автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Метод прогнозирования энергетической скрытности систем спутниковой связи при использовании пониженных частот и пространственно-разнесенного приема сигналов

4847206

Па правах рукописи

Сенокосова Анна Владимировна

МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СКРЫТНОСТИ

СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОНИЖЕННЫХ ЧАСТОТ И ПРОСТРАНСТВЕННО-РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА СИГНАЛОВ

Снсциалыюсп. 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработки информации (п технике и технологиях)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Ставрополь - 201 I

4847206

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет» (ГОУ В ПО СевКавГТУ)

11аучпмй руководитель: кандидат технических "наук, профессор Чипига Александр Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Маслов Олег Николаевич

доктор технических наук, профессор Копыгов Владимир Вячеславович

Ведущая организация: ОАО Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, г. Калуга

Защита состоится «27» мая 2011 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.245.09 при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу:

355028, г. Ставрополь, просп. Кулакова, 2, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета по адресу: 355028, г. Ставрополь, просп. Кулакова, 2.

Автореферат разослан ««&Г» апреля 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.245.09 кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Искусственные спутники Земли (ИСЗ) открыли широкие возможности для развития связи. Это обусловлено тем, что систем;! спутниковой связи (ССС) из трех ИСЗ обеспечивает охват практически всей территории земного шара. Кроме того, важнейшим достоинством ССС является возможность достижения высоких показателей качества, соответствующих наземным системам связи.

При передаче о ССС дискретных (цифровых)'сигналов показателем качества является вероятность ошибки (/'ош) при приеме информационных символов, которая

зависит от отношения h2 = Kr/NQ энергии сигналов (Ег) на входе приемника (ПРМ) к спектральной плотности мощности шума (/V0). Функциональная зависимость /qui =i¡/(h2) определяет помехоустойчивость ССС.

Основное достоинство ССС - обеспечение высокого качества (помехоустойчивости) связи при неограниченных дальностях и обширных зонах покрытия (-1...10 тыс. км) - реализуется за счет выбора несущих частот в диапазоне /¡)~1....10ГГц, где условия распространения радиоволн (PPIi) близки к распространению в свободном пространстве и легче выполняется условие обеспечения помехоустойчивости (ПУ) не хуже допустимой: h2 > hflan .

Однако выбор f0~\ •••• Ю IT;, определяет и один из основных недостат ков ССС - доступность электромагнитного излучения ИСЗ для систем радиоразведки несанкционированных пользователей. Поэтому ССС обладают относительно низкой эпергетичажой скрытностью и, следовательно, помехозащищенностью.

Если и системе радиоразведки решена задача обнаружения сигналов и осуществляется радиоперехват (РПХ). то его качество определяется (как и качество ССС) отношением сигнал/шум (С/Ш) па входе ПРМ 1'IJ.X (Лр) и вероятностью ошибки

при ведении РПХ: Рош р = y/(lip). Условие обеспечения энергетической скрытности ССС при ведении РПХ выполняется, сели фактическое отношение С/Ш на входе ПРМ РГ1Х будет меньше допустимого (Ар<Лд0Мр), или коэффициент энергетической

скрытности больше единицы (уэс = Лдопр/^р > 1 ).

Обычно условие > 1 в ССС при ведении РПХ реализуется путем повышения направленности.передающей антенны ИСЗ или увеличения дальности до ИРМ РПХ (jp) по сравнению с ПРМ ССС (z~4-IOVm). Однако при близком размещении этих приемников (Лр<10км) указанные пути повышения уэс будут неэффективными и условие . обеспечения .энергетической скрытности ССС

1) увеличения коэффициента усиления (КУ) приемной антенны ССС (О',) по сравнению е антенной Г1РМ РПХ ((7ф <Gr)\ 2) уменьшения эквивалентной шумовой температуры ПРМ ССС (Т3) по сравнению с ПРМ РПХ ( 7',р >?:,); 3) уменьшения

можно реализовать только за счет:

допустимого отношения С/Ш на входе ПРМ ССС (/1дОП) по сравнению с ПРМ СИХ (^'домр > ''лоп)-

Объектом исследования является система спутниковой связи (ССС) на участке ИСЗ-земпая станция (ЗС), работающая в условиях размещения приемника радиоперехвата вблизи приемника ССС.

Практическая актуальность исследования (противоречие в практике) заключается в том, что пути повышения энергетической скрытности ССС за счет совершенствования приемной антенны (GrjGrр > I) и высокочастотных трактов ПРМ

С/Ьр/7Ь>1) являются затратными, а пути повышения эффективности схемы обработки сигналов в Г1РМ ССС по сравнению с Г1РМ РПХ {hflon р j> \) неизвестны.

Цель (практическая задача) исследований состоит в разработке практических рекомендаций по повышению энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ радиоперехвата.

Указанное противоречие относится к группе слабоструктурировапных проблем, для разрешения которых предназначен системный анализ. С помощью разработанной методики системного анализа обосновано, что наилучшее решение указанной проблемы (противоречия) обеспечивается новым способом повышения коэффициента энергетической скрытности ССС (^эс =ЛдОПр/^р >30 дБ) при близком размещении

ПРМ PI IX от ПРМ ССС. Реализуется он в два этапа за счет: 1) изменения типа модели канала связи (КС) па более сложный (например, с многолучевым РРВ и быстрыми замираниями (КЗ) принимаемых сигналов); 2) применения в ПРМ СС.С для обработки сигналов метода пространственно-разнесенного приема на несколько («^4) антенн. Последнее приведет к существенному уменьшению допустимого отношения C/III на входе ПРМ ССС с использованием п> 4 разнесенных антенн (Лд0П „) по сравнению с ПРМ РПХ, использующим одну (л = 1) антенну для приема сигналов с БЗ С'доибч »Лд0П„), и увеличению Гэс =/4прАр = р Адоп =''допкз//гдо»« >> • •

В результате проведенною системного анализа практической проблемы произведены обоснование и постановка научной задачи исследований и целевой функции.

Для изменения традиционного типа модели спутникового КС (с постоянными параметрами) на модель КС с мпоголучевостыо и ВЗ можно понизить несущую частоту с обычных значений /о = 1...101Тц до /0 = 30... 100 МГц. Этот диапазон частот не используется в ССС, т. к. в нем но причине близости к декаметровому диапазону (/0 = 3...30 МГц) проявляется поглощение радиоволн в ионосфере

(характеризуемое множителем. К/п(/о)<1) и их рассеяние на ионосферных неоднородности*, вызывающее многолучевое РРВ и 1>3 принимаемых сигналов. Последние характеризуются множи телем ослабления волны из-за БЗ "/Jj(./o) < I •

Предметом исследований является системный апаш« влияния поглощения и мпоголучевости при Р1'В с пониженными частотами (/„ = 3()...1()()МГн) через ионосферу от ИСЗ до земной станции на помехоустойчивость одиночного и простраист вснпо-разнссснпого приема сигналов в ССС и ее энергетическую скрытность. .....

Научная актуальность (противоречие н науке) исследовании обусловлена невозможностью достижения поставленной цели на базе известного научно-методического аппарата (НМЛ) в силу следующих ет недостатков:

1) низкой точности известной зависимости множителя ослабления мощности волны из-за поглощения в ионосфере от выбора частоты < 1 для ССС;

2) отсутствием зависимости множителя ослабления мощности волны (сигнала) из-за быстрых замираний (БЗ) от фазовых сдвигов приходящих лучей Аи выбора частоты сигналов для ССС [л^, (/0)];

3) отсутствием зависимости допустимого отношения С/111 на входе ИРМ С'доп 133 = ''дои и) от множи теля КЗ сигнала ("''¿(/„У), а также кратности (п) и интервала разнесения (Др) приемных антенн.

Общая научная задача состоит в разработке метода прогнозирования энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и пространствснно-разиесспиого приема сигналов на несколько антенн.

Нелепая функцня заключается в получении зависимости {у/) коэффициента энергетической скрытности ССС (у:к-) от допустимой вероятности ошибки (обычно />о[идо11Н0-5), выбора пониженной несущей частоты (,/ц). числа антенн (п) и пространственного разноса (А р) между ними, определяющего коэффициент-корреляции Б1 в разнесенных антеннах /?ю(/0, Др):

Для решения общей научной задачи ее целесообразно декомпозировать на 5 частных научных задач разработки:

1) математических моделей ионосферы и трапсионосферпого канала связи с учетом поглощения волны на пониженных часто тах ССС;

2) математических моделей ионосферы и трапсионосферпого капала связи с учетом одновременного попющеппт и многолучевого распространения волны на пониженных частотах ССС;

3) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения волны и многолучевого ее распространения;

4) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС па пониженных частотах с учетом поглощения волны и ее многолучевого распространения при использовании пространстиспно-разнссеипого приема па несколько (п > 4 ) антенн;

5) методики оценки коэффициента энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и прост ране гвенпо-разпесеппого приема.

Методы исследования включают НМЛ системною анализа, математического описания ионосферном плазмы, распространения радиоволн через однородные и

случайно-неоднородные среды, статистической радиофизики. построения многолучевых математических моделей временных и пространственно-временных капало» связи, обработки сигналов при одиночном и разнесенном приеме; оценки помехоустойчивости и помехозащищенности радиоэлектронных систем, методы радио-и радиотехнической разведки, защиты информации.

Значительный »клад п развитие этих методов внесли " В. В. Антонов, Я. Л. Альнерт, В. J1. Гинзбург, М. П. Долухаиов, Д. И. Калинин, С. М. Рыгав, Л. М. Финк, Д. Д. Кловский, С. П. Фалькович, А. И. Куприянов, В. И. Борисов.

Научная новизна полученных результатов диссертации состоит в том, что в пей впервые:

1. Обоснована методика системного анализа энергетической скрытности ССС при близком размещении Г1РМ радиоперехвата и разработан новый способ ее повышения за счет применения пониженной несущей частоты (/0 =30... 100 МГц) и пространственно-разнесенного приема на несколько (п > 4 ) антенн;

2. Разработана математическая модель ионосферы, отличающаяся от известных аналитическим описанием изменения по высоте (h) электронной концентрации (ЭК) N(h) и эффективной частоты соударения электронов (ЭЧСЭ) v-3{h) в слоях (F, Е и D ) ионосферы, позволяющая получить более точное выражение для оценки множителя поглощения волны N-uV^^jf£ в зависимости от ее несущей частом.! (/0) и параметров слоя F ионосферы (его интегральной ЭК Nхг и увеличенной в S раз ЭЧСЭ

3. Разработана математическая модель трансионосферного канала связи (КС), устанавливающая аналитическую зависимость Р,-= Ч'\}У\\{]о)] мощности сигнала на входе 11РМ от выбора несущей частоты с учетом поглощения в ионосфере И"п(/о) ;

4. Обоснована и разработана математическая модель ионосферы, которая отличается от приведенной выше (с параметрами .VT|: и ^эвд) учетом пространственных флуктуации ЭК в пеоднородпостях ионосферы A N(pji), характеризуемых их среднеквадратическим отклонением (СКО) в F-слое (сг );

5. Построена математическая модель трансионосферного КС, позволяющая получить аналитическую зависимость мощности принимаемого сигнала Р,-Ш~КШ< > от вмбора несущей частоты с учетом поглощения волны п ионосфере "/п~Л,п^'эг(й)//о2 11 многолучевого се распространения '^-¡(/о), причем дисперсия множи теля ослабления мощности сигнала из-за КЗ < И"7^) полностью определяется дисперсией флуктуации фазового фронта Л<р(р)~AN(p)j/0

волны на выходе неоднородной ионосферы <ri~<72 //02 ;

" AN /

6. Установлена аналитическая зависимость /'ош = y/[h2 = (/о)- Гю(/о)1 вероятности ошибки (Рщ,,) при некогерентпом (ПК) приеме сигналов от отношения 0/1II на входе l'IPM с учетом поглощения полны в ионосфере h~=hlw^(f0) и

отношения ^з(/о) = Нр2(/«)/''/фл(/о):=У/(сгр) регулярной н флуктуациоппой

''фл(Л) составляющих дисперсии множителя ослабления полны из-за многолучевостн

<»'и(/о)>= Ир (/о) + ".¡¡л(/о) = 'L Д*} ;

7. Разработана |рафо~аиалитическая методика установления. зависимости Рош'=ф2 = А?"7п(/о),", Яю(Ал/о)] вероятности ошибки при ПК приеме сигналов на несколько (я >4) антенн от отношения C/III на входе ИРМ с учетом поглощения волны в ионосфере h2 = h^lVп(/0) и пространственной корреляции замираний

Rlri(Ap, /0 ) в разнесенных на интервал Ар антеннах;

8. Для допуст имой в ССС вероятности ошибки /^„доц =10'5 построены графики

зависимостей Л*011„ = 1//(Р0Ш лом> », Льч (АЛ/о)) 11 Лм.КЗ = ^('0111 дом-/о) допустимых отношений С/11.1 от выбора несущей частоты при использовании одиночного приема и разнесенного па п >4 антенн, которые позволяют оценить в диапазоне пониженных частот /0 = 60...НО МГц коэффициент энергетической

скрытности ССС при близком размещении I ll'M PI IX от ПРМ ССС (когда h2 = hjiou „ и

''дон р " ''дон бз) ка|< Уж ~ ''дом р/'р = ''до[i пз/''дон п ■

Практическая ценность полученных результатов состоит в следующем:

1) обоснована существенная зависимость допустимых отношении С/111 С'доп ьч> ''доп п ) от изменения параметров ионосферных псоднородностей (<т = ßnNт) и необходимость применения блоков выбора (адаптации) пониженной

несущей частоты (БВГ1НЧ) и управления пространственным разносом антенн (БУПРЛ) по результатам зондирования ионосферы для поддержания высокой энергетической скрытност и ССС;

2) обоснован способ и разработано устройство измерения интенсивности ионосферных нсодпородпостен (ßu-or jNm) на основе станции вертикального

ионосферного зондирования (СВИЗ);

3) разработаны структурные схемы ССС на пониженных частотах с применением БВПНЧ и БУПРА по результатам измерения ионосферных псоднородностей (/?„) с помшцыо СВИЗ.

Достоверность и обоснопатюсгь полученных результатов подтверждаются;

1. Сведением полученных выражений для мощности принимаемого сигнала и оценки помехоустойчивости ССС на пониженных частотах (/0 =60...80 МГц) к известным выражениям » случае использования в ССС традиционных несущих частот /о = Г..10 ГГц;

2. Соответствием полученных теоретических результатов известным экспериментальным данным (по наблюдению глубоких 1Л принимаемых сигналов в ССС на частоте /0 = 250 МГц при повышенной интенсивности нсодпородпостен в экваториальной ионосфере);

3. Использованием апробированного НМЛ статистической теории связи и 1'1'В в случайно-неоднородных средах, а также широко известных исходных данных о параметрах неоднородной средпеширотпой ионосферы.

Реализация результатов диссертационной работы: 1) в учебном процессе СевКавГТУ; 2) в ЗЛО «Научно-исследовательский внедренческий центр автоматизированных систем», г. Москва (акт о внедрении от 16.02.2011 г.).

Апробация результатов диссертаций осуществлялась в ходе докладов се материалов па следующих научно-технических конференциях (НТК): 1-й Международной НТК в СевКавГТУ в 2004 г. (г. Ставрополь), 7-й Российской НТК в КНИИТМУ в 2008 г. (г. Калуга), Международной ИПК в 2010 г. (г. Серпухов), 1-й Международной НТК в БелГУ в 2009 г. (г. Белгород), 10-й Международной НТК в ПГУТИ в 2009 г. (г. Самара), 16-й Международной НТК в ВГУ в 2010 г. (г. Воронеж).

Нубликапни. Результаты диссертации опубликованы в 19 печатных трудах, в том числе 13 статьях (из них 6 опубликованы в журналах из перечня ВАК: Космические исследования (РАН), 2007, № 1 и 2009, № 5, Инфокоммуникациоиные технологии, 2006, № 1, Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2007, № 6, Известия института инженерной физики, 2009, № 2, Вестник СевКавГТУ, 2010, № 4), 2 патентах РФ, 1 свидетельстве об отраслевой регистрации разработки (программы).

Структура ч объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 9 приложений, содержит 190 страниц основного текста, 33 рисунка, 5 таблиц, список использованных источников из 146 наименований.

Осиопиые положения и результаты, выдвигаемые для защиты:

Г Методика системного анализа проблемы обеспечения энергетической скрытности ССС при близком размещении приемника радиоперехвата и способ се повышения за счет применения пониженной несущей частоты (до /0 = 60...80МГц) и прост ранственпо-разпссепного приема сигналов на несколько (п > 4) антенн.

2. Математические модели ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом поглощения волны на пониженных частотах ССС.

3. Математические модели ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом одновременного поглощения к многолучевого распространения волны на пониженных частотах ССС.

4. Методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом одновременного поглощения волны и многолучевого распространения при использовании одиночного (л=1) и пространственно-разнесенного приема на несколько (п > 4) антенн.

5. Методика оценки .коэффициента энергетической скрытности ССС с использованием пониженной частоты и пространственно-разнесенного приема.

6. Результаты разработки технических решений построения ССС с применением блоков выбора пониженной несущей частоты и управления пространственным разносом антенн по результатам зондирования параметров ионосферных неодноролностей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЛ1.0ТЫ

Во введении обоснована практическая и научная актуальное!ь диссертационных исследований, сформулированы объект, цель, предмет и научные задачи (общая и частные) исследовании, раскрыты научная новизна и практическая ценность результатов работы, их достоверность и обоснованность, приведет,! сведения о реализации результатов Диссертационных исследований, их апробации и публикациях, сформулированы основные положения и результаты, выдвигаемые для защиты.

В первой главе проведен анализ помехозащищенности, помехоустойчивости и энергетической скрытности ССС, обоснованы методика системного анализа и способ обеспечения энергетический скрытности ССС при близком размещении Г1РМ радиоперехвата, проанализированы недостатки известного НМЛ н осуществлены обоснование и постановка общей и частных научных задач исследования.

Одной из важнейших проблем ССС считается повышение помехозащищенности. Она определяется помехоустойчивостью (ПУ) и скрытностью, главной составляющей которой является энергетическая скрытность (ЭСк). При минимальной мощности излучения передатчика (/}) ИСЗ, обеспечивающей равенство Л2 = Ад0(| фактического и допустимого отношений С/1 II на входе ПРМ, условие обеспечения ЭСк ССС ( = //дОМ р jЛр > 1 ) при ведении РПХ можно записать в детализированном виде как

, 2 2 г у. г 2

_ дои р _ I zp 4lp G,. ■'Эр "дон |> >| . j,

ЭГ ~ !<l ~ FÎWtp) Z2 ¿п G,P h2Mm '

где ¡-^(О/р) <1 - нормированная диаграмма направленности (ДП) передающей антенны ИСЗ в направлении 0tfl > 0 на 1IPM РПХ: 1?п =1 ¡W2{ >1 и ¿Ир - потери

передачи из-за поглощения в среде при РРВ до ПРМ ССС и IIPM PI IX.

Сомножители в левой части условия (1) указывают 6 возможных путей повышения коэффициента ЭСк (^эсХ из которых в ССС обычно используются только

3 пути: а) сужения ДН передающей антенны ИСЗ ( ¡^{О^) < I);

б) уменьшения дальности связи (г) по сравнению с дальностью разведки (гр/г>1);

в) уменьшения потерь передачи из-за поглощения на т рассе ССС ( /,ц ) по сравнению с трассой РГ1Х (Lnp/Lu > ! ). Отметим, ч то согласно (1) ЭСк ССС при ведении РГ1Х не зависит от базы (Hs = '1\А/'\) сигналов (в отличие от задачи их энергетического обнаружения).

Однако при близком размещении ПРМ РПХ от ПРМ ССС (йр<10км) и типовой дальности связи г « 40 тыс. км угол 0,р< 0,014 и выполняются равенства l'I(0ф) к i, гр и г, /,Пр~/-и. В этом случае условие (I) обеспечения ЭСк ССС сводится к указанному выше виду

Ъс = /глоп р/ 1>р = «>г/а,р)(7Ьр/?•> )(/',-• он р//'дон ) > 1. (2)

практическая реализация которого составляет сложную слабострукгурировапную проблему и определяет цели исследовании.

Для се решения разработана 6-этапная методика системного анализа проблемы обеспечения ЭСк ССС при близком размещении ПРМ 14 IX. Ее центральным (5-м) этапом является оценка трех альтернатив выполнения условия (2) и обоснованно способа повышения ЭСк ССС за счет применения более эффективной схемы обработ ки сигналов в ПРМ ССС но сравнению с ПРМ PI1X (обеспечивающего

Гэс = Лдои р/Лр > 1 )■•

Теоретическим обоснованием разработанного способа, представленного па рис. 1, служат следующие известные закономерности:

1). При понижении /0 с 1ГТц до 30..,100МГц процесс РРВ сопровождается

поглощением в ионосфере и многолучевосгыо, вызывающей БЗ (IV^3<\). При этом множители ослабления волны из-за поглощения в ионосфере и БЗ зависят от ее параметров:

fn(/o) = vOVi'3//02), 1Ую(/о) = Г(*9,~Щ//0), (3)

где N и v3 - ЭК и ЭЧСЭ в ионосфере, a ANj-N-N - флуктуации ЭК в неодиородностях ионосферы относительно среднего значения /V, определяющие о тноси тельные фазовые сдвиги лучей А<р, ~ ДЛ', / .

2). По мере увеличения А(р, и глубины БЗ принимаемых сигналов происходит

изменение вида зависимостей /om"V(''2) и ''дои — VCom дон " "Ри

использовании пекогеренпнж) (ПК) одиночного (« = 1) и разнесенного (п = 4) приема сигналов:

а) при отсутствии многолучевости (А<р,~ AN j / j0 ~ 0). БЗ и п = I :

/>ош=0,5ехрН),5Л2); /^оп =21п(2Рш!1д0П) = 21,6«13дБ; (4)

б) при A<pj~ANj//0 > 1п, возникновении БЗ рэлеевского типа и п = 1 :

Ponl={h2 + 2)"'; ''дон |>ч ~ 'шм дон - 2 к 105 •= 50 дБ; (5)

в) при Atpi > 2л, рэлсевских БЗ и п- 4 :

* C'inJih1)" ■ hfmn * (С^Лшдом У" * 40 - «6 дБ. (6)

В соответствии с рис. 1 и выражениями (5, 6) разработанный способ повышения ЭСк ССС при близком размещении 1IPM РПХ от ПРМ ССС (когда hp =h2) за счет за счет понижения несущей частоты до значений /0 - 30...100 МГц, обуславливающих возникновение рэлсевских БЗ (когда Ад01,р =50дБ), и применения разнесенного приема на несколько (п - 4) антенн (копта /(д011 „ /г - 16 дБ ) позволяет достичь величины

у.к = = = = 2500 (34 дБ). (7)

Лр ЛЯов п 40

Сравнительная оценка трех альтернатив выполнения условия (2) обеспечения ЭСк ССС при близком размещении ПРМ РПХ показала целесообразность выбора

решения в пользу разработанного способа (рис. 1). При реализации 1-го альтернативного пути (совершенствования приемной антенны) для достижения = GrjGrp = 34 дГ> 1 :оi рсбует ся увеличит!, затрат ы в ~ I О5 раз . а при рсатпации 2-й альтернативы для дост ижения у7С ~ l'-^jT-y ~ 3 д1> пот ребуется применить охлаждение ГП'М ССС жидким гелием.

прдссс I

0.01-1 .'/

У'

ионосфера

ЭК : .V = Л' + A.V " j ■ ■

ЭЧСЛ I-,,,-. «ЛЯЬ >1---------' / \

о,

/(, > .W...IOO МГц

K-lr-h доя„ = 16дЬ il:. . , ; - -i - .4 аГ> Г■.»■ - Knf/l'Ç, • ч ЦБ

(¡J0

л ^'Ï ' [ прм рпх

| ^'лон |) = "лоп Г.!

Г1-<'r,S- -!'

ПРМ «с

Рисунок 1 - Способ обеспечения ЭСк ССС при близком размещении ПРМ РПХ

На 6-м этапе методики системною анализа обоснованы приведенные выше целевая функция и общая научная задача, которая затем декомпозирована па 5 частных научных задач.

Вторая глава посвящена решению 1-й и 2-й частных научных задач.

При разработке математических моделей ионосферы и грапсиопосферных КС с учетом поглощения радиоволн на пониженных частотах ССС (1-я частная задача) сначала проанализированы известные выражения для оценки потерь передачи и множителя ослабления волны из-за поглощения в ионосфере:

''в

1-и{лЩ = 2,5■ I()'5//02; П%в>) = -/,|(дГ>) = -1,17 ■ Ю-6/,"2«)8СС0ГТ ¡N(¡,^(1^11,. (8, 9)

к

Первое выражение (8) дает низкую точность, поскольку пс учитывает угол (огт) транеионосферпого РРВ. Второе выражение (9) неудобно для расчетов, т. к. интеграл от произведения N(h)■vэ(h) высотных (А) распределений 'Ж и ОЧСЭ в пределах от нижней (//0) до верхней (/;„) границ ионосфер!.! определяется методами численного интегрирования.

Для аналитического описания интегрального произведения предложено реальные распределения Ы(1г) и показанные штрихпупктирпымп линиями на рис. 2,

заменить их аналитическими описаниями (моделями) в слоях О,ЕиР ионосферы (сплошные линии).

10 10 10 105 106 10' ю8 'э 1с Рисунок 2 - Распределения по высоте (/?) электронной концентрации N и эффективной частот!,I соударения электронов уэ и их модели в ионосфере

Тогда искомый интеграл можно записать в виде произведения Л'тр • ^(а") интегральной ЭК в слое Г и увеличенного (в 5 и 1,39 раз) значения ЭЧСЭ в этом слое:

Ло ''»и

\М(!>)М1 = Л'Т|^эг(,5) = 1,42 102|(эл/м2с). (10) Л0 %

Согласно (10) модель моносферы можно представить в виде толстого однородного слоя Г с ЭК. соответствующей се максимальному значению Мт = Д'(/1ш)и2-10'2 эл/м3 и эквивалентной толщиной /гэг я 2,55-105м (описываемого, как МТр = Л,,„/7)г к 5,1 • 1017 эл/м2) и размещенного на его нижней границе /(0р я 1,5■ 105м топкого слоя с ЭЧСЭ, равной \'эг(й) = 2,78-103с"' (см. рис. 3).

В соответствии с выражениями (9, 10) искомая уточненная формула для оценки множителя ослабления волны из-за поглощения в ионосфере получена в виде

;КП2 = ¿7,' -ечр(-2,7-10-7Уо":Л'п;г:)1:(й)еойес«т)<]. (11)

Разработки математической модели 'фансиопосферпого КС с учетом поглощения волны проведено на основе анализа модели (10) и процесса вертикального (а{ =90 ) РРВ от ИСЗ до земной станции (рис. 3).

»......................í )';...... исз(шмгсс)

J .1 I I I

1 IЛ А.

.1.11..1А

,Ц:0)е

- /

ЗС1Г1РМ ore) V..

| г,),'""'1

/ (1„(.-3.)_____

/ ■■".-) - s/AX^TÓ ■■■ /í',«o"'lÍ

? йД/.^-Лик"^"-»,.«/)

(12)

Рисунок 3 - Процесс пертикхи.пого I'l'B от ИСЗ до земной станции (ЗС) с учетом поглощения и ионосфере

При передаче с ИСЗ комплексного сигнала л,(п с мощностью /¡, несущей частотой л>0 = 2;í/0 = 2.тс/Л0 и начальной фазой Ф; комплексное поле полны на входе приемной антенны определяется через ее амплитудный /1(г) и фазовый <р(~) фронт как

йг (/) = «('_,£) ^Л(-) cxp[j(ñ)0l + Ф,) - j<p( г)| = = yíñ (-) схр[/К (/ - г/с - г, ) + Ф( ]}.

Здесь коэффициент ослабления мощности передаваемого сигнала (/}) при трапсиопосферпом РРВ определяется как

Кк(=) = 60G,//( (4л/Áq )/¡''(j2(::)/I^ (/„), (13)

где G¡ и - КУ передающей антенны и КПД се фидера; iК02(;:) = (^/4?с)1 -множитель ослабления волны в свободном пространстве па расстоянии z - г„ <гf r¡ от ИСЗ до ЗС; N-irv.W(S)//02 -определяется согласно (II).

На базе (12, 13) получены традиционные выражения для комплексного сигнала на входе IIPM sr(t)~ú,.(t) и его мощности

l'r =1 V/e): ^G^Grn^o i'WnUo)--- п(./о). (14)

где Kq~H'q(~) - коэффициент ослабления мощности перелагаемого сигнала {!)) па входе ИРМ ССС с учетом его ослабления в свободном пространстве, a ¡y¡] учитывает поглощение в ионосфере согласно полученной формулы (II) /1'п!~ 'v'Trr,)r(i>')/Vo .

При решении 2.-й__частной научной задачи в модели ионосферы рис. 2

дополнительно к Л'(Л) учитывались пространственные (/;./;!== i.v. г.//) (флуктуации

(см. рис. 4) в иеоднородностях ЭК АМ(р.Л)-= АЫ(х,у,Ь) относительно их среднего значения Л'(Л) путем замены . .

Л (/г) -> И(р, /г) = N(11) + ДN(p, Л) = N(/1) + ДЛ'(а >>). (15)

1! соответствии с (15) интег ральная ЭК в слое Р будет имен, регулярную и (|)лу1сгуаниопцу1о составляющие:

ЛвК

^т(р) = \Щ17,р)М - А'"г, + АА'тг(р) = Л'тг • АД',, (/>). (16)

лок

Рисунок 4 - Модели распределения среднего значения ЭК N(/1), ее флуктуации АЛ'(/;,р) иЭЧСЭ уэ(Л) вслоях(Г), Е, Г:) ионосферы

Последняя характеризуется нулевым средним значением и дисперсией:

• <Д*тк(/>)>=0; <т2 (17)

Аму

где 1Х - характерный размер ионосферных неоднородиостсй (~3,9102м), а ¡)и - !N„I - их интенсивность (~ 10~\., КГ2).

Согласно (16 17) модель ионосферы можно представить в виде толстого слоя с пеоднородпостями Э1С ЛN(ll,p), совокупное влияние которых описывается статистическими хграктеристиками (17) флуктуации интегральной ЭК ДМп-(р) в слое 1- (см. рис. 5).

Разработка математической модели траисиопосфериого КС с учетом одновременного проявлении поглощения и мпоголучовости осуществлена на

основе анализа процесса вертикального (ат=90 ) 1'РВ через неоднородную ионосферу (рис. 5)

ИСЗ(Ш'Дах) О.................:.............V, СО -

.Т .......?...........—..............

1........г

Л й- = Ас>(А-, -.,) - ЮДОУ„(А)/</0

Рисунок 5 — 11роцесс вертикального РРВ ит ИСЗ до ЗС с учецм поглощения и

многолучевости

11а базе математического описания амплитудного Л(р,) и фазового (/)(/;.;•)) |)роита комплексного поля волны па нижней границе (2 = г^) ионосферы шйдены выражения для амплитуды (/(,) и фазы (щ) /-го луча в точке приема и 'омнлекспого ноля многолучевой волны на входе приемной антенны: м ц

»/ (0 = Е"(',-Р,) "С.-7)Г~ 7'Л<»,-) = »(/.;)■«„. (18)

I ! < I

Здесь 1|('>-)~1^ц(/о) ~ комплексное ноле волны с учетом только поглощения в

юносфсре, описываемое выражениями (12, 13);

м л/ л/

с„ = V ехр(дг,- - ) = £в,>, ехр(--7'Л</>, )=£«,„ (19)

I I /-1 (=1

нормированное значение комплексного коэффициента передачи (КП) рапеионосферною КС с учетом многолучевости. Он определяется относительными ьтуктуациями амплитуды и фазы Д<р, приходящих лучей:

X; = 1и|/1,/,/(--)| - !а|.1( ;\.7)Л-„сС-)| = !н(«„,); Ар,- = 80,8;-: АД',,.(/>, )/<;/„ (20) является комплексной гауссовекой случайной величиной

В соответствии с (18 - 20) найдено искомое выражение для средней мощности шпала па входе ИРМ с учетом одновременною появления поглощения и ноголученого РРВ в иопос(|)ере в виде

Р,- = Р,К 2\У2 <ф„|2 :>;: Р,Фи(Го)< "'¿(./о) >. (21)

где дисперсия нормированного КМ трапсионосфсрпого КС по (физическому см!.[слу соответствует дисперсии множителя ослабления волны из-за БЗ:

м / = 1

(/о )]>• (22)

Установления явной зависимости (Г^ от (флуктуации (фаз приходящих лучей Д9>Д/0) = 80,8яАЛ'Т7(р/)/с/о осуществлено с помощью радиофизического метода плавных возмущений в следующем виде:

<»1а[Ай(/о)]>=^р +И7фл =схР(-а-2) + [1-ехР(-а2)] = 1. (23)

Согласно (23) регулярная IVр и флуктуационпая (Кфл составляющие

<И/1^(А//>,)> полностью определяются (см. рис. 5) дисперсией (флуктуации фазового фронт а волны на выходе неоднородной ионосферы Л/р(р,:э):

' (24)

Третья гланд посвящена решению 3-й, 4-й и 5-й частных научных задач: разработке методик прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения и многолучевого распространения радиоволн при использовании одиночного и нрострапственно-разпесснпого приема сигналов на несколько антенн. Кроме того, здесь разработана методика оценки энергетической скрытности ССС на пониженных частотах.

Основу решения 3-й частной задачи составляет известная (формула для оценки 11У при 11К приеме сигналов в КС с райсоискими БЗ:

^о..|-!=(Ую+-0схр[-у|1Л5/(Л2:+2^ + 2)]/(^ + 2^+2). (25)

Входящие в (23) коэффициент Хбз глубины БЗ принимаемых сигналов и

отношение А2=£,/Л^ их средней энергии (£,=ЛТ5, где - длительность сигнала) к А'0 определяются согласно выражениям (23, 24) и (21, 14) как

Гбз СЛ) = ^р СЛ СЛ) = {ехр[сг^ (Л )]-!}-•; (26)

1? = РгТ3/Ы0 = РГТ,/Л'о = /г2 = Ег/Ы0 = лХС/о). (27)

где Ьц = Р,К^ТХ- Р,С1111(1г//,М/о(?)Т!/мо - отношение энергии принимаемого сигнала (Л", о ~ ТА^о) к с учетом ослабления 1У02(~) свободного пространства.

В соответствии с выражениями (25 - 27) на рис. 6 приведены графики зависимостей./'ош - \//(И2) в ССС, построенные для различных несущих частот (от

о

/о ~ 1 ГГн До 30 МГц;) при аг = 25 и типовых параметрах ионосферы (/?„ = 10"3:Л',„ = 2-Н)пэд/м^ А,,,- 2,55-105м: М1Т - 5,1 • Ю17 эл/м2 ; /5 к 3,9- 102м; = 2,78 Ю'с-').

Анализ рис. 6 показывает, ч то рациональным для ССС является выбор диапазона пониженных частот до /0 и 60...80 МГц , где множитель поглощения еще мал

< -1 дБ, а БЗ уже близки к рэлеевекпм 3 = 0,9...2 и для достижения допустимого

значения ^„„до,, =10 5 потребуется обеспечит!.отношения С/Ш =49...46дБ.

„ 10 10; Ю1 10' 1Г-1Г

10 1

Рисунок 6 - Зависимостьот// ~1г ' и ССС при угле а^ ~ 25 и различных частотах: 1)11 'Гц; 2) 500 МГц; 3) 200 МГц; 4) 150 МГц; 5) 100 МГц; 6) 80 МГц; 7) 70 МГц; 8) 60 МГц; 9) 30 МГц.

Таким образом, методика прогнозирования НУ ССС па пониженных частотах включает в себя следующие этапы: 1) выбор несущей частоты в диапазоне /0 ~ 60...80 МГц ; 2) расчет дисперсии флуктуации фазового фронта волны на выходе

ионосферы (24) сг<^~(/9ц/У,,,)'//о 3) расчет коэффициента глубины БЗ принимаемого

сигнала (26) Р;|С'|СТ множителя поглощения пошил в ионосфере (11)

5) определение среднего отношения С/Ш па входе ПРМ (27)

/72 = Лц/К^/ц); 6) прогноз ПУ ССС на пониженной частоте (25)

Основу решения 4-й частой жуши составляет известное выражение для оценки ПУ при «-кратном разнесенном ПК приеме сигналов с коррелирован!нами >0) рэлеевскими БЗ:

'ош = +2| ПРр + ЩЧ Ч * Ч^) I- (28)

к=\

р=1

где Луг. - собственные числа корреляционной матрицы К<3 = у/(/г.Л1)3).

Чтобы конкретизировать выражение для матрицы, следует учесть, что коэффициент корреляции БЗ сигналов (Л1;з) при пространственном разносе двух антенн на расстоянии Ар обычно описывается экспоненциальной зависимостью от интервала пространственной корреляции (АРк) замираний

Яиз=ехр[~(&р/&рк)2]. Для случая линейного расположения п антенн'с пространственным разносом соседних на расстояние Ар коэффициент взаимной корреляции БЗ сигналов на выходе 1-й и «-антенн можно определит ь в виде

Я|я - ехр[-[(/г - \)Ар/Арк]2} = - ЛЙ"')2. (29)

В соответствии с (29) зависимость корреляционной матрицы К(} параметров /?2, К ~ и п принимает вид

кем

я 1

Л

.../<>^7

¿» Г ... ,

(30)

Используя вычисления собственных значений = 1//(К(2) корреляционной

матрицы (30) К(} = Ч'(Ь2, п) в среде МЛТГЛВ для формулы (28) />„,„ по разработанной программе для ЭВМ. построены графики рис. 7 зависимости />ош = у/(А2) для различных значений коэффициента корреляции БЗ /?ЕЗ =0,05...0,99 в п = 4 разнесенных антеннах. Аналогичным образом построены графики зависимостей /'„^(/Дл.Лв) для /7 = 8 и 10.

рош 17; 24; 25; 27; 30 дБ

Рисунок 7 - Графики зависимости /'ош = у/(Л2) для разнесенного приема сигналов на п = 4 антенны при различной корреляции БЗ

Для определения зависимости /\()) = <//(Л/?,/0) коэффициента корреляции БЗ в разнесенных па расстоянии Ар антеннах от. выбора иссушен частоты в трапспоносфсрпом КС использован радиофизический метод плав тых возмущений. Он позволяет найти Rui как функцию от, СКО флуктуации фазового фронта волны на выходе ионосферы (24) <7^~/?„Л',,,//0 как

Rm =exp[-Ap7(/v/^,)2] = exp|-(Ap/ApK)2|. (31)

еде Арк = i,/a-lp = cf0 ¿¡Цы&фы Nm cosec ат )0'5. (32)

Таким образом, методика прогнозирования Т1У ССС на пониженных частотах при использовании пространственио-рашееешюго (П-Р) приема сигналов на несколько (п > 4) антенн содержит следующие этапы:

I) иыбор несущей частоты /0 я 60...80 МГц; 2) расчет интервала пространственной корреляции 173 в трапспоносфериом КС (32) Арк~/0//9„ ,V„| ; 3) определение коэффициента корреляции БЗ в разнесенных антеннах (31) Л'!л'--<//(Ap,f0) ; 4) вычисление собственных значений Л^ -y(KQ) корреляционной матрицы (30)

IvQ = i//(/i2, п, ^1,-j); 5) расчет согласно (И, 27) среднего отношения C/1L1 на входе 111'М ССС h2 -- Ло^'п(/о); 6) прогноз 11У ССС (28) при выборе пониженной частоты и

П-Р приема Рш = i//(lk ) = i//[h2 = hlW{{(fQ\n, Л|;.,(Ар,/0)|.

Суть методики оценки энергетической скрытности ССС с использованием пониженных несущих частот и П-Р приема (5-я частная задача) чгключается в расчете коэффициента энергетической скрытности согласно подученной формулы (1):

У-Х =Лдомр /ЛР ----l>lonalhl«nn- Однако дос-тжснне при !\ш д011 == КГ3 и п = 4 значений hjm[ кз = 50дБ, /¡д01|/) = 16дБ и ^.)С-34дБ возможно только при беспечении БЗ рэлеевского типа (у,;з =0) и отсутствия корреляции БЗ (Л|;з -0) в зазнесепных антеннах (па бесконечное расстояние (31) Ар->со). Для оценки теальноге коэффициента энергетической скрыпюсти ССС (у-е <34дБ) разработана )етодика из 4-х этапов:

1). По [рафикам рис. 6 зависимости /JH1, = <j/[h2 = для допустимого в ССС значения /о,„ л0(, = I0"5 строится часгопш зависимость

'дои кз = v ' (/о > 'ош дои = '" ) ■

2). По фафикам рис. 7 зависимости Рти = it/(h2 It-^) 'при //--4 (и шалогичпым графикам при п = 8 и 10) строится график зависимости

3). Осуществляется определепне по формулам (31. 32) зависимости \р = Л/>лоп = у(/о, Л0|| ) допустимого разноса антенн от иы(юра частоты, шобхрдимой , для поддержания требуемой корреляции БЗ (например. ?кз = «бздо.. = °-5)11 постоянства /»*>„„:

V = ¿/Vil = с/о/(/?юлоп Ks /«0,8я/?„ /V„,(VÎt/?3F cosec«T )0'5. (33) 4). Производится оценка коэффициента энергетической скрытности ССС, использующих пониженные несущие частоты в диапазоне /0 » 60...80 МГц и П-1' прием па несколько ( п > 4) антенн, по графикам рис.8.

Сравнение установленных значений (рис. 8) допустимых отношений C/IJI для ССС с пониженными частотами /0 = 60..,80МГц при использовании пространстве! шо-

разпееенного приема на п = 4 антенны h

'дои п

h

'лов Б ! ~ "лоп р

; Ир и 17дБ и одиночного (л = 1) приема ■■ 49. ..46 дБ указывает па возможность достижения коэффициента энергетической скрытности уэс = Ад0пр/^р и32...29дБ. Последний лишь немного меньше значения (7) уэс = 34 дБ, достигаемого при обеспечении: а) БЗ рэлееьсого типа па частотах /0 к30...60МГц, где РРП сопровождается согласно (11) большим поглощением в ионосфере (И7,, <-5 дБ); б) некоррелированности БЗ в антеннах (ЛБз = 0), реализуемой только при бесконечном их разносе (Ар = се).

/о, МГц

Рисунок 8 - Зависимости допустимого (Лд0пр =-''дои бз) и фактического (Ар = АдОП „) отношения С/1и па входе 11РМ РПХ от несущей частоты (/0) ССС и числа (и) разнесенных антенн (при = 0,5 = со>Ы)

Приведенные па рис. 8 зависимости указывают на получение искомой целевой функции y-JC--if(P,иш доп -/о - "> ^бз ) общей научной задачи разработки метода прогнозирования энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и пространственно-разнесенного приема сигналов на несколько антенн.

Четвертая глава посвящена разработке практических рекомендаций по повышению энергетической скрытности ССС при близком размещении 11РМ РПХ за счет применения пониженной несущей частоты и пространственно-разнесенного приема сигналов.

Сначала обоснованы основные пути обеспечения высокой энергетической скрытности ССС, которые состоят в следующем:

1). Для обеспечения (рис. 8) Л;20и р -"/'¡¡он!,') ~46...49д1> в состав ( ('(' (рис. 1)

необходимо внести блок выбора пониженной несуще!! частоты (КВППЧ), работающий но алгоритму

/о = Л-Ри'йт 7««ес«, ¡о\р,юп = 1,6- КГ2/?,, N ,„ ^соисс а-г /(0.64...0.86) (34) на основе результатов зондирования параметров ионосферы (т.е. /?,.,//,„ ).

2). Для поддержания требуемою = /;201] п - 17 дБ при я = 4 и /^ ¡=0.5

необходимо ввести блоки измерения инт ервала пространственно корреляции (Ы1И11К) и управления пространственным разносом антенн (ЬУПРА), работающие по алгоритмам:

Ар к = 2,44-Ю4/оМ,Л'<»«л/^«ма7;

/ 05-36)

Д/' = Дрдо» = дРк V1'1 ^г.Злои = 0.832Дрк

3). Для измерения интенсивности псодпородпостсй ионосферы (Д,) с помощью станции вертикального ионосферного зондирования (С ВИЗ) разработан запатентованный способ на основе полученной формулы:

= (7л.\> /Д'"г = 2(7/кр //у?кр - (37)

где / и <т- среднее значение и СКО флуктуации критической частоты

' / кр

отражения волны /кр =(80,8 /V,,,)0'5 от ионосферы.

В соответствии с алгоритмами (34 - 37) на основе рис. I разработаны структурные схемы ССС с применением разработанных ЬВНПЧ и КУПРА. адаптация которых осуществляется по результатам измерения интенсивности неоднородноетей ионосферы с помощью СВИЗ (Патент РФ № 2403592).

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертации.

Список публикаций но Iок* дпсссртации

В журналах, рекомендованных ВАК:

1. Сепокосова, А. В. Математическая модель ионосферы дня эценкп поглощения радиоволн в системах космической связи [текст] /' А. В. Сепокосова, М. О. Солчатов, А. В. Стрекалов, А. Ф. Чинша// Иифокоммуннкационныс технологии. -- 2006. - Т. 4, № 1.-С. 77-82.

2. Чипига, А. Ф. Защита информации в системах космической связи за счет изменения условий распространения радиоволн [текст) / А. Ф. Чинша. А. В. Сепокосова// Космические исследования. - 2007. - 1. 45, Л» 1. -- С. 59-66.

3. Чипига, А. Ф. Способ обеспечения энергетической скрытности систем спутниковой связи [текст] / А. Ф. Чипига. Л. В. Сепокосова // Космические исследования. - 2009. -.Т. 47, № 5. - С. 428-433.

4. Пашинпев, В. П. Пространственная корреляционная функция коротковолнового капала связи [текст] / В. П. Паппищсн, А. В. Порее». С. Л. Кои; .!!!.. Д. В. Алексеев.

А. В. Сенокосова // Известия института инженерной физики. - 2009- № 2 (12) С. 81-84.

5. Кнселен. В. Н. Методика оценки помехоустойчивости систем тропосферной связи при коррелированных рэлсевских замираниях [текст] / В. II. Киселев, А. М. Еремин. С. С. Манаспко, А. В. Сенокосова // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. -№ 6. - С. 21-23.

6. Пашинцев, В. Г1. Качественный анализ процесса распространения радиоволн через ионосферу с учетом поглощения и мпоголучсвости принимаемого сигнала [текст] / В. II. Пашинцев, А. Ф. Чипига, А. В. Сенокосова, Э. X. Дагаев // Вссшик СевероКавказского государственно технического университета. - 2010. - № 4 (25) -С. 103-108.

Другие публикации:

7. Чипига, А. Ф. Метод защиты конфиденциальной информации в перспективных системах космической связи / А. Ф. Чипига, А. В. Сснокосоиа // Материалы 1-й международной НТК «Ипфотелскоммуникационпые технологии в науке, производстве и образовании». - Ставрополь, СевКавГТУ, 2004,- С. 213-214.

8. Чипига, А. Ф. Системный анализ возможности построения новой математической модели космического капала связи / А. Ф. Чипига, А. В. Сенокосова /У Материалы 1-й международной НКТ «Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании». - Ставрополь, СевКавГТУ, 2004 - С. 217-218.

9. Чинш а, А. Ф. Повышение помехозащищенности систем спутниковой связи за счет понижения несущей частоты и разнесенного приема / А. Ф. Чипига, А. В. Сенокосова, Д. В. Алексеев, Ю. М. Бессмертный, А. II. Барышей И Сборник трудов международной WIK «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Часть 2. - Серпухов, 2010. - С. 346-348.

10. Пашинцев, В. П. Метод оценки энергетической скрытности систем спутниковой связи с пониженной частотой / В. П. Пашинцев, А. Ф. Чипига, А. В. Сснокосоиа, '). X. Дагаев // XVI Международная НТК ((Радиолокация, навигация связь». Г.З. - Воронеж, 2010. - С. 2414-2421.

11. Порссв, А. В. Метод определения величины интенсивности неоднородпостей по данным ионосферного зондирования / А. В. Порссв, С. А. Ковши,, А. В. Сенокосова, Ю. И. Галушко // Труды VII Российской НТК «Новые информационные технологии в системах связи и управления». - Калуга, 2008. - С. 340-345.

12. Сенокосова, А. В. Зависимость электромагнитной доступности радиоизлучения систем спутниковой связи от выбора частоты / А. В. Сенокосова // Сборник научных трудов. Вып. 24. - Ставрополь: СВИС РВ, 2007. - С. 278-281.

13. Сенокосова, А. В. Влияние ионосферной рефракции на достоверность космической связи / А. В. Сенокосова // Сборник научных трудов. Выи. 24. -Ставрополь: СВИС РМ, 2007. - С. 275-277.

14. Стрекалов, A.B. Измерение интенсивности неоднородпостей ионосферы при помощи сиутпнконь х павшанионных приемников / A.B. Стрекалов, A.B. Сенокосова, 10.И. Галушко, С.А. Коваль // Компьютерные науки и технологии. 4.2: сборник трудов 1-й Международной НТК. - Белгород: ГиК, 2009. - С. 111-113.

15. Сенокосова, Л. И. Зависимость достоверности передачи информации в системах космической связи от параметров сигнала /А. 15. Сепокооова // Материалы IX региональной НТК «Вузовская паука - Северо-Кавказскому региону». Гстествеппые и точные пауки. Том 1. - Ставрополь: СевКанГТУ, 2005. - С. 97.

)6. Сснокосоиа, А. В. Зависимость надежности космической связи от выбора несущей частоты / Л. В. Сснокосоиа // Материалы XIX научно-технической конференции «Проблемы повышения устойчивости каналов систем боевого управления в условиях воздействия дестабилизирующих факгоров различной природы». - Ставрополь: СВИС РВ, 2006 - С. 84.

17. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № ■{436 от 5 июня 2007 года. Программный комплекс по исследованию помехоустойчивости разпесениот приема на коррелированных рэлесвских замираниях / С. С. Манаенко, А. М. Еремин. М. Э. Солчатов, А. В. Сенокосова - Федеральное агентство по образованию. Отраслевой фонд алгори гмов и программ. - 2007.

18. Пат. 2403592 Российская Федерация, МПК (ХПБ 13/95. Способ определения величины интенсивности иеоднородпостей по данным ионосферного зондирования / В. II. Пашинцсв, Ю. И. Галушко, С. А. Ковши», А. В. Сенокосова, Г). В. Грибанов. СВИС, Россия. - № 2009111699/09; заявл. 30.03.2009; опубл. 10.11.2010. Бюл. Ж 31. -14 с.

19. Пат. 87528 Российская Федерация, МПК С0Ш 27/00. Устройство вертикального зондирования ионосферы / В. 11. Пашинцсв, С. А. Коваль. 10. И. Галушко, А. В. Сенокосова, А. В. Порсев, Д. В. Алексеев, СВИС. Россия. № 2009111808/22; заявл. 30.03.2009: опубл. 10.10.2009. Бюл. № 28. - 2 с.

Личиый вклад автора в работах, написанных в соавгорстие состоит в следующем: [1, 2] — предложены подход и методика получения уточненного аналитическою выражения для оценки множителя поглощения волны в ионосфере; [2, 3, 7-11] -разработаны этапы методики системного анализа обеспечения энергетической скрытности ССС за счет понижения частоты и применения проетранетвенпо-разпесешюго приема сигналов; |4| - уточнена зависимость пространственной корреляционной функции многолучевого капала связи от разброса углов прихода лучей; [5, 17] - разработан алгоритм расчета на ЭВМ вероятности ошибки от отношения С/Ш, числа антенн и коэффициента корреляции замирании сигналов на их выходах; [6] - усовершенствованы модели ионосферы и трапсноносферцого капала связи учетом ряда параметров, позволяющих оцепить поглощение волны; 111, 14.1 8,19] - обоснованы и разработаны пути совершенствования схемы вертикальною зондирования ионосферы для измерения интенсивности ее неоднородное гей.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 22.04.2011 Формат 60x84 1/16 Усл . печ. л - 1.5 Уч.-тл. л. -1,2 Бумага офсетная. Печать о<|>сстная. Заказ № 155 Тираж 100 экз. Г'ОУ ВПО «Северо-Кагкачскмй государственный технический университет» 355028, т. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

А тдлтелЬстйо Сеиеро-Кавказекого к>сударс тонною Технического университета О]печатано и типографии СевКапП'У

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ. Стр.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СКРЫТНОСТИ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.

1.1 Анализ помехозащищенности и помехоустойчивости систем спутниковой связи.

1.2 Анализ скрытности систем спутниковой связи и обоснование цели исследований.

1.3 Методика системного анализа проблемы обеспечения энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ радиоперехвата.

1.4 Анализ недостатков известного НМА и обоснование научных задач исследований.

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИОНОСФЕРЫ И ТРАНСИОНОСФЕРНОГО КАНАЛА СВЯЗИ С УЧЕТОМ ПОГЛОЩЕНИЯ И МНОГОЛУЧЕВОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛНЫ НА ПОНИЖЕННЫХ ЧАСТОТАХ.

2.1 Математическая модель ионосферы для аналитической оценки поглощения волны в ССС.

2.2 Математическая модель трансионосферного канала связи с учетом поглощения волны на пониженных частотах.

2.3 Математическая модель ионосферы для оценки поглощения и многолучевого РРВ.

2.4 Математическая модель трансионосферного канала связи с учетом поглощения и многолучевого распространения волны.

Выводы по разделу.

3. МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ И ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СКРЫТНОСТИ ССС НА ПОНИЖЕННЫХ ЧАСТОТАХ

3.1 Методика прогнозирования ПУ ССС на пониженных частотах с учетом поглощения и многолучевого РРВ через ионосферу

3.2 Методика прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах при использовании пространственно-разнесенного

3.3 Методика оценки коэффициента энергетической скрытности ССС с использованием пониженных частот и пространственно-разнесенного

Выводы по разделу.

4. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СКРЫТНОСТИ ССС ПРИ БЛИЗКОМ РАЗМЕЩЕНИИ ПРМ РАДИОПЕРЕХВАТА.

4.1 Обоснование путей повышения энергетической скрытности ССС за счет применения пониженной несущей частоты и пространственно-разнесенного приема

4.2 Обоснование и разработка технических решений для ССС с пониженной частотой и пространственно-разнесенным приемом.

Выводы по разделу.

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) открыли широкие возможности для развития связи. Система спутниковой связи (ССС) из трех ИСЗ обеспечивает охват практически всей территории земного шара [42, 56, 66, 81, 85, 107].

Помимо большой (практически неограниченной) дальности связи, важнейшим достоинством ССС является возможность достижения высоких показателей качества, соответствующих наземным системам связи [42, 43,85,125].

При передаче в ССС дискретных (цифровых) сигналов показателем качества является вероятность ошибки (Рош) при приеме информационных символов, которая зависит от отношения h2=Er/NQ энергии сигналов (Ег) на входе приемника (ПРМ) к спектральной плотности мощности шума (N0) [55, 80, 105, 106,

107, 114, 133]. Функциональная зависимость Р0ш=у(/г ) определяет помехоустойчивость ССС [14, 81].

Основное достоинство ССС - обеспечение высокого качества (помехоустойчивости) связи при неограниченных дальностях и обширных зонах покрытия 1. 10 тыс.км) - реализуется за счет выбора несущих частот в диапазоне /0 =1. 10 ГГц, где условия распространения радиоволн (РРВ) близки к распространению в свободном пространстве и легче выполняется условие

9 9 обеспечения помехоустойчивости (ПУ) не хуже допустимой: h > Лд0П.

Однако выбор /о =1. 10 ГГц определяет и один из основных недостатков

ССС - доступность электромагнитного излучения ИСЗ для систем радиоразведки несанкционированных пользователей [65, 114]. Поэтому ССС обладают относительно низкой энергетической скрытностью и, следовательно, -помехозащищенностью.

Если в системе радиоразведки решена задача обнаружения сигналов и осуществляется радиоперехват (РПХ), то его качество определяется (как и качество л

ССС) отношением сигнал/шум (С/Ш) на входе

ПРМ РПХ (Ai) и вероятностью ошибки при ведении РПХ: Рошр = Условие обеспечения энергетической скрытности ССС при ведении РПХ выполняется, если фактическое отношение С/Ш на входе ПРМ РПХ будет меньше допустимого (/zp < /гд0пр), или коэффициент энергетической скрытности больше единицы {уэс = h^onр /^р >1).

Обычно условие уэс >1 в ССС при ведении РПХ реализуется путем повышения направленности передающей антенны ИСЗ или увеличения дальности до ПРМ РПХ (zp) по сравнению с ПРМ ССС (z~4-107km). Однако при близком размещении этих приемников (i?p <10км) указанные пути повышения уэс будут неэффективными и условие обеспечения энергетической скрытности ССС

2/2 2 / 2 (Уэс = ^допр/^р = ^г^эр^допр/^гр^э^доп > 1) можно реализовать только за счет: 1) увеличения коэффициента усиления (КУ) приемной антенны ССС (Gy) по сравнению с антенной ПРМ РПХ (Grp<Gr); 2) уменьшение эквивалентной шумовой температуры ПРМ ССС (Гэ) по сравнению с ПРМ РПХ (ГЭр >ТЭ); 3) уменьшения допустимого отношения сигнал/шум (С/Ш) на входе ПРМ ССС (h^on) по сравнению с ПРМ РПХ ( ЛдОП р > h^on ).

Объектом исследования является система спутниковой связи (ССС) на участке ИСЗ-земная станция (ЗС), работающая в условиях размещения приемника радиоперехвата.вблизи приемника ССС.

Практическая актуальность исследования (противоречие в практике) заключается в том, что пути повышения энергетической скрытности ССС за счет совершенствования приемной антенны {GrJG^ >1) и высокочастотных трактов

ПРМ (Гэр/Гэ >1) являются затратными, а пути повышения эффективности схемы обработки сигналов в ПРМ ССС по сравнению с ПРМ РПХ (ЛдОПр/^доп >1) -неизвестны.

Цель (практическая задача) исследований состоит в разработке практических рекомендаций по повышению энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ радиоперехвата.

Указанное противоречие относится к группе слабоструктурированных проблем, для разрешения которых предназначен системный анализ [9,44, 104].

С помощью разработанной методики системного анализа обосновано, что наилучшее решение указанной проблемы (противоречия) обеспечивается новым способом повышения коэффициента энергетической скрытности ССС (уэс =Ад011р//^ >30 дБ) при близком размещении ПРМ РПХ от ПРМ ССС.

Реализуется он в 2 этапа за счет: 1) изменения типа модели канала связи (КС) на более сложный (например, с многолучевым РРВ и быстрыми замираниями (БЗ) принимаемых сигналов); 2) применения в ПРМ ССС для обработки сигналов метода пространственно-разнесенного приема на несколько (п> 4) антенн. Последнее приведет к существенному уменьшению допустимого отношения С/Ш на входе s}

ПРМ ССС с использованием п> 4 разнесенных антенн (/гДОПЙ) по сравнению с ПРМ РПХ, использующим одну (я = 1) антенну для приема сигналов с БЗ

О 9 гдопБЗ »/гдоп/|), и увеличению энергетической скрытности

2 /22 /2 2 /2 Уэс - ^доп р/^р = ^доп р / Ацоп ~ = ^ДОП БЗ / "доп П >> 1 •

В результате проведенного системного анализа практической проблемы произведены обоснования и постановка научной задачи исследований и целевой функции.

Для изменения традиционного типа модели спутникового КС (с постоянными параметрами [80, 81, 133]) на модель КС с многолучевостыо и БЗ можно понизить несущую частоту с обычных значений /0 =1. 10ГГц до /0 =30. 100МГц. Этот диапазон частот не используется в ССС, т.к. в нем по причине близости к декаметровому диапазону (/0 =3.30 МГц) проявляется поглощение радиоволн в л ионосфере (характеризуемое множителем ^п(/о)< 1) и ^ рассеяние на ионосферных неоднородностях, вызывающее многолучевое РРВ и БЗ принимаемых сигналов [5, 6, 30, 35, 42, 43, 50, 52, 103, 106]. Последние характеризуются ij множителем ослабления волны из-за БЗ (/0 ) < 1.

Предметом исследований является системный анализ влияния поглощения и многолучевости при РРВ с пониженными частотами (/0 =30. 100 МГц) через ионосферу от ИСЗ до земной станции на помехоустойчивость одиночного и пространственно-разнесенного приема сигналов в ССС и ее энергетическую скрытность.

Научная актуальность (противоречие в науке) исследований обусловлена невозможностью достижения поставленной цели на базе известного научно-методического аппарата (НМА) в силу следующих его недостатков:

1) низкой точностью известной зависимости множителя ослабления мощности у волны из-за поглощения в ионосфере от выбора частоты JVn(f0) < 1 для ССС;

2) отсутствием зависимости множителя ослабления мощности волны (сигнала) из-за быстрых замираний (БЗ) ^бз(/о)-1 от фазовых сдвигов приходящих лучей Açi и выбора частоты сигналов для ССС ЖБ23[Д<рг-(/0)];

3) отсутствием зависимости допустимого отношения С/Ш на входе ПРМ (^допБЗ'^допи) от множителя БЗ сигнала (W^3(f0)), а также кратности (и) и интервала разнесения (Ар ) приемных антенн.

Общая научная задача состоит в разработке метода прогнозирования энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и разнесенного приема сигналов на несколько антенн.

Целевая функция заключается в получении зависимости (у/) коэффициента энергетической скрытности ССС (^эс) от допустимой вероятности ошибки (обычно

Рошдоп = 10~5), выбора пониженной несущей частоты (/0), числа антенн (л) и пространственного разноса (Ар) между ними, определяющего коэффициент корреляции БЗ в разнесенных антеннах Т?БЗ(/0, Ар) :

Уэс ~ ^допбз/^допп~¥Кшдоп-ЯБЗ(/0, Ар)}.

Для решения общей научной задачи ее целесообразно декомпозировать на 5 частных научных задач разработки:

1) математических моделей ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом поглощения волны на пониженных частотах ССС;

2) математических моделей ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом одновременного поглощения и многолучевого распространения волны на пониженных частотах ССС;

3) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения волны и многолучевого ее распространения;

4) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения волны и ее многолучевого распространения при использовании пространственно-разнесенного приема на несколько (п > 4) антенн;

5) методики оценки коэффициента энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и пространственно-разнесенного приема.

Методы исследования включают НМА системного анализа, математического описания ионосферной плазмы, распространения радиоволн через однородные и случайно-неоднородные среды, статистической радиофизики, построения многолучевых математических моделей временных и пространственно-временных каналов связи, обработки сигналов при одиночном и разнесенном приеме; оценки помехоустойчивости и помехозащищенности радиоэлектронных систем, методы радио- и радиотехнической разведки, защиты информации.

Значительный вклад в развитие этих методов внесли В.В.Антонов,

B.В.Кузнецов, Я.Л.Альперт, В.Л.Гинзбург, М.П.Долуханов, А.И.Калинин,

C.М.Рытов, Д.Д.Кловский, Л.М.Финк, С.Е.Фалькович, А.И.Куприянов, В.И.Борисов.

Научная новизна полученных результатов диссертации состоит в том, что в ней впервые:

1. Обоснована методика системного анализа энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ радиоперехвата и разработан новый способ ее повышения за счет применения пониженной несущей частоты (/0 = 30.100 МГц) и пространственно-разнесенного приема на несколько (п> 4) антенн;

2. Разработана математическая модель ионосферы, отличающаяся от известных аналитическим описанием изменения на высоте (/г) электронной концентрации (ЭК) N(¡2) и эффективной частоты соударения электронов (ЭЧСЭ) Уэ(/г) в слоях (Б, Е и Б) ионосферы, позволяющая получить более точное выражение для оценки множителя поглощения волны в зависимости от ее несущей частоты (/0) и параметров слоя Б ионосферы (его интегральной ЭК А^тр и увеличенной ЭЧСЭ );

3. Разработана математическая модель трансионосферного канала связи (КС), устанавливающая аналитическую зависимость Рг = у[Жп(/о)] мощности сигнала на У входе ПРМ от выбора частоты с учетом поглощения в ионосфере Жц (/0);

4. Обоснована и разработана математическая модель ионосферы, которая отличается от приведенной выше (с параметрами и ) учетом пространственных флуктуаций ЭК в неоднородностях ионосферы АЫ(р,И), характеризуемых их среднеквадратическим отклонением (СКО) в Р-слое (сг^ );

5. Построена математическая модель трансионосферного КС, позволяющая получить аналитическую зависимость мощности принимаемого сигнала г(/о)~'^п(/о)<^бз(/о)> от выбора несущей частоты с учетом поглощения волны в ионосфере ^п~^труэр(<5)//о и многолучевого ее распространения ^бз(/о)' причем дисперсия множителя ослабления мощности сигнала из-за БЗ < Жбз[Д^>/(/о)]>=^(сг^) полностью определяется дисперсией флуктуаций фазового фронта Д<р(р)~ДЛГ(р)//о волны на выходе неоднородной ионосферы

2 2 / уг-2

6. Установлена аналитическая зависимость Рош = = ^о^п(/о)'^бз(/о)] вероятности ошибки (Рош) при некогерентном (НК) приеме сигналов от отношения

С/Ш на входе ПРМ с учетом поглощения волны в ионосфере к = /г0 Жи (/0) и отношения Г бз (/о ) = wl (/о )/^фл Оо ) = У' ) регулярной Жр2(/0) и флуктуационной Щт(/о) составляющих дисперсии множителя ослабления волны из-за многолучевости < ЖБ23(/0) >= Жр2(/0) + Ж|л(/0) = у/(сг?р~сг2^ j/02) ;

7. Разработана графо-аналитическая методика установления зависимости

О л о

Рош = (//[/г =/г0Жп(/0), n,RE3(Ap, /0)] вероятности ошибки при НК приеме сигналов на несколько (я > 4) антенн от отношения С/Ш на входе ПРМ с учетом поглощения волны в ионосфере h = hQ Wn (/0 ) и пространственной корреляции замираний RB3 (Àp,/0) в разнесенных на интервал Ар антеннах;

8. Для допустимой в ССС вероятности ошибки Рош доп = 10~5 построены графики зависимостей Лд0пп=у/(Рош доп, n,RB3, (Ар, /0)) и й20ПБ3 = = 1//(Рошдоп' /о) допустимых отношений С/Ш от выбора несущей частоты при использовании одиночного приема и разнесенного на n > 4 антенн, которые позволяют оценить в диапазоне пониженных частот /0 = 60.80 МГц коэффициент энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ РПХ от ПРМ ССС (когда = кдОПп и /z20nр = АдОП Б3) как уэс = h20nр= йдоп бз/^допn •

Практическая ценность полученных результатов состоит в следующем:

1) обоснована существенная зависимость допустимых отношений С/Ш

9 9 допбз> ^допп) от изменения параметров ионосферных неоднородностей

Сдд, = J3uNm) и необходимость применения блоков выбора (адаптации) пониженной несущей частоты (БВПНЧ) и управления пространственным разносом антенн (БУПРА) по результатам зондирования ионосферы для поддержания высокой энергетической скрытности ССС;

2) обоснован способ и разработано устройство измерения интенсивности ионосферных неоднородностей (Ри = <г /Nm ) на основе станции вертикального ионосферного зондирования (СВИЗ);

3) разработаны структурные схемы ССС на пониженных частотах с применением БВПНЧ и БУПРА по результатам измерения ионосферных неоднородностей (J3U ) с помощью СВИЗ.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждаются:

1. Сведением полученных выражений для мощности принимаемого сигнала и оценки помехоустойчивости ССС на пониженных частотах (/0 =60.80МГц) к известным выражениям в случае использования в ССС традиционных несущих частот /0=1.ЛОГГц;

2. Соответствием полученных теоретических результатов известным экспериментальным данным (по наблюдению глубоких БЗ принимаемых сигналов в ССС на частоте /0 = 250 МГц при повышении интенсивности неоднородностей в экваториальной ионосфере);

3. Использованием апробированного НМА статистической теории связи и РРВ в случайно-неоднородных средах, а также широко известных исходных данных о параметрах неоднородной ионосферы.

Реализация результатов диссертационной работы:

1) в ЗАО «Научно-исследовательский внедренческий центр автоматизированных систем», г. Москва;

2) в учебном процессе СевКавГТУ.

Апробация результатов диссертации осуществлялась в ходе докладов ее материалов на следующих научно-технических конференциях (НТК) 1-й Международной НТК в СевКавГТУ в 2004 г. (г. Ставрополь), 7-й Российской НТК в КНИИТМУ в 2008 г. (г. Калуга), Международной НПК в СВИ PB в 2010 г. (г. Серпухов), 1-й Международной НТК в БелГУ в 2009 г. (г. Белгород), 10-й Международной НТК в ИГ УТИ в 2009 г. (г. Самара), 16-й Международной НТК в ВГУ в 2010 г. (г. Воронеж).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 19 печатных трудах, в том числе 13 статьях (из них 6 опубликованы в журналах из перечня ВАК: Космические исследования (РАН), 2007, №1 и 2009, №5. Инфокоммуникационные технологии, 2006, №1, Физика волновых процессов и радиотехнические системы,

2007, №6, Известия института инженерной физики, 2009, №2, Вестник СКГТУ, 2010, №4), 2 патентах РФ, 1 свидетельстве об отраслевой регистрации разработки (программы).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 9 приложений, содержит 190 страниц основного текста, 33 рисунков, 5 таблиц, список использованных источников из 146 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная задача разработки метода прогнозирования энергетической скрытности ССС при использовании пониженных частот и пространственно-разнесенного приема на несколько антенн.

В интересах общей научной задачи были решены пять частных научных задач, посвященных разработке:

1) математических моделей ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом поглощения волны на пониженных частотах ССС;

2) математических моделей ионосферы и трансионосферного канала связи с учетом одновременного поглощения и многолучевого распространения волны на пониженных частотах ССС;

3) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения волны и ее многолучевого распространения;

4) методики прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах с учетом поглощения волны и ее многолучевого распространения при использовании пространственно-разнесенного приема на несколько (п > 4) антенн;

5) методики оценки коэффициента энергетической скрытности ССС при % использовании пониженных частот и пространственно-разнесенного приема.

Научная новизна полученных результатов диссертационной работы состоит в следующем:

1. Произведены теоретическое обоснование и разработка математической модели ионосферы (рис.2.1), описываемой интегральным произведением К(Н)уэ(Ь)£1Н) электронной концентрации (ЭК) на эффективную частоту соударения электронов (ЭЧСЭ), в упрощенном виде (рис.2.6) однородного (по высоте Л) слоя Б с эквивалентной толщиной (/гэр) и максимальной ЭК ), на нижней границе которого расположен бесконечно тонкий слой, где происходят соударения электронов с увеличенной частотой (у ). Данная модель ионосферы позволяет впервые получить аналитическое выражение для описания интегрального произведения ЭК на ЭЧСЭ как равновеликое ему произведение (2.40) NTFv интегральной ЭК в F слое NTF = Nmhэр на .

2. На основе разработанной математической модели ионосферы получена новая аналитическая формула (2.41) Ln = —W^ ~ iVTFv cosec aT j/02 для оценки потерь передачи на поглощение в ионосфере, которая значительно (до 7 раз) превосходит по точности оценки потерь по известной (1.113) формуле

Хп=2,5-1015//о2

3. В результате математического описания процесса РРВ от ИСЗ до ПРМ ССС через ионосферу (рис.2.7), описываемой моделью рис.2.6, получены аналитические выражения для комплексного поля волны на выходе ионосферы (2.51) ù(t,z3) и на входе приемной антенны (2.68) ù(t,z).

4. На основе (2.68) получены аналитические выражения для комплексного сигнала на входе ПРМ (2.75) sr(t)~Wu и его мощности (2.87) Pr~Wn> которые полностью описывают математическую модель трансионосферного канала связи с учетом поглощения волны на пониженных частотах по новой формуле (2.41)

3F(<5) C°SeC ат //о '

5. Разработана математическая модель ионосферы (рис.2.12), позволяющая в отличие от известных моделей учесть одновременно поглощение и многолучевость при РРВ на основе замены высотного распределения ЭК N(h) на пространственное

2.94) N(h,p) = N(h) + AN(h,p). Она отличается от рис.2.6 наличием на нижней границе слоя F со средней интегральной ЭК, равной Ntf = Nmh , тонкого слоя

СГ неоднородностей, который характеризуется дисперсией флуктуаций интегральной ЭК слоя F ионосферы (2.124) о1 ~сг2 = (J3uNm)2.

AiV-pp AN

6. В результате математического описания процесса РРВ через неоднородную поглощающую ионосферу (рис.2.13), описываемую моделью рис.2.12, получены аналитические выражения для комплексного поля волны на выходе ионосферного слоя (2.145) й^,р,гэ), учитывающего поглощение Жп и флуктуации ее фазового фронта (2.137) Л<р(р,2э)~ЛЛ^т(р)//0, и на входе приемной антенны (2.162) . Отличительной особенностью последнего является зависимость от комплексного коэффициента передачи трансионосферного канала связи (2.165) в~1¥пви, нормированное значение М которого (2.163) ён = ехр(-у'Д<рг) <1 характеризует многолучевые свойства

1=1 ионосферных неоднородностей (2.157) Л<р;~ЛЛ^т(рг-)//0 .

7. Обосновано, что модуль нормированного значения комплексного коэффициента передачи трансионосферного КС по физическому смыслу соответствует множителю ослабления амплитуды в многолучевом КС из-за быстрых замираний (2.174) |вн| = ЖБЗ[Л^(/0)].

8. На базе выражений (2.162) и (2.176) для комплексного поля волны на входе приемной антенны й([,р,г) и ее средней интенсивности 1Г получены аналитические выражения (2.171) и (2.185) для комплексного сигнала на входе ПРМ ¿г(0 и его средней мощности Рг. Они полностью описывают математическую модель трансионосферного КС с учетом одновременно поглощения и многолучевости и устанавливают искомую (1.128) зависимость л л рг = ^(Жп,^БЗ[Д<рг(/о)]) мощности принимаемого сигнала от множителя

2 1 / о поглощения волны (2.186) Жп~ТУтFV совес «т //0 и множителя ее ослабления хЗг (о ) / из-за многолучевости и БЗ (2.189): ^Б23[А^(/0)]^ = = (//(сг2), определяемого дисперсией флуктуаций фазового фронта волны на выходе ионосферы (2.187) ^да )2 с08ес ат //о2 •

9. Разработанная методика прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах позволяет получить искомую зависимость (1.129)

Рош = ц/\к = й0Жп(/0), 7бз(/о)]' на основе использования известной зависимости

3.7) Рош = y/[h2и найденных ранее выражений для множителя поглощения волны в ионосфере (2.186) Nmz3vcosecaT j/02 и дисперсии множителя ослабления волны из-за БЗ (2.189) (^б2з[А^-(/о)]} = у/(сТф). Отношение регулярной

9 9 —1 и флуктуационной составляющих последнего множителя (3.8) уБЗ = [ехр(сг^, ) -1] л определяет зависимость уБ3(/0) коэффициента глубины БЗ от выбора несущей частоты через величину дисперсии флуктуаций фазового фронта выходной волны (2.187) crç~(/3u~Nm)2//q .

10. Разработанная методика прогнозирования помехоустойчивости ССС на пониженных частотах при использовании пространственно-разнесенного приема сигналов на несколько антенн (и >4) позволяет получить искомую зависимость

1.131) Р0m=y/[h ,n,RB3(Ap,f0y\ на основе известной формулы (3.12) ош = V(h>n> квз) в2 этапа:

1) вычисления по разработанной программе собственных значений л *

Xjç =\f/(KQ)) полученной корреляционной матрицы (3.26) KQ = y/(h ,n, Rh3) и использования их для численного расчета и построения графиков рис. 3.4 - 3.6 зависимости Рош = i¡/{h ,п, i?B3);

2) установления аналитической зависимости (3.27) RB3 = у/(Ар, /0) коэффициента корреляции замираний в разнесенных на расстояние Ар антеннах от выбора несущей частоты /0 на базе известной (3.15) i?B3 -у/{Ар/Арк) и установленной (3.26) Арк=\}/{сг(р) взаимосвязей, где согласно (2.187)

Ai W/o •

11. Анализ полненных зависимостей Рош = y/[h2 = ^о^пС/оХ/бэС/о)] и

Рош =y/[h2 = h^W^ifq),п,RB3(Ар,/g)] Для прогнозирования помехоустойчивости

ССС на пониженных частотах при использовании одиночного (и = 1) и разнесенного приема сигналов на п > 4 антенн позволил:

1) обосновать выбор целесообразного диапазона пониженных частот гу

0 =60.80МГц, где характер замираний близок к рэлеевскому (у =0,9.2), а О поглощение в нормальной ионосфере еще невелико (Жп < -1. - 5 дБ);

2) построить графики зависимостей йдопБЗ "^С^ошдоп'/о) и допп = УСРошдош ЯБЗ(Др, /о)) допустимого отношения С/Ш при Рош доп = 10"5 для одиночного и разнесенного приема на п = 4 антенны от выбора пониженной несущей частоты (рис.3.1, 3.7 - 3.9);

3) оценить по графикам (рис.3.10) в диапазоне пониженных частот о = 60.80 МГц допустимые значения ^допбз = ^цопр =49.46 дБ и

О О гдоп п = Лр =17 дБ и достижимый коэффициент энергетической скрытности ССС Гэс = ¿доп р = 32. .29 дБ.

Практическая ценность полученных результатов состоит в следующем:

1. На базе установленной существенной зависимости допустимого отношения С/Ш (/гдопБЗ, Ьдопп) от изменения параметров (Ри,Ит) ионосферных неоднородностей (рис.4.1 - 4.3,3.7) обоснована необходимость разработки:

1) способа измерения интенсивности ионосферных неоднородностей (/Зи);

2) блока выбора (адаптации) пониженной несущей частоты (БВПНЧ) в соответствии с алгоритмом (4.21) /0 ~ри Nт д/соБес аТ для поддержания большого значения допустимого отношения С/Ш на входе ПРМ РПХ: Лдоп р = 49.46 дБ;

3) блока управления пространственным разносом антенн (БУПРА) в соответствии с алгоритмом (4.25) Ар ~/0 /ри Ыт ^/соБес аТ для поддержания небольшого фактического отношения С/Ш на входе ПРМ РПХ /гр «17 дБ.

2. Разработаны способ (4.26) и структурная схема устройства измерения интенсивности (Ри) ионосферных неоднородностей на основе станции вертикального зондирования ионосферы (рис.4.8).

3. Разработаны структурные схемы ССС с БВПНЧ и БУПРА, адаптация которых осуществляется по результатам измерения параметров неоднородной ионосферы (Ри, Nm ) с помощью станции вертикального зондирования (рис.4.7,4.9).

На основе этих результатов достигнута цель диссертационных исследований, которая состояла в разработке практических рекомендаций по повышению энергетической скрытности ССС при близком размещении ПРМ радиоперехвата за счет выбора пониженной несущей частоты и применения пространственно-разнесенного приема на несколько (п > 4) антенн.

Направлениями дальнейших исследований по данной тематике могут являться вопросы разработки чисто аналитических методов прогнозирования энергетической скрытности ССС при ведении радиоперехвата и развитие этих методов в приложении к задачам обнаружения сигналов и изменения их параметров при близком размещении приемников разведки.

1. Аболиц А.И. Системы спутниковой связи. Основы структурно-параметрической теории и эффективности. — М.: ИТИС, 2004. 426 с.

2. Адресные системы управления и связи / Под ред. Г.И. Тузова. М.: Радио и связь, 1993.-384 с.

3. Алексеев А.И., Шаблинский A.C. Принципы построения радиолиний передачи командной информации. М.: МО СССР, 1975. - 215 с.

4. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. М.: Наука, 1972. - 563 с.

5. Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1953. - 883 с.

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

7. Антенны. (Современное состояние и проблемы) / Под ред. чл.-корр. АН СССР Л.Д. Бахраха и проф. Д.И. Воскресенского. -М.: Сов. радио, 1979. 208 с.

8. Антонов В.В Системный анализ. М.: Выш.шк. 2004. - 454 с.

9. Афраймович Э.Л. GPS мониторинг верхней атмосферы Земли / Э.Л. Афраймович, Н.Ч. Перевалова. - Иркутск: ГУ НЦ PBX ВСНЦ СО РАМН, 2006. -480 с.

10. Борисов В.А. и др. Радиотехнические системы передачи информации / Под. ред. В.В. Калмыкова. -М.: Радио и связь, 1990. 304 с.

11. Борисов В.И., Зинчук В.М. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. М.: РадиоСофт, 2008. - 260 с.

12. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты / Под ред. В.И. Борисова. М.: РадиоСофт, 2008. -512 с.

13. Буга H.H. Основы теории связи и передачи данных. Часть 1. Л.: ЛВКИА, 1968. -548 с.

14. Буга H.H. Основы теории связи и передачи данных. Часть 2. Л.: ЛВКИА, 1970. -707 с.

15. Буга H.H., Казаков A.A. Статистическая теория связи. Л.: ЛВКИА, 1979. - 342 с.

16. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том 1. М.: Сов. радио, 1972.-744 с.

17. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и связь, 1985.-284 с.

18. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Сов.радио, 1970. - 376 с.

19. Васин В.А., Калмыков В.В., Себекин Ю.Н. и др. Радиосистемы передачи информации. — М.: Горячая линия Телеком, 2005. — 472 с.

20. Владимиров В.И., Лихачев В.П., Шляхин В.М. Антагонистический конфликт радиоэлектронных систем. Методы и математические модели / Под ред. В.М. Шляхина. М.: Радиотехника, 2004. - 384 с.

21. Военные системы радиосвязи. Часть 1 / Под ред. В.В. Игнатова. Л.: ВАС, 1989. -386 с.

22. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. М.: Эко-Тренз, 2005. — 392 с.

23. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. М.: Горячая линия, 2007. - 432 с.

24. Гельберг М.Г. Неоднородности высокоширотной ионосферы. Новосибирск: Наука, 1986. - 193 с.

25. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. - 392 с.

26. Гинзбург В.Л. Теория распространения радиоволн в ионосфере. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1949. - 358 с.

27. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. М.: Высшая школа, 1975. - 280 с.

28. Гудмен Дж.М., Аароне Ж. Влияние ионосферных эффектов на современные электронные системы // ТИИЭР. 1990. - Т. 78. - № 3. - с. 59-76.

29. Деев В.В. Методы модуляции и кодирования в современных системах связи. -СПб.: Наука, 2007. 267 с.

30. Долуханов М.П. Флуктуационные процессы при распространении радиоволн. -М.: Связь, 1971.-183 с.

31. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связьиздат, 1972. - 336 с.

32. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. — М.: Связьиздат, 1960. 361 с.

33. Девис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. - 502 с.

34. Жданов Б.Б. Ионосферно-волновая служба связи. — М.: Военное издательство, 1989. -152 с.

35. Жуков В.А. и др. Радиочастотная служба и антенные устройства / Под ред. В.П. Серкова. Л.: ВАС, 1989. - 264 с.

36. Защита от радиопомех / Под ред. М.В. Максимова. М.: Сов. радио, 1976. - 496 с.

37. Информационные технологии в радиотехнических системах / В.А. Васин, И.Б Власов, Ю.М. Егоров и др.; Под. ред. И.Б. Федорова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 768 с.

38. Ипатов В.П. Широкополосные радиосистемы и кодовое разделение каналов. Принципы и приложения. М.: Техносфера, 2007. - 488 с.

39. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 2-М.: Мир, 1981.-317 с.

40. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. М.: Связь, 1979. - 296 с.

41. Калинин А.И., Черенкова Л.Е. Распространение радиоволн и работа радиолиний. — М.: Связь, 1971.-439 с.

42. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа. М.: Горячая линия -Телеком, 2007. - 216 с.

43. Кирилов Н.Е. Помехоустойчивая передача сообщений по линейным каналам со случайно изменяющимися параметрами. М.: Сов. радио, 1971. - 256 с.

44. Киселев В.Н., Еремин А.М., Манаенко С.С., Сенокосова A.B. Методика оценки помехоустойчивости систем тропосферной связи при коррелированных рэлеевских замираниях // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2007. -№6.-с. 21-23.

45. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам М.: Связь, 1969. - 375 с.

46. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1973. - 376 с.

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

48. Колосов М.А., Арманд H.A., Яковлев О.И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969. - 155 с.

49. Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные помехи и надежность КВ связи. М.: Связь, 1977.-136 с.

50. Корсунский JI.H. Распространение радиоволн при связи с ИСЗ. — М.: Сов. радио, 1971.-208 с.

51. Красовский В.Н. и др. Электромагнитная доступность радиоизлучений и антенные устройства. Л.: ВАС, 1984.-204 с.

52. Кремер И.Я., Владимиров В.И., Карпухин В.И. Модулирующие (мультипликативные) помехи и прием радиосигналов. М.: Сов. радио, 1972. - 480 с.

53. Крохин В.В. Информационно-управляющие космические радиолинии. Часть 1. -М.: НИИЭИР, 1993. 229 с.

54. Крэсснер Г.Н., Михаелс Дж.В. Введение в системы космической связи. М.: Связь, 1967.-392 с.

55. Куприянов А.И., Сахаров A.B. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте. М.: Вузовская книга, 2003. - 528 с.

56. Куприянов А.И., Сахаров A.B. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. -М.: Вузовская книга, 2007. 356 с.

57. Маслов О.Н., Пашинцев В.П. Модели трансионосферных радиоканалов и помехоустойчивость систем космической связи. Самара: ПГАТИ, 2006. - 357 с.

58. Марков Г.Т., Садыков Д.М. Антенны. М.: Энергия, 1975. - 585 с.

59. Мешалкин В.А., Сосунов Б.В Основы энергетического расчета радиоканалов. Л.: ВАС, 1991.-110 с.

60. Мешалкин В.А., Сосунов Б.В., Филиппов В.В. Поля и волны в задачах разведзащищенности и радиоэлектронной защиты систем связи . С. - Пб.: ВАС, 1993.-332 с.

61. Нэпп Д.Л. Расчет временных характеристик стохастических волн методом фазовых экранов // ТИИЭР, 1983. Т. 71. - № 6. - с. 40-58.

62. Общесистемные вопросы защиты информации / Под ред. Е.М. Сухарева. Кн. 1 -М.: Радиотехника, 2003. 296 с.

63. Основы технического проектирования систем связи через ИСЗ / Под ред. А. Д. Фортушенко. — М.: Связь, 1970. 331 с.

64. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Воениздат, 1974. - 272 с.

65. Патент РФ на полезную модель № 87528. Устройство вертикального зондирования ионосферы / В.П. Пашинцев, С.А. Коваль, Ю.И. Галушко, А.В. Сенокосова, А.В. Порсев, Д.В. Алексеев. Заявлено 30.03.2009. Опубликовано 10.10.2009. Бюллетень № 28.

66. Патент РФ на полезную модель № 87264. Устройство одночастотного измерения полосы когерентности трансионосферного канала связи / В.П. Пашинцев, Ю.И. Галушко, С.А. Коваль, Д.В. Алексеев. Заявлено 17.02.2009. Опубликовано 27.09.2009. Бюллетень № 27.

67. Пашинцев В.П., Порсев А.В., Коваль С.А., Алексеев Д.В., Сенокосова А.В. Пространственная корреляционная функция коротковолнового канала связи // Известия института инженерной физики. 2009 - №2(12) - с. 81-84.

68. Пашинцев В.П., Киселев В.Н., Полежаев А.В. Достоверность космической связи на пониженных частотах // Сборник научных трудов. Вып. 23. Ставрополь: СВИС РВ, 2005. - с. 72-75.

69. Пашинцев В.П., Солчатов М.Э., Гахов Р.П. Влияние ионосферы на характеристики космических систем передачи информации М: Издательство физико-математической литературы, 2006. - 191 с.

70. Пашинцев В.П., Солчатов М.Э., Гахов Р.П., Еремин А.М. Модель пространственно-временного канала космической связи // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2003. Т.6 - № 5. - с. 63-69.

71. Пашинцев В.П., Чипига А.Ф., Сенокосова A.B., Дагаев Э.Х. Метод оценки энергетической скрытности систем спутниковой связи с пониженной частотой // XVI Международная НТК «Радиолокация, навигация связь». Т.З. Воронеж, 2010.-с. 2414-2421.

72. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. — М.: Сов. радио, 1976. -364 с.

73. Пенин П.И., Филиппов Л.И. Радиотехнические системы передачи информации. -М.: Радио и связь, 1984. 256 с.

74. Помехозащищенность систем со сложными сигналами. Под ред. Г.И.Тузова. М.: Сов. радио, 1985.-264 с.

75. Пространственно-временная обработка сигналов / И.Я.Кремер, А.И. Кремер, В.М. Петров и др.; Под ред. И.Я. Кремера. М.: Радио и связь, 1981. - 224 с.

76. Радиорелейные и спутниковые системы передачи / A.C. Немировский, О.С. Данилович, Ю.И. Маримонт и др.; Под ред. A.C. Немировского. — М.: Радио и связь, 1986.-392 с.

77. Радиосвязь. Термины и определения. ГОСТ 24375-80. М.: Государственный стандарт СССР, 1980. - 57 с.

78. Радиотехнические системы / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Выс. шк., 1990. - 496 с.

79. Распространение лазерного пучка в атмосфере / Редактор Д. Стробен М.: Мир, 1981.-416 с.

80. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник /В.И. Коржик, JI.M. Финк, К.Н. Щелкунов. Под ред. JI.M. Финка. М.: Радио и связь, 1981.-232 с.

81. Рыжкина Т.Е., Федорова J1.B. Исследование статических и спектральных трансатмосферных радиосигналов УКВ — СВЧ диапазона // Журнал радиоэлектроники, 2001. — №2. 16 с.

82. Рытов С.М. Кравцов Ю.Н., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть 2. — М.: Наука, 1978. 464 с.

83. Рудой В.М. Системы радиосвязи. Часть 1. МО СССР, 1977. - 226 с.

84. Связь военная. Термины и определения. ГОСТ В23609-86. М.: Госкомитет СССР по Стандартам, 1986. - 48 с.

85. Семенов А.М., Сикарев A.A. Широкополосная радиосвязь. М.: Воениздат, 1970. -280 с.

86. Сенокосова A.B. Зависимость электромагнитной доступности радиоизлучения систем спутниковой связи от выбора частоты // Сборник научных трудов. Вып. 24. -Ставрополь: СВИС РВ, 2007. с. 278-281.

87. Сенокосова A.B. Влияние ионосферной рефракции на достоверность космической связи // Сборник научных трудов. Вып. 24. Ставрополь: СВИС РВ, 2007. - с. 275277.

88. Сенокосова A.B., Солчатов М.Э., Стрекалов A.B., Чилига А.Ф. Математическая модель ионосферы для оценки поглощения радиоволн в системах космической связи // Инфокоммуникационные технологии. 2006. - Том 4. - № 1.-е. 77-82.

89. Сердюков П.Н. и др. Защищенные радиосистемы цифровой передачи информации. М.: ACT, 2006. - 403 с.

90. Серков В.П., Слюсарев П.В. Теория электромагнитного поля и распространение радиоволн. Часть 2. Распространение радиоволн. JL: ВАС, 1973. - 255 с.

91. Системный анализ и принятие решений в деятельности учреждений реального сектора экономики, связи и транспорта / М.А.Асланов и др.; Под ред. В.В.Кузнецова. М.: ЗАО «Издательство «Экономика»», 2010. - 406 с.

92. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1104 с.

93. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1979. - 592 с.

94. Спутниковая связь и вещание /Под ред. Л.Я. Кантора М.: Радио и связь, 1988. -344 с.

95. Стейн С., Джонс Д. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. М.: Связь, 1971. — 376 с.

96. Телицын А.М. Синтез и разработка радиотехнических систем передачи дискретной информации. М.: МО СССР, 1978. - 195 с.

97. Теоретические основы радиолокации / A.A. Коростелев, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др; Под ред. В.Е. Дулевича. М.: Сов. радио, 1978. - 608 с.

98. Теория электрической связи / Под ред. Д.Д, Кловского. М.: Радио и связь, 1998. -432 с.

99. Тепляков И.М. Ионосферные искажения цифровых сигналов с широкополосной модуляцией // Радиотехника, 1984. №4. - 8-13 с.

100. Тепляков И.М., Калашников И.Д., Рощин Б.В. Радиолинии космических систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.

101. Толковый словарь по радиофизике. Основные термины. М.: Русский язык, 1993. -357 с.

102. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины. М.: Русский язык, 1993.-246 с.

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

104. Фалькович С.Е., Хомяков Э.Н. Статическая теория измерительных радиосистем. -М.: Радио и связь, 1981. 288 с.

105. Финк JIM. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. радио, 1970. - 728 с.

106. Финк JI.M. Сигналы, помехи, ошибки. Заметки о некоторых неожиданностях, парадоксах и заблуждениях в теориях связи. — М.: Радио и связь, 1984. — 256 с.

107. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь, 1977.-440 с.

108. Чердынцев В.А. Радиотехнические системы. Минск: "Высшая школа", 1988. -370 с.

109. Черенкова JI.E., Чернышов О.В. Распространение радиоволн. — М.: Радио и связь, 1984.-272 с.

110. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. -М.: Сов. радио, 1972.-464 с.

111. Чипига А.Ф. Новый метод защиты информации в космической связи // Материалы 18 НТК «Ресурсосберегающие методы эксплуатации средств связи» Ставрополь: СВИСРВ, 2005.-с. 81.

112. Чипига А.Ф. Подход к разработке математической структурно-физической модели космического канала связи // Материалы 18 НТК «Ресурсосберегающие методы эксплуатации средств связи» Ставрополь: СВИС РВ, 2005. - с. 70.

113. Чипига А.Ф., Сенокосова A.B. Защита информации в системах космической связи за счет изменения условий распространения радиоволн // Космические исследования. 2007. - Т.45. - №1. - с. 59-66.

114. Чипига А.Ф., Сенокосова A.B. Способ обеспечения энергетической скрытности систем спутниковой связи // Космические исследования. 2009. - Т. 47. - № 5. - с. 428-433.

115. Электромагнитная совместимость систем спутниковой связи / Под ред. ЛЯ.Кантора и В.В.Ноздрина. М.: НИИЭИР, 2009. - 280 с.

116. Электромагнитные поля и волны / Под ред. В.В. Каменева. СПб.: ВАС, 2006— 232 с.

117. Энергетические характеристики космических радиолиний / Г.П. Вимберг, Ю.В. Виноградов, А.Ф. Фомин и др.; под ред. О.В. Зенкевича. — М.: Сов. радио, 1972. -495 с.

118. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. М.: ЛЕНАНД, 2009. - 496 с.

119. Aarons J., Lin В. Development of high latitude phase fluctuations during the January 10, April 10-11, and May 15, 1997 magnetic. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys., 1999 - V.61 -p. 309-327.

120. Aarons J., Mendillo M., Kudeki E. et al. GPS phase fluctuations in the equatorial region during the MISETA 1994 campaign. // J. Geophys. Res., 1996 V.101 - p. 26851-26862.

121. Aarons J., Mendillo M., Yantosca R. GPS phase fluctuations in the equatorial region during sunspot minimum. // Radio Science, 1997 V.32 - №4 - p. 1535-1550.

122. Bhattacharrya A., Beach T.L., Basu S. Nighttime equatorial ionosphere: GPS scintillations and differential carrier phase fluctuations. // IEEE Transaction on communication systems, 1963 V.CS - 11 - №2 - p. 170-186.

123. Breed A.M., Goodwin G.L., Silby J.H. Total electron content measurements in the southern hemisphere using GPS satellites, 1991 to 1995. // Radio Science, 1998 V.33 -№6-p. 1705-1726.

124. Bedrosian E. Transionospheric propogation of FM signals // IEEE Transaction on communication technology, 1970-Vol.Com. 18-№2-p. 102-109.

125. Gherm V.E., Zemov N.N. Scattering function of the fluctuating ionosphere in the HF band. // Radio Science, 1998 V.33 - №4 - p. 1019-1033.

126. Grimault C. A multiple phase screen technique for electromagnetic wave propagation through random ionospheric irregularities. // Radio Science, 1998 V.33 - №3 - p. 595605.

127. Ho C.M., Iijima B.A., Lindqwister X.P. et al. Ionospheric total electron content perturbations monitored by the GPS global network during two northern hemisphere winter storms. // J. Geophys. Res., 1998 V. 103- p. 26409-26420.

128. Liu C.H., Wernik A.W., Yeh ICC. Propagation of pulse trains trough a random medium. // IEEE Trans. Antennas Propogat., 1974 V.AP - 22- p. 624-627.

129. Liu C.H., Wernik A.W. A characterization of transionospheric fading communication channel. // IEEE Trans. Commun., 1975 V.COM - 23 - p. 773-776.

130. АНАЛИЗ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

131. ПРИ ДЕЙСТВИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ОРГАНИЗОВАННЫХ ПОМЕХ

132. Проанализируем показатели ПУ РЭС в условиях одновременного действия естественных и организованных помех 2, 12, 13, 15, 38, 58, 59, 82.

133. Условие обеспечения ПУ ССС при воздействии организованных помех записывается в виде аналогичном (1.21) или (1.22) как 5, 12.:и2 ЕГ PrTs PrTs Рг т д Z7 -3lr > h2

134. П ~ N ~ N ~ P ¡AF ~ P J 0 ~ P * доп ^ОП ^ОП Ml/^O1 1.2- "^Г^П доп ^Т^Пдоп - ^Т1. V^on У доп(П. 1.3)1. П. 1.4)1. А^оп Ts

135. Мощность сигнала на входе ПРМ ССС (Рг) описывается выражением (1.23), которое можно записать в более общем виде как 8, 53.г "-(4^?-~ ( t) r r i rW° П " (П. 1.5)

136. PtGtFt2(et)GrF2(er)/L0Ln = Pt GtF2 (0t) GrF2 (вг )/l2,где

137. Рисунок П.1.1 Модель расположения радиосредств ССС и станции РЭП

138. Станция РЭП создает приемнику ССС организованные помехи и с использованием ПРД с мощностью излучения Pt оп и передающей антенны с КУ в произвольном направлении

139. Gt on(fy on) = Gt on^2(Ptou) ^Gt ou- (П. 1.9)

140. Поскольку согласно принятой модели (рисунок П. 1.1) направление максимума излучения передающей антенны станции РЭП совпадает с направлением на ПРМ ССС (т.е. on = 0 ), то

141. Ffàon = 0) = 1; Gton^tou = 0) = Gt оп. (П. 1.10)

142. В соответствии с выражениями (ПЛ.5 ПЛ.8) и (П.1.10) условие обеспечения ПУ ССС при воздействии организованных помех (П. 1.3) или (П.1.4) будет иметь вид1. ГП

143. Р&Р2(в( = О)ОГР2(0Г = 0)/^оп^ оп-^оп оп = 0 № г)/оп2 ( Е, л 'В3>кПдоп =1. Р&Сг/Ь^оп^ оп(Рг)/¿еопч^опу1. П. 1.14)допг1. Р&вг/Ьоп Рп/Щ1. П.1.15)или1. В "