автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Математическое и алгоритмическое обеспечение автоматизированных измерительных комплексов регистрации электромагнитных импульсов

ИОНАСАлексей Ефимович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И АЛ ГО РИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗМ РОВАННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛ ЕКСОВ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Специалшость 05.1301 - Системный анализ,управпениеи обработка информации (промышленность)

Автореферат диссфтации насоисканиеученой степени кандидата технических нгу к

Серпухов-2009

003472928

Работа выполнена в Межрегиональномн^чноми образовательномучрезвдении «Институт-инженерной физики» (ИИФРФ)

Н^чныйрую водитель: доктор технических н^к, профессор

ДАНИЛЮК Сергей Григорьевич

Официальныеоппоненты: доктор технических н^к, профессор

ПОЗДНЯКОВ Александр Дмитриевич доктор технических наук, профессор НОВИКОВ Николай Николаевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Н^чно-исадедоватеиьский институт систем связи и управления» (ФГУП «НИИССУ»)

Защита состоится «24» июня 2009 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета Д212 025 01 во Владимирском государственном у ни пер си тете по адресу :600000, г. Владимир,ул.Горьнэш,д.87,норп. 1,ауд.211-1.

Отзывы на автореферат в 2-х экз. просьба направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул.Горьюш, д.87, ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет», ученому секретарю диссертационного совета Д21202501.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет» по адресу: г.Владимир, ул.Горького, д.87, корп. 1 .и сайтеЬНр^в.укихи.

Автореферат разослан «22» мая 2009 г.

Ученый сефетарь диссертационного совета

доктор технических наук,професоор

МакаровРИ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы диссертации. Строительство объектов нефтегазового комплекса (НГК) в сейсмически активных зонах обуславливает необходимость оперативного мониторинга пространственно-временных и энергетических характеристик источников сейсмической активности (ИСА) как ключевого элемента системы мер по снижению их негативного воздействия. Значительная часть объектов НГК имеет повышенную уязвимость при сейсмических воздействиях, каждое из которых может иметь тяжелейшие технические, экономические и экологические последствия. Кроме проблемы опасности сейсмического воздействия на объекты НГК, обусловленой естественной нестабильностью районов их расположения, необходимо иметь в виду опасность антро-потехнического характера. Применяемые в отрасли технологии, например, гидравлическое воздействие является одним из наиболее действенных мероприятий, по увеличению темпов добычи углеводородов и более полной выработки месторождений. Как следствие происходит развитие различных техногенных процессов, которые могут приводить к сейсмической активности.

При всей важности проблемы обеспечения безопасности разработки месторождений углеводородов создание эффективной системы контроля за развитием сейсмических процессов и предупреждения их последствий находится в начальной стадии. Подтверждением этому является внимание к развитию разнообразных форм мониторинга процессов и состояний различных природных и техногенных объектов. При этом одной из важнейших является задача оперативного мониторинга сейсмической активности районов расположения объектов НГК на основе комплексного анализа предвестниковой информации по изменению портретов метеорологических, облачных, сейсмических и электромагнитных параметров.

В современных публикациях, посвященных проблематике мониторинга сейсмической активности показано, что она сопровождается изменениями магнитного поля. При этом отмечается практически детерминированная взаимосвязь отмеченных явлений. Активные исследования по изучению электромагнитных предвестников сейсмической активности, в частности выявлению взаимосвязи во времени и пространстве между субмиллисекундными (СбМС) электромагнитными импульсами (ЭМИ) и проявлениями сейсмической активности, подтверждают эти выводы. С учетом вышеизложенного обоснованно целесообразно говорить о том, что снижение разрушительных последствий землетрясений для объектов НГК потенциально возможно на основе регистрации СбМС ЭМИ, связанных с сейсмической активностью, и выделения из них полезной информации о параметрах ИСА.

Регистрация СбМС ЭМИ в пункте регистрации (ПР) радиотехническим комплексом (РТК) осуществляется на фоне помех естественного и искусственного происхождения, которые существенно влияют на его точностные, информативные и оперативные характеристики. Повышение качества функционирования РТК мониторинга сейсмической активности предполагает реализацию

современных методов оценки характеристик регистрируемых ЭМИ, полной автоматизации процессов обработки полученной информации. Следует отметить, что среди помех искусственного происхождения наибольшее влияние на качество решения задач определения параметров ИСА оказывают сигналы радиостанций (Р/Ст) ОНЧ-НЧ диапазона, которые для РТК являются узкополосными помехами (УП). Экспериментальные результаты свидетельствуют, что характер воздействия УП на входные тракты РТК в ПР представляет собой сложный случайный процесс, обусловленный включениями и выключениями действующих Р/Ст, статистикой времени их работы, изменчивостью условий распространения сигналов.

Для снижения негативного влияния УП на результат обработки информации об ИСА используются алгоритмы ее цифрового адаптивного подавления на основе дискретного преобразования Фурье. Однако этот способ требует значительных вычислительных затрат, что существенно ограничивает оперативность функционирования РТК и в условиях интенсивного потока сигналов оказывается неприемлемым, даже при использовании в составе РТК производительных ЭВМ.

Проблемная ситуация определяется противоречием между требуемым качеством решения задач локации ИСА с одной стороны и увеличивающимся временем на обработку и компенсацию помех в условиях интенсивного потока сигналов с другой. В этой связи научной задачей является разработка модели оценки влияния УП на информативные параметры ЭМИ и алгоритма компенсации УП в реализациях ЭМИ с малыми вычислительными затратами на основе использования математического аппарата теории цифрового спектрального анализа временных рядов и методов выявления скрытых периодичностей. Тема, посвященная решению научной задачи, является весьма актуальной.

Объект исследования — радиотехнический метод (РТМ) мониторинга источников ЭМИ.

Предмет исследования - математические основы компенсации УП при мониторинге источников ЭМИ.

Цель исследования - повышение оперативности мониторинга ИСА комплексом регистрации ЭМИ с компенсацией УП на основе уменьшения вычислительных затрат.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью исследования проводились в следующих направлениях:

1. Разработка аналитической математической модели влияния узкополосных помех на информативные параметры ЭМИ в виде совокупности формул для вычисления плотностей вероятности отклонений информативных параметров ЭМИ при известных отношениях значений параметров ЭМИ и УП.

2. Анализ вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей и выбор метода наиболее эффективного по селективности, точности, оперативности и потенциальным возможностям для формализации его в виде быстродействующего алгоритма компенгсации УП.

3. Разработка алгоритма, обеспечивающего снижение вычислительных затрат на компенгсацию УП при сохранении требуемой точности вычислений.

4. Разработка процедуры получения прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

5. Оценка точности определения параметров УП.

6. Оценка качества компенсации УП с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

7. Выработка рекомендаций по применению разработанного алгоритма доя выявления помеховой обстановки, компенсации УП и по выбору ЭВМ.

Методологические основы и методы исследования. Системный подход; методы выявления скрытых периодичностей; методы теории оптимизации; теория моделирования; математический аппарат теории вероятностей; математический аппарат дискретного преобразования Фурье и дискретного преобразования Уолша.

Основные научные результаты, представляемые к защите:

1) математическая стохастическая модель оценки влияния УП на информативные параметры ЭМИ;

2) алгоритм компенсации УП в реализациях сигналов ЭМИ с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

Научная новизна и теоретическая значимость работы состоит в том, что разработанная математическая модель влияния УП на информативные параметры ЭМИ в отличии от существующих является аналитической и позволяет вычислять плотности вероятности отклонения амплитудно-временных параметров ЭМИ для любых соотношений параметров УП и ЭМИ. Новизна алгоритма компенсации УП заключается в использовании алгоритма быстрого преобразования Уолша (БПУ) для спектрального анализа реализаций помехо-вых ситуаций вместо традиционного преобразования Фурье, что сокращает вычислительные затраты.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что 1) разработанная математическая модель влияния УП на амплитудно-временные параметры ЭМИ позволяет производить анализ динамики плотности вероятности отклонения амплитудно-временных параметров ЭМИ при изменении параметров УП и может быть использована для получения законов распределения параметров ИСА или характеристик автоматизированных РТС, зависящих от параметров ЭМИ, классическими методами теории вероятностей, 2) разработанный алгоритм компенсации УП позволяет автоматизировать процесс выявления ПО при этом требует для компенсации УП втрое меньше вычислительных затрат, чем известные алгоритмы. Это позволяет повысить оперативность функционирования автоматизированных РТК в режимах работы с компенсацией УП в 2 — 3 раза.

Достоверность результатов подтверждается: результатами имитационного математического моделирования, показывающими, что точность определения параметров и качество компенсации УП предлагаемыми алгоритмами не

хуже, а вычислительные затраты ниже, чем у существующих алгоритмов; проверкой работоспособности алгоритмов и методики путём обработки реальных сигналов, зарегистрированных из эфира аппаратурным модулем ПР «ВЕРЕЯ»; сходимостью результатов оценивания степени повышения оперативности работы РТК, рассчитанных теоретически, с результатами эксперимента.

Апробация и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межведомственных конференциях «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных систем» (г.Серпухов, 2003, 2004 г.г.) [7, 8, 9], II Международной НПК «Информационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Серпухов, 2008) [6].

По теме диссертации опубликованы 11 работ, из которых 5 в изданиях, входящих в перечень ВАК («Информационные технологии в проектировании и производстве» [1,2], «Известия Института инженерной физики» [3,4,5]).

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационных исследований реализованы и внедрены в ФГУП «НИИ НЕПТУН» (г. С.Петербург), ФГУП НИИССУ (г. Москва), ООО «Интех» (г. Калуга), а также в учебном процессе Серпуховского ВИ РВ (г. Серпухов).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трёх разделов и. заключения. Общий объем диссертации - 134 страниц (2 табл. и 33 рис.). Список литературы включает 71 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, определены задачи исследований и рассматриваются возможные пути их решения, сформулированы положения, выносимые на защиту, приведены сведения о публикациях и апробации работы, а также дана краткая аннотация разделов диссертации.

В первом разделе, основываясь на результатах исследований взаимосвязи сейсмической активности и СбМС ЭМИ, сделан вывод о возможности их использования в качестве оперативного признака сейсмической активности. Обоснована структура системы оперативного мониторинга (СОМ) сейсмической активности объектов НГК (рис. 1), реализующая РТМ регистрации СбМС ЭМИ. Показано, что СОМ должна включать РТК (1 — N > 3), располагающиеся вокруг объектов НГК (1 - Р), но вне зоны потенциально возможной сейсмической активности. СбМС ЭМИ, связанный с ИСА, регистрируется РТК в совокупности с УП, источниками которых являются Р/Ст (1 ~М). Выделенная в ПР на РТК информация о характеристиках СбМС ЭМИ передается в информационно-аналитический центр (ИАЦ), где производится ее комплексная обработка и идентификация пространственно-временных и энергетических характеристик ИСА. Данная информация является основой для принятия решения оперативно-кординационным центром (ОКЦ). Данное решение в форме комплекса мероприятий, направленных на снижение последствий сейсмического воздействия, оперативно доводится до необходимых объектов НГК.

- ссисмнчсская волна -ЭМИ

ОГ^ ] - объекты П1 IV Л .

Уд/П/* - помехи

А-А-сдвр/СГ ^

— принятая информация об ИСА

Рис. 1. Структура радиотехнической системы оперативного мониторинга сейсмической активности объектов НГК

Анализ УП как элемента случайного процесса позволил сделать вывод о необходимости компенсации УП в зарегистрированных реализациях ЭМИ как задачи обработки полученной РТК информации в ПР, с целью исключения из нее данных, не имеющих отношения к ИСА. Место решаемой задачи по обработке информации в общей логике работы РТК показано на рис. 2. Из рис. 2 видно, что задача компенсации УП в принятой реализации ЭМИ решается блоком цифровой обработки информации (БЦОИ) РТК.

Регистрация ЭМИ и УП 1 цифровая обработка

Преобразование и *)ровая обработ информации

Определение Формирование I параметров ИСА I решения

Ьй !_ X £

Рис. 2. Этапы функционирования РТК в системе оперативного мониторинга сейсмической активности объектов НГК

На основе анализа содержания задачи активной компенсации УП при регистрации ЭМИ в условиях интенсивного потока сигналов сделан вывод о необходимости использования БПУ с целью повышения оперативности функционирования РТК.

Во втором разделе разрабатотана математическая модель влияния УП на амплитудно-временные параметры ЭМИ.

Для уменьшения вычислительных затрат при регистрации ЭМИ компенсацию УП нужно осуществлять только тогда, когда в этом есть необходимость. Принятие обоснованного решения о необходимости компенсации УП в зарегистрированной реализации невозможно без знания характера и степени влияния УП на информативные параметры ЭМИ. Причем в основу самого решения должен быть положен критерий, который учитывает и степень влияния УП на ЭМИ и существующие требования к обнаружению землятресений автоматизированными комплексами регистрации различного назначения.

Случайный характер влияния УП на информативные параметры ЭМИ обусловливает необходимость знания законов распределения информативных параметров ЭМИ при воздействии УП. В связи с этим разработана математическая модель влияния УП на информативные параметры ЭМИ.

Исходя из допущения о возможности аппроксимации отдельных КВП ЭМИ в области их максимумов, нулевых переходов и начала сигнала отрезками синусоид, выведены следующие формулы. Плотность вероятности отклонения амплитудного значения КВП, нормированного к амплитуде помехи

/>(Ае)= • луф-п2* ,Ле1"1; (1)

О, |ЛЕ|>1,

где у =Б/Х - отношение амплитуды КВП сигнала к амплитуде помехи; к=2 ц/х - отношение длительности КВП к периоду помехи;

к2(АЕ+у)-к 1(АЕ+7)2 +^-у2+к2-\

у(кг-1)

(АЕ+у)2+у2 -1 к

2(Д Е+у)у I К

кФ 1;

(2)

Л = 1.

Плотность вероятности нормированного к длительности КВП отклонения нулевого перехода ЭМИ

Р(А) = * +

у со$(А0л) VI-у2вт2(А

Д0|< — агсвт ж

1

(3)

Плотность вероятности нормированного к длительности КВП отклонения момента вступления ЭМИ в условиях действия УП

/44) 1) =

о < 4н *

4 + ГУНАнж) ; _I^ I<о. л/1-Г251П2(4)1Л-) Я- Г

(4)

Исходя из допущения о возможности аппроксимации сигнала ЭМИ в районе нулевых переходов отрезками прямых касательных к сигналу, выведена формула плотности вероятности отклонений длительности КВП в условиях действия УП

/>04) =

1

(1<р

¿К

4Й.2

где:

£.1(2) =~а\ ¿(¡У -у

2 4 уга\-а\

к,

1 .^1.1(2), 1 д1д32-д3(4/2д, -2ка2а4)~2у2ка2(4у2а1-а1)

(¡Ат

:—_+' 2

а.

шах|дГл|}=—агсвт

соб-

кя

2соб

ктс

7Гу

(5)

(6.1) (6.2)

(6.3)

(6.4)

(6.5) аг = 5т[^(1 + ДГл)], (6.6)

а} - 2^2(1+ а4) (6.7) а4 =со5[ьг(1 +Дг>)] (6.8)

Совокупность выведенных выражений составляет аналитическую стохастическую модель влияния УП на информативные параметры ЭМИ. Разработанная модель позволяет использовать амплитуду помехи и отношение сигнал-помеха в качестве критерия принятия решения о необходимости компенсации УП в зарегистрированной реализации ЭМИ.

Третий раздел посвящен разработке алгоритма компенсации УП в регистрируемых реализациях с малыми вычислительными затратами. В разделе проводится анализ известных методов выявления скрытых периодичностей, и выбор одного из них в качестве основы для разработки алгоритма, предъявляются требования к алгоритму, выявляются пути сокращения вычислительных затрат. Проводится оценка точности определения параметров УП разработанным алгоритмом, даются рекомендации по его использованию Структура и со-

держание алгоритма обеспечивает определение параметров УП минимумом необходимых вычислений.

Анализ содержания и вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей показывает, что наиболее селективным, точным, оперативным и обладающим большими потенциальными возможностями является спектральный метод, согласно которому выявление скрытых периодичностей, какими являются УП, осуществляется по спектральной плотности, где каждая УП представлена отдельным пиком. Положение пика на частотной оси показывает частоту, а высота пика определяет амплитуду помехи.

Для уменьшения вычислительных затрат предлагается спектральную оценку получать с использованием дискретного преобразования Уолша (ДПУ):

И-1

ЗД= (и), к = 0,1,...,7У-1, (7)

л=О

т

т т

*>а1к(п) = (- 1У-1 , «= 5>/ • 2т'1. к = ■2т~1, (8)

(=1 /=1

где N=2" размер системы дискретных функций Уолша (ДФУ) ма1к(п), в качестве аргумента ДФУ принят номер отсчёта я=0,1,...,ЛЧ. к- номер ДФУ (в десятичном счислении), а целое положительное число т=1о&М - число разрядов представления десятичного числа к в двоичной системе счисления. п,=О или 1 и кг0 или 1 есть «-й разряд представления чисел п и к в двоичной системе счисления, а ко равно нулю по определению. Символ © обозначает поразрядное суммирование по модулю 2 (1®1=0®0=0,1ФО=ОФ1=1).

Применение ДПУ позволяет исключить операцию умножения на на комо. -2я I

±]—пк

плексные числа вида е " , которая необходима при ДПФ. Выражение (7) сводится к суммированию отсчётов сигнала х[и] с соответствующими знаками.

При построении алгоритма БПУ четным относительно середины интервала определения функциям соответствуют четные номера к, а нечетным функциям - нечетные номера. Такое взаимно однозначное соответствие между четностью функций и'я/^и) и четностью их номеров к аналогично свойствам тригонометрических функций со5^~-п-к^ и вш^^-и-А^, которые

используются в качестве базисных при классическом спектральном анализе сигналов.

Это свойство ДФУ позволило определить положения пика на частотной оси, показывающего частоту УП, которое совпадает с положением пика спектральной плотности, рассчитанной с помощью ДПФ, и привести (7) к виду:

|Хт[*1 = |£[2/с} + |5[2*-1]|, * = 0,1,...,ЛГ/2-1, (9)

где \Б[2к)\ = ^¿4«] • м>а/2* (и), \Щ2к - Ц = ■ ™12кА (и), к = 0,1,..., N / 2 -1.

и=0 л=о

При этом \val2kin) и м>а/2ц(и) чётные и нечётные ДФУ, а 5[-1]=5[ЛМ], т.к. ма1ь(-\)=-нга1№-1) (функции тга/Ди) периодические с периодом Л/).

Для определения частоты максимальной УП перебором значений \БтЩ\ определяют значение к, обозначенное как кт, при котором значение |5>я[А]| максимально (рис. 3).

Для того, что бы точность определения параметров УП осталась такой же, как и в существующем алгоритме, рассчитываются три спектральных коэффициента по базису гармонических функций, при к принимающих значениях кт-1, кт, кт+1:

2ж

N-1 /

Ln=o

,к = кт-1,кт,кт+ 1.(Ю)

При этом пики в спектральной оценке аппроксимируются дискретной функцией sine (рис. 3), а спектр i-й помехи в районе пика описывается:

A, sin

АЛ 2

\дк]\

N

2sin

я{к-к,)

N

exp\j<P, ----—'Л,0<к<—,

(11)

\х[к.ъ \Дк+]

-М А ; 1-А W

к_ к i к.

кт кт+1

Рис. 3. Аппроксимация | Х\к] I

. где А/ _ амплитуда помехи, к, А1Ы0(У " У/ ] | _ гармоническая частота по-12 вифт •(/-//)] | мехи, <р1 - фаза, Щ - число отсчетов реализации, N - общее число отсчетов с дополнением нулями. Исходя из этого, выведены формулы (12), (13), (14) для определения параметров УП по спектральной оценке помеховой реализации, получаемой с помощью алгоритмов БПУ. Частота помехи

.А.

NT' фаза помехи

\m{DhUAKM

Щ ArCtgRtiDhUJ^k,)}' амплитуда помехи

4»| х[к_\

sin яЛ sin Я"(1-А)"

N N

sin *fV0A sin ^0(1-Д)

N N

(12)

(13)

(14)

где Т - шаг дискретизации; к. и - порядковые номера пары максимальных соседних значений в пике спектральной оценки ) Х[к] 1; значение Л вычисляется методом последовательных приближений по формуле:

4 = 4-1 + |/>(4_!) - | -2/ = 2,..., 1А

(15)

где: А] - значение А на первом шаге приближения ; А] - значение А на шаге приближения с номером /; Ь - общее число шагов приближения, зависит от требуемой точности определения/¡, абсолютная теоретическая ошибка нахождения меньше (21ЫТ); />(4-1) и ¿)/г(у, А,, кт, к,) вычисляются по формулам:

/>(Л) =

вт лМ^А эт \л{\-А)\

Я [ N \

эт лА БШ N \

2 Х[кт N

А

N

(16)

(17)

где кт - значение к- или к., соответствующее наибольшему из двух значений и

Схема разработанного алгоритма компенгсации УП в помеховых ситуациях (ПС) представлена на рис. 4.

Исходными данными для алгоритма являются {В 1, /Л): N0 - длина исходной ПС л[и], и=0,...До-1; N - общая длина исходной последовательности, дополненной нулевыми отсчетами; Т - интервал дискретизации; Ке - коэффициент пропорциональности (чувствительность по записи); Ь - целое число, задающее теоретическую точность нахождения_/} {А^<2'1/КГ); Я-порог выявления УП; 4 — значение (Гц), характеризующее частотный критерий выхода из алгоритма.

В процессе работы алгоритма выполняются следующие этапы: С1- расчет постоянных значений, часто встречающихся в алгоритме; 01- заблаговременный расчегг всех возможных значений £>г(Д), необходимых для нахождения к, и на этапе К\. Этапы 51, С1,1)1, £1 предваряют этап ввода исследуемой ПС ^1). Это сделано намерено. В случае, когда стоит задача обработки нескольких ПС с прежними условиями, вышеуказанные этапы нужно выполнять только перед вводом первой ПС, для второй и последующих реализаций работа алго-

ритма будет начинаться с этапа Это значительно сократит время обработки большого количества помеховых ситуаций.

Рис. 4. Алгоритм компенгсации УП на основе БПУ

Этап 01- выполнение базовых операций БПУ; Е1,12- определяются значения главных переменных алгоритма т, / (где т- количество выявленных УП, / -порядковый номер выявляемой УП) и рабочей константы /о, необходимой для работы алгоритма на этапе выхода по частотному критерию (Е2) при анализе

частоты/1 первой выявленной УП; #1, /1- расчет \ХЩ I, к=кт-\,.кт,.кт+\ и определение значений к., кг путем анализа ¡Х[к]\; Л-выбор \ЩЛ\ и К\, 52, С2- расчет параметров А,-,/, Аь Ет /, <р,; Ш, Е2- реализованы соответственно пороговый и частотный критерии выхода из алгоритма.

Если амплитудное значение напряженности Ет1 выявленной УП больше заданного значения порога выявления П (Ш) и частота У/ не близка к частоте предыдущей выявленной УП /¡.I (£2), то алгоритм продолжает работу. При этом УП с /-м номером (этап Е2) соответствуют параметры /¡, Ет ¡, <р (. (72, Н2-расчет компенсирующей последовательности а,[и] и компенсация выявленной УП в дг[и]. После компенсации алгоритм приступает к определению параметров следующей УП (12, <71, Н\... и т.д.). Выявление УП будет продолжаться до тех пор, пока параметр Ет j илинекоторой очередной выявляемой УП не удовлетворит пороговому (£>2) или частотному (£2) критерию выхода из алгоритма. При этом общее число М выявленных в ПС помех будет равно текущему значению т (К2).

Минимальность вычислительных затрат достигается: применением алгоритма БПУ, исключающего операции умножения; предварительным расчётом коэффициентов, постоянных и хранения их значений в виде отдельных таблиц; особенностями предложенного способа определения параметров УП по максимальным по модулю значениям БПУ; введением частотного критерия выхода из алгоритма; использованием целых чисел для представления квантованных значений регистрируемых реализаций и осуществления всех вычислений.

Проведенная на основе имитационного математического моделирования экспериментальная оценка точности определения параметров УП в ПС, типичных для европейской зоны, показала, что алгоритм обеспечивает определение частоты помехи с с.к.о. сг/ =80 Гц, определение амплитуды с относительной ошибкой ¿>£=10 % и коэффициент выявляемое™ УП Кв=85 % при длительности реализации 700 мке, что не хуже, чем у известных алгоритмов.

Разработанный алгоритм позволяет полностью автоматизировать процесс выявления помеховой обстановки, и содержит вычислительных операций втрое меньше, чем алгоритмы на основе БПФ.

В третьем разделе так же разрабатывается процедура получения параметрического прогноза по предыстории (послеистории) на основе применения разработанного алгоритма. Оценивается качество компенсации. Даются рекомендации по использованию алгоритма, обосновываются требования к ЭВМ. Оценивается степень уменьшения вычислительных затрат при использовании разработанных методики и алгоритма в сравнении с известными.

Сокращение до минимума объема вычислений, необходимых для компенсации УП, требует переработки, совершенствования и замены математического аппарата, применяемого в существующих алгоритмах, в которых компенсация УП на участке ЭМИ осуществляется с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок по предыстории или послеистории

«[и] = УЫ - х[п\п = ОД,..., ЛГ -1, (18)

где л [и] - сигнал ЭМИ; у[п\ - зарегистрированная реализация; х\п\ - прогноз помеховой ситуации х[и]. На рис. 5.6, в соответственно показаны реализации одного ЭМИ с участками предыстории и послеистории. Для получения параметрического прогноза М

*М = £4 сов^Ти + рД.И = 0,1,..., N-1, (19)

(=1

предлагается неизвестные параметры А„ со ¡, М попавших в реализацию УП находить, используя разработанный алгоритм компенгсации УП.

Рис. 5. Виды регистрируемых реализаций сигнала ЭМИ, обеспечивающие возможность компенсации УП

Количество вычислительных операций при применении алгоритма БПУ, вместо алгоритмов БПФ, для спектрального анализа реализаций ПС с учётом уточнения значений трёх спектральных коэффициентов с помощью ДПФ и количество вычислительных операций при применении алгоритма БПФ соответственно равны:

2-т+25)

гБПУ=(м- 12)ВУ+

ы-

1

2БПФ^-тА)вуф-т-4)вс. (20)

ВС

Анализ вычислительных затрат по (20) показывает, что применение алгоритмов БПУ, вместо алгоритмов БПФ, позволяет повысить вычислительную эффективность за счёт уменьшения операций вещественных умножений (ВУ) в 2,5 - 3,5 раза и уменьшения операций вещественных сложений (ВС) в 1,5 - 2,0 раза в зависимости от длительности предыстории (рис. б).

Экспериментальное оценивание качества компенсации узкополосных помех показывает, что среднее квадратическое значение остатка компенсации ке превышает 2 мВ/м, а коэффициент компенсации К%> 10, что не хуже, чем у

известных алгоритмов. При этом оптимальными с точки зрения обеспечения высоких показателей качества и малых вычислительных затрат для параметрического прогноза является длительность предыстории гп»750 мкс.

Применение разработанного алгоритма вместо известных позволяет повысить оперативность работы РТК в режимах регистрации ЭМИ с компенсацией УП в зависимости от длительности помеховой предыстории в 2 - 3 раза.

Обоснованно требование к производительности ЭВМ, включаемой в состав автоматизированных РТК

УТР=Х2!К(, (21)

где.Я — интенсивность потока сигналов, [с"1]; 2- количество вычислительных операций, необходимое для компенсации помех в одной реализации, [оп]; К, -доля от общего времени обработки одного сигнала, которая может быть отпущена на компенсацию помех (рис. 7).

Иг, [кол.раз]

/ ¡и ВУ

/

Иг ВС 1 1 1

256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048

Рис. 6.

В частности, для обеспечения

Утр, [млн. оп/с]

/ 1 А г

/ Л. — 1/ ,1 * / г- = о,:

/ -А

/ '

Кг 0, 5 —

У / /

/ / ✓

/ / ' А** ^

_____ — К"=П9

Рис. 7.

пропускной способности комплекса 10 сигналов в секунду и 20 % времени, которое может быть отпущено на компенсацию УП, необходима производительность 5 млн операций в секунду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлены материалы решения научной задачи по разработке математической модели оценки влияния УП на информативные параметры ЭМИ и алгоритма компенсации УП в реализациях ЭМИ с малыми вычислительными затратами. При этом с использованием математического аппарата теории спектрального анализа временных рядов и методов выявления скрытых периодичностей получен ряд новых результатов:

1. Разработана аналитическая математическая модель влияния УП на информативные параметры ЭМИ, которая позволяет вычислять плотности вероятности отклонений амплитудно-временных параметров ЭМИ для любых соотношений параметров УП и ЭМИ. Модель может быть использована для получения законов распределения параметров ИСА или характеристик автоматизированных РТК классическими методами теории вероятностей. Также она по-

зволяет оценить значения порогов принятия решения на компенсацию УП в регистрируемых реализациях ЭМИ для автоматизированных РТК.

2. Проведен анализ вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей и обоснован выбор наиболее эффективного метода по селективности, точности, оперативности и возможностям для формализации его в виде быстродействующего алгоритма компенгсации УП.

3. Разработан алгоритма компенгсации УП, в котором с целью снижения вычислительных затрат используется БПУ. Предлагаемый алгоритм позволяет повысить оперативность функционирования РТК при регистрации ЭМИ в режимах работы с компенсацией УП в 2 - 3 раза.

4. Разработана процедура получения прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

5. Проведена оценка точности определения параметров УП.

6. Проведена оценка качества компенсации УП с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

7. Обоснованы рекомендации по применению разработанного алгоритма для выявления ПО, компенсации УП и по выбору ЭВМ для РТК.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Ионас А.Е. Математическая стохастическая модель для оценки влияния узкополосных помех на длительность квазиполупериода и момента вступления электромагнитного импульса Н Информационные технологии в проектировании и производстве: Научно-техн. сб. / ВИМИ. - 2009. - № 1. - С. 70 - 73.

2. Ионас А.Е., Данилюк С.Г. Подход к рассмотрению узкополосной помехи как стохастического информационного процесса // Информационные технологии в проектировании и производстве: Научно-техн. сб. / ВИМИ. -2008.-№4.-С. 88-90.

3. Ионас А.Е. Дискретное преобразование Уолша в вопросах сжатия сейсмической информации//Известия Института инженерной физики. - Серпухов: Межрегиональное научное и образовательное учреждение «Институт инженерной физики». - 2008. - № 3 (9). - 88 с. - С. 42 - 44.

4. Ионас А.Е., Данилюк С.Г., Агарев В.А. Структурная модель анализа надежности прикладного программного обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами II Известия Института инженерной физики. - Серпухов: Межрегиональное научное и образовательное учреждение «Институт инженерной физики». -2008. - № 2 (8). - 84 с. - С. 25 - 28.

5. Ионас А.Е., Данилюк С.Г., Агарев В.А. Адаптивная статистическая модель мониторинга уровня обученное™ специалистов по диагностике сложных технических систем // Известия Института инженерной физики. — Серпухов: Межрегиональное научное и образовательное учреждение «Институт инженерной физики». - 2008. - № 2 (8). - 84 с. - С. 76 - 80.

Статьи:

6. Ионас А.Е. Анализ узкополосной помехи как элемента случайного процесса // Сборник трудов II Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». -Серпухов: «Комитет по образованию». - 2008. - 700 с. - С. 666 - 669.

7. Ионас А.Е., Турбал P.A. Аналитическая стохастическая модель для оценки влияния сосредоточенных по спектру помех на длительность квазипо-лупериода электромагнитного импульса / МО РФ Сб. тр. XXIIМНТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 2. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 299 с. - С. 61 - 63.

8. Ионас А.Е., Турбал P.A. Определение параметров сосредоточенных по спектру помех на основе спектрального анализа по базису меандровых функций / МО РФ Сб. тр. XXII МНТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 2. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 299 с. - С. 64 - 66.

9. Ионас А.Е., Турбал P.A., Данилюк С.Г. Быстрое преобразование Уол-ша в вопросах определения параметров сосредоточенных по спектру помех / МО РФ Сб. тр. XXIII МНТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 2. - Серпухов: СВИ РВ, 2004. - 240 с. - С. 17 - 21.

10. Ионас А.Е., Данилюк С.Г., Агарев В.А. Факторы, определяющие надежность прикладного программного обеспечения образовательного назначения / «ИКТ в общем, профессиональном и дополнительном образовании». Уч. записки. - Москва: РАО. ИИО. Вып. 26. - 2007. - 195 с. - С. 155 - 161.

11. Ионас А.Е., Агарев В.А. Актуальность и перспективы обеспечения надежности программного компонента информационных систем образовательного назначения / «ИКТ в общем, профессиональном и дополнительном образовании». Уч. записки. - Москва: РАО. ИИО. Вып. 27. - 2008. - 279 с. - С. 208 -

211.

Соискател!

Подписано в печать 19.05.2009 Формат 60х841/,6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 564 Отпечатано в типографии СВИ РВ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ . 4 ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, СВЯЗАННЫХ С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ.

1.1.Анализ проблемы оперативного мониторинга сейсмической активности объектов нефтегазового комплекса

1.2. Анализ пространственно-временной связи между субмиллисекундными электромагнитными импульсами и землетрясениями

1.3.Анализ узкополосной помехи как элемента случайного процесса

1 ААнализ задачи компенсации узкополосных помех при регистрации электромагнитных импульсов, связанных с землетрясениями, в условиях интенсивного потока сигналов

1.4.1. Принципы использования способов борьбы с узкополосными помехами

1.4.2. Сравнительная оценка способов подавления узкополосных помех

1.4.3. Способ активной компенсации

Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 42 2.1. Влияние узкополосных помех на информативные параметры электромагнитного импульса

2.1.1. Влияния узкополосных помех на амплитуду электромагнитного импульса

2.1.2. Влияния узкополосных помех на положение нулевых переходов электромагнитного импульса

2.1.3. Влияния узкополосных помех на длительность электромагнитного импульса

2.1.4. Влияния узкополосных помех на момент вступления электромагнитного импульса

2.2. Компенсация узкополосных помех на основе прогнозирования помеховой обстановки по предыстории и послеистории

Выводы

3. АЛГОРИТМ КОМПЕНСАЦИИ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ В РЕАЛИЗАЦИЯХ ПОМЕХОВЫХ СИТУАЦИЙ

3.1. Выбор метода определения параметров узкополосных помех

3.2. Алгоритм компенсации узкополосных помех.

3.3. Оценка точности определения параметров узкополосных помех

3.4. Экспериментальное оценивание качества компенсации узкополосных помех.

3.5. Применение разработанного алгоритма для выявления помеховой обстановки

Выводы

Строительство объектов нефтегазового комплекса (НТК) в сейсмически активных зонах обуславливает объективную необходимость оперативного прогноза пространственно-временных и энергетических характеристик землетрясений как ключевого элемента системы мер по снижению рисков, вызванных тектоническими процессами. Значительная часть объектов НТК (нефтеперерабатывающие заводы, нефтеперекачивающие станции, хранилища, трубопроводы) имеет повышенную уязвимость при сейсмических воздействиях [13]. Каждое землетрясение, произошедшее в зоне объекта, несет риск возникновения аварийных ситуаций и структурных нарушений в комплексе: изменении геометрических параметров и планово-высотного положения элементов объекта, разрушении (или перенапряжении) конструкций и т.д. В силу специфики объектов нефтегазового комплекса каждая из таких аварийных ситуаций может иметь тяжелейшие технические, экономические и экологические последствия.

Кроме проблемы опасности сейсмического воздействия на объекты нефтегазового комплекса, которая обусловлена естественной нестабильностью районов их расположения, необходимо иметь в виду опасность, природа которой состоит в антропотехническом воздействии на литосферу. Применяемые в нефте- и газодобывающей отрасли промышленности технологии характеризуются активным воздействием на литосферу. Так, например, искусственный гидравлический разрыв пласта является одним из наиболее действенных мероприятий, которые проводятся на разрабатываемых нефтяных месторождениях для увеличения темпов отбора нефти и более полной выработки месторождения [39]. Как следствие при освоении месторождений углеводородов происходят резкие нарушения геодинамического равновесия в литосфере, вызывающие развитие различных техногенных процессов, которые могут приводить к деформации земной поверхности, активизации разломов, землетрясениям и другим экологически опасным явлениям. Создаются аварийные и чрезвычайные ситуации, приносящие значительный экономический ущерб нефтегазодобывающему комплексу [9].

Землетрясения, инициированные разработкой месторождений нефти и газа, происходят как в сейсмоактивных районах, так и в платформенных областях [9]. При этом на платформах они вызывают повреждения на более значительных площадях, чем в сейсмоактивных районах и последствия от таких землетрясений иногда имеют катастрофический характер. Объясняется это небольшой глубиной очагов и неадекватной сейсмостойкостью объектов обустройства и эксплуатационных скважин промыслов [69]. Обобщения, выполненные И.Ананьиным, в некоторой мере изменили представления о современном геодинамическом состоянии недр платформенных областей. Так, в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции техногенно-индуцированные землетрясения достигали силы 7 баллов [1]. Техногенные землетрясения бывают разрушительными. Так, сейсмические события, происшедшие в 1976 и 1984 годах на Газлинском газовом месторождении (Узбекистан) имели магнитуду 6,8-7,3 и силу 8-10 баллов. Также следует принимать во внимание, что [13] даже слабые землетрясения могут спровоцировать значительные разрушения, при сильных же землетрясениях ударные воздействия на сооружения могут стать критическими даже на расстоянии десятков километров от эпицентра.

Однако, несмотря на важность проблемы экологической и экономической безопасности освоения нефтяных и газовых месторождений, прогнозирование и предупреждение сейсмических событий на основе постоянных наблюдений в настоящее время осуществляются явно недостаточно. При всей важности проблемы безопасности при разработке месторождений нефти и газа разработка эффективной системы контроля за развитием геодинамических и сейсмических процессов, прогноза и предупреждения опасных событий находится в начальной стадии ее развития. Несомненно, это осложняет работу нефтегазодобывающего комплекса.

Обеспечение непрерывного сейсмического мониторинга территории России и отдельных ее регионов для сейсмического районирования и прогноза землетрясений с оперативным оповещением центральных и местных органов исполнительной власти и заинтересованных ведомств и организаций о землетрясениях и возможных последствиях прогнозируемых землетрясениях необходимо с целью организации ими помощи пострадавшим районам, что, безусловно, исключительно важно и имеет государственное значение.

Столь широкий круг проблем требует постановки работ по детальному изучению землетрясений практически на всей территории России [56].

С целью обеспечения директивных органов страны и заинтересованных учреждений информацией об основных параметрах произошедших землетрясений [33] (время возникновения, координаты эпицентра, глубина очага, оперативные данные об ощутимости в баллах и последствия) для принятия, в случае необходимости, срочных мер по оказанию помощи пострадавшим районам, спасению жизни людей, ликвидации последствий стихийного бедствия, а также организации работ по изучению сильных землетрясений в 1949г в Академии наук СССР на базе сейсмической станции "Москва" Института физики Земли АН СССР была организована Служба срочных донесений.

Расчеты показывают, что для обеспечения контроля сейсмичности России с магнитудного уровня 3.0-4.0 необходимо иметь в центре обработки непрерывные записи примерно с 30-ти станций телесейсмической сети [41]. Это значительно повысит точность локации землетрясений и скорость обработки данных. Именно последнее имеет большое значение для выполнения требований МЧС РФ к оперативности передачи донесений о сильных землетрясениях [55]. Однако пока технических и экономических возможностей для реализации этой задачи нет [56].

Анализ современных публикаций позволяет обоснованно заключить, что в настоящее время актуальность указанных выше проблем только возрастает. Подтверждением этому является внимание к развитию разнообразных форм мониторинга процессов и состояний различных природных и техногенных объектов [9].

Одним из приоритетных направлений в сфере вопросов решения проблемы мониторинга и прогнозирования сейсмической активности районов расположения объектов нефтегазовой отрасли промышленности является задача оперативного мониторинга. В [34] в прямой постановке указывается, что наиболее сложной задачей является задача определения возможных очагов геологических опасностей в том числе землетрясений на краткосрочный период времени. В Агентстве МЧС России по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций в научно-экспериментальном порядке с 1999 г. ведётся работа по краткосрочному выявлению зон сейсмической активности территорий на основе комплексного анализа предвестниковой информации по изменению портретов метеорологических, облачных, сейсмических и электромагнитных параметров.

Действительно, в ряде современных публикаций, посвященных проблематике мониторинга сейсмической активности обоснованно показано, что она сопровождается изменениями магнитного поля. При этом отмечается достаточно четкая, практически детерминированная взаимосвязь отмеченных явлений. В [46] говорится, что «существование краткосрочного предвестника для землетрясений, происходящих в результате подземного электрического разряда, сомнений практически не вызывает». Активные исследования по изучению электромагнитных предвестников сейсмической активности, в частности выявлению взаимосвязи во времени и пространстве между субмиллисекундными (СбМС) электромагнитными импульсами (ЭМИ) и проявлениями сейсмической активности, подтверждают эти выводы [11]. Для регистрации субмиллисекунд-ных электромагнитных импульсов, связанных с землетрясениями, автором работы [11] использовался измерительный комплекс, представляющий собой трехмерный радиопеленгатор с полосой 1. 100 кГц.

Существование краткосрочных предвестников землетрясений, который будет почти гарантировать, что в данном районе в течение нескольких секунд или десятков секунд произойдёт землетрясение позволяет говорить о том, что задача снижения разрушительных последствий землетрясений потенциально разрешима на основе оперативного мониторинга источников сейсмической активности (ИСА) путем регистрации электромагнитного импульса, связанного с сейсмической активностью и выделения из него полезной информации о локализации, интенсивности и прочих параметрах источника сейсмической активности. При этом следует отметить, что эффективность комплекса оперативных действий, направленных на снижение последствий землетрясений, обусловлена оперативностью и точностью результатов обработки информации, полученной при мониторинге. В идеале времени должно хватить на эвакуацию из зданий, отключение электрических сетей, газо- и нефтепропроводов и других опасных объектов.

Главным направлением развития радиотехнического метода непрерывного наблюдения за землетрясениями является изыскание путей повышения качества систем автоматизированного определения параметров землетрясений на основе реализации современных методов оценки характеристик регистрируемых электромагнитных импульсов, полной автоматизации процессов обработки полученных записей, а также повышения качества отдельных видов обеспечения регистрации землетрясений.

Регистрация сигналов ЭМИ в пункте регистрации (ПР) осуществляется на фоне помех естественного и искусственного происхождения, существенно влияющих на точностные, информативные и оперативные характеристики автоматизированных радиотехнических комплексов (РТК). Среди помех искусственного происхождения наибольшее влияние на качество решения задач определения параметров ИСА оказывают сосредоточенные по спектру сигналы радиостанций ОНЧ-НЧ диапазона - узкополосные помехи (УП), которые в реальных условиях функционирования ПР воздействуют на входные тракты радиотехнических средств (РТС) постоянно. Совокупность узкополосных помех в ГТР представляет собой сложный случайный процесс, обусловленный случайными включениями и выключениями действующих радиостанций, статистикой времени их работы [51], изменчивостью условий распространения сигналов и т.д. Экспериментальные результаты регистрации УП в различных ПР показали, что ОНЧ-НЧ диапазон весьма насыщен по количеству работающих СДВ радиостанций и используемых частот, причём его загрузка в течение суток не остаётся постоянной.

В настоящее время активно прорабатываются вопросы использования алгоритмов цифрового адаптивного подавления УП, которое обеспечивает защиту автоматизированных РТК в условиях сложной помеховой обстановки (ПО). Однако значительные вычислительные затраты, необходимые для компенсации УП, существенно снижают оперативность работы РТК. Поэтому использование алгоритмов цифрового подавления в условиях интенсивного потока сигналов становится неприемлемым, даже при использовании в составе РТК самых производительных на сегодняшний день ЭВМ.

Проблемная ситуация определяется противоречием между требуемым качеством решения задач локации ИСА с одной стороны и увеличивающимся временем на обработку и компенсацию помех в условиях интенсивного потока сигналов с другой. В этой связи научной задачей является разработка модели оценки влияния УП на информативные параметры ЭМИ и алгоритма компенсации УП в реализациях ЭМИ с малыми вычислительными затратами на основе использования математического аппарата теории цифрового спектрального анализа временных рядов и методов выявления скрытых периодичностей. Тема, посвящённая решению научной задачи, является весьма актуальной.

Объектом исследования является радиотехнический метод (РТМ) мониторинга источников ЭМИ.

Предметом исследования являются математические основы компенсации УП при мониторинге источников ЭМИ.

Цель исследования - повышение оперативности мониторинга ИСА комплексом регистрации ЭМИ с компенсацией УП на основе уменьшения вычислительных затрат.

Задачи исследования. В связи с вышеизложенным и в соответствии с поставленной целью, исследования проводились в следующих направлениях:

1. Разработка аналитической математической модели влияния узкополосных помех на информативные параметры ЭМИ в виде совокупности формул для вычисления плотностей вероятности отклонений информативных параметров ЭМИ при известных отношениях значений параметров ЭМИ и УП.

2. Анализ вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей и выбор метода наиболее эффективного по селективности, точности, оперативности и потенциальным возможностям для формализации его в виде быстродействующего алгоритма компенсации УП.

3. Разработка алгоритма компенсации УП в помеховых ситуациях, структура и содержание которого ориентированы на обеспечение минимально возможного числа необходимых операций и минимально возможного объёма занимаемой памяти ЭВМ при получении требуемой точности вычислений.

4. Разработка процедуры получения прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

5. Оценка точности определения параметров УП.

6. Оценка качества компенсации УП с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

7. Выработка рекомендаций по применению разработанного алгоритма для выявления помеховой обстановки, компенсации узкополосных помех и по выбору электронно-вычислительной техники (ЭВТ).

Методологическими основами и методами исследования являются:

- системный подход;

- методы выявления скрытых периодичностей;

- методы теории оптимизации;

- теория моделирования;

- математический аппарат теории вероятностей;

- математический аппарат дискретного преобразования Фурье и дискретного преобразования Уолша.

Основными научными результатами, представляемыми к защите, которые получены в результате решения научной задачи являются:

1) математическая стохастическая модель оценки влияния УП на информативные параметры ЭМИ;

2) алгоритм компенсации УП в реализациях сигналов ЭМИ с использованием прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок.

Научная новизна разработанной математической стохастической модели влияния УП на информативные параметры ЭМИ заключается в том, что она, в отличие от существующих, является аналитической, в виде совокупности формул, позволяющих вычислять плотности вероятности отклонений амплитудно-временных параметров ЭМИ для любых соотношений параметров УП и ЭМИ, а не только для параметров с конкретными значениями.

Научная новизна алгоритма компенсации узкополосных помех в реализациях электромагнитных импульсов, связанных с землетрясениями, заключается в использовании быстрого преобразования Уолша для спектрального анализа реализаций помеховых ситуаций вместо традиционного преобразования Фурье или алгоритмов быстрого преобразования Фурье, что сокращает вычислительные затраты.

Таким образом, в целом научной новизной работы является совокупность аналитических зависимостей, формул и алгоритмов для оценки влияния узкополосных помех в регистрируемых реализациях, вычисления прогноза помеховой ситуации на сигнальный участок и компенсации помех в реализациях ЭМИ, связанных с источниками сейсмической активности.

Практическая значимость результатов исследований заключается в следующем.

1. Разработанная математическая модель влияния УП на амплитудно-временные параметры ЭМИ в силу своего аналитического и стохастического характера позволяет достаточно легко исследовать динамику изменения плотности вероятности отклонения амплитудно-временных параметров ЭМИ при изменении параметров УП и может быть использована для получения законов распределения параметров ИСА или характеристик автоматизированных РТС, зависящих от параметров ЭМИ, классическими методами теории вероятностей.

2. Разработанный алгоритм компенсации УП позволяет автоматизировать процесс выявления помеховой обстановки и требует для компенсации помех вычислительных затрат втрое меньше, чем другие известные алгоритмы, использующие преобразование Фурье.

3. Предлагаемый алгоритм компенсации узкополосных помех в реализациях электромагнитных импульсов, связанных с ИСА, позволяет повысить оперативность функционирования автоматизированных радиотехнических комплексов регистрации ЭМИ в режимах работы с компенсацией УП, в зависимости от длительности помеховой предыстории, в 2.3 раза.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

1) результатами имитационного математического моделирования, показывающими, что точность определения параметров и качество компенсации УП предлагаемыми алгоритмами не хуже, а вычислительные затраты ниже, чем у существующих алгоритмов;

2) проверкой работоспособности алгоритма путём обработки реальных сигналов, зарегистрированных из эфира аппаратурным модулем пункта регистрации «ВЕРЕЯ»;

3) сходимостью результатов оценивания степени повышения оперативности работы РТК, рассчитанных теоретически, с результатами эксперимента.

Апробация и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межведомственных конференциях «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных систем» (г. Серпухов,

14

2003, 2004 г.г.) [30, 31, 32], II Международной НПК «Информационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Серпухов, 2008) [29].

По теме диссертации опубликованы 11 работ, из которых 5 в изданиях, входящих в перечень ВАК («Информационные технологии в проектировании и производстве» [23, 24], «Известия Института инженерной физики» [22, 25, 26]).

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационных исследований реализованы и внедрены в ФГУП «НИИ НЕПТУН» (г. С.Петербург), ФГУП НИИССУ (г. Москва), ООО «Интех» (г. Калуга), а также в учебном процессе Серпуховского ВИ РВ (г. Серпухов).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трёх разделов и заключения. Общий объем диссертации - 134 страниц (2 таблицы и 33 рисунка). Список литературы включает 71 наименование.

Выводы

1. Показано, что в основе определения параметров узкополосных помех, попавших в реализацию сигналов ЭМИ, связанных с землетрясениями, лежит решение задачи выявления скрытых периодичностей. Анализ содержания и вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей позволяет выбрать спектральный метод, как наиболее приемлемый по селективности, точности, оперативности и потенциальным возможностям, для формализации в виде алгоритма компенсации узкополосных помех.

2. Для аппроксимации спектра узкополосной помехи предложено использование дискретной функции sine. Исходя из этого, выведены итерационные формулы для определения параметров узкополосных помех по спектральной оценке помеховой реализации, получаемой с помощью алгоритмов БПУ, а не БПФ, как было ранее, что сокращает вычислительные затраты.

3. Разработан алгоритм компенсации УП в помеховых ситуациях, структура и содержание которого ориентированы на обеспечение минимально возможного числа необходимых операций и минимально возможного объёма занимаемой памяти ЭВМ при получении требуемой точности вычислений. Минимальность вычислительных затрат достигается: применением алгоритмов БПУ, исключающих операции умножения; предварительным расчётом коэффициентов, постоянных и хранения их значений в виде отдельных таблиц; особенностями предложенного способа определения параметров УП по максимальным по модулю значениям БПУ; введением частотного критерия выхода из алгоритма; использованием только целых чисел для представления квантованных значений регистрируемых реализаций и осуществления всех вычислений.

4. На основе имитационного математического моделирования проведена оценка точности определения параметров узкополосных помех разработанным алгоритмом. В качестве критериев точности использованы средняя квадратическая ошибка определения частоты с^и относительная ошибка определения амплитуды 8%. Оценка точности получена для помеховых реализаций, различных по длительности, шагу квантования и числу помех, попавших в реализацию, и может быть использована в качестве предварительной оценки для обоснования требуемых характеристик (длительности реализации и шага квантования) радиотехнического комплекса регистрации ЭМИ на этапе выбора средств регистрации. Приведены зависимости, позволяющие определить необходимую длительность регистрируемых реализаций для получения требуемого частотного разрешения при выявлении отдельных УП.

5. Проведён анализ компенсации узкополосных помех, попавших в реализацию ЭМИ, связанных с землетрясениями, прогнозированием помеховой ситуации по предыстории или послеистории на сигнальный участок. Предложено для компенсации параметрическим прогнозом использовать новый алгоритм компенсации УП с минимумом вычислений. При этом принимается допущение о том, что параметры УП (амплитуда и частота) в пределах зарегистрированной реализации меняются крайне медленно и поэтому считаются фиксированными, что позволяет использовать параметры выявленных помех для прогнозирования ситуации.

6. В результате проведённого математического моделирования получена оценка качества компенсации УП параметрическим прогнозом. В качестве показателей качества компенсации предложено использовать среднее квадра-тическое значение остатка компенсации и коэффициент компенсации. В качестве регистрируемой помеховой ситуации моделировалась типичная для Европейской зоны ситуация, содержащая гауссовский шум с уровнем 1 мВ/м, сигналы одной «сильной» и от 3 до 15 «слабых» радиостанций со случайно распределёнными в интервале 1.25 мВ/м амплитудами, 1.100 кГц - частотами, и -71.п рад - фазами. При этом учитывалось, что оптимальной с точки зрения обеспечения высоких показателей качества компенсации и малых вычислительных затрат для параметрического прогноза является длительность предыстории тп ~ 750 мкс.

7. Анализ вычислительных затрат компенсации параметрическим прогнозом показал, что использование нового предлагаемого алгоритма компенсации УП, вместо известного алгоритма, уменьшает вычислительные затраты в среднем в три раза.

8. Обосновано требование к производительности ЭВМ, включаемой в состав РТК обнаружения ЯВ. Предложена формула, позволяющая оценить требуемую производительность ЭВМ Утр в зависимости от требуемой пропускной способности комплекса (максимальной интенсивности потока сигналов ЭМИ), вычислительных затрат на компенсацию помех в одной реализации и коэффициента, учитывающего долю от общего времени (долю от вычислительных затрат), которая может быть отпущена на компенсацию помех.

9. Сформулированы предложения по применению алгоритма компенсации УП для выявления помеховой обстановки. Предложения направлены на достижение таких целей, как: максимальная автоматизация процесса выявления ПО; исключение необходимости применения разнородовой аналоговой аппаратуры; использование реально существующих трактов регистрации формы ЭМИ; использование существующих АРТК различного назначения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе представлены материалы решения научной задачи по разработке математического и алгоритмического обеспечения компенсации узкополосных помех в реализациях электромагнитных импульсов, связанных с землетрясениями, с малыми вычислительными затратами. Данная научная задача решалась, исходя из необходимости повышения оперативности функционирования автоматизированных радиотехнических комплексов регистрации ЭМИ в режимах работы с компенсацией узкополосных помех, с использованием математического аппарата теории современного спектрального анализа временных рядов и методов выявления скрытых периодичностей. При этом получен ряд новых результатов теоретического и практического значения.

Теоретические результаты работы:

1. Исходя из допущения о возможности аппроксимации отдельных квазиполупериодов ЭМИ в области их максимумов, нулевых переходов и начала сигнала отрезками синусоид с определёнными параметрами, выведены формулы плотностей вероятности отклонений амплитудного значения КВП, временного положения нулевых переходов, момента вступления ЭМИ в условиях действия узкополосных помех для известных отношений значений параметров ЭМИ и УП.

2. Исходя из допущения о возможности аппроксимации сигнала ЭМИ в районе нулевых переходов отрезками прямых - касательных к сигналу, выведена формула плотности вероятности отклонения длительности КВП в условиях действия УП для известных отношений параметров электромагнитного импульса и УП.

Совокупность выведенных выражений составляет математическую аналитическую стохастическую модель влияния УП на информативные параметры ЭМИ, связанных с ИСА.

3. В результате анализа содержания и вычислительной сложности известных методов выявления скрытых периодичностей установлено, что наиболее селективным, точным, оперативным и обладающим большими потенциальными возможностями является спектральный метод, который выбран для формализации в виде алгоритма компенсации УП.

4. Для аппроксимации спектра узкополосной помехи предложено использование дискретной функции sine. Исходя из этого, выведены итерационные формулы для определения параметров УП по спектральной оценке поме-ховой реализации, получаемой с помощью алгоритмов БПУ, а не БПФ, как было ранее, что существенно сокращает вычислительные затраты.

5. Разработан алгоритм компенсации УП в помеховых ситуациях, структура и содержание которого ориентированы на обеспечение минимально возможного числа необходимых операций и минимально возможного объёма занимаемой памяти ЭВМ при получении требуемой точности вычислений. Минимальность вычислительных затрат достигается: применением алгоритмов БПУ, исключающих операции умножения; предварительным расчётом коэффициентов, постоянных и хранения их значений в виде отдельных таблиц; особенностями предложенного способа определения параметров УП по максимальным по модулю значениям БПУ; введением частотного критерия выхода из алгоритма; использованием только целых чисел для представления квантованных значений регистрируемых реализаций и осуществления всех вычислений.

6. На основе имитационного математического моделирования проведена оценка точности определения параметров УП разработанным алгоритмом. В качестве критериев использованы средняя квадратическая ошибка определения частоты Of и относительная ошибка определения амплитуды 6е- Оценка точности получена для помеховых реализаций, различных по длительности, шагу квантования и числу помех, попавших в реализацию, и может быть использована в качестве предварительной оценки для обоснования требуемых характеристик (длительности реализации и шага квантования) автоматизированного радиотехнического комплекса регистрации ЭМИ различного назначения на этапе выбора средств. Предложены зависимости, позволяющие определить необходимую длительность регистрируемых реализаций для получения требуемого частотного разрешения в выявлении отдельных УП.

7. Сформулированы предложения по применению алгоритма компенсации УП для выявления помеховой обстановки. Предложения направлены на достижение таких целей, как: максимальная автоматизация процесса выявления помеховой обстановки; исключение необходимости применения разнородной аналоговой аппаратуры; использование реально существующих трактов регистрации формы ЭМИ; использование автоматизированных радиотехнических комплексов регистрации ЭМИ различного назначения.

8. Проведён анализ компенсации УП, попавших в зарегистрированную реализацию ЭМИ, прогнозированием помеховой ситуации по предыстории или послеистории на сигнальный участок. Предложено для компенсации параметрическим прогнозом использовать разработанный быстродействующий алгоритм компенсации УП с минимальным числом необходимых вычислительных операций. При этом принимается допущение о том, что параметры УП (амплитуда и частота) в пределах зарегистрированной реализации меняются крайне медленно и поэтому считаются фиксированными, что позволяет использовать параметры выявленных помех для прогнозирования ПС.

9. В результате проведённого математического моделирования получена оценка качества компенсации УП параметрическим прогнозом. Показателями качества компенсации предложено использовать среднее квадратическое значение остатка компенсации и коэффициент компенсации. В качестве регистрируемой помеховой ситуации моделировалась типичная для Европейской зоны ситуация, содержащая гауссовский шум с уровнем 1 мВ/м, сигналы одной «сильной» и от 3 до 15 «слабых» радиостанций со случайно распределёнными в интервале 1.25 мВ/м амплитудами, 1.100 кГц - частотами, и —я.7i рад - фазами. При этом учитывалось, что оптимальной с точки зрения обеспечения высоких показателей качества компенсации и малых вычислительных затрат для параметрического прогноза является длительность предыстории гп ~ 750 мкс.

10. Анализ вычислительных затрат компенсации параметрическим прогнозом показал, что использование нового предлагаемого алгоритма компенсации УП, вместо известного быстродействующего алгоритма, уменьшает вычислительные затраты в среднем в три раза.

11. Обосновано требование к производительности ЭВМ, включаемой в состав РТК. Предложена формула, позволяющая оценить требуемую производительность ЭВМ Vmp в зависимости от требуемой пропускной способности комплекса (максимальной интенсивности потока сигналов ЭМИ), вычислительных затрат на компенсацию помех в одной реализации и коэффициента, учитывающего долю от общего времени (долю от вычислительных затрат), которая может быть отпущена на компенсацию помех.

Прикладные результаты работы:

1. Разработанная математическая модель влияния УП на амплитудно-временные параметры ЭМИ, связанных с ИСА, в силу своего аналитического и стохастического характера, позволяет достаточно легко исследовать динамику изменения плотности вероятности отклонения параметров ЭМИ при изменении параметров УП и может быть использована для получения законов распределения параметров ИСА или характеристик автоматизированных РТК, зависящих от параметров ЭМИ, классическими методами теории вероятностей. Результаты моделирования позволили оценить значения порогов для критерия принятия решения на компенсацию УП в регистрируемых реализациях ЭМИ для автоматизированных РТК различного назначения.

2. Разработанное математическое и алгоритмическое обеспечение компенсации УП позволяют полностью автоматизировать процесс выявления помеховой обстановки, и требуют для компенсации помех вычислительных

125 операций приблизительно втрое меньше, чем другие известные алгоритмы, что позволяет повысить оперативность функционирования автоматизированных РТК регистрации ЭМИ в режимах работы с компенсацией УП в зависимости от длительности помеховой предыстории в 2.3 раза.

В качестве направлений дальнейшего развития научных исследований могут быть предложены:

1. Разработка математической аналитической стохастической модели влияния группы одновременно действующих УП на информативные параметры ЭМИ, связанных с ИСА, с учётом вероятности регистрации каждой УП и возможности попадания в реализацию фронтом или спадом огибающей.

2. Разработка алгоритмов непрерывного выявления помеховой обстановки с текущей коррекцией результатов статистической обработки.

3. Разработка адаптивных (самонастраивающихся) алгоритмов компенсации УП в регистрируемых реализациях.

1. АНАНЬИН И.В. К вопросу о проявлении некоторых землетрясений в восточной части Восточно-Европейской платформы: Исследования по сейсмической опасности // Вопросы инженерной сейсмологии. - Вып. 29. - М.: Наука, 1988. - С. 119 - 124.

2. Аппаратурный модуль пункта регистрации «ВЕРЕЯ»: Техническое описание, Москва, 1995.

3. A.c. 1022313 А СССР МКИ3 Н 04 В 1/10. Устройство подавления узкополосных помех / ГОРМОНОВ A.B., КОТОВ A.B. -№ 3410948/1809; заявл. 17.03.82; Опубл. 07.06.83, Бюл. №21.-3 е., ил.

4. A.c. 1095419 А СССР МКИ3 Н 04 В 1/10. Устройство для подавления помех / ИВАНОВ-ШИДЛОВСКИЙ Н.Б., АРХИПОВ М.А. -№ 3534155/18-09; заявл. 06.01.83; Опубл. 30.05.84, Бюл. № 20. -7 е., ил.

5. A.c. 1099390 А СССР МКИ3 Н 04 В 1/10. Устройство подавления узкополосных помех / КОСТЮКОВИЧ А.Е., ДРОЗДЕЦКИЙ В.Е., БАЛОВ A.B. № 3412353/18-09; заявл. 22.03.82; Опубл. 23.06.84, Бюл. № 23.-3 е., ил.

6. БЕНДАТ Дж. Основы теории случайных шумов и её применения: Пер. с англ. -М.: Советское радио, 1965.

7. БЕНДАТ Дж., ПИРСОЛ А. Применение корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. Мир, 1983. -312 е., ил.

8. БРОНШТЕЙН И.Н., СЕМЕНДЯЕВ К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. 13-е изд., исправленное. -М.: Наука, 1986. -544 с.

9. ВАРТАНЯН Г., КУЛИКОВ Г., СЕМЕНОВИЧ В.В. Нефтедобыча -причина землетрясений? // Наука и техника. http://www.oilm. com/nr/77/704/orpho.php.

10. ВЕНТЦЕЛЬ Е.С. Теория вероятностей. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Физматгиз, 1962. -564 с.

11. ВЛАСЕНКО В.А., ЛАППА Ю.М., ЯРОСЛАВСКИЙ Л.П. Методы синтеза быстрых алгоритмов свёртки и спектрального анализа сигналов. -М.: Наука, 1990. -180 с.

12. Вопросы обнаружения сигналов в диапазоне очень низких частот // Сборник трудов ИРЭ АН СССР. Вып. 4. Под ред. акад. КОБЗАРЁВА Ю.Б. -Москва, 1979. -263 с.

13. Вопросы обнаружения сигналов на сверхдлинных волнах // Сборник трудов ИРЭ АН СССР. Вып. 3. Под ред. акад. Кобзарёва Ю.Б. -Москва, 1975. -423 с.

14. ВЫГОДСКИИ М.Я. Справочник по высшей математике. -6-е изд., доп. и испр. -М.: Физматлит, 1962. -870 с.

15. ГОЛБДЕНБЕРГ Л.М., МАТЮШКИН Б.Д., ПОЛЯК М.Н. Цифровая обработка сигналов. Справочник. -М.: Радио и связь, 1985. -321 с.

16. ГОНОРОВСКИЙ И.С., ДЁМИН М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие для высших учебных заведений. -М.: Радио и связь, 1994. -480 е., ил.

17. ДЖЕНКИНС Г., ВАТТС Д. Спектральный анализ и его приложения. -М.: Мир, вып. 1, 1971, вып. 2, 1972.

18. ДЬЯКОНОВ В.П. Применение персональных ЭВМ и программирование на языке Бейсик. -М.: Радио и связь, 1989. -288 е., ил.

19. ЕГОРОВ Е.И., КАЛАШНИКОВ Н.И., МИХАЙЛОВ A.C. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. -М.: Радио и связь, 1986. -304 е., ил.

20. ИОНАС А.Е., ДАНИЛЮК С.Г. Подход к рассмотрению узкополосной помехи как стохастического информационного процесса // Информационные технологии в проектировании и производстве: Науч-но-техн. сб. / ВИМИ. 2008. - № 4. - С. 88 - 90.

21. КОНСТАНТИНОВА Н.П., ПОПЛАВСКИЙ А.А. Оценка магнитуды по интервалу записи продольной волны // Доклады АН СССР. 1990. - Том 312, № 6. - С. 1344 -1347.

22. ЛЕВИН Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники Изд. 3-е. -М.: Радио и связь, 1989.

23. ЛИПАЕВ В.В. Качество программного обеспечения. -М.: Финансы и статистика, 1983. -263 е., ил.

24. МАРПЛ С.Л.-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990. -584 с.

25. МУЛЛАЯРОВ В.А., КОЗЛОВ В.И, ДРУЖИН Г.И. Пеленгационные наблюдения областей выхода магнитосферных ОНЧ-излучений в средних широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т.37. N4. С. 160 -164.

26. МУРТАЕВ И.С., ЗОММЕР Б.К., САВИН В.Г. и др. Опыт регистрации и обработки сейсмических данных, полученных в процессе производства гидравлического разрыва пласта http://kmgeo.info/index.php7option =com content&task=view&id =22&Itemid

27. МЯЧАЕВ A.A., СТЕПАНОВ В.Н. Персональные ЭВМ и микро ЭВМ. Основы организации: Справочник / Под ред. Мячева A.A. -М.: Радио и связь, 1991. -320 е., ил.

28. O.K. ОМЕЛЬЧЕНКО, O.E. СТАРОВОЙТ, В.Д. ФЕОФИЛАКТОВ "Оценка сейсмической чувствительности цифровой телесейсмической сети России", Труды ИВМиМГ, Математическое моделирование в геофизике, 5, Новосибирск, 1998, стр. 140-151.

29. ОРЛОВ А.Б., АЗАРНИН Г.В. Основные закономерности распространения сигналов СДВ-диапазона в волноводном канале Земля-ионосфера (Обзор экспериментальных работ). // Проблемы дифракции и распранения волн. Вып. X. Л., 1970. С. 3 107.

30. ПЕТРАЙТИС М. Покадровое или межкадровое сжатие // Технологии защиты №6, 2007. http://daily.sec.ni/dailypblshow.cfm?rid= 8&pid=20394

31. ПЕТРОВСКИЙ В.В., ПЕТРОВСКИЙ В.И. Помехи в технологии обеспечения информационной безопасности. Казань: Из-во Казан, гос.техн. уни-та, 2004. 282 с.

32. Подповерхностная радиолокация. Под ред. М.И. ФИНКЕЛЬШТЕИ-НА. М.: Радио и связь. - 1994. - 216 с.

33. ПРИХОДОВСКИЙ М.А. Прогноз: анализ причинно-следственной взаимосвязи магнитных аномалий с землетрясениями и один из возможных алгоритмов точного кратковременного прогноза. -http://www.inauka.ru/blogs/article40480/print.html.

34. Проект МНТЦ №1121 "Создание Российско-Японской геофизической обсерватории для исследования электромагнитных и сейсмических предвестников землетрясений".

35. РАБИНЕР Л., ГОУЛД Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. -М.: Мир, 1978. -848 с.

36. Радиотехнические системы: Учебник для ВУЗов по специальности «Радиотехника» // ГРИШИН Ю.П., ИПАТОВ В.П., КАЗАРИНОВ Ю.М. и др.; Под ред. Казаринова Ю.М. -М.: Высш. Шк., 1990. -496 е., ил.

37. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебное пособие для ВУЗов // ВАСИЛЬЕВ Д.В., ВИТОЛЬ М.Р., ГОРШЕНКОВ Ю.Н. и др.; Под ред. САМОЙЛО К.А. -М.: Радио и связь, 1982. -528 е., ил.

38. Регламент радиосвязи, Женева, Связьиздат, 1961.

39. РЕЗНИКОВ А.Е., КОПЕЙКИН В.В., МОРОЗОВ П.А., ЩЕКОТОВ А.Ю. Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного зондирования и опыт их применения- М.: РАН. Успехи физических наук. №5, 2000 г.

40. СЕРГИЕНКО А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для ВУЗов. ПИТЕР, Санкт-Петербург, 2003, -608 е., ил.

41. СЕРЕБРЕННИКОВ М.Г., ПЕРВОЗВАНСКИЙ A.A. Выявление скрытых периоличностей. -М.: Наука, 1965. -244 е., ил.

42. Системный проект по развитию Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений (основные положения).

43. Тактико-техническое задание №568-12-27 на опытно-конструкторскую работу «Разработка автоматизированной радиотехнической аппаратуры К-121-Р», Москва, 2001.

44. ТАРАСОВ А.В. «Компенсация станционных помех в условиях интенсивного потока электромагнитных импульсов», кандидатская диссертация. СВВКИУ РВ, 1998. -149 с.

45. ФИНКЕЛЫПТЕЙН М.И., МЕНДЕЛЬСОН В.Л., КУТЕВ В.А. Радиолокация слоистых земных покровов. М., Советское Радио, 1977, 174 с.

46. ФИНК Л.М. Сигналы, помехи, ошибки. М.: Радио и связь, 1984. -256 с.

47. ШЕВЧЕНКО В.П. Цифровое моделирование волноводного распространения ОНЧ сигналов. -МО РФ, 1995. -98 с.

48. ШЕВЧЕНКО В.П., ТАРАСОВ А.В. Волноводное распространение импульсных электромагнитных сигналов и средства их приёма в условиях помех. МО СССР, Серпухов, 1989. -Часть 1.

49. ШЕВЧЕНКО В.П., ТАРАСОВ А.В. Волноводное распространение импульсных электромагнитных сигналов и средства их приёма в условиях помех. -МО СССР, Серпухов, 1989. -Часть 2.

50. ЭЙБИ ДЖ. А. Землетрясения / Пер. с англ. М.: Недра, 1982. 264 с.

51. CHEN YONGCHUN, HAN YUEQIU, НЕ PEIKUN // Beijing ligong daxue xuebao=J. Beijing hist. Technol.- 1997.- 17, № 6.- C. 697-700.

52. KREHBIEL, P.R., R.J. THOMAS, W. RISON, T. HAMLIN, J. HARLIN, AND M. DAVIS GPS-based mapping system reveals lightning inside storms. EOS, Trans. Amer. Geophis. Union, 2000, 81, 21-25.

53. MULLAYAROV V.A., KOZLOV V.I. Direction finding of exit regions of magnetospheric VLF emissions at middle latitudes // Advances in Space Research, 1997, v.20, No.3, pp.517-520.134

54. NICHOLSON G., WESSON R. Earthquake Hazard Associated with deep injection a Report to the U.S.Environmental Protection Agency // U.S.Geological Survey Bulletin. 1990. -№ 1951.

55. SMITH, D.A. Compact intracloud discharges. Ph.D. dissertation, Department of Electrical Engineering, University of Colorado, 1998, 277 p.

56. U.S. Geological Survey National Earthquake Information Center (Catalog PDE)., 2003. http : //neic.usgs.gov/neis/epic/