Факсимильный приемник карт погоды

Изобретение относится к радиоприемной аппаратуре. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приема факсимильной информации в условиях интенсивных флуктуационных помех при неизменных энергетических и частотно-временных ресурсах радиоканала связи. Технический результат достигается тем, что факсимильный приемник содержит последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство, аналого-цифровые демодулирующие устройства (АЦДУ), цифровой процессор (ЦВМ) с соответствующим программным обеспечением, на мониторе которого построчно отображается принимаемая информация. Радиоприемное устройство состоит из последовательно соединенных преселектора, усилителя и преобразователя частоты. АЦДУ состоит из последовательно соединенных частотного дискриминатора (ЧД), N дополнительных последовательно соединенных ЧД, аналогичных по схемному решению и конструкции с исходным (штатным) ЧД, порогового устройства, амплитудного детектора и аналого-цифрового преобразователя. Причем количество дополнительных ЧД определяют по известной скорости передачи информации. 5 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности, к радиоприемной аппаратуре и может быть использовано для приема по радиоканалам связи факсимильной (штриховой) информации, представителем которой являются различные карты погоды.

Актуальность задачи совершенствования приемной факсимильной аппаратуры обусловлена необходимостью повышения ее помехоустойчивости, в связи с постоянным усложнением помеховой и электромагнитной обстановки в выделенных радиоканалах связи для передачи соответствующей информации.

Известно устройство для передачи и приема видеочастотных сигналов, аналогичных первичным видеосигналам, отображающим факсимильную информацию с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

Передающая часть этого устройства содержит последовательно соединенные дискретизатор по времени, квантователь по уровню, кодирующее устройство, модулятор и радиопередатчик. А приемная часть содержит последовательно соединенные приемную антенну, классическое радиоприемное устройство, содержащее преселектор, усилитель и преобразователь частоты, детектор и декодер, а также устройства восстановления и отображения передаваемой информации (Величкин А.И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений. М.: Сов. радио, 1970, с. 13-21, 43).

Поскольку первичный видеосигнал, отображающий карту погоды, обладает существенно разной априорной вероятностью черного и белого полей передаваемого изображения (априорная вероятность черного поля существенно меньше априорной вероятности белого поля) то, чтобы исключить потерю информации необходимо при такой передаче выбирать частоту дискретизации по времени по самому короткому, определяемому высокочастотной составляющей спектра, сигналу черного поля. При этом кодовые символы в системе с ИКМ будут иметь весьма малые длительности, а, следовательно, для их передачи потребуется широкая полоса частот канала связи. Так как частотный ресурс радиоканалов связи жестко лимитирован существующей проблемой электромагнитной совместимости с другими радиосистемами, функционирующими в смежных частотных диапазонах, то расширение полосы частот радиоканала не всегда является возможным. Кроме того, при расширении полосы частот радиоканала, как известно, возрастает мощность флуктуационных помех на входе радиоприемного устройства, а также возрастает вероятность попадания в широкую полосу частот мешающих сигналов узкополосных излучений, что в конечном итоге приводит к снижению помехоустойчивости системы приема информации.

В этом заключается основной принципиальный недостаток применения устройства передачи и приема информации с помощью классической ИКМ для передачи изображений (в частности, карт погоды) с существенно разной априорной вероятностью появления их градаций.

Известно устройство для приема факсимильной информации (карт погоды) по радиоканалу связи в режиме частотной модуляции (ЧМ), состоящее из последовательно соединенных приемной антенны, радиоприемного устройства и приемного факсимильного аппарата, в котором принимаемая информация графически построчного отображается (печатается) на специальной электрохимической или термобумаге (Факсимильная аппаратура. М.: Воениздат, 1982). При этом принятый и перенесенный в область нижних частот ЧМ сигнал с выхода радиоприемного устройства поступает на вход приемного факсимильного аппарата, в котором он через последовательно соединенные полосовой фильтр и ограничитель амплитуд (для борьбы с замираниями сигнала) поступает на вход частотного дискриминатора (ЧД), на выходе которого сигнал преобразуется в амплитудно-частотно модулированный (АЧМ). Далее АЧМ сигнал поступает на ограничитель по минимуму, представляющий собой регулируемое пороговое устройство, с выхода которого через усилитель мощности и амплитудный детектор, полученный видеосигнал, отображающий черное и белое поля передаваемого изображения поступает на записывающее устройство. В результате в процессе построчной развертки и протяжки изображения на специальной бумаге формируется репродукция передаваемого изображения (карты погоды) (Факсимильная аппаратура. М.: Воениздат, 1982, с. 39-40, 47, 62-63, 124-129).

Таким образом, в данной аппаратуре функция демодулирующего устройства, определяющего, главным образом, помехоустойчивость принимаемой информации реализуется в приемном факсимильном аппарате с помощью последовательно соединенных частотного дискриминатора, порогового устройства и амплитудного детектора.

Недостатком данного устройства приема факсимильной информации является значительное искажение принимаемой информации в условиях мощных флуктуационных помех, обусловленное частыми выбросами элементов черного поля на белое поле по причине остропикового провала в амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) частотного дискриминатора на частоте белого поля, а также потребность в специальной бумаге-носителе информации и требование весьма значительной силы тока при записи изображения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известное аналого-цифровое устройство приема информации, содержащее последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство (РПУ), аналого-цифровое демодулирующее устройство (АЦДУ) и цифровой процессор (ЦП) с соответствующим программным обеспечением, как это описано, например, в книге Нефедова В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высшая школа, 2002, с. 444-445.

При этом РПУ является известным классическим радиоприемным устройством, состоящим из последовательно соединенных преселектора, усилителя и преобразователя частоты (Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высшая школа, 2002, с. 444). Причем для приема частотно-модулированных сигналов с малым сдвигом по частоте между сигналами черного и белого полей передаваемого изображения, как это реализовано при формировании факсимильного сигнала, в РПУ предусмотрен третий гетеродин-преобразователь для переноса спектра сигнала в область нижних частот с целью последующего эффективного распознавания его информационных (черного и белого) составляющих.

АЦДУ выполняет функцию демодуляции сигнала, в аналоговой части которого осуществляется преобразование (ЧМ) сигнала в амплитудно-частотно-модулированный (АЧМ) сигнал с помощью частотного дискриминатора (ЧД) с последующим его амплитудным детектированием для получения видеосигнала, который затем после порогового устройства с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуется в цифровой код. В современных цифровых вычислительных машинах (ЦВМ), как известно, функцию АЦДУ выполняет, так называемая звуковая карта, например Audigi SE.

Особенностью ЧД является его специфическая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), имеющая на частоте черного поля подъем, а на частоте белого поля узкий провал, доходящий практически до нулевого значения (Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высшая школа, 2002, с. 264).

В цифровом процессоре, представляющим собой по существу ЦВМ, в соответствии с программным обеспечением осуществляется декодирование цифрового сигнала, а также построчная развертка и отображение на мониторе принимаемой факсимильной информации, например, метеорологической карты погоды.

Очевидно, что АЦДУ является основным устройством, распознающим информационные сигналы и, в конечном итоге, определяет помехоустойчивость, а следовательно, и качество принимаемой информации.

Вспомогательные устройства, такие как устройство синхронизации, автоматического поиска сигнала по частоте, автоматической регулировки усиления и подстройке частоты, а также установки оптимальной полосы пропускания приемника не являются в данном случае принципиальными и существенными признаками и при описании изобретения не рассматриваются.

Недостатком известного устройства при приеме факсимильной информации является то, что в нем не учитывается существенно разная априорная вероятность черного и белого полей передаваемого изображения. Поскольку априорная вероятность белого поля значительно выше черного поля, то следовательно, в техническом решении устройства приема данной информации необходимо обеспечить повышенную помехоустойчивость белого поля. В существующем техническом решении ЧД, представляющем собой активный RC-фильтр на основе двойного Т-образного моста, наблюдается достаточно острый пик в провале его АЧХ на, так называемой, квазирезонансной частоте (в нашем случае на частоте белого поля), как это описано, например, в книге Нефедова В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высшая школа, 2002, с. 264. По этой причине, в условиях интенсивных флуктуационных помех, как показал эксперимент и соответствующие расчеты, наблюдаются достаточно частые наложения элементов черного поля на белое поле, что снижает вероятность правильного распознавания элементов черного и белого полей изображения, а, следовательно, и качество принимаемой факсимильной гидрометеорологической информации. В этом заключается основной существенный недостаток наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому известного устройства в случае приема факсимильной информации по радиоканалу связи в условиях помех.

Технический результат изобретения заключается в повышении помехоустойчивости приема факсимильной (штриховой) информации в условиях интенсивных флуктуационных помех при неизменных энергетических и частотно-временных ресурсах радиоканала связи.

Сформулированный технический результат достигается повышением помехоустойчивости приема сигнала белого поля, как наиболее априорно-вероятной градации передаваемого изображения при практически неизменной помехоустойчивости приема сигнала черного поля. Повышение помехоустойчивости белого поля реализуется путем усовершенствования (модернизации) тракта демодуляции информационного сигнала, в частности, его частотного дискриминатора, обеспечивающего более широкий провал в его амплитудно-частотной характеристике на частоте белого поля. При более широком провале в АЧХ дискриминатора уменьшается значение его коэффициента передачи в окрестности частоты белого поля, что способствует снижению вероятности наложения элементов черного поля на белое поле при той же мощности помехи, в результате качество принимаемой информации существенно повышается.

Для чего, в известное устройство приема информации, содержащее последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство, аналого-цифровое демодулирующее устройство и цифровой процессор (ЦВМ) с соответствующим программным обеспечением, на мониторе которого построчно отображается принимаемая информация, при этом радиоприемное устройство состоит из последовательно соединенных преселектора, усилителя и преобразователя частоты, а аналого-цифровое демодулирующие устройство состоит из последовательно соединенных частотного дискриминатора, порогового устройства, амплитудного детектора и аналого-цифрового преобразователя, модернизируют аналого-цифровое демодулирующее устройство путем включения в его аналоговую часть 7V дополнительных частотных дискриминаторов, последовательно соединенных между собой, аналогичных по схемному решению и конструкции с исходным (штатным) частотным дискриминатором, при этом вход первого дополнительного дискриминатора подключают к выходу исходного (штатного) дискриминатора, а выход №го дополнительного дискриминатора через пороговое устройство и амплитудный детектор подключают ко входу аналого-цифрового преобразователя, при этом количество дополнительных частотных дискриминаторов определяют по известной скорости передачи информации.

Принцип повышения помехоустойчивости приема факсимильной информации за счет увеличении количества последовательно включенных частотных дискриминаторов в тракт обработки сигнала АЦДУ заключается в следующем.

Поскольку частотный дискриминатор является линейным устройством с постоянными параметрами, то при последовательном соединении нескольких дискриминаторов их результирующая АЧХ будет определяться произведением АЧХ отдельных дискриминаторов. Следовательно, результирующая АЧХ в области малых значений коэффициента передачи (в окрестности частоты белого поля) будет иметь достаточное пологий провал (ложбину) по сравнению с АЧХ исходного одиночного дискриминатора. Причем, чем больше количество последовательно соединенных дискриминаторов, тем шире будет полоса частот провала (полоса заграждения) в окрестности частоты белого поля и, следовательно, будет выше помехоустойчивость белого поля. Одновременно с этим будет иметь место уменьшение, хотя и незначительное, результирующего коэффициента передачи последовательно соединенных дискриминаторов на частоте черного поля. Это будет приводить к занижению уровня сигнала при регистрации черного поля и, следовательно, к частичной потери соответствующей информации. Причем, чем больше скорость передачи информации (строк в минуту), тем шире спектр частот сигнала черного поля и, следовательно, в этом случае будут больше потери информации, содержащейся в черном поле передаваемого изображения. Именно по этой причине количество дополнительных частотных дискриминаторов определяется скоростью передачи информации. Следует отметить, что путем регулирования порогового напряжения в пороговом устройстве АЦДУ можно регулировать значения вероятностей искажения черного и белого полей передаваемого изображения, а следовательно, можно регулировать качество приминаемой факсимильной (штриховой) информации.

Представим доказательство наличия указанного технического результата в предлагаемом устройстве - факсимильном приемнике карт погоды.

В данном приемнике решается задача различения ЧМ сигналов с разной (случайной) длительностью с двумя значениями частоты, отображающими черное и белое поля передаваемого изображения, в частности, метеорологической карты погоды. При этом искажение факсимильной информации будет в том случае, если при передаче фрагментов черного и белого полей, результирующий сигнал в смеси с помехой целиком или в отдельные промежутки времени окажется, соответственно, ниже или выше установленного порога. В связи со спецификой факсимильной информации задача количественной оценки помехоустойчивости ее приема ранее не решалось. Так как сигналы, отображающие градации факсимильной информации, имеют произвольную временную протяженность, то для оценки помехоустойчивости ее приема, наиболее подходящим является аппарат теории выбросов случайных процессов (Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970).

Поскольку спектр ЧМ сигнала с выходом РПУ расположен в первой полосе частот прозрачности дискриминатора от нулевой частоты до частоты белого поля, то для упрощения решения задачи необходимо найти такой эквивалентный фильтр, АЧХ которого совпадает с АЧХ дискриминатор на данном частотном участке. Наиболее близким к реальному частотному дискриминатору для этого участка АЧХ является эквивалентный фильтр нижних частот (ФНЧ) с соответствующими параметрами.

Если потребовать, чтобы на частоте белого поля ƒ_б остаточное значение коэффициента передачи этого фильтра не превышало некоторого значения К₀, то его постоянная времени будет равна

где R и С - сопротивление резистора и емкость конденсатора эквивалентного ФНЧ.

В эквивалентном фильтре на частоте черного поля f_ч значение коэффициента передачи близко к единице.

Минимальные длительности сигналов, отображающие элементы черного и белого полей при передаче факсимильной информации являются одинаковыми и определяются шириной полосы частот радиоканала связи, а максимальные длительности определяются характером передаваемой информации (протяженностью черного и белого штрихов на строке развертки изображения).

Если V - скорость передачи информации, - полная длина строки развертки изображения, а - минимальная длина черного или белого штриха, то минимальные длительности сигналов черного и белого полей будут равны

Предположим, что прием информации осуществляется на фоне гауссовских флуктуационных помех с равномерным энергетическим спектром в полосе частот приема и с медленными общими замираниями сигналов, которые нейтрализует система автоматической регулировки усиления (АРУ) РПУ. Такая помеха при заданной мощности, как известно, оказывает наибольшее разрушительное действие на информационный сигнал. Если на входе РПУ отношение сигнал-помеха по мощности равно где P_c - мощность сигнала, а P_n - мощность помехи, то амплитуда напряжения входного сигнала будет равна Опуская промежуточные преобразования, можно показать, что установившееся значение амплитуды сигнала на выходе эквивалентного ФНЧ с постоянной времени τ_ц при передаче черного поля для времени t≥T будет равно

При этом амплитуда сигнала на выходе эквивалентного ФНЧ при передаче белого поля на частоте будет близка к нулю.

Будем считать, что мощность помехи P_n на выходе дискриминатора приближенно равна мощности помехи на его входе. При этом значение спектральной плотности эквивалентного по мощности «белого шума» на входе эквивалентного дискриминатора будет равно

Корреляционная функция выходной помехи определяется известным выражением (Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982, с. 500-501):

В общем случае формула, определяющая среднее количество выбросов нормального стационарного дифференцируемого процесса в единицу времени за порог «С» имеет вид (Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970, с. 80, 306):

где - значение второй производной от коэффициента корреляции помехи в точке τ=0; m и σ соответственно, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение случайного процесса.

В данном случае процесс на выходе эквивалентного ФНЧ с корреляционной функцией (5) будет недифференцируемым. Для приведения его к условию дифференцируемости введем в рассмотрение некоторый гипотетический фильтр с прямоугольной АЧХ и с мощностью помехи на его выходе, равной мощности помехи на выходе дискриминатора. При этом эквивалентная полоса пропускания гипотетического фильтра будет равна

В этом случае нормированная корреляционная функция помехи на выходе гипотетического фильтра будет иметь вид (Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982, с. 494):

Данная корреляционная функция будет дифференцируемой, у которой

Таким образом, среднее количество занижений уровня сигнала (выбросов «вниз») за время передачи элемента черного поля в наших обозначениях: где γ - нормированный порог (0<γ<1), с учетом (1)÷(3), (5), (6), (9) будет определяться следующим выражением:

где

Средняя длительность одного занижения амплитуды сигнала ниже порога «С» определяется формулой (Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970, с. 361):

где - интеграл вероятности.

В наших обозначениях:

Результирующее среднее время занижения амплитуды сигнала ниже порога при передаче черного поля будет равно произведению (10) и (13):

За числовую характеристику вероятности искажения черного поля примем величину:

Искажение белого поля характеризуется наличием выбросов помехи выше порога на белых промежутках передаваемого изображения. Поскольку уровень сигнала белого поля на выходе дискриминатора близок к нулю, то пользуясь выражениями (6) и (12) при m=0, по аналогии с получением характеристики вероятности искажения черного поля, можно получить характеристику вероятности искажения белого поля, которая будет определяться выражением:

где

Особенностью факсимильной метеоинформации является существенное превышение белого поля изображения по сравнению с черным, что требует дополнительного повышения его помехоустойчивости. Технически это реализуется, как отмечалось ранее, путем введения в тракт демодуляции сигнала дополнительных частотных дискриминаторов, результирующая АЧХ которых обладает широким провалом в окрестности частоты белого поля. Поскольку наиболее близким к реальному дискриминатору в первой полосе частот прозрачности является эквивалентный ФНЧ, то регулировать полосу частот провала в окрестности частоты белого поля можно путем изменения постоянной времени эквивалентного ФНЧ, определяемой выражением (1). В математическом отношении это эквивалентно введению в выражения (11) и (17) соответствующего корректирующего множителя S. В этом случае выражения (11) и (17) примут следующий вид:

а соответствующие характеристики вероятностей искажения черного и белого полей с учетом (15) и (16) будут определяться выражениями:

Расчетным путем определены оптимальные значения коэффициентов коррекции S, минимизирующие вероятности искажения черного и белого полей в зависимости от скорости передачи информации. При этом, в частности, установлено, что для скорости V=60 строк/мин коэффициент S=3,45, это эквивалентно двум дополнительно включенным дискриминаторам, а для скорости V=120 строк/мин S=1,87, что эквивалентно одному дополнительно включенному дискриминатору.

Выражения (18)-(21), соответствующие общему случаю, являются новыми и получены в данном изобретении впервые.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства - факсимильного приемника карт погоды; на фиг. 2 представлены нормированные АЧХ исходного частотного дискриминатора АЦДУ прототипа (сплошная линия) и скорректированная АЧХ предлагаемого устройства (пунктир); на фиг. 3 представлены характеристики помехоустойчивости: вероятности искажения белого и черного полей P_ч,б передаваемого изображения от отношения сигнал-помеха по мощности h² устройства прототипа (сплошные линии) и предлагаемого устройства (пунктир); на фиг. 4 и фиг. 5 представлены результаты натурального эксперимента по приему факсимильной метеоинформации (карты погоды) штатной приемной аппаратурой, причем на фиг. 4 представлен фрагмент принятой метеорологической карты погоды при отсутствии внешней помехи, а на фиг. 5 - при наличии внешней помехи.

Структурная электрическая схема устройства (фиг. 1) содержит: приемную антенну А, радиоприемное устройство 1, модернизированное аналого-цифровое демодулирующее устройство 2 и цифровой процессор (ЦВМ) 3. При этом в состав модернизированного аналого-цифрового демодулирующего устройства входят: модернизированный частотный дискриминатор, содержащий исходный (штатный) частотный дискриминатор 4, и дополнительные, такие же по схемному решению и конструкции частотные дискриминаторы 5, пороговое устройство 6, амплитудный детектор 7, аналого-цифровой преобразователь 8.

Устройство работает следующим образом.

Информационный частотно-модулированный сигнал, отображающий факсимильную информацию, с выхода радиоканала связи через приемную антенну А поступает на вход радиоприемного устройства 1, в котором осуществляются традиционные операции: предварительная частотная селекция сигнала, его усиление, преобразование по частоте, как правило, двойное, заключающееся в переносе спектра сигнала на вторую постоянную промежуточную частоту и дополнительное частотное преобразование с помощью третьего гетеродина с целью переноса спектра сигнала в область нижних частот.

С выхода радиоприемного устройства 1 сигнал поступает на вход модернизированного аналого-цифрового демодулирующего устройства 2, в котором осуществляется его преобразование сначала в амплитудно-частотно-модулированный сигнала с помощью последовательно соединенных исходного (штатного) частотного дискриминатора 4 и дополнительных частотных дискриминаторов 5 со специфической результирующей амплитудно-частотной характеристикой, с выхода которых сигнал поступает на пороговое устройство 6 и далее на амплитудный детектор 7, на выходе которого формируется видеосигнал, который поступает на аналого-цифровой преобразователь 8, с выхода которого цифровой сигнал поступает на цифровой процессор 3, представляющий собой по существу ЦВМ, в котором в соответствии с программным обеспечением осуществляется декодирование цифрового сигнала и построчное отображение на мониторе принимаемой факсимильной информации - карты погоды.

Все отдельные частные устройства, входящие в состав предлагаемого устройства - факсимильного приемника карты погоды являются общеизвестными и достаточно подробно описаны со схемными решениями их технической реализации, например, в книге Нефедорова В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высшая школа, 2002.

Нормированные АЧХ 9 и 10 - как функции частоты представленные на фиг. 2, соответствуют исходному 9 (сплошная линия) и модернизированному 10 (пунктир) частотным дискриминаторам, где - частота сигнала черного поля, - частота сигнала белого поля передаваемого изображения. Причем, результирующая АЧХ 10 соответствует двум последовательно включенным частотным дискриминаторам: исходному и дополнительному. Откуда следует, что ширина полосы частот провала в окрестности частоты белого поля увеличивается, что обеспечивает, как отмечалось раньше повышение помехоустойчивости приема информации.

Характеристики помехоустойчивости (фиг. 3) 11 и 13 (сплошные линии), рассчитанные по формулам (15) и (16) характеризуют устройство - прототип, а характеристики 12 и 14 (пунктир), рассчитанные по формулам (20) и (21) характеризуют предлагаемое устройство. Причем, характеристики 11 и 12 соответствуют скорости передачи информации V=60 строк/мин, а характеристики 13 и 14 соответствуют скорости V=120 строк/мин, при следующих других исходных данных: остаточное значение коэффициента передачи частотного дискриминатора на частоте белого поля К₀=0,2; отношение полной длины строки развертки изображения к минимальной длине элемента черного или белого поля частоты сигналов черного и белого полей (нормали девиации) соответственно равны нормированный порог γ=0,5, при котором вероятности искажения черного и белого полей принимают одинаковые значения

Анализ полученных характеристик помехоустойчивости свидетельствует, что введение коррекции в АЧХ дискриминатора демодулирующего устройства уменьшает величину искажений при воспроизведении черного и белого полей изображения, а следовательно повышает качество приема факсимильной информации. Так, например, при h²=15 и скорости передачи V=60 строк/мин величина искажений при использовании исходного дискриминатора составляет а при использовании дискриминатора с коррекцией АЧХ что обеспечивает выигрыш в повышении помехоустойчивости раз. При скорости передачи V=120 строк/мин и h²=15 величины вероятностей искажений при использовании исходного и модернизированного дискриминаторов соответственно равны и что составляет выигрыш η=5 раз.

Визуальные результаты экспериментальных исследований влияния помех на качество приема факсимильной метеорологической информации по реальному коротковолновому радиоканалу при разных отношениях сигнал-помеха, представлены на фиг. 4 и фиг. 5.

При этом приемная каналообразующая аппаратура содержала штатное радиоприемное устройство Р-326М и ПЭВМ со звуковой картой (демодулятором) Audigi SE и с соответствующим известным программным обеспечением MeteoScan. При этом параметры передачи (приема) информации были следующими: несущая частота сигнала (коротковолновый диапозон частот); скорость передачи V=120 строк/мин; модуль взаимодействия М=576; нормали девиации частоты: черного поля белого поля полоса пропускания РПУ по второй промежуточной частоте составляла П=3,1 кГц. В качестве внешней помехи использовалась флуктуационная узкополосная помеха со средней частотой, совпадающей с несущей частотой сигнала и с нормальным законом распределения мгновенных значений. Экспериментальное отношение сигнал-помеха определялось по спектрограмме, отображаемой на мониторе ПЭВМ.

На фиг. 4 представлен фрагмент метеорологической карты, принятой при отсутствии внешней помехи, а на фиг. 5 - при наличии помехи.

Фрагмент карты, представленной на фиг. 5, а принят при отношении сигнал-помеха по мощности h²=10, что соответствует величине вероятностей искажений при воспроизведении полей изображения а фрагмент карты, представленной на фиг. 5, б принят при h²=20, что соответствует Сравнение данных результатов свидетельствует, что качество приема информации при h²=10 значительно хуже, чем при h²=20 Поэтому, если принимаемый аэросиноптический материал является информационно-емким, то при h²≤10 весьма вероятны значительные потери информации. Причем, с уменьшением отношения сигнал-помеха наблюдается более существенное искажение белого поля передаваемого изображения, что требует повышения его помехоустойчивости.

На основе характеристик помехоустойчивости, представленных на фиг. 3 и экспериментальных результатов, представленных на фиг. 5 можно сделать вывод, что если использовать модернизированный демодулятор, то при неизменных исходных данных, в том числе при неизменных энергетических и частотно-временных ресурсах канала связи, можно осуществить переход от неудовлетворительного качества приема информации (фиг. 5, а) к достаточно удовлетворительному (фиг. 5, б), что соответствует требованиям сформулированного технического результата.

При этом, определяющим показателем качества приема факсимильной информации является вероятность искажения полей передаваемого изображения так как при одном и том же значении, но разной «статистике» помехи вероятности искажений будут разными, а следовательно, и разным будет качество принимаемой информации.

В результате анализа большого количества экспериментальных данных, методом экспертных оценок установлены следующие градации качества принимаемой, в частности, факсимильной метеоинформации: если величина вероятности искажений при воспроизведении изображения - качество информации оценивалось как неудовлетворительное; если - качество удовлетворительное; если - качество хорошее и если - качество приема информации можно считать отличным, так как в данных условиях распознаются все мелкие детали передаваемого изображения (метеорологической карты погоды).

Таким образом, выигрыш в помехоустойчивости приема факсимильной информации в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом.

Полученные результаты могут найти применение, прежде всего, в автоматизированных системах метеорологического обеспечения проводимых мероприятий, в которых требуется количественная оценка качества принимаемой факсимильной информации по текущему анализу помеховой обстановки в выделенных каналах связи.

Факсимильный приемник карт погоды, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство, аналого-цифровые демодулирующие устройства и цифровой процессор (ЦВМ) с соответствующим программным обеспечением, на мониторе которого построчно отображается принимаемая информация, при этом радиоприемное устройство состоит из последовательно соединенных преселектора, усилителя и преобразователя частоты, а аналого-цифровое демодулирующее устройство состоит из последовательно соединенных частотного дискриминатора, порогового устройства, амплитудного детектора и аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что модернизируют аналого-цифровое демодулирующее устройство путем включения в его аналоговую часть N дополнительных частотных дискриминаторов, последовательно соединенных между собой, аналогичных по схемному решению и конструкции с исходным (штатным) частотным дискриминатором, при этом вход первого дополнительного дискриминатора подключают к выходу исходного (штатного) дискриминатора, а выход N-го дополнительного дискриминатора через пороговое устройство и амплитудный детектор подключают к входу аналого-цифрового преобразователя, при этом количество дополнительных частотных дискриминаторов N определяют по известной скорости передачи информации.