автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование критерия "ценность информации" для оценки электромагнитной совместимости радиолокационных станций

РГ6 од

" На правах рукописи

Ду Цзычэн

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЯ «ЦЕННОСТЬ ИНФОРМАЦИИ» ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Специальность 05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные сис+емЬт и устройства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург -1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном Электротехническом Университете им. В.И. Ульянова (Ленина).

Научный руководитель -

кандидат технических наук, профессор Викторов А.Д. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Пащенко Е.Г.,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Гутин B.C.

Ведущая организация - НИИ радиоэлектроники и лазерной техники при МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Защита состоится июня 1998 г. _час. на заседании

диссертационного совета Д063.36.03 Санкт-Петербургского Государственного Электротехнического университету им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан"

jxaPL 1998 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Егорова С.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вследствие быстрого увеличения числа радиолокационных станции (PJIC), перегрузки частотного диапазона, тенденции к повышению мощности передатчиков и т.д. проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее время является актуальной. Обеспечение ЭМС радиоэлектронных средств (ЮС) является двусторонним процессом, сводящимся к максимальному снижению уровня помех источников радиоизлучения и принятию мер борьбы с помехами при радиоприеме. В трудах Апоровича А.Ф., Владимирова В.И., Викторова А.Д., Виноградова Е. М., Винокурова В.И., Евтухина Г.Н., Егорова Е.И., Князева А.Д., Пащенко Е.Г., Пчелкина В.Ф., Феоктистова Ю.А., Харченко И. П., Царькова Н.М. и других разработаны фундаментальные вопросы, посвященные проблеме ЭМС ЮС. Благодаря этим работам, проблема обеспечения ЭМС формируется в новое самостоятельное научно-техническое направление.

Процесс решения задач ЭМС ЮС может быть разделен на следующие этапы: оценка электромагнитной обстановки (ЭМО); оценка качества функционирования ЮС при воздействии непреднамеренных помех; оценка ЭМС ЮС; обеспечение ЭМС РЭС. Данная работа посвящена первым трем этапам общей задачи ЭМС ЮС с применением в области радиолокации. Особое внимание уделено выбору критерия, характеризующего качество функционирования PJ1C в условиях воздействия непреднамеренных помех и разработке статистической модели ЭМО при работе PJ1C.

Электромагнитной совместимостью радиоэлектронных средств называют способность ЮС функционировать с заданным качеством в заданной ЭМО и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим радиоэлектронным средствам. Из определения ЭМС видно, что при анализе ЭМС, во-первых, необходимо оценивать эффективность ЮС в данной ЭМО; во-вторых, оценивать степень опасности помехи, созданной мешающим источником; в-третьих, критерий оценки ЭМС должен в возможно полной мере характеризовать влияние непреднамеренных помех.

Выбор критерия оценки ЭМС РЭС, соответствующего требованиям теории ЭМС и задачам РЛС является актуальным. Существующие частные критерии оценки ЭМС имеют некоторые недостатки, например, не учитывают комплексного подхода к воздействию помех, кон-

кретизация структуры приемника приводит к усложнению анализа и расчетных формул, кроме того, в них не отражаются особенности задач, решаемых РЛС, и проблемы ЭМС РЛС. Использование конкретных критериев, отражающих качество функционирования РЛС, позволяет оценить работоспособность РЛС, но не проанализировать изменение ЭМО , которое привело к возникновению проблемы ЭМС. Использование информационных критериев позволяет оценить потенциальные возможности РЛС, но плохо отражает качество рещения задачи. Необходим критерий, который отражал бы изменение качества функционирования РЛС вследствие изменения ЭМО. Вследствие недостаточной изученности обобщенного критерия для оценки ЭМС необходимы дальнейшие исследования этой проблемы, чему и посвящена данная работа.

В качестве критерия для оценки качества функционирования РЛС широко используют статистические критерии, наиболее общим из которых является средний риск. Попытки применить теоретико-информационный подход к радиолокаций были предприняты давно. По-видимому первой из работ такого рода была монография Вудворда "Теория вероятностей и теория информации с приложением в радиолокации". В информационных критериях наиболее общими являются понятия энтропии и количества информации. При анализе дезинформационного действия случайных помех с различными законами распределения вероятностей К. Шеннон пришел к выводу, что вносимая помехой дезинформация определяется не только мощностью этой помехи, но еще зависит от вида ее закона распределения. Дезинформационное действие помехи определяется ее энтропией. Для того, Чтобы характеризовать увеличение неопределенности (дезинформацию) в системе вследствие воздействия непреднамеренных помех, можно использовать количество информации о помехе, которое равно разности двух энтропии при наличии и отсутствии сигналов мешающих станций.

Между статистическими и информационными критериями существует отличие. Для того, чтобы получить желаемое решение, статистические критерии требуют указания вида функции стоимости, связанной с характеристиками РЭС, т. е. характеристик преобразования сигнала и помехи в РЭС. Информационные критерии отражают потенциальные характеристики системы. Эти два класса критериев плохо связаны друг с другом-.

В работе Стратоновича Р.Л. предложено понятие "Ценность информации", которая определяется как разность Между значениями двух рисков при получении этой информации и при ее отсутствии. Ценность информации количественно определяется здесь как та максимальная польза, которую данное количество информации способно принести для уменьшения средних потерь. Ценность информации соединяет статистический и информационный подходы к выбору критерия. В данной работе сделана попытка расширить понятие ценности информации для оценки того, какой ущерб приносит системе увеличение неопределенности вследствие воздействия непреднамеренных 11(3-мех.

Анализ ЭМС начинается с оценки ЭМО. В этой проблеме болШоб внимание уделяется построению статистической модели ЭМО. Существующие статистические модели ЭМО описывают непрерывные Помехи с гауссовским распределением, или частные случаи импульсных помех с постоянной амплитудой. Обобщенная модель, с помощью которой возможно моделировать различные виды помех, отсутствует. Эдна из глав данной диссертации посвящена разработке такой модели. Цель работы. Разработка и исследование критерия оценки ЭМС РЛС, использующего меру «Ценность информации». При этом в работе основное внимание обращается на следующие ЬоИросы: » анализ критериев и методов оценки ЭМС РЭС;

• обоснование применимости критерия «Ценность информации» для оценки ЭМС ЮС;

• построение алгоритма оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации»;

» анализ ЭМО при работе РЛС И разработка статистической модели ЭМО;

► применение критерия «Ценность информации» для оценки ЭМС РЛС;

• экспериментальное Исследование оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации».

У1ё-годЁ.1 Исследования. Для решения поставленных задач применялись результаты теории статистических решении, теории информации, теории потоков сигналов, теории ЭМС РЭС, а также методы математиче-жого моделирования.

Новые научные результаты. При решении постановленных задач были

получены результаты, определяющие новизну работы, и выносимые на

защиту. К ним относятся:

• предложен и исследован критерий "Ценность информации" для оценки ЭМС РЛС, который позволяет оценить потенциальную опасность источника излучения (вводится количественная мера этой оценки - количество информации о помехе), а также оценить, какое ухудшение качества функционирования РЛС произошло вследствие воздействия непреднамеренных помех. Для количественной оценки ухудшения качества функционирования РЛС. предложена мера "Ценность информации". Этот критерий, в отличие от ранее известных критериев, позволяет рассчитывать ЭМС РЛС с учетом помехо-вой обстановки и с учетом задач, решаемых РЛС;

• получена обобщенная статистическая модель ЭМО при импульсных помехах с учетом временных и интенсивных параметров мешающих сигналов, которая в отличии от ранее известных моделей имеет более общий характер. Из предложенной модели можно получить, как часгНый случай, модели, соответствующие хаотическим импульсным помехам, в том числе и модель" Тип А М^сМеШп ", и активным импульсным помехам, созданным РЭС (РЛС);

• разработан алгоритм оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации» в связи с функциональной задачей РЛС - оценка радиолокационных параметров;

• разработана методика проведения эксперимента для оценки ЭМС РЛС по критерию «Ценность информации».

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем:

• в соответствии с классификацией задач, решаемых РЛС, получены аналитические выражения для ценности информации в задачах обнаружения, распознавания и оценки парам<щюв. Эти выражения позволяют произвести расчет и количественную оценку ЭМС РЛС;

• полученные статистические модели ЭМО дозволяют аналитически рассчитывать информационные 'Характеристики полезных и мешающих сигналов. Результаты этих-расчетов позволят оценить дезинформационное действие помех и выяснить наиболее опасные источники;

• показан пример оценки ЭМС РЛС с функциональной задачей опенки радиолокационных параметра по критерию «Ценность информации» в соответствии с разработанным алгоритмом;

• разработана методика проведения эксперимента для оценки ЭМС PJIC по критерию «Ценность информации» и обработки экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались:

• на ежегодных научно-технических конференциях СПГЭТУ в 19961998гг;

• на 3-ем международном симпозиуме по ЭМС и ЭИЭ (ЭМС-97). С -Петербург 1997г.

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 1 статья и 4 тезиса доклада на конференциях. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 91 наименование. Основная часть работы изложена на 142 страницах машинного текста. Работа содержит 37 рисунков и 3 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определяется научная проблематика работы, обосновывается ее актуальность, приводятся цель, задачи, основные положения, выносимые на защиту и основные практические результаты диссертационной работы.

В первой главе на основании обзора существующих критериев оценки ЭМС РЗС, предлагаемых различными авторами, дана классификация критериев оценки ЭМС РЭС, которые могут быть подразделены на статистические критерии, основанные на результатах теории статистических решений; на информационные критерии, использующие теорию информации, и на совместный критерий, связывающий теорию статистических решений с теорией информации. Критерий "Ценность информации" соединяет статистический и информационный подходы к выбору критерия оценки ЭМС PJ1C.

Обоснован критерий "Ценность информации". Допустим, что принятый сигнал можно представить в виде

y(t)=F[So(t,A),n(t),ks(t)], где: y(t) - наблюдение; s0(t,A) = s0 - полезный сигнал, А - вектор параметров сигнала s0(t,A); n(t) - шум приемника; s(t) - мешающий сигнал;

к=0 или 1. при отсутствии или наличии мешающего сигнала соответственно; F[,] - оператор, описывающий закон комбинирования сигнала и помехи. При отсутствии и наличии мешающего сигнала можно определять энтропии и риски в соответствии с табличен

у(0=Р[п(0.М0] у(1)=Р150(1Л)л(1)М1)]

при к =0, Н0(у)=-1\У0(у)1с^\У0(у)с1у

при к = 1, Н.Су^-^Моеад^у^у • ;

где и «"¡(у) - плотность распределения вероятностей наблюдения,

соответственно, при отсутствии (в этом случае помехой является шум приемника) и при наличии мешающего сигнала; Н0(у) й Н,(у), к0 и И, -соответствующие этим ситуациям энтропии и риски.

В работе разработан критерий оценки потенциальной опасности источников излучения - количество информации о помехе (КИП), которое определяется выражением г

1=Н,(у)-П0(у). (1)

Энтропия является мерой неопределенности, создаваемой помехой. Количество информации э помехе характеризует увеличение неопределенности в приемнике вследствие воздействия помехи от мешающего источника.

Рассмотрены зависимости количества информации о помехе, соответствующие трем видам помех (непрерывным гаусовским и синусоидальным, и импульсным с постоянной амплитудой) от мощности мешающего сигнала. Результаты исследования показали, что мешающие источники с разными видами распределения создают различный уровень неопределенности в приемнике при одинаковой мощности. Поэтому можно использовать количество информации о помехе для оценки потенциальной опасности источника излучения.

В работе предложен и разработан критерий для оценки ЭМС РЛС - "Ценность информации", который определяется

У=а,-Я0. . ' (2)

Ценность информации характеризует увеличение средних потерь в системе вследствие воздействия мешающего сигнала. Она количественно оценивает влияние увеличения, неопределенности в системе на качество функционирования РЛС. ¡Рассматривая ценность мешающей информации, можно определить насколько ухудшается функционирование системы из-за влияния мешающего сигнала.

В соответствии с задачами РЛС (обнаружение/оценка параметров и распознавание) получены общие выражения для ценности информации.

В работе рассмотрены методы оценки ЭМС РЭС. В результате их исследования предложен алгоритм оценки ЭМС PJIC по критерию "Ценность информации", который заключается в следующем:

• на первом этапе производятся анализ и оценка состояния комплекси-рования РЛС (парная, групповая, или комплексная); учитываются технические характеристики анализируемых РЛС, пороговое значение ценности информации, параметры трассы распространения и т.д.;

• на втором этапе учитывается электромагнитная обстановка при работе РЛС. Для этого проводятся: частотный анализ; расчет энергетических параметров мешающих сигналов и полезного сигнала на входе приемника; расчет и анализ плотности распределения вероятностей сигнала на входе приемника;

• на третьем этапе вычисляется количество информации о помехе;

• на четвертом этапе вычисляется ценность информации;

• на пятом этапе принимается решение о возможности выполнения функциональных задач РЛС по пороговому критерию. Для проблемы ЭМС совокупности РЛС необходимо оценивать качество функционирования-каждой отдельной РЛС в совокупности РЛС. Когда одно из следующих неравенств удовлетворяется, ЭМС совокупности РЛС не обеспечивается:

Vt(A,,А..,An) > V10 ■

Vi(A,,A2,...,AN)>Vi0 , , (3)

VM(A1,Aa,...,AN)> VM0 где At - векторный параметр сигнала, связанного с k-м излучателем, k¿fÑ, N - число излучателей; V¡() - ценность информации i-ro приемника (или рецептора); V¡0 - ее пороговое значение; М - число приемников РЛС.

При групповой оценке ЭМС рассматривают проблему ЭМС i-ro приемника и N передатчиков. В этом случае соотношение (3) превратится в

V¡(A„A2.....An)>V¡0. (4)

Для парной оценки ЭМС возникает проблема ЭМС i-ro приемника и j-ro передатчика, тогда (4) превратится в

V¡(Aj)> V¡0; (5)

• на шестом этапе, когда возникает вопрос о несовместимости, необходима выдача рекомендаций о мерах по обеспечению ЭМС ( ограничение мощности передатчика, частотно-территориальный разнос РЛС и т.д.)

Вышеизложенный алгоритм для оценки ЭМС РЛС соответствует случаю, когда уровень помехи не превышает уровня насыщения приемника, т.е. не происходит блокирования приемника.

Во второй главе разработана статистическая модель ЭМО при работе РЛС. Для решения этой задачи рассмотрены следующие вопросы: анализ статистических характеристик и описание плотности распределения вероятностей мешающего сигнала; анализ известных моделей ЭМО; в отличии от ранее известных моделей ЭМО, учитывая особенности ЭМО при работе РЛС, разработана обобщенная статистическая модель потоков импульсных сигналов; получены модели конкретных видов помех с помощью paзpaбoíaннoй общей модели ЭМО; вычислены информационные характеристики ЭМО Для хаотических и активных импульсных помех.

Помеху на входе приемника определим следующей формулой.

г

у=2>А+п.

1=1

где г - число мешающих источников; и. - 1-й мешающий сигнал; п - шум приемника; с. =0 при отсутствии ¡-го импульсного сигнала или с. =1 при

наличии ьго импульсного сигнала

В большестве случаев РЛС работают в импульсном режиме, поэтому рассмотрим статистическую модель ЭМО при импульсных помехах. Сущность методики описания плотности распределения вероятностей (ПРВ) г импульсных сигналов на входе приемника заключается в следующем:

• учитываются как интенсивный параметр отдельного сигнала в потоке сигналов, так и временной. Интенсивный параметр характеризуется ПРВ помехового сигнала. Временной параметр характеризуется вероятностью появления импульса р=т/Т (здесь т - ширина импульса, Т -период Следования импульсов). В связи с особенностями обработки радиолокационных сигналов при определении временного параметра учитывается длительность импульса полезного сигнала;

• используя теорию импульсных потоков, определяется функция состояния совпадения 8 импульсных сигналов в данный момент времени. Существует (г+1) таких состояний при воздействии г импульсных последовательностей

Р(г.5)="т~-П(и +Ш ) ' 5=(Ц...,г

где и( означает событие появления импульса 1-го потока в данный момент времени, вероятность появления такого события и( - р(и()=р(; а и, - противоположное событие, и для и, имеем р(Ц)=я( , где .

Эти состояния несовместны. Полная функция состояния равна сумме этих (г+1) функций состояния

1=1 . х=о

• используя методы теории вероятностей, из полной функции состояния получена обобщенная ПРВ сигнала смеси суммы г импульсных потоков и шума приемника

»(у/г)=ч^ г-чг (у)+р,р2. • рг (у)® (у)®- • -® №г (у)+

х№(У/иа1иа2-и8иыйЬ2-йЬ(г_5))| ,,«2*-.*«** (6)

*Ы*Ь2#-*Ь(г-<;)

где «®» - математическая операция "свертка"; №0(у) - плотность распределения вероятностей шума приемника, «^(у) (¡-1Д---,г) - плотность распределения вероятностей напряжения ¡-го импульсного сигнала; ^У/иа1иа2...иа5имиь2...иь(г^) - плотность распределения вероятностей

напряжения суммы сигналов у=иа1+иа2+...+иа5+п; условие [а1*а2А..*аз*Ь1*Ь2*...;4Ь(г-8)] гарантирует, что в каждой комбинации значения индексов не равны друг другу.

Для различных видов импульсных потоков с различными характеристиками на основе формулы (6) можно по%чить конкретные выражения. Например, когда интенсивные параметры каждого потока импульсов одинаковы и имеют однотипную плотность распределения вероятностей, то (6) имеет следующий вид

" I

и'0(у)®\У1(у)®-®Ш5(у). (7)

При условии р,=р2="-=рг-р0 (7) имеет следующий вид

Му / 0=^ ^ р/ Ч дГ~8 0 (у) ®) (У)® ■ ■ ® (у) •

5=0

В работе применены полученные обобщенные статистические модели для моделирования конкретных ситуаций ЭМО при работе РЛС, и получены:

• обобщенная статистическая модель хаотических импульсных помех

w(y)=Z41e"AwQ(y)®w1(y)®-®wi(y)( (8)

«•о

где А - импульсный индекс.

Используя модель ЭМО (8) можно получить модели хаотических импульсных помех с случайной и постоянной амплитудой, э томчисде и модель "Тип-А Middleton", В соответствии с этими видами помех вычислены их информационные характеристики;

• статистические модели активных импульсных помех, созданных одной или группой PJ1C, и вычислены зависимости количества информации о помехе от параметров и числа мешающих источников. Например, на рис.1 показаны ПРВ потока сигналов от п мешающих импульсных источников (а) и зависимости количества информации о помехе от среднего значения отношения мощности гауссовских шумовых компонент к импульсным (Ь). Из рисунков видно, что форма ПРВ потока помеховых сигналов на входе приемника, созданных PJIC с импульсном режимом, отличается от гауссова распределения. У нее «тяжелые хвосты». При увеличения числа мешающих источников, интенсивного параметра мешающего сигнала КИП растет и стремится к постоянному значению. В области малого значения интенсивного параметра мешающего сигнала КИП изменяется быстрее.

В третьей главе основное внимание уделяется оценке ЭМС PJIG с функциональной задачей оценки радиолокационных параметров по критерию "Ценность информации", ;

Получено выражение для ценности информации при квадратичной функции стоимости и показано, что ценность информации в этом случае зависит от дисперсии и смещения оценки параметра. В работе исследованы аномальная и нормальная ошибки: для нормальной ошибки цопусти, что оценка параметра является несмещенной, а дисперсия оценки параметра определяется неравенством Крамера-Рао; для аномальной ошибки используют приближенные выражения для смещения и дисперсии ошибки оценки.

В работе рассмотрена задача вычисления вероятности надежности оценки параметра, которая может быть сформулирована таким образом: найти вероятность ошибки при различении М ортогональных независимых сигналов, эти сигналы отличаются друг от друга значением оцениваемого параметра А: Af=AM+i5A , i = ü,l,...,M-l, M = D/8A, где 6А - ширина выходного сигнального пика, определяемая корреляционной

функцией по оцениваемому параметру. Рассмотрены зависимости вероятности надежности оценки параметра от количества информации о помехе и сделан вывод: вероятность надежности оценки параметра характеризует качество работы РЛС в условиях воздействия непреднамеренных помех.

W(y)

1 , Г=10 - 1 1

Г=20 о„=2 В=2

- Г-30 Р Ро =0.05 -

- л / 14 К: Ча г! Л -

-------« 1 -----------------

—20 0 20 40

Рис. 1-а. ПРВ помех от группы мешающих источников, ( в=<то! /рСТ|12, а, и оа - дисперсии шумовой и импульсной компонент) 1„(биг)

1.5

0.5

- Г=10 V Г-20 ^ 1 1 1

_ 1 1 ст0=2 I

В

0 0.2 0.4 0.6 0 8 1

Рис.1-Ъ КИП от группы мешающих источников. Получено выражение для ценности информации в этом случае

■ 1-(М-1)У(^1пфд2Р2щ) ^.щ^^о'ш)

21п,фЧ2о2шг

12

!А=О

Ч-о

|[1-(М-1)У(^<1,д2Д2ш)|(М_1)МгУ()/1пфд2а2ш)

где индексы "1" и "О", при наличии и отсутствии мешающих сигналов, соответственно; о2га - дисперсия шума; я2 = Е/2Ма2П1 - отношение сигнал/шум на входе приемника, Е - энергия сигнала, Д(= , Гт„ -

о

наивысшая частота спектра сигнала, г5 (А) - вторая производная нормированной корреляционной функции сигнала по оцениваемому параметру; 1„,ф- количество информации Фишера относительно помехи.

Получены зависимости ценности информации от количества информации о помехе при отдельном и групповом импульсных мешающих сигналах ( рис.2 ). Из кривых видно, что ценность информации растет с увеличением количества информации о помехе. В области малого значения количества информации о помехе различие ценности информации при разном числе мешающих источников невелико. При увеличении КИП это различие увеличивается.

69.536

52.627

35.718

18.81

V к

1=20

г=15

1=10 о =2 ш ч2=-

] '=0.01 М=10 )

0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1„(бнг)

Рис.2 Зависимость ценности информации от КИП от группы мешающих источников, где г - число мешающих источников.

Предложена методика реализации алгоритма оценки ЭМС РЛС по критерию "Ценность информации" в задаче оценки радиолокационных параметров. Конкретизированы следующие вопросы:

• пороговое значение ценности информации Удсо. Допустим: VAon=kR0, где R0 - риск при отсутствии мешающих сигналов, к - коэффициент, отражающий допустимую степень снижения эффективности работы РЛС вследствие воздействия мешающего сигнала.

При большом отношении сигнал/помеха пороговый критерий (3)-(5) в соответствии с задачей оценки параметра имеет в следующее выражение: когда 1пф <1п,ф/д0п = l/(l+k)Pmin, ЭМС не обеспечивается; когда = l/(l + k)Pmin, ЭМС обеспечивается;

• частотный анализ. В случае парной оценки непреднамеренная помеха проникает на вход супергетеродинного приемника при выполнении

неравенства (здесь приемник i-ro PJ1C и передатчик j-го РЭС):

Pfj-^-^n

n-ryv

Afjx(p,m)-t-Afix

ш 1 m ~к

где fj.fi,fn - частоты мешающего передатчика . пасгройки приемника и промежуточная, соответственно; ÄfjX(p,ni) - полоса частот мешающего передатчика на р-й гармонике и уровне ХдБ при образовании т-го побочного канала приемника; - полоса пропускания усилителя промежуточной частоты приемника на уровне ХдБ; т| - признак настройки гетеродина приемника; v - признак зеркального канала приема;

• расчет энергетических параметров мешающих сигналов. При парной оценке ЭМС мощность непреднамеренной помехи на входе приемника:

ри = рАо, с° ПК,

(4rfjnrn) s=i

где Pj - выходная мощность радиопередатчика; Gj,G| - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн; с0 - скорость света; fjn - частота помехи, создаваемой передатчиком j-го ЮС; г0 - базовое расстояние, равное одному метру; сомножители ks (s=i,...,n) являются коэффициентами ослабления воздействия непреднамеренных помех.

Приведен пример анализа и расчета оценки ЭМС двух РЛС по предложенной методике. Первая PJIC - наземная PJIC определения высоты воздушных целей; рабочая частота f,=6200Mrn; чувствительность приемника Pimin =-130дБ/Вт. Вторая - наземная РЛС обнаружения воздушных целей; две фиксированных рабочих частоты ^,=2067МГц и fj2 =3071.5МГц. Расстояние между ними 10км. Другие параметры заданы. Задача заключается в оценке влияния помехи от второй РЛС на работу первой. Результаты расчета показали, что частоты непреднамеренных помех: Г^п1=б201МГц для основного канала приемника и fjn2 = 6143МГцдля зеркального канала приемника. Мощность на входе приемника первого РЛС: для fjn, (1,8хКГ1г;!,8х10~'г;5,4х10"",2;5,4хКг'4.)Вт для ГТ-FR, ГТ-ER, БТ-FR л БТ-BR соответственно; для fjnJ (3,6х10-|3;3,бх10-'3;1,2x10-^-1,2*10-,4.)Вт для ГГ-TR, ГТ-BR, BT-TR и БТ-ER соответственно, где ГТ и БТ - главный и боковой лепесток антенны передатчика, FR и BR - гласный и боковой лепесток антенны приемника.

Результаты расчета оценки ЭМС по предложенному алгоритму показали: между двумя РЛС существует проблема ЭМС, за исключением ситуации БТ-BR по главному каналу приемника (степень недостаточности обеспечения ЭМС количественно составляет величину 8 -

13дБ) и по зеркальному каналу для БГ-ГЛ (степень недостаточности обеспечения ЭМС количественно составляет величину 13дБ). Результаты расчета показали работоспособность предложенного алгоритма.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию оценки электромагнитной совместимости радиолокационных станций по критерию " Ценность информации ".

В эксперименте две четырехсантиметровых импульсных РЛС располагаются на полигоне. Одна из них является нормальной рабочей станцией (НРС). Относительно нормальной рабочей станции другая является мешающей станцией (МС). На рис.3 показана схема соединения измерительной аппаратуры и ПЭВМ с нашей нормальной рабочей станцией. Наблюдаемый сигнал y(t) поступает на вход приемника PJIC. На выходе квадратурных каналов приемника получаем два ортогональных сигнала у, (t> и yQ(t). Анализируемые реализаций случайного процесса y,(t) и yQ(t) поступают на вход платы обработки радиолокационной информации (ПОРЛИ ). В ПОРЛИ после аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал в цифровой форме поступает через оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) в ЭВМ. У (О J Вход приемника;

Л инейная часть прием ника

Г. О Р Л И

Рис.3, Схема соединения измерительной аппаратуры и ПЭВМ с вазовой РЛС

Предложен и исследован метод проведения эксперимента для оценки ЭМС РЛС по критерию "Ценность информации". Исследован метод обработки экспериментальных данных для оценки плотности распределения вероятностей помехового сигнала, раслег произведен но ме-

тоду гистограмм, проверена гипотеза о стохастической независимости и стационарности экспериментальных данных.

На рис.4 показаны гистограммы, построенные по данным эксперимента. По ним определено количество информации о помехе и ценность информации. Из расчета ясно, что вследствие воздействия мешающей РЛС существует помеха с информационной характеристикой 0.33 бит, которая вызвала увеличение риска. Ценность этой информации составила 0.21/Л, где Л - коэффициент, определяемый видом полезного сигнала.

а) МС не работает, НРС работает; Ь) МС и НРС работают.

Рис, 4 Гистограммы сигнала У,

По предложенной методике оценки ЭМС РЛС по критерию ценности информации (глава 3) сделаны расчеты ЭМС. Результаты расчета показали, что в данной ЭМО наша базовая РЛС не может работать, т.е. появляется проблема ЭМС (степень недостаточности обеспечения ЭМС количественно составляет величину 3,5дБ).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработа.. критерий оценки электромагнитной обстановки - количество информации о помехе, которое равно разности энтропии при наличии помеховых сигналов и при их отсутствии. Количество информации о помехе характеризует увеличение неопределенности в системе, созданное помехами от мешающих источников. Используя количество информации о помехе можно оценивать потенциальную опасность мешающих источников.

2. Разработан критерий оценки электромагнитной совместимости РЛС - ценность информации, которая определяется как разность Между значениями двух рисков при наличии помех и при их отсутствии И показано, что ценность информации количественно оценивает уровень ухудшения качества функционирования РЛС при заданном количестве информации о помехе. Получены общие выражения для