Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время более половины всей информации в мире передается по радиоканалам со сложной электромагнитной обстановкой, в связи с чем создание информационно-управляющих систем, защищающих радиостанции от любого вида радиопомех, приобретает особую актуальность. Разработка высокоэффективных с предельной помехоустойчивостью радиостанций остается одной из основных проблем теории и техники радиосвязи.
Степень разработанности темы исследования. При решении задач эффективного взаимодействия различных PC в условиях сложной электромагнитной обстановки огромное значение имеет обеспечение систем связи современными информационно-управляющими устройствами, от которых напрямую зависит оперативность передачи информации.
В настоящее время для обнаружения помех и повышения устойчивости PC к их действию в ИУС используется адаптация по множеству параметров средств и каналов радиосвязи: частоте, ширине спектра сигнала, уровню мощности излучения, видам модуляции и манипуляции, скорости передачи в радиоканале, способу кодирования, изменению диаграмм направленности антенн, пространственной обработке полезных сигналов и сигналов помех и т.д. Следует отметить работы В. И. Борисова. А. В. Иванова, В. Ф. Комаро-вича, В. И. Павлова, продолжением которых является данная диссертация.
При всем многообразии методов, способов, алгоритмов повышения показателей разведзащищенности и помехозащищенности PC недостаточно исследованы следующие научно-практические направления разработки информационно-управляющих систем, обеспечивающих устойчивость функционирования ВЧ-ОВЧ радиостанций при воздействии радиопомех:
разработка методов управления процессом наблюдения в радиостанциях. функционирующих в условиях организованного противодействия;
разработка методов функционирования радиостанций, позволяющих эффективно защищать информацию и обеспечивать повышенную пропускную способность радиолиний в условиях помех.
Объект исследования: информационно-управляющие системы (ИУС) подвижными ВЧ-ОВЧ радиостанциями, функционирующими в сложной поме-ховой обстановке.
Предмет исследования: устойчивость ИУС радиостанциями (PC) ВЧ-ОВЧ диапазонов к действию помех.
Цель и задачи исследования. Целью проводимых исследований является разработка методов, способов, методик повышения устойчивости функционирования ИУС радиостанциями ВЧ-ОВЧ диапазонов в сложной электромагнитной обстановке, а также математического и программного обеспечения для их реализации. Для реализации поставленной цели нужно решить следующие задачи:
исследовать устойчивость информационно-управляющих систем быстродействующими цифровыми автоматическими устройствами согласования антенн;
разработать метод радиосвязи с многопараметрической адаптацией по критерию минимума срелнеквалраіичсскоіо значения помех с повышенной пропускной способностью радиолинии.
- обеспечить необходимую разведзащишенносіь радиостанций без организации дополнительного защищенного канала для передачи ключей на приемную сторону;
разработать методику раннего обнаружения воздействия помех на приемные устройства радиостанции.
Научная задача диссертации заключается в повышении устойчивости информационно-управляющих систем радиостанциями.
Научная новизна диссертационной работы состоит в новой экспериментальной методике решения задач повышения устойчивости информационно-управляющих систем радиостанциями, заключающейся в предложенном нетрадиционном комплексном подходе, охватывающем все основные компоненты радиолинии. Научная новизна отражена в следующих результатах:
-
Исследована устойчивость информационно-управляющей системы автоматическим цифровым устройством согласования антенн, в котором применен вычислительный способ настройки с высоким быстродействием. Особенность методики исследования состоит в том, что в отличие от известных методик исследования устойчивости цифровых систем в переходном и установившемся режимах при определении величины дисперсии погрешности учитываются случайные отклонения разрядов органов настройки от расчетных величин путем введения их в структурную и математическую модели информационно-управляющей системы в качестве случайных дискретных помех.
-
Разработан метод радиосвязи с многопараметрической адаптацией по скорости передачи информации, по мощности передающего устройства. по рабочей частоте, отличающийся от существующих тем, что выбор и смена параметра адаптации осуществляются не по жесткой программе, а по предварительно рассчитываемому выигрышу в уменьшении уровня среднеквадрати-ческих помех в результате предполагаемой смены параметра.
-
Предложен способ шифрования передаваемой информации, отличающийся тем. что передача ключей для последующего сообщения осуществляется в предыдущем сообщении с размещением их в сигнале по случайному закону.
-
Разработана методика раннего обнаружения воздействия помех на приемные устройства радиостанции, отличающаяся от существующих применением индикаторов скачкообразного изменения неинформативных параметров сигнала.
Теоретическая и практическая шачнмость работы. Теоретическая значимость заключается в постановке и решении новых научных задач, направленных на повышение эффективности применения ВЧ-ОВЧ радиостанций и сложной электромагнитной обстановке. В выполненных исследованиях раз-работаны адекватные математические модели информационно-управляющих систем, теоретические методы решения поставленных задач.
Практическая значимость работы заключается в использовании разрабо-ганных методов, способов, методик в эксплуатируемых информацнонно-
управляющих системах радиостанциями ВЧ-ОВЧ диапазонов с повышенной устойчивостью к воздействию помех.
Методология и методы исследования. В диссертации использованы фундаментальные положения теории вероятностей, теории обнаружения и оценивания стохастических сигналов, теории графов, теорий матриц и векторов, математической теории планирования эксперимента.
Положения, представляемые к защите.
-
Результаты исследования устойчивости МУС автоматической настройкой цифрового устройства согласования антенн вычислительным способом.
-
Метод информационного управления радиосвязью с многопараметрической адаптацией по критерию минимума среднеквадратического значения помехи.
-
Способ шифрования передаваемой информации по случайному закону.
-
Методика раннего обнаружения воздействия помех на приемные устройства радиостанции,
Степень достоверности результатов подтверждается адекватностью разработанных методов и математических моделей научным методам исследования, успешно используемым в теории и практике построения информационно-управляющих систем, а также результатами испытаний опытного образца и радиостанций, выпускаемых промышленностью.
Апробация результатов. Основные научные и практические результаты работы и отдельные ее аспекты апробированы на международных и российских научно-практических и научно-технических конференциях: XXVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-28», Рязань 24 26 ноября 2015 г.; 3-й Международной конференции с элементами научной школы «Актуальные проблемы энергосбережения и эффективности в технических системах», Тамбов 25 - 27 апреля 2016 г.: II Всероссийской молодежной научной конференции «Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития», посвященной Дню радио и связи, Тамбов 4-5 мая 20 П Г.
Внедрение результатов исследования:
в ОАО «Т.З. «Октябрь» при серийном производстве автоматизированных адаптивных радиостанций Р-166, Р-166 -0,5;
- в ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» в учебном процессе.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 работ. в том числе 6 статей в журналах, рекомендуемых перечнем ВАК при Минобр-науки для защиты кандидатских и докторских диссертаций и 6 статей в сборниках материалов конференций.
Структура работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованных источников литературы и приложения. Основной текст работы составляет 162 страницы, 37 рисунков и 7 таблиц. Список использованных источников включает 113 наименований.