автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.21, диссертация на тему:Исследование алгоритмов сигнальной синхронизации в объединенной системе связи и навигации

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГб од

ЖАГРОВ Дмитрий Александрович у - Д^р 2000

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ СИГНАЛЬНОИ СИНХРОНИЗАЦИИ В ОБЪЕДИНЕНННОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ

Специальность: 05.12.21 -

Радиотехнические системы специального назначения, включая технику СВЧ и технологию их производства.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 2000

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете.

Научный руководитель: ЗДРАВОМЫСЛОВА Ольга Александровна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник НГТУ, г. Н.Новгород.

Официальные оппоненты: КРЫЛОВ Владимир Владимирович, доктор технических наук, профессор, НГТУ, г. Н.Новгород

КОЧЕТКОВ Сергей Леонидович кандидат технических наук, ООО «Тэлма», г. Н.Новгород.

Ведущее предприятие: Военный авиационный технический университет, г.Москва.

Защита состоится " " иМкЛ 2000 г. в _ час. на

заседании специализированного Совета Д.063.85.06 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Н.Новгород, ГСП-41, ул.Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке НГТУ. Автореферат разослан " Ь " мл о & 2000 г. Ученый секретарь специализированного Совета

к.т.н, доцент \// V М.В.Горюнов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Создание интегрированных систем связи, навигации и идентификации в последние два десятилетия является одной из актуальнейших задач в области разработки современных радиоэлектронных систем для подвижных объектов.

К теоретическим предпосылкам интеграции функций обмена данными и навигации можно отнести известное положение о том, что одним из условий оптимального приема дискретных во времени сигналов является знание задержки прихода сигнала относительно времени его излучения в радиоканал. Поскольку значение задержки зависит от взаимного пространственного расположения абонентов, получение оценки величины сигнальной задержки является необходимым условием для определения расстояния между абонентами, что, в свою очередь, является основой для реализации системы радионавигации. Знание своих координат и возможность обмена данными позволяют построить систему идентификации.

Одним из самых перспективных вариантов построения подобной системы является использование предложенного в конце 70-х годов метода распределенного временного разделения (РВР) пропускной способности радиоканала, при котором дискретом деления единого канала между абонентами является интервал события, внутри которого излучается один радиоимпульс.

Сигнальная синхронизация, заключающаяся в получении оценки задержки прихода сигнала относительно момента его излучения в радиоканал, играет ключевую роль в системе связи с распределенным временным разделением (ССРВР), поскольку является необходимым условием приема информации и выполнения навигационных расчетов. Точность сигнальной синхронизации обуславливает качество работы системы в целом.

В отличие от известных методов сигнальной синхронизации в системах радиосвязи с временным разделением, синхронизация в ССРВР имеет ряд особенностей, связанных с большой скважностью и случайным периодом следования синхроимпульсов, постоянным изменением взаимного пространственного расположения абонентов системы. Учет совокупности этих факторов обуславливает сложный, многоэтапный характер процедуры сигнальной синхронизации в ССРВР.

Исследование вопросов построения подсистемы синхронизации, синтез и исследование алгоритмов определения сигнальной задержки для различных этапов процедуры синхронизации, определение количественных характеристик

(количества синхроимпульсов, среднего периода следования импульсов), а также вопросы практической реализации разработанных алгоритмов на современной элементной базе являются актуальными.

Актуальность этих исследований возрастает с развитием нового класса радиотехнических систем — интегрированных систем связи, навигации и опознавания.

Цель и задачи исследования. Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование алгоритмов сигнальной синхронизации в ССРВР, в том числе:

- синтез алгоритмов экстраполяции и интерполяции сигнальной задержки;

- создание математической имитационной модели процедуры точной сигнальной синхронизации в реальных каналах с РВР;

- исследование на базе этой модели количественных и точностных параметров сигнальной синхронизации;

- разработка практически реализуемых алгоритмов точной сигнальной синхронизации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории вероятностей, линейной фильтрации случайных процессов, а также статистическое моделирование на ЭВМ. Научная новизна. В результате выполнения работы:

- разработана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР, учитывающая характер изменения задержки прихода сигнала между управляемыми подвижными объектами и случайный характер следования импульсов в реальных каналах ССРВР.

- предложен критерий оптимальности затрат системных ресурсов при выборе параметров синтезированного оптимального алгоритма точной сигнальной синхронизации, обеспечивающих заданную точность синхронизации при минимальном количестве синхроимпульсов на этапе входа в синхронизм.

- синтезирован алгоритм оптимальной линейной интерполяции на фиксированном интервале для вектора параметров гауссовской случайной величины.

- предложен ряд квазиоптимальных, практически реализуемых алгоритмов точной сигнальной синхронизации в ССРВР. На базе разработанной имитационной математической модели проведен анализ характеристик предложенных алгоритмов.

Практическая ценность. Методом статистического моделирования на ЭВМ выполнены исследования характеристик

алгоритмов сигнальной синхронизации в ССРВР. Определены параметры точной сигнальной синхронизации, которые могут быть включены в системные протоколы ССРВР.

Предложены квазиоптимальные, практически реализуемые в разрабатываемых технических средствах ССРВР, алгоритмы точной сигнальной синхронизации, обеспечивающие заданное качество синхронизации.

Разработанная математическая модель точной сигнальной синхронизации позволяет на своей основе производить исследование поведения подсистемы точной сигнальной синхронизации при воздействии различных внешних факторов, использовании произвольных алгоритмов синхронизации и сценариев изменения траектории движения объектов.

Полученные при выполнении диссертационной работы результаты использованы при разработке математического обеспечения устройств и систем связи в ГУП НПП «Полет» (г.

H.Новгород) и АООТ КБ «Сухого» (г. Москва), что подтверждается соответствующими Актами об использовании научных положений и выводов диссертационной работы.

Публикации и апробация работы.

По результатам диссертации опубликовано 9 печатных работ, сделаны доклады на:

- межотраслевой научно-технической конференции «Средства связи в авиации», 1989 г., г. Горький;

- всесоюзной научно-технической конференции «Компьютерные методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам», 1990г., г. Москва;

- международной конференции «100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники», 1995г., г. Москва;

- научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий Нижегородского технического университета, 1999 г., г. Нижний Новгород.

Положения, выносимые на защиту.

I. Математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР с использованием в качестве априорной модели изменения задержки во времени модифицированной модели Зингера.

2. Синтезированные алгоритмы линейной экстраполяции и интерполяции сигнальной задержки, оптимальные по критерию минимума СКО.

3. Результаты теоретического анализа алгоритма экстраполяции сигнальной задержки по критерию обеспечения заданной точности оценки при минимальном количестве синхроимпульсов.

4. Имитационная модель процедуры точной сигнальной синхронизации для анализа влияния случайного характера следования импульсов.

5. Результаты экспериментального анализа на базе имитационного моделирования алгоритмов экстраполяции и интерполяции задержки в каналах с постоянным и случайным периодом следования импульсов.

6. Синтезированные квазиоптимальные алгоритмы точной сигнальной синхронизации, практически реализуемые в разрабатываемых технических средствах и обеспечивающие заданную точность синхронизации.

7. Результаты экспериментального анализа на базе имитационного моделирования квазиоптимальных алгоритмов точной сигнальной синхронизации.

Структура диссертационной работы: работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертационной работы 211 страниц, включая приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена цель диссертационной работы, показаны ее актуальность и практическая значимость, определена новизна полученных результатов, представлены основные положения выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе содержится краткое описание преимуществ объединенной системы связи и навигации, построенной с использованием метода РВР.

В качестве радиоимпульса в ССРВР используется М-ичный (М = 32) квазиортогональный импульсный сигнал (рис.1.2) в виде посылки длительностью 6,4 мкс с внутриимпульсной модуляцией несущей частоты. База такого сигнала равна 32. Длительность элементарного подимпульса в посылке равна 200 не. В качестве внутриимпульсной модуляции используется частотная манипуляция с минимальным сдвигом (ЧММС). Информация закладывается в радиоимпульс с использованием циклической сдвига опорной М-ичной последовательности, позволяющего передать в одном импульсе ССРВР 5 бит информации в 32-х символьном алфавите.

Приведено краткое описание принципа распределенного временного разделения каналов и принципов построения

подсистемы сигнальной синхронизации в ССРВР. Основной задачей сигнальной синхронизации в ССРВР является получение оценки задержки прихода сигнала с точностью, обеспечивающей заданное качество приема информации и навигационных измерений.

Выполнен обзор литературы по сигнальной синхронизации, выявлен ряд вопросов, требующих дополнительной проработки или решения, сформулирована задача диссертационной работы.

Во второй главе диссертации исследуется алгоритм точной сигнальной синхронизации в ССРВР. Показано, что СКО экстраполированной на момент приема информационного импульса сигнальной задержки не должно превышать 33 не для обеспечения безошибочного приема данных. В качестве априорной модели изменения задержки прихода сигнала во времени предложено использовать модифицированную модель Зингера:

А

Л

= -а8 + а

(1)

- = -ва + пМ) Л "

где т,и,а - задержка, скорость и ускорение изменения задержки во времени, соответственно; а и Р - коэффициенты, характеризующие изменения скорости и ускорения задержки во времени; информирующий белый гауссовский шум.

С помощью приведенной методики осуществлен переход априорной модели изменения задержки в дискретном времени:

(2)

г, ^ 9.

к

где: Л„ =

вектор параметров задержки в момент времени г,.

Д 1-аД О

2 Д

1-/ЗД

- матрица линейных коэффициентов

Л = К - ',-1 - интервал между двумя дискретными моментами времени

а

п; - вектор формирующих шумов, представляющих п"у

собой БГШ с нулевыми математическими ожиданиями и корреляционной матрицей

Уравнение наблюдения записывается следующим образом: £,=Н,А,+По, (3)

где = [г„„„] - вектор измерений Ну=[1 0 о]-вектор-строка коэффициентов йоу=["у] " дискретный векторный БГШ с нулевым математическим ожиданием и корреляционной матрицей

Произведен синтез оптимального алгоритма точной сигнальной синхронизации с использованием теории линейной фильтрации:

к = А,-1 Ьл + Я» А*-11,-1) = ж (4)

Оценка вектора параметров задержки в момент времени 1га внутри интервала времени между обработкой двух измерений ((„_, <<„ < („) определяется, с учетом Н„ =0, выражением: Л„ = Л-|Л„_,а точность такой экстраполируемой оценки определяется выражением Л. =4-1 З^-

Получена зависимость величины ошибки экстраполяции от

величины постоянного периода следования синхроимпульсов в

установившемся режиме работы фильтра точной сигнальной

синхронизации (рис.1) при следующих параметрах: длительность

постоянного периода следования синхроимпульсов Д= 6.5 мс, ащи=

2Е 1 1

40 не (отношение сигнал/шум —=10),сс= 0.05 с", Р=0.1 с" ,тэ=200 не.

период следования синхроимпульсов (с)

Рис. 1

Разработана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации, позволяющая методом имитационного моделирования получить оценки характеристик алгоритмов сигнальной синхронизации при их реализации в реальных каналах ССРВР.

С помощью имитационного моделирования получены оптимальные по критерию минимального общего числа синхроимпульсов, обрабатываемых на этапе входа в синхронизм, параметры процедуры точной сигнальной синхронизации в виде зависимости относительных периодов следования синхроимпульсов и количества синхроимпульсов на различных этапах процедуры входа в синхронизм от среднего периода следования импульсов в канале.

В третьей главе исследуется алгоритм интерполяции сигнальной задержки в ССРВР. Получены выражения для алгоритма оптимальной линейной интерполяции сигнальной задержки на фиксированном интервале:

¿1 = 1.У., + К" Б' - 1)

= л,"' + В*,'1

^ = (7)

1 = £".1 1

Блок-схема устройства вычисления оптимальной интерполированной оценки параметров задержки представлена на

рис. 2. Она включает в себя три основных блока: оптимальный фильтр (ОФ), блок памяти (БП) и оптимальный интерполятор (ОИ).

Процесс определения интерполированной оценки выполняется в два этапа. На первом этапе по мере прихода синхроимпульсов в блоке оптимального фильтра вычисляется оценка параметров задержки с помощью выражений для оптимальной линейной фильтрации (4). После обработки каждого импульса в блоке памяти сохраняются следующие матричные и векторные величины: Ху,

§«> Начиная с ]+1-го импульса начинается обработка импульсов в блоке оптимального интерполятора в обратном временном порядке согласно выражениям (7), при этом в качестве начальных величин для первого обрабатываемого импульса в указанных выражениях используются =Ху4| и Л"., = Лу„.

¿,> ¿„ ¿.> А.

Приведены результаты имитационного моделирования, показавшего, что при использовании синтезированного алгоритма в системах с постоянным периодом следования импульсов возможно определить длительность интервала выполнения алгоритма интерполяции, обеспечивающую получение минимальной ошибки интерполированной оценки задержки в конце данного интервала. В частности для постоянного периода следования синхроимпульсов в канале в установившемся режиме Д= 100 мс, аизм= 40 не (отношение 2Е

сигнал/шум . <*= 0.05, Р=0.1, тэ=200 не, величина интервала

равна 7-8 импульсам.

Приведены результаты имитационного моделирования, показавшего, что при использовании синтезированного алгоритма в системах со случайным периодом следования импульсов в канале не удается определить длину интервала, в конце которого могут быть гарантировано получены более точные интерполированные оценки задержки по сравнению с оценками параметров задержки,

полученными в процессе работы фильтра точной сигнальной синхронизации.

В четвертой главе исследуется ряд практически реализуемых квазиоптимальных алгоритмов точной сигнальной синхронизации. В качестве подобных алгоритмов предложены алгоритм точной сигнальной синхронизации с фиксированными значениями параметров а и р, и СКО измеренной задержки; алгоритм с табулированной для заданного среднего периода следования импульсов в канале корреляционной матрицей ошибок; алгоритм с упрощенной априорной моделью изменения задержки, не включающей ускорение изменения задержки ((3 = 0).

Проведено исследование характеристик предложенных алгоритмов методом машинного моделирования с использованием описанной ранее математической модели. В результате моделирования получены оценки степени ухудшения точности сигнальной синхронизации при использовании упрощенных алгоритмов. Приведены оценки затрат вычислительной мощности бортовых ЭВМ для предложенных алгоритмов.

В частности, алгоритм с табулированной корреляционной матрицей практически не уступает в точности синхронизации оптимальному алгоритму в установившемся режиме работы и позволяет получить выигрыш в 5.7 раза в затратах процессорного времени. Алгоритм с упрощенной априорной моделью изменения задержки в режиме входа в синхронизм ухудшает точность синхронизации на 7-8 % по сравнению с оптимальным алгоритмом, но позволяет получить выигрыш в 2.4 раза в затратах процессорного времени.

В заключении к диссертации перечислены основные результаты, полученные в процессе ее выполнения.

В приложениях представлены тексты программной реализации имитационной модели процедуры сигнальной синхронизации в ССРВР, а также тексты программ, разработанных для получения точностных характеристик различных алгоритмов сигнальной синхронизации при работе в реальных каналах ССРВР.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.

Перечислим основные результаты, полученные в процессе выполнения диссертации.

1. Разработана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР с использованием в качестве априорной модели изменения задержки во времени модифицированной модели Зингера;

2. Синтезирован алгоритм линейной экстраполяции сигнальной задержки по критерию минимума СКО;

3. На основе теоретического анализа алгоритма экстраполяции показано, что использование двухступенчатого изменения периода следования импульсов на этапе входа в синхронизм позволяет как минимум на 25% уменьшить общее число требуемых импульсов. В отдельных случаях выигрыш достигает 3 и более раз.

4. Разработана имитационная модель для статистического моделирования процедуры точной сигнальной синхронизации в реальных каналах ССРВР.

5. На основе имитационного моделирования получены значения параметров алгоритма точной сигнальной синхронизации (средний период следования синхроимпульсов, количество синхроимпульсов), совпадающие с результатами, полученными теоретическим путем.

6. Показано, что в целом случайный период следования импульсов в реальных каналах ССРВР не оказывает существенного влияния на точностные характеристики экстраполяции сигнальной задержки, полученные аналитическим путем в предположении постоянного периода следования импульсов в канале.

7. Синтезирован алгоритм линейной интерполяции задержки, оптимальный по критерию минимума СКО;

8. Проведено имитационное моделирование работы алгоритма интерполяции сигнальной задержки, показавшее, что в системах с постоянным периодом следования импульсов существует конечный интервал выполнения алгоритма интерполяции, обеспечивающий получение минимальной ошибки интерполированной оценки задержки на момент окончания данного интервала.

9. Показано, что при использовании алгоритма интерполяции задержки в системах со случайным периодом следования импульсов в канале не удается определить длину интервала получения минимальной ошибки интерполяции и, следовательно, использование синтезированного алгоритма представляется нецелесообразным.

10.Предложены следующие квазиоптимальные алгоритмы точной сигнальной синхронизации:

с фиксированными значениями параметров а и Р, и отношением сигнал шум при приеме синхроимпульсов;

с табулированной для заданного среднего периода следования импульсов в канале корреляционной матрицей ошибок;

с упрощенной априорной моделью изменения задержки, не включающей ускорение изменения задержки (р = 0).

11 .На основе имитационного моделирования показано, что предложенные алгоритмы при определенных условиях обеспечивают заданную точность синхронизации.

12.Предложенные квазиоптимальные алгоритмы требуют меньших затрат вычислительных ресурсов по сравнению с оптимальными и могут быть рекомендованы для практической реализации на современной элементной базе.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов точной синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Тезисы докладов Межотраслевой научно-технической конференции Средства связи в авиации. Горький. 1989 г, с.74.

2. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Синтез алгоритмов точной синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". Выпуск 2. Москва. 1990 г, с.35-42.

3. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов точной синхронизации с уменьшенным временем вычислений для объединенной системы связи и навигации. Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции "Компьютерный методы исследования проблем теории и техники

передачи дискретных сигналов по радиоканалам". Москва. "Радио и связь". 1990 г, с.63.

4. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Принципы построения подсистемы синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". Выпуск 2. Нижний Новгород. 1991 г. с.39-46.

5. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов точной сигнальной синхронизации с табулированной корреляционной матрицей ошибок в объединенной системе связи и навигации. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". Выпуск 2. Нижний Новгород. 1992 г. с.45-49.

6. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование вероятностных характеристик упрощенного порогового алгоритма грубой синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Научно-методические материалы по статистической радиотехнике. -М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского 1995 г.

7. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов сигнальной синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Тезисы докладов Международной конференции "100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники". Москва. 1995г.

8. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритма интерполяции сигнальной задержки в объединенной системе связи и навигации. Тезисы докладов научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий Нижегородского государственного технического университета, посвященной 80-летию Нижегородской радиолаборатории. Нижний Новгород, 1998 г., с.75.

9. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Синтез алгоритма интерполяции сигнальной задержки в объединенной системе связи и навигации. Системы обработки информации и управления. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 4. Н.Новгород, 1998г,с.149-157.

Введение.

Глава 1. Общее описание системы связи с распределенным временным разделением каналов. Принципы построения подсистемы синхронизации в ССРВР. Постановка задачи диссертационной работы.

1.1.Вид сигнала и принцип модуляции в ССРВР.

1.2. Принцип распределенного временного разделения и организация каналов в ССРВР.

1.3. Задачи подсистемы синхронизации в ССРВР.

1.4. Обзор литературы.

1.5. Постановка задачи диссертационной работы.

Глава 2. Исследование алгоритмов точной сигнальной синхронизации в системе связи с распределенным временным разделением.

2.1. Синтез алгоритма точной сигнальной синхронизации.

2.2. Выбор параметров точной сигнальной синхронизации.

2.3. Моделирование процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР.

2.4. Выводы.

Глава 3. Исследование алгоритма интерполяции сигнальной задержки в системе связи с распределенным временным разделением.

3.1. Синтез алгоритма интерполяции сигнальной задержки.

3.2. Оценка точностных характеристик алгоритма интерполяции сигнальной задержки. Выбор параметров алгоритма интерполяции.

3.3. Выводы.

Глава 4. Исследование практически реализуемых алгоритмов точной сигнальной синхронизации в системе связи с распределенным временным разделением.

4.1. Исследование алгоритма точной сигнальной синхронизации с фиксированными параметрами.

4.2. Исследование алгоритма точной сигнальной синхронизации с табулированной корреляционной матрицей.

4.3. Исследование алгоритма точной сигнальной синхронизации с упрощенной априорной моделью задержки.

Актуальность проблемы.

Создание интегрированных систем связи, навигации и идентификации в последние два десятилетия является одной из актуальнейших задач в области разработки современных радиоэлектронных систем для подвижных объектов [2.1].

К теоретическим предпосылкам интеграции функций обмена данными и навигации можно отнести известное положение о том, что одним из условий оптимального приема дискретных во времени сигналов является знание задержки прихода сигнала относительно времени его излучения в радиоканал. Поскольку значение задержки зависит от взаимного пространственного расположения абонентов, получение оценки величины сигнальной задержки является необходимым условием для определения расстояния между абонентами, что, в свою очередь, является основой для реализации системы радионавигации[2.27]. Знание своих координат и возможность обмена данными позволяют построить систему идентификации.

Практическая необходимость создания многофункциональных систем определяется рядом факторов:

- длительное время средства связи для различных типов подвижных объектов разрабатывались с использованием различных системных протоколов и технических решений даже при работе в одинаковых радиочастотных диапазонах. Хотя такой подход имел объективные предпосылки, заключающиеся в отличии физических характеристик каналов передачи данных и состава стандартов, использующихся при разработке систем для различных типов подвижных объектов, он в значительной мере ограничивал возможность межвидового взаимодействия объектов между собой. Для решения указанной проблемы требовалось разработать единую систему связи, технические средства которой могли бы устанавливаться на различных типах подвижных объектов, обеспечивая их информационное взаимодействие на базе единых системных протоколов [2.29];

- ранее для реализации каждой из функций обмена данными, навигации и идентификации для одного и того же объекта разрабатывались отдельные технические средства, состоящие из однотипных узлов и работающие в различных радиочастотных диапазонах [2.18]. Объединение этих функций в рамках единой системы позволяло значительно улучшить массогабаритные и энергопотребляющие характеристики аппаратуры, что особенно важно для подвижных объектов. Кроме этого, такое объединение существенно улучшает параметры электромагнитной совместимости комплекса радиоэлектронного оборудования объекта в целом.

Одним из самых перспективных вариантов построения подобной системы является использование предложенного в конце 70-х годов метода распределенного временного разделения (РВР) пропускной способности радиоканала, при котором дискретом деления единого канала между абонентами является интервал события, внутри которого излучается один радиоимпульс [2.33].

Сигнальная синхронизация, заключающаяся в получении оценки величины задержки прихода сигнала относительно момента его излучения в радиоканал, играет ключевую роль в системе связи с распределенным временным разделением (ССРВР), поскольку является необходимым условием приема информации и выполнения навигационных расчетов [2.17]. Точность сигнальной синхронизации обуславливает качество работы системы в целом.

В отличие от известных методов сигнальной синхронизации в системах радиосвязи с временным разделением, синхронизация в ССРВР имеет ряд особенностей, связанных с большой скважностью и случайным периодом следования синхроимпульсов, постоянным изменением взаимного пространственного расположения абонентов системы. Учет совокупности этих факторов обуславливает сложный, многоэтапный характер процедуры сигнальной синхронизации в ССРВР.

Исследование вопросов построения подсистемы синхронизации, синтез и исследование алгоритмов определения сигнальной задержки для различных этапов процедуры синхронизации, определение количественных характеристик (количества синхроимпульсов, среднего периода следования импульсов), а также вопросы практической реализации разработанных алгоритмов на современной элементной базе являются актуальными.

Актуальность этих исследований возрастает с развитием нового класса радиотехнических систем - интегрированных систем связи, навигации и опознавания.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование алгоритмов сигнальной синхронизации в ССРВР, в том числе: синтез алгоритмов экстраполяции и интерполяции сигнальной задержки; создание математической имитационной модели процедуры точной сигнальной синхронизации в реальных каналах с РВР; исследование на базе этой модели количественных и точностных параметров сигнальной синхронизации; разработка практически реализуемых алгоритмов точной сигнальной синхронизации.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории вероятностей, линейной фильтрации случайных процессов, а также статистическое моделирование на ЭВМ.

Научная новизна.

Разработана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР, учитывающая характер изменения задержки прихода сигнала между управляемыми подвижными объектами и случайный характер следования импульсов в реальных каналах ССРВР.

Предложен критерий оптимальности затрат системных ресурсов при выборе параметров синтезированного оптимального алгоритма точной сигнальной синхронизации, обеспечивающих заданную точность синхронизации при минимальном количестве синхроимпульсов на этапе входа в синхронизм.

Синтезирован алгоритм оптимальной линейной интерполяции на фиксированном интервале для вектора параметров гауссовской случайной величины.

Предложен ряд квазиоптимальных, практически реализуемых алгоритмов точной сигнальной синхронизации в ССРВР. На базе разработанной имитационной математической модели проведен анализ характеристик предложенных алгоритмов.

Практическая ценность.

Методом статистического моделирования на ЭВМ выполнены исследования характеристик алгоритмов сигнальной синхронизации в ССРВР. Определены параметры точной сигнальной синхронизации, которые могут быть включены в системные протоколы ССРВР.

Предложены квазиоптимальные, практически реализуемые в разрабатываемых технических средствах ССРВР, алгоритмы точной сигнальной синхронизации, обеспечивающие заданное качество синхронизации.

Разработанная математическая модель точной сигнальной синхронизации позволяет на своей основе производить исследование поведения подсистемы точной сигнальной синхронизации при воздействии различных внешних факторов, использовании произвольных алгоритмов синхронизации и сценариев изменения траектории движения объектов.

Полученные при выполнении диссертационной работы результаты использованы в программном обеспечении устройств связи в ГУП НПП «Полет».

Личный вклад.

Основные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Объем работы.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

В первой главе содержится краткое описание принципов построения ССРВР, выполнен обзор литературы по сигнальной синхронизации, выявлен ряд вопросов, требующих дополнительной проработки или решения, сформулирована задача диссертационной работы.

Во второй главе получено граничное значение для точности сигнальной синхронизации, обеспечивающей безошибочный прием информационного импульса. Определена априорная модель изменения задержки прихода сигнала во времени, в качестве которой в работе используется модифицированная модель Зингера. С помощью приведенной методики осуществлен переход к модели изменения задержки в дискретном времени. Произведен синтез оптимального алгоритма точной сигнальной синхронизации с использованием теории линейной фильтрации.

Выполнен расчет оптимальных, по критерию минимума затрат системных ресурсов, параметров алгоритма точной сигнальной синхронизации при постоянном характере следования импульсов в канале.

Описана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации, позволяющая методом имитационного моделирования получить оценки характеристик алгоритмов сигнальной синхронизации при их реализации в реальных каналах ССРВР.

Для определения влияния случайного характера следования импульсов на точность сигнальной синхронизации, при использовании полученных в предположении постоянного характера следования импульсов оптимальных параметров, проведено машинное моделирование с использованием предложенной математической модели.

В третьей главе синтезирован алгоритм оптимальной линейной интерполяции сигнальной задержки на фиксированном интервале. Проведено исследование характеристик полученного алгоритма методом машинного моделирования с использованием описанной во второй главе математической модели. Моделирование проводилось для постоянного и случайного периода следования импульсов в канале. Для обоих случаев получены оценки величины временного интервала, на границе которого может быть получена наилучшая интерполированная оценка задержки.

В четвертой главе предложен ряд практически реализуемых квазиоптимальных алгоритмов точной сигнальной синхронизации. Проведено исследование характеристик предложенных алгоритмов методом машинного моделирования с использованием описанной ранее математической модели. В результате моделирования получены оценки степени ухудшения точности сигнальной синхронизации при использовании упрощенных алгоритмов. Приведены оценки затрат вычислительной мощности бортовых ЭВМ для предложенных алгоритмов.

В приложениях представлены тексты программной реализации имитационной модели процедуры сигнальной синхронизации в ССРВР, а также тексты программ, разработанных для получения точностных характеристик различных алгоритмов сигнальной синхронизации при работе в реальных каналах ССРВР.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на: межотраслевой научно-технической конференции «Средства связи в авиации», 1989 г., г. Горький; всесоюзной научно-технической конференции «Компьютерные методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам», 1990г., г. Москва; международной конференции «100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники», 1995г., г. Москва; научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий Нижегородского технического университета, 1999 г., г. Нижний Новгород.

Публикации по работе.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 научных трудах [2.4] - [2.12].

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР с использованием в качестве априорной модели изменения задержки во времени модифицированной модели Зингера.

2. Синтезированный алгоритм линейной экстраполяции сигнальной задержки, оптимальный по критерию минимума СКО.

3. Результаты теоретического анализа алгоритма экстраполяции сигнальной задержки по критерию обеспечения заданной точности оценки при минимальном количестве синхроимпульсов.

4. Имитационная модель процедуры точной сигнальной синхронизации для анализа влияния случайного характера следования импульсов.

5. Результаты экспериментального анализа на базе имитационного моделирования алгоритма экстраполяции задержки в каналах с постоянным и случайным периодом следования импульсов.

6. Синтезированный алгоритм линейной интерполяции сигнальной задержки, оптимальный по критерию минимума СКО.

4.4. Выводы.

1. В настоящей главе предложены квазиоптимальные алгоритмы точной сигнальной синхронизации с фиксированными значениями параметров, табулированной корреляционной матрицей ошибок и упрощенной априорной моделью изменения задержки во времени.

2. На основе проведенного моделирования выработаны рекомендации по практическому использованию упрощенных алгоритмов. Показано, что использование алгоритма с фиксированными параметрами практически не ухудшает точность синхронизации по сравнению с оптимальным алгоритмом. Использование алгоритма с табулированной корреляционной матрицей без потерь в точности синхронизации возможно только в установившемся режиме работы фильтра точной сигнальной синхронизации. Использование алгоритма с упрощенной априорной моделью задержки на этапе входа в синхронизм приводит к ухудшению точности экстраполяции задержки на 7-8 %.

Заключение

В ходе выполнения данной диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель процедуры точной сигнальной синхронизации в ССРВР с использованием в качестве априорной модели изменения задержки во времени модифицированной модели Зингера;

2. Синтезирован алгоритм линейной экстраполяции сигнальной задержки по критерию минимума СКО;

3. На основе теоретического анализа алгоритма экстраполяции показано, что использование двухступенчатого изменения периода следования импульсов на этапе входа в синхронизм позволяет как минимум на 25% уменьшить общее число требуемых импульсов. В отдельных случаях выигрыш достигает 3 и более раз.

4. Разработана имитационная модель для статистического моделирования процедуры точной сигнальной синхронизации в реальных каналах ССРВР.

5. На основе имитационного моделирования получены значения параметров алгоритма точной сигнальной синхронизации (средний период следования синхроимпульсов, количество синхроимпульсов), совпадающие с результатами, полученными теоретическим путем.

6. Показано, что в целом случайный период следования импульсов в реальных каналах ССРВР не оказывает существенного влияния на точностные характеристики экстраполяции сигнальной задержки, полученные аналитическим путем в предположении постоянного периода следования импульсов в канале.

7. Синтезирован алгоритм линейной интерполяции задержки, оптимальный по критерию минимума СКО;

8. Проведено имитационное моделирование работы алгоритма интерполяции сигнальной задержки, показавшее, что в системах с постоянным периодом следования импульсов существует конечный интервал выполнения алгоритма интерполяции, обеспечивающий получение минимальной ошибки интерполированной оценки задержки на момент окончания данного интервала. В частности, для постоянного периода следования синхроимпульсов в канале в установившемся режиме Д= 100 мс, СКО ошибки измерения задержки стизм= 40 не, параметрах модифицированной модели Зингера а= 0.05, Р=0.1, длительности элементарного интервала тэ=200 не, максимальном значении взаимной скорости Зв:шилш шах = 6 мах,

А -С стабильности опорного генератора — = 1-10~6, максимальном значении взаимного ускорения объектов атах =10 g, длительность этого интервала составляет 7-8 импульсов.

9. Показано, что при использовании алгоритма интерполяции задержки в системах со случайным периодом следования импульсов в канале не удается определить длину интервала получения минимальной ошибки интерполяции и, следовательно, использование синтезированного алгоритма представляется нецелесообразным.

10. Предложены следующие квазиоптимальные алгоритмы точной сигнальной синхронизации: с фиксированными значениями параметров аир, и отношением сигнал шум при приеме синхроимпульсов; с табулированной для заданного среднего периода следования импульсов в канале корреляционной матрицей ошибок; с упрощенной априорной моделью изменения задержки, не включающей ускорение изменения задержки (Р = 0).

11. На основе имитационного моделирования показано, что предложенные алгоритмы при определенных условиях обеспечивают заданную точность синхронизации.

12. Предложенные квазиоптимальные алгоритмы требуют меньших затрат вычислительных ресурсов по сравнению с оптимальными и могут быть рекомендованы для практической реализации на современной элементной базе.

1. Авиационные радиосвязные устройства. /Под редакцией

2. В.И. Тихонова. М.: ВВИА им проф. Н. Е. Жуковского 1986,- 435 с

3. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. М.: Советское радио, 1971.- 416 с.

4. Андронов И.С., Финк Л.М. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. М.: Советское радио, 1971.- 408 с.

5. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов по спец. «Радиотехника».-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1988. 448 с.

6. Гинзбург В.В., Каяцкас А.А. Теория синхронизации демодуляторов. -М.: Связь, 1974.

7. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том 1. Пер с англ. Под ред. проф. В.И.Тихонова. М.: Сов. Радио, 1972.

8. Ван Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции. Том 2. Пер с англ. Под ред. проф. В.Т. Горяинова.- М.: Сов. радио, 1975. 344 с.

9. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том 3. Пер с англ. Под ред. проф. В.Т.Горяинова. -М.: Сов.Радио, 1977. -664 с.

10. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.-384 с.

11. Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи. Учеб. пособие для вузов по статистической радиотехнике./ Под ред. В.И.Тихонова.- 2-е изд., перераб. и доп. М.Сов.Радио. -1980, - 544 с.

12. Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М.: Радио и связь, 1986.

13. Казаринов Ю.М., Соколов А.И., Юрченко Ю.С. Проектирование устройств фильтрации радиосигналов. -Л.:ЛГУ, 1985.

14. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Радио и связь, 1982. - 304 с.

15. Петрович Н.Т., Размахин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. -М.: Сов.радио, 1969.

16. Поляков П.Ф. Широкополосные аналоговые системы связи со сложными сигналами. М.: Радио и связь, 1981,- 152 с.

17. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. /Под ред. Г.И. Тузова. М: Радио и связь, 1985.

18. Самолетные навигационные системы: Пер. с англ./Под ред. В.Ю. Полякова -М.: Воениздат, 1973.

19. Свириденко С.С. Основы синхронизации при приеме дискретных сигналов. -М.: Связь, 1974.

20. Сосновский A.A., Хаймович И.А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. Справочник. М.: Транспорт, 1987,- 256 с.

21. Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений: Пер. с англ. /Под ред. Д. М. Финка. -М: Связь, 1971, 376 с.

22. Стиффлер Д.Д. Теория синхронной связи: Пер. с англ. /Под ред. Э.М.Габидулина. -М: Связь, 1975.

23. Теория обнаружения сигналов. /Под редакцией П. А. Бакута М: Радио и связь, 1984 г, -440 с.

24. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. М.: Радио и связь, 1986.-296 с.

25. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1986.-320 с.

26. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1982.-624 с.

27. Тихонов В.И., Кульман Н.К. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. -М.: Сов. радио, 1975, 704 с.

28. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб. пособие для вузов. -М.: Радио и связь, 1991. 608 с.

29. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов. -М.: Сов. радио, 1977,- 400 с.

30. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. М.: Физматгиз, 1963. - 848 с.

31. Ярлыков М.С., Болдин В.А., Богачев A.C. Авиационные радионавигационные устройства и системы М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1980.2. Статьи

32. Анисимов Ф., Георгиев С. Системы связи, навигации и опознавания. Техника и вооружение, 1981, N 9, с.8-9.

33. Бакаев Ю.Н., Здравомыслова O.A., Паршиков В.И. Направления разработки единой системы распределения тактической информации. Сборник статей «Перспективы развития авиационной радиосвязи» под ред. академика Федосова Е.А. НИИАС. Москва. 1989 г.

34. Белоусов E.J1., Харисов В.Н. Оптимальный прием частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом -Радиотехника и электроника т. 29, N3, 1984, с. 440-449.

35. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов точной синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Тезисы докладов Межотраслевой научно-технической конференции Средства связи в авиации. Горький. 1989 г, с.74.

36. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Синтез алгоритмов точной синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". Выпуск 2. Москва. 1990 г, с.35-42.

37. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Исследование алгоритмов точной синхронизации с уменьшенным временем вычислений для объединенной системы связи и навигации.

38. Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции "Компьютерный методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам". Москва. "Радио и связь". 1990 г, с.63.

39. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Принципы построения подсистемы синхронизации в объединенной системе связи и навигации. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". Выпуск 2. Нижний Новгород. 1991 г. с.39-46.

40. Нижний Новгород, 1998 г., с.75.

41. Жагров Д.А., Здравомыслова O.A. Синтез алгоритма интерполяции сигнальной задержки в объединенной системе связи и навигации. Системы обработки информации и управления. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 4. Н.Новгород, 1998г, с.149-157.

42. Здравомыслова O.A., Михайлов В.А., Корчагин В.М. Оптимизация параметров стохастического канала со случайной временной задержкой. Тезисы докладов международной конференции по информационным системам. Новосибирск, 1991 г.

43. Здравомыслова O.A., Катин A.A. Исследование навигационных сетей с различными видами доступа сообщений в радиоканал. Тезисы докладов второй Всесоюзной конференции по информационным системам множественного доступа. Минск. 1990 г.

44. Зелигер А.Н. Системы тактовой синхронизации (обзор). Электросвязь, 1975, N 3, с.56-60.

45. Зингер P.A. Оценка характеристик оптимального фильтрадля слежения за пилотируемой целью. Зарубежная радиоэлектроника, 1971, N8, с. 40-57.

46. Крохин В.В., Беляев В.Ю., Гореликов A.B., Дрямов Ю.А., Муравьев С.А. Методы модуляции и приема цифровых частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой.-Зарубежная радиоэлектроника, 1982, N 4, с. 58-72.

47. Лукин В.Н., Мищенко И.Н., Молочко C.B. Основные направления создания интегрированной авиационной бортовой радиоэлектронной аппаратуры систем связи, навигации опознавания в США. -Зарубежная радиоэлектроника, 1987, N 8, с. 3-22.

48. Лосев В.В. Методы синхронизации по задержке (обзор). -Изв. ВУЗов СССР. Радиоэлектроника, 1979, t.22,N 1, с.3-13.

49. Мареха A.C., Корчагин В.М. Двухэтапный вход в синхронизмв широкополосной системе радиосвязи. Научно-методические материалы по статистической радиотехнике. -М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1986, с.86- 90.

50. Тихонов В.И., Харисов В.Н., Смирнов В.А. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов. Радиотехника и электроника. - Радиотехника и электроника, 1978, т.23, N 7, с. 1441-1452.

51. Уорд Р.В. Различение псевдослучайных сигналов методом последовательной оценки. Зарубежная радиоэлектроника, N8, 1966 г,

52. Федоров А.П., Бовбель Д.О. Алгоритм синхронизации цифровых систем связи по информационным импульсам. Научно методические материалы по статистической радиотехнике. /Под ред. А.И.Яковлева. -ВВИА им.проф. Н.Е.Жуковского, 1988, с.119-124.

53. Фишер Дж. и др. Техника широкополосных пакетных радиосетей. -ТИИЭР, 1987, т.75, N 1, с.120-139.

54. Харисов В.Н., Мареха А.С. Алгоритмы входа в синхронизм в широкополосных системах радиосвязи и их характеристики.-Научно методические материалы по статистической радиотехнике. /Под ред. В.А. Болдина. -ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1985, с. 167-176.

55. Харисов В.Н., Яковлев А.И., Глущенко А.Г. Оптимальная фильтрация координат подвижного объекта. Радиотехника и электроника, 1984, т.29, N 10, с.1939-1947.

56. Clive A. Putman, Stephen S. Rappoport, Donald L. Schillihg.

57. A comparison of schemes for coarse acquisition of Frequency Hopped Spread-Spectrum Signals.- IEEE Transactions on Communication, vol. 31, N2, 1983, pp. 183-190.

58. Dell R. Imagine JTIDS An overview of the system design and Implementation. IEEE Plans 1976, pp. 212-215.

59. Fried W.R. Principles, simulations results and interoperability of JTIDS Relative Navigation. IEEE Plans 1976, pp. 216-222.

60. Kwakernaak H. Optimal Filtering in Linear System with Time Delays. IEEE Trans. Autom. Control, 1967, Vol. AC-12, No 2, pp. 169-173.

61. Rubin J. JTIDS DTDMA Command and Control Terminal. Principles and Operational Aspects of Precision Position Determination Systems.- NATO AGAR Dograph, 1979, n.245, July, p.381-387.

62. Rubin J. Distributed TDMA and Approach to JTIDS II. Determination Systems. NATO AGAR Dograph, 1978, part 3, paper 4B, p.37.

63. Rubin J. DTDMA an Advanced Communications Technique Application to C3 and Integrated CNI. IEEE National Telecommunications Conference, 1977.

64. Rubin J. The development of JTIDS Distributed TDMA (DTDMA). Advanced Development Model (ADM) Terminal. IEEE Plans, 1982, pp 75-83

65. CM I, J. := S * AM [I, J] ; end;procedure UMV; var I,J : integer; beginfor I:=1 to N do begin

66. CV1. := 0; for J:=l to N do

67. CV1. : = CV I . + AM [I, J] * BV[J]; end; end;procedure UVV; var I,J:integer; beginfor I:=l to N dofor J:=1 to N do

68. CMI,J. :=0 ; for K:=l to N do

69. S := AM1,1. * (AM[2,2]*AM[3,3] AM[2,3]*AM[3,2]); S := S - AM[1,2] * (AM[2,1]*AM[3,3] -AM[2,3]*AM[3,1]);

70. D := S + AM1,3. * (AM[2,1]*AM[3,2] -AM[2,2]*AM[3,1]); end;end (* case *)else writeln ('MATLIB: size not legal in DET'); end;procedure OBM; var I,J ¡integer;1. S ¡extended;begin1. DET (AM,S);if abs(s) > 1E-500 then case N of2 : begin

71. CM1,1. := AM[2,2]/S; CM[1,2] := -1.*AM[1,2]/S; CM[2,1] := -1.*AM[2,1]/S; CM[2,2] := AM[1,1]/S ; end;3 : begin

72. SI, S2, SUM1, SUM2 .-real;begin1141. Y :=RANDOM;1. Y<0.999999 THEN

73. Y :=R*(-LN(1-Y) ) ; EXR:=Y1. END;end.

74. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ МАТРИЦЫ И ПРИ ПОСТОЯННОМ ПЕРИОДЕ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВprogram Rteor; uses MATLIB,Crt;исходные параметры модели *)const

75. Q = 10.0 ; (* отношение сигнал/шум *) Те = 200е-09; (* длительность чипа,с *) SKZVU = 333.3; (* скорость звука м/с *) SKSVE = 3.0е08; (* скорость света - м/с *) MAXSKO = 6.0; (* максимальная относительная скорость в махах*)

76. GE = 9.8; (* ускорение свободного падения м/с**2

77. MAXPER = 10.0; (* максимальная взаимная перегрузка в g *)

78. PERBK = б.5е-03; (* период следования импульсоввбазовом канале в сек *) KOLBK =1; (* количество базовых каналов вканале *)параметры случайной модели задержки *) ALFA = 0.05; BETA = 0.1;var Fрезультатов*)1. Sizm DELTAT

79. SAmax задержки *) Na шума *)

80. R0 : matrix; (* матрица корреляционная начальная *)

81. TRM(A,Ml); OPM(R1,M1,'*',M2); 0PM(A,M2,'*',Ml); 0PM(Ml,F,' + ' ,R2) ;end;procedure MRapost(R1:matrix; var R2:matrix);var K1: real;begin

82. K1 := SQR(Sizm)/(SQR(Sizm)+R11, 1. ) ; UMS(R1,R2,K1); end;1. BEGINорганизуем массив для вывода результатов *) assign(F,1REZ.DAT'); rewrite(F);определяем СКО измерения, максимальное СКОускорения задержки, интенсивность формирующегошума *)

83. Sizm := SQRT(1.0/(Q*SQR(0.5*Pi/Te))); SAmax := (MAXPER * GE) / ( 3 . 0*SKSVE) ; Na := 4.0 * BETA * SQR (SAmax) ;

84. Сформируем начальную матрицу R *) { RO1,1. := SQR (T e);}1. R01, 1. = SQR (S izm);1. R01, 2. = 0;1. R01, 3. = 0;1. RO 2, 1. = 0;

85. RO 2, 2. = (MAXSKO*SKZVU/SKSVE

86. RO 2, 2. = SQR (R0 [2,2]),1. RO 2, 3. = 0;1. RO 3, 1. = 0;1. RO 3, 2. = 0;1. RO 3, 3. = SQR(SAmax);определим период следования импульсов в канале *) 0ЕЪТАТ := PERBK/KOLBK;определим постоянные матрицы *)формируем матрицу А *)

87. K : integer; (* текущие индексы *) A,FI : matrix; (* матрицы коэффициентов *) Rl,R2,Rapr :matrix; (* корреляционные матрицы *) temp : real;procedure MRapr(A,F,Rl :matrix; var R2 ¡matrix); var Ml,M2 : matrix;begin

88. TRM(A,Ml); OPM(R1,M1, '*',M2); 0PM(A, M2,'*', Ml); 0PM(Ml,F,'+',R2);end;procedure MRapost(R1:matrix; var R2:matrix);var Kl: real;begin

89. Kl := SQR(Sizm)/(SQR(Sizm)+R11,1.); UMS(Rl,R2,Kl) ; end;1. BEGINорганизуем массив для вывода результатов *) assign(F,'Rexstr2.DAT'); rewrite(F);определяем СКО измерения, максимальное СКОускорения задержки, интенсивность формирующегошума *)

90. Sizm := SQRT(1.0/(Q*SQR(0.5*Pi/Te)));

91. SAmax := (MAXPER * GE) / ( 3 . 0 * S KS VE) ; Na := 4.0 * BETA * SQR(SAmax);

92. Сформируем начальную матрицу R *) { RO1,1. := SQR (T e);}1. R0 1, 1. = SQR (S izm);1. R0 1, 2. = 0;1. R0 1, 3. = 0;1. R0 2, 1. = 0;

93. ПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ИМПУЛЬСОВ В СПЗ И ТС1, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЗАДАННУЮ ОШИБКУ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ НА ЭТАПАХ ТС1 И ТС2 ПРИ ПОСТОЯННОМ ПЕРИОДЕ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВprogram Nvxod; uses MATLIB,Crt;исходные параметры модели *)const

94. Q = 10.0 ; (* отношение сигнал/шум *) Те = 200е-09; (* длительность чипа,с *) SKZVU = 333.3; (* скорость звука м/с *) SKSVE = 3.0е08; (* скорость света - м/с *) MAXSKO = 6.0; (* максимальная относительная скорость в махах*)

95. GE = 9.8; (* ускорение свободного падения м/с**2

96. MAXPER = 10.0; (* максимальная взаимная перегрузка в g *)

97. Sizm : real; (* СКО измерения задержки *) DELTA Т : real; (* период следования импульсов

98. S A max : real; (* максимальное СКО ускорениязадержки *)

99. Na : real; (* интенсивность формирующегошума * ) 1.c2 : integer; (* значение степени двойки вмаске TC2 *)

100. Ttc2 : real; (* период следования импульсов1. TC2 *) 1.cl : integer; (* текущее значение степенидвойки в маске TCI *)

101. Ttcl : real; (* текущий период следованияимпульсов TCI *)

102. Asp3, FIsp3 ¡matrix ; (* постоянные матрицы наэтапе СПЗ *)

103. Atcl, FItcl ¡matrix ; (* постоянные матрицы наэтапе TCI *)

104. Atc2, FItc2 ¡matrix ; (* постоянные матрицы наэтапе TC2 *)

105. Nsp3 : integer; (* количество импульсов СПЗ*)

106. Ntcl : integer; (* количество импульсов ТС1*)

107. Flag : integer; (* флаг выполнения условия *)

108. RO : matrix; (* матрица корреляционнаяначальная *)

109. К : integer; (* текущие индексы *)

110. Rlsp3,R2sp3,Raprsp3 ¡matrix; (* корреляционные матрицы для СПЗ*)

111. Rltcl,R2tcl,Raprtcl :matrix; (* корреляционные матрицы для TCI*)

112. Rltc2,R2tc2,Raprtc2 :matrix; (* корреляционные матрицы для TC2*)temp : real;label XAXA,XOXO;procedure MRapr(A, F, R1 :matrix; var R2 ¡matrix);var Ml,M2 : matrix;begin

113. TRM(A,Ml); OPM(R1,M1,'*',M2); 0PM(A,M2,'*',M1); OPM (Ml, F, ' + ' ,R2) ;end;procedure MRapost(R1:matrix; var R2:matrix);var Kl: real;begin

114. Kl := SQR(Sizm)/(SQR(Sizm)+R11,1.); UMS(Rl,R2,Kl); end;шумаорганизуем массив для вывода результатов *) assign(F,'REZ.DAT'); rewrite(F) ;определяем СКО измерения, максимальное СКОускорения задержки, интенсивность формирующего

115. Sizm := SQRT(1.0/(Q*SQR(0.5*Pi/Te))); SAmax := (MAXPER * GE) / (3 . 0*SKSVE) ; Na := 4.0 * BETA * SQR(S A max);

116. Сформируем начальную матрицу R *)

117. R01,1. R0[1,2] RO[1,3] R0[2,1] RO[2,2] RO[2,2] RO [2,3] RO[3,1] RO[3,2] RO[3,3]1. S izm); {(T e);}1. SQR 0, 0 0

118. ALFA*DELTAT; DELTAT; 0; 0;10 BETA*DELTA T;формируем матрицу FI *)

119. Atc21,1. Atc2[1,2] Atc2[1,3] Atc2[2,1] Atc2[2,2] Atc2[2,3] Atc2[3,1] Atc2 [3,2] Atc2[3,3]1;1. Ttc2;0.5*SQR(Ttc2); = 0;

120. ALFA*Ttc2; = Ttc2; = 0; = 0;10 BETA*Ttc2;формируем матрицу FI FItc2 1,1. : = 0.5*Na*SQR(Ttc2)*SQR(Ttc2)*Ttc2/20.0;

121. FItc21,2. FItc2[1,3] FItc2[2,1] FItc2[2,2] FItc2[2,3] FItc2[3,1] FItc2[3,2] FItc2[3,3]0.5*Na*SQR(Ttc2)*SQR(Ttc2)/8.0;0.5*Na*SQR(Ttc2)*Ttc2/6.0;1. FItc21,2.;20 * FItc21,3.;0.5*Na*SQR(Ttc2)/2.0;1. FItc21,3.;1. FItc2 2,3.;0.5*Na*Ttc2;

122. Ttcl := DELTAT; writeln(' Nbk= ',Inbk,1. Ttc21.c2= ',Itc2,' Ttc2=организуем цикл по периоду следования импульсов ТС1 *)

123. FOR Itcl:=1 ТО Itc2 DO begin1. Ttcl:=Ttcl*2.0;определим постоянные матрицы на этапе TCIформируем матрицу А *)

124. Atel1,1. Atel[1,2] Atel[1,3] Atel[2,1] Atel[2,2] Atel[2,3] Atel[3,1] Atel[3,2] Atel[3,3]1; = Ttcl;0.5*SQR(Ttcl); = 0;

125. ALFA*Ttcl; = Ttcl; = 0; = 0;10 BETA*Ttcl;формируем матрицу FI *) FItcl 1,1. : = 0.5*Na*SQR(Ttcl)*SQR(Ttcl)*Ttcl/2 0.0;

126. Nsp3 := 1; Flag :=1; while (Flag=l) DObegin

127. Rlsp3:=R0; FOR I:=1 to Nsp3 DO begin

128. MRapr(Asp3,FIsp3,Rlsp3,Raprsp3 ^ MRapost(Raprsp3,R2sp3); Rlsp3:=R2sp3; temp:=sqrt (Rlsp3 1,1.); end; Flag:= 0; Rltcl:= Rlsp3;1. FOR I:=1 to 20 DO begin

129. Ntcl := 1; Flag :=1; while (Flag=l) DObegin

130. Rltcl:=Rlsp3; FOR I:=1 to Ntcl DO begin

131. MRapr(Atcl,FItcl,Rltcl,Raprtcl); MRapost(Raprtcl,R2tcl); Rltcl:=R2tcl; temp:=sqrt(Rltcl1,1.); { gotoxy(1,1);writeln(' ',Nsp3,' ',Ntcl,'temp);}end; Flag := 0; Rltc2 := Rltcl; FOR I:=1 to 20 DO begin

132. MRapr(Atc2,Fitc2,Rltc2,Raprtc2); temp:=sqrt(Raprtc21,1.); if (sqrt(Raprtc2[1,1])>Sekstr)then Flag := 1; MRapost(Raprtc2,R2tc2);