Совершенствование принципов построения и методов оценки характеристик радиотехнических систем ближнего действия

Восьмая глава содержит обобщенные результаты по принципам построения и методам оценки эффективности РБД в практике их разработки и испытаний на эффективность, ЭМС и радиолокационную заметность.

В практику испытаний РБД на эффективность и ЭМС введены информационные показатели для оценки точности измерения характеристик излучений и приема РБД.

В качестве универсального показателя точности и эффективности предложено использовать количественную меру различия между действительными (или принимаемыми за них) и измеренными значениями характеристик закона распределения измеряемой величины. Аналитическое выражение для показателя в общем виде выглядит как , где - мера различия между энтропийными коэффициентами действительного и измеренного законов распределения измеряемой величины; - статистическая мера различия между средними квадратическими значениями действительного и измеренного законов распределения измеряемой величины. При использовании энтропийной меры различия выражение для универсального информационного показателя точности и эффективности принимает вид

, (19)

где - условная энтропия.

Физический смысл показателя заключается в численном значении относительного количества измерительной информации, потерянной в процессе измерений из-за влияния погрешностей, имеющих в общем случае вероятностный характер. Предложена процедура оценки показателя (19) экспериментальным методом. Она сводится к сравнению законов распределения измеряемой величины на входе и выходе измерительной системы с помощью выпускаемых серийно измерителей вероятностных характеристик (ИВХ).

Структурная схема установки для количественной оценки информационного показателя приведена на рис. 8. В качестве источника случайных радиосигналов (КИРС) используют генераторы шума, генераторы случайных и шумоподобных сигналов, параметры которых подчиняются определенному закону распределения с известными характеристиками. Для определения значения показателя (19) включают КИРС и измеряют ПРВ сигнала излучения на приемном конце с помощью вспомогательного ИВХ, на входы которого одновременно подают образцовый и измерительный сигналы. Показано, что в установках подобного рода целесообразно измерять коэффициент взаимной корреляции и использовать его в качестве меры точности и эффективности.

В главе приводятся примеры применения показателя точности и эффективности в практике испытаний РБД на эффективность и ЭМС. Так например, при измерении шумовых излучений передатчиков при прохождении исходного измеряемого шума в виде нормального случайного процесса через функциональные преобразователи с нелинейными свойствами (например, детектор) происходит изменение формы ПРВ исходного процесса. На выходе нелинейного элемента - квадратичного детектора нормальный случайный процесс при выполнении условий нормализации преобразуется к одностороннему экспоненциальному вида

. (20)

Энтропия этого распределения

. (21)

Окончательная формула для оценки точности результата имеет вид

. (22)

Полученные результаты нашли практическое применение в радиолокационных измерительных комплексах при измерении характеристик рассеяния радиолокационных целей, при разработке комплексов для антенных измерений и при испытаниях РБД на эффективность и ЭМС.

В заключении приведены основные результаты работы.

1. Усовершенствованы принципы построения, обоснованы структурные схемы и созданы экспериментальные установки, реализующие перспективную технику нелинейной радионавигации, радиопеленгации и радиодальнометрии, радиоподавления и технической защиты информации. Обоснованы требования к точности измерения дальности и угловых координат с помощью устройств и аппаратуры нелинейной радионавигации. Новые принципы построения перспективной техники нелинейных РБД защищены пятью патентами.

2. Применительно к теории и технике нелинейной радиолокации обоснованы алгоритмы оптимального обнаружения целей с нелинейными электрическими свойствами фильтровыми и корреляционными методами приема. Они учитывают специфику нелинейного рассеяния радиоволн и оптимизируют структуру нелинейных обнаружителей.

3. Усовершенствованы схемы параметрических нелинейных обнаружителей и получены расчетные соотношения для оптимизации их характеристик.

4. Разработан защищенный патентом способ обнаружения нелинейного объекта с его распознаванием, отличающийся высокой вероятностью определения типа объекта (цели).

5. Развиты основы информационно-вероятностной теории приема и обработки сигналов в нелинейных РБД. Обоснован альтернативный энергетическому энтропийный критерий качества приема, имеющий преимущества при обработке сигналов в нелинейных устройствах. Разработаны практически реализуемые структурные схемы и алгоритмы оптимальной обработки сигналов в нелинейных РБД.

6. С помощью математического аппарата теории статистических измерений, теории принятия решений и методов интервального анализа разработана математическая модель метрологического обеспечения испытаний РБД на эффективность и ЭМС, описывающая в единой терминологии, показателях, критериях и методах измерений характеристик излучений и приема метрологические свойства и особенности радиосистем. Модель имеет иерархический характер (принципы - показатели - методы измерений) и математически описывает процедуру получения количественной информации об эффективности РБД и точности оценки параметров систем.

7. На основе математической модели метрологического обеспечения РБД обоснованы обобщенный (эффективность / качество метрологического обеспечения) и частные показатели для оценки эффективности и точности функционирования РБД, отличающиеся от известных простым физическим смыслом, возможностью количественной оценки экспериментально-расчетными методами.

8. Выполнен анализ погрешностей ближней зоны, влияющих на качество функционирования РБД. Исследованы систематические погрешности, обусловленные несовершенством экранирования, нелинейными эффектами, амплитудной и фазовой неравномерностью фронта ЭМВ, высоким уровнем ЭПР антенны. Показано, что учет и компенсация этих погрешностей с помощью предложенных специальных методических приемов обеспечивает повышение результирующей точности измерений в пределах (0,5 - 5) дБ.

9. Разработаны новые методики измерения характеристик излучения и приема РБД. Они основаны на новых (защищенных четырьмя патентами) способах измерений параметров ЭМС РЭС, отличающихся повышенной точностью измерений в ближней зоне.

10. Развиты теоретические основы оценки эффективности нелинейных РБД путем вывода основных уравнений дальности нелинейной радиосвязи и дальности радиоэлектронного подавления средств нелинейной радиосвязи и радиолокации. Получена новая непротиворечивая трактовка основного уравнения нелинейной радиолокации. Апробирована компьютерная модель аппроксимации характеристик нелинейных элементов.

11. Получены аналитические соотношения для количественной оценки влияния характеристик рассеяния антенны на точность измерения параметров излучающих систем в ближней зоне, подтвержденные экспериментально. Запатентована конструкция рефлекторной антенны, отличающаяся пониженным уровнем ЭПР.

Таким образом, в работе решена научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение в области развития теории и техники РБД.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Занюк И.Т., Панычев С.Н. Оценка возможности контроля норм на характеристики побочных излучений и приема РЭС в зоне Френеля // Измерительная техника. 1990. № 5. С. 56 - 58.

2. Дубина А.Р., Панычев С.Н. Информационно-вероятностная модель для оценки электромагнитной совместимости РЭС // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1990. № 11. С. 96 - 98.

3. Панычев С.Н. Методика оценки влияния особенностей натурных условий измерений на точность определения энергетических характеристик излучающих систем // Радиотехника. 1991. № 7. С. 11.

4. Михайлов Г.Д., Панычев С.Н. Оптимизация выбора условий измерений параметров электромагнитной совместимости ЭМС РЭС в промежуточной зоне по критерию точности // Измерительная техника. 1991. № 10. С. 45 - 47.

5. Михайлов Г.Д., Панычев С.Н., Соломин Э.А. Научно-технические проблемы создания базы по сертификации антенн // Законодательная и прикладная метрология. 1993. № 6. С. 33 - 38.

6. Панычев С.Н. Информационный показатель для оценки точности измерения шумовых излучений передатчиков РЭС // Измерительная техника. 1993. № 7. С. 46 - 49.

7. Панычев С.Н., Соломин Э.А. Оценка влияния относительных размеров эталона и объекта на точность оценки характеристик рассеяния радиолокационных целей // Измерительная техника. 1994. № 1. С. 25 - 27.

8. Гладышев А.К., Иванкин Е.Ф., Панычев С.Н. Влияние характеристик рассеяния антенны на показатели качества функционирования РЭС // Измерительная техника. 1995. № 2. С. 48 - 50.

9. Панычев С.Н., Соломин Э.А. Влияние характеристик рассеяния антенн на точность измерения параметров излучающих систем в ближней зоне // Измерительная техника. 1995. № 5. С. 56 - 58.

10. Еремин В.Б., Панычев С.Н. Применение методов теории информации для оценки точности радиотехнических измерений // Метрология. 1996. № 7. С. 24 - 36.

11. Еремин В.Б., Панычев С.Н. Характеристики рассеяния антенн и фазированных антенных решеток // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1997. № 8. С. 61 - 70.

12. Панычев С.Н., Мусабеков П.М. Нелинейная радиолокация: методы, техника и области применения // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 2000. № 5. С. 54 - 61.

13. Панычев С.Н. Оценка влияния характеристик рассеяния антенн на энергетические параметры спутниковых систем связи // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 2001. № 3-4. С. 74 - 79.

14. Панычев С.Н. Методика расчета энергетических потерь в радиолиниях, обусловленных рассеянием радиоволн на антеннах СВЧ // Антенны. 2001. Вып. 5(51). С. 68 - 70.

15. Забалуев В.Е., Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Оптимальный фильтр для обнаружения объекта методом нелинейного радиолокационного зондирования // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2002. № 3. С. 12 - 17.

16. Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Оценка влияния характеристик антенны на точность определения расстояния в зоне дифракции Френеля методом фазовой нелинейной дальнометрии // Антенны. 2002. Вып. 7 (62). С. 65 - 67.

17. Панычев С.Н., Подлужный В.И., Хакимов Н.Т. Активный однопозиционный радиодальномер для измерения расстояния до объектов с нелинейными рассеивателями // Радиотехника. 2002. № 12. С. 65 - 67.

18. Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Статистический метод обнаружения флуктуирующей цели способом нелинейной радиолокации по энтропийному критерию // Телекоммуникации. 2002. № 11. С. 21 - 25.

19. Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Принципы построения фильтрового квазиоптимального приёмника многочастотного нелинейного радиолокатора // Телекоммуникации. 2003. № 1. С. 36 - 41.

20. Иванов А.В., Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Исследование влияния параметров антенны на точность отсчёта дальности однопозиционным фазовым нелинейным радиолокатором // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2003. Т. 6. № 2. С. 49 - 53.

21. Авдеев В.Б., Панычев С.Н. Радиолокационное обнаружение нелинейного объекта методом зондирования шумоподобным сигналом // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2003. № 5. С. 40.

22. Параметрический метод обнаружения объектов с нелинейными рассеивателями /А.В. Иванов, С.Н. Панычев, В.И. Подлужный, Н.Т. Хакимов // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 2003. № 9 -10. С. 11 - 16.

23. Кулюкин А.О., Панычев С.Н., Хакимов Н.Т. Способ нелинейной радиопеленгации методом интермодуляции источника радиоизлучения // Телекоммуникации. 2004. № 2. С. 32 - 35.

24. Функциональные сбои и помехи, возникающие при воздействии мощных сверхкоротких импульсов на телефоны мобильной связи и радиопередатчики / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, А.В. Бердышев, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев, А.П. Ярыгин // Телекоммуникации. 2004. № 7. С. 25 - 29.

25. Авдеев В.Б., Панычев С.Н. Нелинейная радиодальнометрия источника радиоизлучения методом преднамеренной перекрестной модуляции сигналов // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2004. № 9. С. 74 - 77.

26. Иванов А.В., Кузьминов Ю.В., Панычев С.Н. Оценка результирующей точности нелинейных антенных измерений методом интервального анализа // Антенны. 2005. Вып. 7 - 8. С. 79 - 82.

27. Авдеев В.Б., Панычев С.Н., Сенькевич Д.В. Методы и техника нелинейной радиодальнометрии и радиопеленгации (обзор) // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2005. Т. 3. № 6. С. 27 - 35.

28. Активный нелинейный радиодальномер с частотной и импульсной модуляцией для измерения расстояния до источников радиоизлучения / В.Б. Авдеев, С.И. Бабусенко, В.Ю. Горовой, А.Н. Катруша, Н.И. Козачок, С.Н. Панычев, Д.В. Сенькевич, А.А. Чаплыгин // Телекоммуникации. 2005. № 5. С. 20 - 25.

29. Экспериментальные исследования помех, возникающих при интермодуляции в передатчиках / В.Б. Авдеев, С.И. Бабусенко, А.В. Бердышев, А.Н. Катруша, С.Н. Панычев // Телекоммуникации. 2005. № 10. С. 39.

30. Авдеев В.Б., Бердышев А.В., Панычев С.Н. Радиоподавление гетеродинных приемников на промежуточной частоте // Телекоммуникации. 2005. № 10. С. 42 - 43.

31. Алиев Д.С., Панычев С.Н., Сидоров В.Е. Методы нелинейной фазовой радиодальнометрии и их применение в антенной технике и связи // Телекоммуникации. 2006. № 3. С. 36 - 39.

32. Способы и средства скрытного подавления цифровых диктофонов / В.Б. Авдеев, А.В. Бердышев, А.А. Бурушкин, В.Г. Герасименко, А.Ю. Кораблев, С.Н. Панычев // Телекоммуникации. 2006. № 3. С. 39 - 43.

33. Методы и средства блокирования радиотелефонных систем сотовой и транкинговой связи / В.Б. Авдеев, О.А. Булычев, А.Н. Катруша, Н.И. Козачок, В.В. Матейко, С.Н. Панычев, В.Н. Рудаков // Телекоммуникации. 2006. № 5. С. 16 - 20.

34. Авдеев В.Б., Бердышев А.В., Панычев С.Н. Сверхкороткоимпульсная сверхширокополосная нелинейная радиолокация // Телекоммуникации. 2006. № 8. С. 23 - 27.

35. Нелинейные радио- и радиотехнические средства: современное состояние и перспективы развития / В.Б. Авдеев, А.В. Бердышев, Г.Б. Волобуев, Н.И. Козачок, С.Н. Панычев // Нелинейный мир. 2006. Т. 4. № 11. С. 628 - 638.

36. Авдеев В.Б., Панычев С.Н., Сенькевич Д.В. Энтропийно-вероятностный фильтр для обнаружения шумоподобных сигналов // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. № 6. С. 3 - 8.

37. Кравцов Е.В., Панычев С.Н. Математические модели для аппроксимации проходных характеристик нелинейных антенн // Антенны. 2007. Вып. 4 (119). С. 20 - 22.

38. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиосвязи и радиоподавления / Д.С. Алиев, В.Б. Авдеев, М.С. Ваганов, С.Н. Панычев // Телекоммуникации. 2007. № 7. С. 35 - 40.

39. Дидук Л.И., Никольский В.И., Панычев С.Н. Однопозиционный метод определения координат источника радиоизлучения в ближней зоне // Телекоммуникации. 2007. № 2. С. 31 - 34.

40. Панычев С.Н. Информационная трактовка теории оптимального приема сигналов в нелинейных радиотехнических системах // Телекоммуникации. 2008. № 6. С. 10 - 14.

41. Панычев С.Н., Кравцов Е.В. Информационно-энтропийный критерий качества приема сигналов // Телекоммуникации. 2008. № 7. С. 32 - 37.

42. Панычев С.Н., Сенькевич Д.В. Способ нелинейной фазовой радиодальнометрии источников радиоизлучения // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т.4. № 11. С. 40 - 42.

Книги

43. Панычев С.Н. Нелинейные радиоизмерения и контроль характеристик изделий военной электроники: монография. Воронеж: Военный институт радиоэлектроники, 2004. 178 с.

44. Энергетические характеристики радиоканалов передачи-приема сверхширокополосных сигналов и сверхкоротких импульсов: монография / под ред. В.Б. Авдеева. Воронеж: Военный институт радиоэлектроники, 2004. 104 с.

45. Мощные сверхкороткоимпульсные и сверхширокополосные электромагнитные излучения и их помеховое и поражающее воздействие на электронную аппаратуру передачи-приема, обработки и хранения информации: монография / В.Б. Авдеев и др.; под ред. В.Г. Герасименко, В.Б. Авдеева, А.В. Бердышева. - Воронеж: Научная книга, 2008. 397 с.

Патенты и авторские свидетельства

46. А. с. 1524787 СССР, МКИ Н 04 В 17/00. Способ измерения относительных уровней мощности / С.Н. Панычев, В.Я. Климов (СССР). № 4272401/09; заявл. 30.06.1987; опубл. 22.07.1989, Бюл. № 7. 3 с.

47. А. с. 1705769 СССР, МКИ G 01 R 29/10. Способ определения диаграммы направленности антенны / В.Б. Авдеев, С.Н. Панычев, Е.М. Воробьев, Д.Д. Герасименко (СССР). № 4709716/09; заявл. 23.06.1989; опубл. 15.09.1991, Бюл. № 2. 4 с.

48. А. с. 1617390 СССР, МКИ G 01 R 29/10. Способ измерения диаграммы направленности антенны / С.Н. Панычев, В.Б. Авдеев, А.Б. Галузо (СССР). № 4646982/09; заявл. 07.02.1989; опубл. 30.12.1990, Бюл. № 48. 3 с.

49. А. с. 1737365 СССР, МКИ G 01 R 29/10. Способ определения диаграммы направленности антенны / В.Б. Авдеев, С.Н. Панычев (СССР); № 4857172/09; заявл. 23.06.1989; опубл. 17.05.1992, Бюл. № 12. 4 с.

50. Пат. № 6321 Республика Казахстан, МПК Н 01 Q 19/10. Рефлекторная антенна и способ её юстировки / С.Н. Панычев (Россия); № 970297/1; заявл. 28.03.1997; опубл. 15.06.1998, Бюл. № 5. 4 с.

51. Пат. 2205419 Российская Федерация, МПК G 08 В 13/28. Способ обнаружения нелинейного объекта с распознаванием типа нелинейности / С.Н. Панычев, Н.Т. Хакимов; № 2001110922/09; заявл. 20.04.2001; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15. 4 с.

52. Пат. 2292058 Российская Федерация, МПК G 01 S 7/38. Способ создания немодулированных активных помех / В.Б. Авдеев, А.Н. Катруша, С.Н. Панычев, Н.Т. Хакимов, Т.М. Хакимов; № 2005120293/09; заявл. 29. 06.2005; опубл. 20.01.2007, Бюл. № 2. 5 с.

53. Пат. 2292653 Российская Федерация, МПК Н 04 К 3/00. Способ скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего микрофонный усилитель / В.Б. Авдеев, А.В. Бердышев, А.А. Бурушкин, В.Г. Герасименко, А.Ю. Кораблев, С.Н. Панычев; №2005131625/09; заявл. 12. 10. 2005; опубл. 20.01.2007, Бюл. № 2. 6 с.

54. Пат. 2292652 Российская Федерация, МПК Н 04 К 3/00. Способ скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего логические электронные компоненты / В.Б. Авдеев, А.В. Бердышев, А.А. Бурушкин, В.Г. Герасименко, А.Ю. Кораблев, С.Н. Панычев; № 2005131624/09; заявл. 12. 10. 2005; опубл. 20.01.2007, Бюл. № 2. 5 с.

55. Пат. 2300174 Российская Федерация, МКИ Н 04 К 3/00. Способ активного противодействия оптико-электронной телевизионной системе наблюдения / В.Б. Авдеев, А.В. Бердышев, А.А. Бурушкин, В.Г. Герасименко, А.Ю. Кораблев, С.Н. Панычев; № 2006100206/09; заявл. 10. 01. 2006; опубл. 15.04.2007, Бюл. № 6. 6 с.

56. Положительное решение ФИПС от 2.06.08 по заявке на изобретение № 2007119087/09(020792) от 22.05.2007. Способ имитации радиолокационной цели с нелинейными электрическими свойствами / В.П. Лихачев, С.Н. Панычев, Н.А. Усов.

Статьи и материалы конференций:

57. Дубина А.Р., Панычев С.Н., Михайлов Г.Д. Оценка возможности контроля норм на параметры ЭМС РЭС в зоне дифракции Френеля // Сборник научных докладов Международного симпозиума по ЭМС. СПб., 1993. Ч. 2. С. 522 - 526.

58. Eremin V. B., Panitchev S. N. Influence of Antenna Scattering Characteristics on Parameters of Stations Functioning Quality. - Proceedings of 1996 Wroclaw EMC Symposium, Poland, 1996, p.p. 36 - 38.

59. Панычев С.Н. Информационно-статистический алгоритм оптимального обнаружения нелинейной радиолокационной цели методом зондирования шумоподобным сигналом // Физика и технические приложения волновых процессов: сб. докл. II Междунар. науч.-техн. конф. Самара, 2003. С. 78 - 79.

60. Панычев С.Н., Подлужный В.И., Хакимов Н.Т. Постановка и метод решения задачи распознавания устройствами нелинейной локации средств несанкционированного съема информации // Труды XII Всероссийской НТК по спиновой электронике и гировекторной электродинамике. М.: МЭИ, 2003. С. 96 - 97.

61. Возникновение сбоев в мобильных радиотелефонах и перекрестной модуляции в излучении передатчика при воздействии на них мощными сверхкороткими импульсами / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев// Информация и безопасность. Регион. науч.-техн. журнал. 2004. Вып. 1. С. 117 - 118.

62. Авдеев В.Б., Бердышев А.В., Панычев С.Н. Применение сверхкоротких сверхширокополосных импульсов в нелинейной радиолокации // Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике: труды I I-ой Всерос. науч. конф. Муром: Владимирский госуниверситет. 2006. С. 122 - 124.

63. Оценка эффективности средств создания мультипликативных помех, формируемых в передатчике стороннего радиоэлектронного средства / В.Б. Авдеев, Е.В. Кравцов, С.Н. Меркулов, С.Н. Панычев // Радиолокация, навигация, связь (RLNC - 2007): сб. докл. XIII Междунар. науч.-техн. конф., 2007. Т.3. С. 2016 - 2023.

64. Авдеев В.Б., Панычев С.Н. Сенькевич Д.В. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиолокации и противорадиолокации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2007. Т.3. №4. С. 115 - 119.

65. Оценка эффективности параметрического нелинейного радиомаркера на основе контура с варикапом / С.Н. Панычев, А.В. Губин, Е.Б. Дмитриева, Д.В. Филиппов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т.4. №3. С. 25 - 27.

Размещено на Allbest.ru