Способ определения размера группы рабочих частот радиоэлектронного средства с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении параметров радиоэлектронного средства с псевдослучайной перестройкой равноприоритетных рабочих частот - потенциального объекта радиоподавления. В способе, включающем избирательный по азимуту и панорамный по частоте радиоприем сигналов, измеряют уровень мощности и время существования сигнала на одной частоте, объединяют в группу номиналы «новых» частот, на которых хотя бы один раз приняты сигналы с одинаковым вектором измеренных параметров. Подсчитывают количество В номиналов частот в группе и общее число N появления сигналов с вектором параметров образованной группы частот. Постоянно вычисляют отношение B/N; при достижении отношением B/N уровня (1-e^-1)≈0,63 за искомый размер группы рабочих частот принимают число N. Технический результат - сокращение времени определения размера постоянной группы перестраиваемых рабочих частот. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных подсистемах автоматизированных станций прицельных помех при определении параметров процесса псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) радиоэлектронных средств (РЭС) - потенциальных объектов радиоподавления.

Известен способ определения размера постоянной группы М≥2 рабочих частот источника радиоизлучения с ППРЧ, включающий измерение и накопление N значений дискретных случайных временных интервалов τ_k=t_k-t_k-1, между последовательными моментами t₀<t₁<…<t_N времени прихода сигналов парциального потока, наблюдаемого на одной (любой) частоте группы М, и определение методом максимального правдоподобия постоянной тактовой вероятности 0<р≤0,5 появления сигналов парциального потока в тактовые моменты t_n=nT, n=1, 2, … смены дискретных состояний процесса ППРЧ, функционально связанной с искомым размером М=1/р группы равноприоритетных рабочих частот

При постоянной тактовой вероятности (р=1/М=const) распределение дискретных случайных временных интервалов τ_k является «геометрическим смещенным на единицу вправо»

С учетом (1) максимально правдоподобное значение параметра определяют по формуле

где - выборочное среднее N временных интервалов τ_k;

- оценка тактового интервала процесса ППРЧ, определяемая с помощью оператора статистической оценки наибольшего общего делителя значений временных интервалов τ_k [1. Патент РФ №2230331, G01R 23/02, Н04В 17/00, 2004, Бюл. №16].

Дисперсия оценки (2) параметра М составляет

Недостатком известного способа определения параметра М являются большие временные затраты на выборку N≈50…100 дискретных случайных временных интервалов τ_k с математическим ожиданием МТ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения размера группы М рабочих частот радиоэлектронного средства (РЭС) с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), включающий избирательный по азимуту и панорамный по частоте радиоприем сигналов, измерение уровня мощности и времени существования сигнала на постоянной частоте, объединение в группу номиналов частот, на которых хотя бы один раз приняты сигналы с одинаковыми параметрами (уровнем мощности, пеленгом, временем существования) - информационными признаками принадлежности частот одному источнику радиоизлучения, подсчет количества В номиналов частот в группе [2. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра. / Под ред. Г.Д.Заварзина. - 2-ое изд. - М.: Сов. радио, 1980, 352 с; 3. Борисов В.И., Зинчук В.М. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. - М.: Радио и связь, 2000, 384 с.].

Недостатком известного способа является относительно большое время определения размера группы М рабочих частот. Объясняется это снижением интенсивности появления «новых» рабочих частот источника радиоизлучения с ППРЧ по мере формирования списка номиналов их полной группы, которая (интенсивность) зависит от размера вскрываемой группы М рабочих частот. Известно, что при реализуемом на практике равновероятном приоритете М≥20 рабочих частот группы среднее время (в единицах Т) до появления сигналов с ППРЧ на частичной (неполной) группе M_r<М частот, заданной в относительных единицах 0<М_r/М<1, определяется выражением

где M_r - количество номиналов вскрытых рабочих частот группы М.

В соответствии с (4) среднее время наблюдения частичной группы рабочих частот РЭС с ППРЧ, составляющей 95-98% от полной группы частот, находится в пределах (3-4) МТ.

Задачей настоящего изобретения является сокращение времени определения размера М группы рабочих частот радиоэлектронного средства с ППРЧ в условиях полнодоступного по частоте радиоприема его сигналов.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе определения размера группы рабочих частот РЭС с ППРЧ, включающем избирательный по азимуту и панорамный по частоте радиоприем сигналов, измерение уровня мощности и времени существования сигнала на постоянной частоте, объединение в группу «новых» номиналов частот, на которых хотя бы один раз приняты сигналы с одинаковыми параметрами (уровнем мощности, пеленгом, временем существования) - информационными признаками принадлежности частот одному источнику радиоизлучения, подсчет количества В номиналов частот в группе, одновременно подсчитывают общее количество N появления частот с вектором параметров сигналов образованной группы и вычисляют отношение B/N; при этом в некоторый момент времени А достижения отношением B_A/N_A постоянного порогового уровня (1-е^-1)≈0,63 за искомый размер группы рабочих частот РЭС с ППРЧ принимают число N_A.

В предложенном способе снижение времени определения параметра М обеспечено благодаря учету закономерного процесса появления во времени «новых» номиналов случайных рабочих частот группы М, описываемого экспоненциальной функцией двух переменных М и N

Более подробно существо предложенного способа определения размера М группы рабочих частот источника радиоизлучения с ППРЧ заключается в следующем.

Рассмотрим два отношения: B(N)/M и B(N)/N.

Отношение B(N)/M представляет собой относительную часть (долю) появившихся частот группы размера М на момент времени N в единицах Т. По причине неизвестного параметра М отношение B(N)/M относится к ненаблюдаемым величинам, однако с учетом (5) оно описывается устойчивой закономерностью в виде нормированной функции двух переменных N и М (см. фиг.2 кривая 1)

Напротив, отношение B(N)/N является наблюдаемой величиной, равной средней на временном интервале анализа [0, N] тактовой вероятности появления «нового» номинала рабочей частоты группы М (см. фиг.2 кривая 2). С учетом (5)

Области значений отношений (6) и (7) одинаковы: в пределах от 0 до 1. При этом с ростом времени наблюдения N отношение (6) монотонно увеличивается от 0 до 1, а отношение (7) монотонно убывает от 1 до 0, что свидетельствует о наличии их общей точки А на пересечении двух кривых (6) и (7).

Абсциссу точки А находим из равенства двух отношений (6) и (7); она равна N_A=М. Ордината точки А определяется из (6) при N=М и является постоянной величиной, которая практически не зависит от параметра М≥20

Таким образом, в момент достижения наблюдаемым отношением B(N_A)/N_A уровня 0,63 за величину искомого размера группы рабочих частот источника радиоизлучения с ППРЧ принимаем N_A.

Среднее время определения параметра М в предложенном способе пропорционально (с коэффициентом Т) размеру вскрываемой группы частот, что в 3…4 раза меньше времени (4), затрачиваемого при непосредственном подсчете «новых» номиналов рабочих частот, реализуемом в способе-прототипе.

Предложенный способ определения размера группы рабочих частот радиоэлектронного средства с ППРЧ является новым техническим решением, поскольку результаты проведенного заявителем анализа аналогов и прототипа не позволили выявить признаки, тождественные всем существенным признакам данного изобретения.

Предложенный способ имеет изобретательский уровень, так как из опубликованных научных данных и существующих технических решений явным образом не следует, что заявленная совокупность физических и математических операций, выполняемых при многочастотном радиоприеме сигналов, позволит определить размер группы рабочих частот источника радиоизлучения с ППРЧ на начальном участке процесса накопления номиналов его рабочих частот. Для этого в предложенном способе в отличие от известных использованы свойства математической «урновой» модели (модели независимого равновероятного выбора с возвращением), проявляющиеся в устойчивой закономерности процесса накопления номиналов «новых» рабочих частот (в том числе и в относительных единицах) для реальных размеров М≥20 их групп.

Предложенный способ промышленно применим, поскольку его техническая реализация возможна с использование известных средств избирательного по пеленгу и панорамного по частоте радиоприема и технического анализа сигналов, а также типовых элементов дискретной техники.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявленный способ, на фиг.2 - реализации двух отношений B(N)/M и B(N)/N от дискретного времени N при определении параметра М=50.

Устройство, реализующее заявленный способ, содержит (фиг.1) приемную антенную систему 1, панорамный обнаружитель - пеленгатор 2 радиосигналов, блок 3 технического анализа сигналов, идентификатор 4 векторов базовых параметров сигналов с ППРЧ на измеренной частоте f, логический элемент ЗАПРЕТ 5, два суммирующих двоичных счетчика 6-1 и 6-2, вычислитель 7 отношения двух двоичных кодов, регистр памяти 8 двоичного кода порога принятия решений, компаратор 9 двоичных кодов, многоразрядный ключ 10 и элемент задержки 11.

При этом приемная антенная система 1 подключена ко входу обнаружителя-пеленгатора 2 радиосигналов, многочастотные выходы которого соединены с соответствующими входами блока 3 технического анализа сигналов, цифровой выход «α» обнаружителя-пеленгатора 2 и цифровые выходы «Р_с» и «τ_c» блока 3 технического анализа сигналов соединены с соответствующими входами идентификатора 4, первый выход которого подключен к счетному входу первого 6-1 счетчика, второй выход идентификатора 4 через элемент ЗАПРЕТ 5 подключен к счетному входу второго 6-2 счетчика и через элемент задержки 11 - к входу синхронизации вычислителя 7, информационные входы которого подключены к разрядным выходам первого 6-1 и второго 6-2 счетчиков, выход вычислителя 7 соединен с первым входом компаратора 9, второй вход которого подключен к выходу регистра памяти 8, выход компаратора 9 объединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 5 и управляющим входом ключа 10, разрядный вход которого подключен к разрядному выходу второго счетчика 6-2, а выход ключа 10 является выходом устройства.

Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом. Панорамный обнаружитель-пеленгатор 2 перекрывает полосу ППРЧ разведываемого РЭС и при условии его работы формирует реализацию частотно-временной панорамы сигналов с пеленгом α, соответствующим взаимному положению РЭС и приемной антенной системы на местности. Блок 3 технического анализа сигналов определяет номиналы частотных позиций, на которых приняты сигналы; измеряет уровень мощности Р_с и время непрерывного существования сигнала τ_c. Измеренные параметры Р_с и τ_c вместе со значением пеленга α и номиналом частоты, на которой принят сигнал, в виде формализованного базового вектора {Р_с, τ_c, α}_f с признаком частоты f поступают в идентификатор 4. Последний в случае появления вектора {Р_с, τ_c, α}_f на «новой» частоте формирует на собственных первом и втором выходах импульсные «единицы».

В случае появления вектора {Р_с, τ_c, α}_f с базовыми значениями на «старой» частоте, то есть частоте, которая уже наблюдалась на предыдущих тактовых интервалах процесса ППРЧ, идентификатор 4 формирует импульсную «единицу» только на втором собственном выходе.

Импульсные «единицы» с первого и второго выходов идентификатора 4 суммируются соответственно в первом 6-1 счетчике и через открытый элемент ЗАПРЕТ 5 - во втором 6-2 счетчике. При каждом изменении состояния второго счетчика вычислитель 7, спустя небольшое время, заданное элементом задержки 11, определяет отношение B/N двух чисел, находящихся в первом 6-1 и втором 6-2 счетчиках соответственно. В момент времени А (см. фиг 2), когда отношение B/N≤0,63, компаратор 9 формирует логический единичный уровень, который блокирует элемент ЗАПРЕТ 5 и открывает многоразрядный ключ 10 для выдачи на выход устройства числа N_A, находящегося во втором 6-2 счетчике, которое принимают за искомый размер группы рабочих частот РЭС с ППРЧ.

Панорамный пеленгатор-обнаружитель 2 может быть построен по известной структурной схеме поискового цифрового энергетического обнаружителя многочастотных сигналов [3], совмещенного с пеленгатором сигналов. Блок 3 технического анализа сигналов является составной частью информационных подсистем современных комплексов радиоэлектронной борьбы [Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Основы теории радиоэлектронной разведки. - М.: Радиотехника, 2004] и может быть построен на основе цифровых измерителей и методов обработки частотно-временной панорамы принимаемых сигналов. Идентификатор 4 может быть выполнен в виде логического устройства либо программы, реализуемой на базе современных микропроцессоров. Остальные элементы устройства являются типовыми элементами дискретной и вычислительной техники.

Таким образом, предложенный способ технически реализуем и в сравнении с прототипом имеет меньшее время определения размера группы рабочих частот РЭС с ППРЧ.

Способ определения размера группы рабочих частот радиоэлектронного средства (РЭС) с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), включающий избирательный по азимуту и панорамный по частоте радиоприем сигналов, измерение уровня мощности и времени существования сигнала на постоянной частоте, объединение в группу «новых» номиналов частот, на которых хотя бы один раз приняты сигналы с одинаковыми измеренными параметрами (уровнем мощности, пеленгом, временем существования), подсчет количества В номиналов частот в образуемой группе, отличающийся тем, что одновременно подсчитывают общее число N появления частот с вектором параметров сигналов образованной группы и постоянно вычисляют отношение B/N; при достижении отношением B/N порогового уровня (1-e^-1)≈0,63 за искомый размер группы рабочих частот РЭС с ППРЧ принимают число N.