радиоэлектронного подавления, получены общие математические зависимости вероятностей ошибок при многоальтернативном различении сигналов в условиях действия помех со случайным моментом появления в течение конечного времени передачи сообщения. Проводится анализ времени поиска и вероятностных характеристик одноканальных и многоканальных обнаружителей сигналов систем радиосвязи.

На основе статистической теории решений выполняется синтез и анализ эффективности оптимальных алгоритмов многоальтернативного обнаружения и различения сигналов на фоне аддитивной гауссовской помехи со случайным моментом времени скачкообразного изменения дисперсии.

Результаты представлены в форме, удобной для анализа помехозащищенности и совершенствования систем радиосвязи.

Книга рассчитана на научных работников и инженеров, специализирующихся в области теории и практики конструирования систем радиосвязи. Полезна аспирантам и студентам старших курсов.

Ил. 108. Библиогр. 116 назв.

Рецензенты:
доктор техн. наук, профессор М.Д.Венедиктов
доктор техн. наук, профессор Ю.Г. Сосулин
доктор техн. наук, профессор Н.И. Смирнов

Предисловие

Повышение помехозащищенности систем радиосвязи в условиях воздействия организованных помех является важной научно-технической проблемой при их исследовании, проектировании и эксплуатации. Решению этой проблемы посвящено большое количество публикаций отечественных и зарубежных специалистов в области теории и техники радиосвязи. Среди них особого внимания заслуживают монографии и труды научных школ Л.Е.Варакина и Г.И.Тузова. В связи с постоянным совершенствованием систем радиосвязи и систем радиоэлектронного подавления интерес к данной проблеме постоянно повышается. Так, например в 1998 г. крупнейшим издательством Artech House, Inc., специализирующемся в области радиолокации, радиосвязи, радиоэлектронного противодействия и др., опубликованы книги D.C.Schleher Advanced Electronic Warfare Principles,- 327 с., E.Waltz Introduction to Information Warfare,- 380 с.

Процесс функционирования систем радиосвязи в условиях радиоэлектронного подавления по своей физической сущности представляет радиоэлектронный конфликт. В этом конфликте с одной стороны участвует система радиосвязи, а с другой стороны - система радиоэлектронного подавления (РЭП), состоящая в общем случае из станции радиотехнической разведки, обеспечивающей поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов подавляемой системы радиосвязи, и непосредственно станции помех. Однако, возможности поисковых систем станции радиотехнической разведки, время реакции станции помех, а также время распространения радиоволн при создании помех не в полной мере учитывались при анализе помехозащищенности систем радиосвязи. Неучет ограниченных возможностей системы РЭП по времени поиска и обнаружению сигналов приводит к явному завышению ее эффективности и, соответственно, к занижению реальной помехозащищенности систем радиосвязи.

Целью книги является систематизированное изложение нового методического подхода к оценке помехозащищенности систем радиосвязи, учитывающего не только энергетические возможности системы радиосвязи и системы РЭП, но и динамику их функционирования во времени. Существующие разрозненные подходы к оценке помехозащищенности систем радиосвязи удалось изложить с единых позиций на основе созданной авторами обобщенной вероятностно-временной модели функционирования систем радиосвязи в условиях РЭП. В рамках предложенной вероятностно-временной модели становится возможным учесть время поиска сигналов станцией радиотехнической разведки, время реакции станции помех и время передачи информации системой радиосвязи.

Книга написана по результатам собственных исследований, а также с использованием материалов отечественных и зарубежных специалистов по вопросам помехозащищенности систем радиосвязи. В книге используется современный математический аппарат, приводится большое количество расчетных примеров с наглядными графическими иллюстрациями по оценке помехозащищенности систем радиосвязи с разнообразными видами сигналов. При чтении книги предполагается, что читатель знаком с основами статистической теории связи и теории статистических решений в рамках ставших уже классическими монографий Б.Р.Левина Теоретические основы статистической радиотехники.- М.: Радио и связь, 1989.- 650 с. и В.И. Тихонова Статистическая радиотехника.- М.: Радио и связь, 1982.- 624 с.

Отдельные материалы книги использовались авторами при чтении лекций студентам старших курсов Воронежского государственного университета и Воронежского государственного технического университета, специализирующимся для работы в Воронежском научно-исследовательском институте связи.

Содержание


ПРЕДИСЛОВИЕ
6

ВВЕДЕНИЕ
8

Глава 1.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ В УСЛОВИЯХ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

10
1.1. Обзор существующих подходов к анализу помехозащищенности радиотехнических систем, функционирующих в условиях радиотехнической разведки и радиоэлектронного противодействия 10
1.2. Обобщенная структурная и математическая модель функционирования систем радиосвязи и радиоуправления в условиях РЭП 20
1.2.1. Описание динамики функционирования систем связи и управления в условиях РЭП 20
1.2.2. Учет диаграмм направленности антенных систем радиолинии связи и станции РЭП 39
1.3. Общие выражения для расчета вероятности ошибок при многоальтернативном различении сигналов в условиях действия запаздывающих следящих помех РЭП со случайным моментом времени появления в течение конечного времени передачи 46
1.3.1. Постановка задачи анализа помехозащищенности на основе расчета вероятности ошибок при следящей помехе РЭП со случайным моментом запаздывания 46
1.3.2. Анализ показателей качества многоканальных поисковых систем обнаружения при конечном времени наличия обнаруживаемых сигналов 47
1.3.3. Общее выражение для вероятности ошибочного различения при конечном времени передачи и действии помехи РЭП со случайным временем запаздывания 57
1.3.4. Вероятность ошибочного различения при конечном времени передачи в условиях действия РЭП при последовательном поиске с поочередным обзором множества возможных частот 62
1.3.5. Сводка общих соотношений для расчета помехозащищенности радиолинии связи в условиях следящей помехи РЭП при различных алгоритмах поиска и обнаружения факта передачи 72
1.4. Общие соотношения для расчета вероятностей ошибок при многоальтернативном различении для различных моделей каналов, сигналов и помех 76
1.4.1. Общие соотношения для вероятности ошибок при различении произвольного числа сигналов 76
1.4.2. Вероятность ошибок при когерентной обработке сигналов, известных точно на фоне аддитивной гауссовской помехи 79
1.4.3. Многоальтернативное различение сигналов с постоянной амплитудой и флуктуирующей фазой на фоне аддитивной гауссовской помехи. Некогерентная обработка 81
1.4.4. Бинарное некогерентное различение неортогональных сигналов с постоянной амплитудой и флуктуирующей фазой 86
1.4.5. Многоальтернативное различение ортогональных сигналов с флуктуирующей амплитудой и фазой на фоне аддитивной гауссовской помехи 91
1.5. Общие соотношения для расчета показателей качества одноканальных и многоканальных энергетических обнаружителей 99
1.5.1. Обнаружение станцией РЭП факта передачи информации в радиолинии связи при неизвестной структуре передаваемых сигналов 99
1.5.2. Расчет показателей качества одноканального энергетического обнаружителя 106
1.5.3. Структура многоканального энергетического обнаружителя и общие соотношения для расчета его показателей качества 110
1.6. Численный расчет помехозащищенности радиолиний связи в условиях действия следящих помех РЭП 116
1.6.1. Общая методика расчета помехозащищенности 116
1.6.2. Анализ результатов численных расчетов помехозащищенности радиолинии связи для случая передачи информации двоичными (M=2) сигналами при когерентной обработке 121
1.7. Общая методика численного расчета помехозащищенности радиолинии связи и управления в условиях действия запаздывающих следящих помех РЭП на основе вероятностно-временной модели 152
1.7.1. Постановка задачи 152
1.7.2. Выражение для вероятностей ошибочного различения М сигналов 152
1.7.3. Расчет вероятности PобN и среднего числа шагов поиска K0N, затрачиваемого на правильное обнаружение при поиске с поочередным обзором заданных частот 156
1.7.4. Обнаружитель Кайлатса-Прайса-Урковица (энергетический обнаружитель) 158
1.7.5. Многоканальная система поиска 166

Глава 2.
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И РАЗЛИЧЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ АДДИТИВНОЙ ГАУССОВСКОЙ ПОМЕХИ СО СЛУЧАЙНЫМ МОМЕНТОМ ВРЕМЕНИ СКАЧКООБРАЗНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ДИСПЕРСИИ НА ИНТЕРВАЛЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА

175
2.1. Вводные замечания 175
2.2. Математическая модель 178
2.3. Критерий оптимальности. Общий метод решения задачи синтеза 188

Глава 3.
АНАЛИЗ ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И РАЗЛИЧЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ АДДИТИВНОЙ ГАУССОВСКОЙ ПОМЕХИ СО СЛУЧАЙНЫМ МОМЕНТОМ ВРЕМЕНИ СКАЧКООБРАЗНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ДИСПЕРСИИ НА ИНТЕРВАЛЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА

207
3.1. Постановка задачи 207
3.2. Анализ помехоустойчивости оптимального алгоритма различения сигналов при фиксированном моменте времени скачкообразного изменения дисперсии помехи 214
3.3. Анализ помехоустойчивости алгоритма различения, оптимального в условиях стационарной помехи при наличии помех со скачкообразно изменяющейся дисперсией 222
3.4. Анализ помехозащищенности оптимального алгоритма различения сигналов при случайном моменте времени скачкообразного изменения дисперсии помехи 232
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 245