автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка и исследование алгоритмов обнаружения локационных объектов с помощью сверхширокополосных сигналов в поглощающих средах

На правах рукописи

□03064408

Мусатова Мария Михайловна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕДАХ

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог — 2007

О 2 АВГ2007

003064408

Работа выполнена на кафедре теоретических основ радиотехники Технологического института Южного федерального университета в г Таганроге

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Федосов Валентин Петрович (ТТИ ЮФУ, г Таганрог)

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Румянцев Константин Евгеньевич (ТТИ ЮФУ, г Таганрог)

Кандидат технических наук, доцент Чернышов Валерий Михайчович (Морская академия имени адмирала Ф Ф Ушакова, г Новороссийск)

Ведущая организация

ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», г Геленджик

Защита состоится 31 августа 2007г в 14-- часов на заседании диссертационного совета Д 212 208 20 в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге в аудитории Д-406 по адресу

пер Некрасовский, 44, г Таганрог, Ростовская обл , ГСП-17А, 347928

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью организации, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета Д212 208 20 ТТИ ЮФУ по адресу

пер Некрасовский, 44, г Таганрог. Ростовская обл , ГСП-17А, 347928 Автореферат разослан « 19 » июля 2007г Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 208 20

кандидат технических наук, доцент

Савельев

Актуальность темы. Прогресс в радио- и гидролокации нельзя представить без активного развития нового направления - сверхширокополосной локации

Применение сверхширокополосных (СШП) сигналов открывает новые пути решения задач локации, которые в*рамках традиционных методов и технических средств были неразрешимы, или, если и разрешимы, то ценой неприемлемо больших затрат В первую очередь это относится к проблеме поиска объектов в средах с поглощением (под поверхностью земли, в слое льда, в толще морских осадков) Поиск таких объектов, как подземные кабели, остатки фундаментов зданий, археологические ценности, металлические и неметаллические трубопроводы, мины и т п с поверхности земли производится средствами геолокации Средствами гидролокации осуществляется обнаружение объектов, находящихся на поверхности дна или погруженных в толщу осадков («заиленных») бортовые самописцы («черные ящики»), потерпевших аварию самолетов или вертолетов, составные части оборудования космических аппаратов, контейнеры с химическими и радиоактивными веществами, утерянные ценные малогабаритные грузы и т п В рамках борьбы с мировым терроризмом за последнее время возросла роль поиска намеренно зарытых в донные осадки подрывных устройств, предназначенных для нанесения ударов по выносным нефтяным и газовым терминалам, трубопроводам, морским буровым платформам и т п Общим для эхолокации и гидролокации заиленных объектов является то, что источник и приемник зондирующих сигналов находится в одной среде, а искомый объект - в другой Возможность обнаружения перечисленных выше объектов ограничена сильным поглощением энергии зондирующих сигналов Особенно сильно этот эффект проявляется в гидролокации, поскольку поглощение энергии акустических волн в среде растет с увеличением частоты Поэтому для уменьшения энергетических потерь при обнаружении гидролокационных объектов необходимо использовать возможно более низкочастотные сигналы, при сохранении достаточной разрешающей способности по дальности и угловым координатам Такие сигналы близки или идентичны СШП сигналам

Переход к СШП сигналам требует пересмотра существующих методов и алгоритмов обнаружения эхосигналов от объектов в средах с сильным поглощением, разработки новых алгоритмов и созданию методики расчета основных параметров СШП средств Существующий аппарат для расчета параметров локационных станций (ЛС) принципиально не может быть достаточным для СШП локаторов, поскольку этот аппарат во многом основан на упрощениях, основанных на предположении об узкополосности излучаемых сигналов При СШП сигналах такие упрощения невозможны Для создания методики расчета параметров СШП ЛС необходимо провести анализ возможности применения моделей традиционных простых и сложных сигналов для описания СШП сигналов, а также разработать новые модели

В качестве моделей СШП сигналов в ряде работ рассмотрены простые сигналы и исследованы их свойства В условиях сильного поглощения акустической энергии в осадках для получения достаточно большого отношения сигнал/помеха требуется применять простые СШП сигналы с такими амплитудами, которые превышают порог кавитации В этом случае становиться необходимым применение сложных СШП сигналов, для которых требуемый уровень энергии может быть достигнут за счет увеличения длительности при сохранении достаточного разрешения

Наиболее широко применяются сложные сигналы с частотной модуляцией, например, с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), и фазоманипулированные сигналы, например, шумоподобные сигналы, манипулированные по фазе в виде

псевдослучайной М - п ос лед» вател ь н ост и. Методики, позволяющей рассчитывать

потенциал....... параметры гидролокационных станций (ГЛС), использующих СШП

сложные сигналы, нет, пет также и публикаций, посвященных исследованию свойств сланных СШП сигналов и особенностям их преобразований в среде с поглощением и при отражении от объектов локации. Для создания таких методик и проведения исследований необходимо иметь корректные математические модели сложных CLIIN сигналов. Полому необходимо провести анализ традиционных сложных сигнал он как моделей СШИ сложных сигналов с целью использования их для решения задач обнаружения гидролокационных объектов, не только погруженных в толщу осадков, но и расположенных па значительном расстоянии в воде.

Основной особенностью CLIN I сигналов является то, что при их распространении в средс с частотно-зависимым поглощением изменяется не только энергия, но и форма сигналов. Поэтому для обеспечения согласованной фильтрации принимаемых сигналов необходимо применять перестраиваемый фильтр. Перестройку этого фильтра необходимо осуществлять а соответствии с изменением формы эхо-сигнала. Для этого требуется априорное знание расстояния до объекта и параметров среды. Ни то, ни другое, как правило, неизвестно. Поэтому может оказаться более предкочтитеяънь.м применение квазиомтимальных алгоритмов фильтрации. В этом случае следует оцепить потери помехоустойчивости с учетом частотно-зависимого поглощения в среде распространения, а также сложность технической реализации таких фильтров.

Эти исследования дают основу для разработки рекомендаций по расчету основных потенциально достижимых характеристик гидролокационных станций (Г ЛС). использующих сложные СШП сигналы.

Актуальность поставленной проблемы определяется следующими аспектами:

- применение сложных СШП сигналов позволяет значительно улучшить помехоустойчивость обнаружения объектов, находящихся в средах с поглощением;

- »опросы, связанные с преобразованием сложных СШП эхосигналов в средах с поглощением и их последующей фильтрацией, слабо изучены:

- отсутствуют методики, позволяющие рассчитать основные параметры гидролокаторов. использующих сложные СШП сигналы.

Цель работы является анализ помехоустойчивости и разработка основных алгоритмов обнаружения сверхширокополоспых эхосигналов. отраженных от локационных объектов, находящихся в средах с частотно-зависимым поглощением энергии и разработка методических рекомендаций по расчету потенциально возможных параметров СШП ГЛС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:

- провести теоретические исследования применения сложных СШП сигналов для решения задач обнаружения гидроДокационных объектов, находящихся в иоде или погруженных в дойные осадки;

- провести анализ влияния поглощения в грунте на основные характеристики сложных СШП эхосигналов, отраженных от объектов, погруженных в донные

осадки:

- провести анализ влияния поглощения в воде па основные характеристики как простых, так и сложных СШП эхосигналов. отраженных о т детерминированных объектов, находящихся в воде на значительном расстоянии от ! Л С;

г

- разработать, основные алгоритмы фильтрации простых и сложных СШП эхосигналов на фоне шумовых помех и оценить помехоустойчивость при этих алгоритмах с учетом поглощения 8 среде распространения;

- разработать методические рекомендации по оценке потенциально достижимых характеристик СШП ГЛС, использующих сложные сигналы.

Объект исспейокчнин-.

- модели сложных СШП сигналов применительно к гидролокационным задачам обнаружения объектов в воде, на дне и толще осалкОв;

- алгоритмы фильтрации СШП сигналов.

Методы исследования: Теоретические Исследования проведены с использованием методов теории сигналов, теории случайных процессов, теории оптимального обнаружения. Числовые расчеты и компьютерное моделирование выполнены с использованием численных методов прикладной математики и методов имитационного моделирования на языке высокого уровня программирования (язык среды МаЦаЬ).

Научная повита работы состоит в следующем:

1. Проведен теоретический анализ возможности использования моделей обычных сложных сигналов в качестве моделей сверхшироконолоепых гидролока-цмонпых сигналов при определении потенциально достижимых параметров ГЛС.

2. Получено аналитическое выражение для спектральной плотности сложного ЛЧМ сигнала, которое справедливо для описания спектральной плотности как СШ11, так и узко полосного с и шало я.

3. Предложена методика расчета основных характеристик сложных СШП зондирующих и эхосигналов с помощью аппроксимации их в спектральной области простыми сигналами. Исследованы погрешности такой аппроксимации.

4. Выведены аналитические выражения для основных характеристик СШП эхосигналов от объектов, находящихся в водной среде.

5. Разработаны квазиоптимальные алгоритмы фильтрации СШП простых и сложных эхосигналов. ориентированные па максимальное расстояние до объекта в воде и грунте. Получены аналитические выражения для известных и нового алгоритма фильтрации, позволяющие оцепить отношение сигнал/помеха для оптимального и квазиоптимальных фильтров на фоне шумовых помех.

6. Разработана методика расчета характеристик обнаружения простых и сложных СИ III эхосигналов от объектов с учетом поглощения в среде распространения при наличии шумовых помех.

Практических значимость заключается в развитии средства прогнозирования главных характеристик СШП гидролокаторов при проектировании - инженерной методики. С ей помощью получены, в: частности, следующие результаты:

1. Показано, что относительные потери энергии СШП сигналов из-за поглощения в среде (в воде или грунте) оказываются в общем случае меньше относительных потерь энергии узкополосных сигналов с той же, что у СШП сигналов, центральной частотой а>0. Так, например, при больших расстояниях в воде (Н>20км) или па большой глубине в грунте (к>5м) это поглощение СМИ I сигналов может быть меньше поглощения узкополосных на величину порядка бОдБ.

2, По этой причине энергетические и метрологические характеристики С1ШI сигналов меньше завися т от поглощения в среде, чем узкополосных сигналов е той же о)0. "Гак, например, при сопоставимых условиях изменение коэффициента по-

глощения в грунте в 2,5 раза может привести к поглощению энергии узкополосною сигнала на бОдБ, а СШП сигнала с той же ш0 только на 20дБ

3 Показано, что уровень боковых лепестков огибающей корреляционной функции СШП эхосигналов уменьшается при увеличении расстояния до объекта Вследствие этого улучшается возможность различения слабых искомых целей на фоне сильных ложных

4 Предложенные квазиоптимальные алгоритмы фильтрации позволяют заменить сложный в реализации оптимальный перестраиваемый фильтр сравнительно простыми фильтрами с постоянными параметрами При этом потери в помехоустойчивости не превышают ЮдБ

5 Предложенная методика расчета преобразований сложных СШП сигналов в поглощающих средах с помощью аппроксимации их в спектральной области простыми сигналами позволяет определить основные характеристики для ЛЧМ эхосигналов по формулам, полученным для радиоимпульса с прямоугольным спектром с погрешностью не более 0,5%, а для фазоманипулированных сигналов - по выражениям, полученным для радиоимпульса с прямоугольной огибающей с погрешностью не превышающей 0,05%

6 Разработаны методические рекомендации по расчету потенциально достижимых параметров СШП ГЛС, использующих сложные сигналы

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1 Результаты исследования свойств моделей сложных СШП сигналов

2 Результаты исследований влияния среды с поглощением (вода, грунт) на основные характеристики (энергию, энергетическую ширину спектра, корреляционную функцию, разрешающую способность по дальности) СШП эхосигналов

3 Алгоритмы согласованной фильтрации СШП простых и сложных эхосигналов Аналитические выражения для ОСП на выходе согласованных фильтров при оптимальном и квазиоптимальных алгоритмах фильтрации Рекомендации по выбору типа согласованного фильтра

4 Методика и результаты расчетов характеристик обнаружения СШП простых и сложных сигналов от объектов с учетом поглощения в среде распространения при наличии помех

5 Методические рекомендации по расчету основных параметров СШП ГЛС с применением сложных сигналов

Научные результаты и практические рекомендации реализованы в госбюджетной научно-исследовательской работе кафедры ТОР ТТИ ЮФУ в г Таганроге и используются в учебном процессе подготовки студентов в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге по дисциплинам «Радиотехнические цепи и сигналы» и «Компьютерный синтез и обработка сигналов»

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключении Общий объем диссертации 218 страниц, включая 91 иллюстрацию, 7 таблиц, список литературы из 120 наименований и 11 приложений

Апробация, публикация результатов работы. Основные научные результаты опубликованы и прошили апробацию в 20 статьях, в том числе 2 тезисах и докладах на научно-технических конференциях Международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» Г Таганрог, ТРТУ, 2003г, Международной XI научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь», г Воронеж. 2005г XI Международной научно-технической конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротех-

ника и энергетика», г Москва, 2005г, Международной молодежной научно-технической конференция студентов, аспирантов и ученых «Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций», Севастополь, 2006г, VIII Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления », г Таганрог, 2006, Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире», г Таганрог, ТРТУ, 2006

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведено обоснование актуальности решаемых в диссертационной работе задач, сформулированы цель исследования, дан краткий обзор содержания работы, перечислены новые научные результаты, приведена практическая значимость

В первой главе проведены анализ современного состояния СШП локации и обоснование выбранного направления исследования Показано, что для обнаружения объектов в средах с высоким поглощением (вода, грунт) необходимо использовать СШП сигналы, коэффициент широкополосности которых у = Ао)31ю0 , где Лсо3 - энергетическая ширина спектра, меняется в пределах от 0,5 до 2 Приводится строгая постановка задачи Вводятся ограничения на параметры зондирующего сигнала минимальное значение энергетической ширины спектра Асоэтш>5с011о6 ,

где с0 - скорость распространения звука в среде, I,,,-, - протяженность объекта локации, определяемой из условия обеспечения необходимого разрешения объектов Лг и минимальное значение нижней граничной частоты спектра ш»гРш„ ^2лс0!(О2-1) 1дифтт , 1дифтт - наименьший путь, который проходит дифракционная волна по поверхности тела, определяемой из условия независимости передаточной характеристики отражения объекта от частоты Сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе рассмотрен общий подход к построению моделей СШП сигналов Сформулированы требования, предъявляемые к моделям сложных СШП сигналов Исследованы известные сложные сигналы с линейной частотной модуляцией и манипулированные по фазе кодом Баркера и М-последовательностью, с точки зрения возможности использования их для описания СШП сигналов

Доказано, что известное выражение, описывающее спектральную плотность ЛЧМ сигнала нельзя использовать для описания спектральной плотности СШП ЛЧМ сигнала Выведено аналитическое выражение для спектральной плотности ЛЧМ сигнала, которое справедливо как для СШП, так и для узкополосных сигналов

S(ja>)--

+ exр

2-Í2m г (ы+<»оУ

2Р

ехр

r{<o-<OoY 2Р

{С(и, ) + С(и2) + j(S(u,) + S(u2 ))}->

{c(x,) + c(x2)-j(S(x,)+s(x2

; JW3 I-/■

где C(z) и S(z) - интегралы Френечя C(z) + jS(z)=[e 2 dy, и,=.—\ I + 2

'0 \ 2 у Аш

(О -

Нтг2^г> х'=Ьг2-*?)- 0)0 ~несущая

частота сигнала, ыд=2т$д - полная девиация частоты, т=Т/д - индекс модуляции (база сигнала)

Исследована возможность описания сложных сигналов простыми математическими функциями Показано, что модуль спектра ЛЧМ сигнала при больших индексах модуляции (т>100) можно аппроксимировать прямоугольным спектром с погрешностью, не превышающей 3% Сигналы, манипулированные по фазе кодом Баркера и М-последовательностью, можно аппроксимировать в спектральной области модулем спектра простого радиоимпульса с прямоугольной огибающей с погрешностью, не более 0,5% Эти приближения позволяют применить уже имеющуюся методику расчета преобразования простых сигналов в средах с поглощением и их характеристик для сложных сигналов

Проведены исследования свойств корреляционных функций (интервал корреляции как мера разрешающей способности), уровень боковых лепестков Показано, что при одной и той же энергетической ширине спектра для всех рассмотренных сигналов наилучшим разрешением обладает радиоимпульс с прямоугольной огибающей и фазоманипулированные сигналы, наихудшим - радиоимпульс с прямоугольным спектром и ЛЧМ сигнал

В третьей главе проведено исследование влияния поглощения в воде и грунте на основные характеристики СШП эхосигналов Для простых сигналов в виде радиоимпульса с прямоугольным спектром выведены следующие аналитические выражения для зависимости энергии, энергетической ширины спектра, квадратичного интервала корреляции от пройденного в воде расстояния

ЕЭ(Н) = 0,5А2(л/ЗдНУ~2 \ф(а)- Ф(Ь)\, (2)

Ашэ,=0,5^еРлН^°° ^ (Рдну12[ф(а)-ф(ь)], (3)

ткэ=^0,5флН |Ф(42а)-Ф(42Ь)\{Ф(а)-Ф(Ь))~2 , (4)

2 х , ___

где Ф(х) = -т=\е~'~ dt, а = Н {о>0 + 0,5 Асо) Ь = Н (со0 - 0,5Асо), Я - расстояние в

4л о

воде Аналогичные зависимости получены для моноцикла Гаусса Проведен анализ корреляционных функций простых эхосигналов Для сложных сигналов методом численного моделирования проведено исследование влияния поглощения в водной среде и грунте на основные характеристики Проведенные исследования показали

1 Для простых и сложных СШП сигналов относительные потери энергии из-за поглощения в воде или в грунте оказываются в общем случае меньше относительных потерь энергии узкополосных сигналов с той же что и у СШП сигналов центральной частотой со0 Так например, при больших расстояниях в воде (Н>20км) или на большой глубине в грунте (И>5м) - поглощение СШП сигналов может быть меньше поглощения узкопоюсных на величину порядка бОдБ

2 Энергетическая ширина спектра уменьшается с увеличением расстояния в воде Так, на расстоянии Н=50км энергетическая ширина спектра эхосигнала более чем в 10 раз меньше энергетической ширины спектра зондирующего сигнала Соответственно ухудшается разрешающая способность

3 Зависимости изменения отношения энергии эхосигнала к энергии зондирующего сигнала, энергетической ширины спектра, разрешающей способности по дальности для сложных СШП ЛЧМ сигналов совпадают с такими же зависимостями для простого сигнала с прямоугольным спектром Это же справедливо для сигналов с модуляцией по фазе кодом Баркера и М-последовательностью Последнее позволяет перенести известную методику расчета характеристик простых сигналов на сложные, причем для ЛЧМ сигнала расчет характеристик можно выполнить аналитически при аппроксимации модуля спектра прямоугольным спектром

4 В общем случае, применение как простых, так и сложных СШП сигналов позволяет улучшить обнаружение эхосигналов на фоне ложных целей, поскольку с увеличением расстояния в воде или в грунте наблюдается снижение уровня боковых лепестков корреляционной функции СШП эхосигналов Огибающие корреляционных функции СШП эхосигнала с прямоугольным спектром и СШП ЛЧМ эхо-сигнала не имеют боковых лепестков в отличие от огибающих корреляционных функций соответствующих им зондирующих сигналов

В четвертой главе рассмотрены оптимальный (согласованный) и квазиоптимальные алгоритмы фильтрации на фоне шумовых помех внутренних шумов аппаратуры, шумов водной среды, гидродинамических помех

Оптимальный алгоритм фильтрации требует использование фильтров с перестраиваемой частотной характеристикой в соответствии с изменением формы принимаемого сигнала (адаптивного фильтра) Частотная характеристика такого

фильтра имеет вид Кф(}а>Л) = а ¡Ош(оз), где Sэ(J<o,R) - ком-

плексно сопряженный спектр эхосигнала, Sэ(JO},R) зависит от расстояния Я, Сш(т) - спектральная плотность помехи

При отсутствии априорных сведений об 5Э(]а>, Я) реализация алгоритма согласованной фильтрации становится невозможной

Квазиоптимальные методы фильтрации предполагают неизменность во времени частотной характеристики фильтра При этом способы согласования частотной характеристики неперестраиваемого фильтра с сигналами могут быль различными В простейшем случае при Я=0 она согласована с излучаемым сигналом и

спектром помехи - Kф(Jco) = a ]со)е',1"Т /сш(со) , где $„„„(]а) - комплексно

сопряженный спектр зондирующего сигнала В диссертации разработан алгоритм квазиоптимальной фильтрации, при котором частотная характеристика неперестраиваемого фильтра согласована с эхосигналом от объекта, расположенного на максимальной дистанции Ятах (при 11=Нтт) и спектром помехи

Кф(](о) = а 5 ,(уш,Я„:аг )е~-1°л ¡Сш(го) , где S■,(Jco,Rm„) - комплексно сопряженный

спектр эхосигнала от объекта расположенного на максимальном расстоянии

Для оценки степени приближения квазиоптимальной фильтрации к оптимальной рассматривалось отношение сигнал/помеха (ОСП) д на выходе перечне-

ленных выше фильтров q = , где 5„,,,г„кп = mal—*\sэ(JO),R)Kф(Ja>)eJa'da} -

Сшвых

максимальное значение сигнала на выходе фильтра, Кф(1со) — комплексная передаточная функция фичьтра, <уЦ„1ых = — 1\к:ф(у

о)А Сщ(со)с1со — среднеквадратическое

л о

значение помехи на выходе фильтра

Для оптимального и квазиоптимального алгоритмов фильтрации в общем виде были ведены выражения для отношения сигнал/помеха, которые имеют вид

- для перестраиваемого (адаптивного) фильтра

I" l\Sзoнt(J°>)\2\кx,JJ<»■R)\2 7 ,.ч

Ч,(К) =, — Я-' ' ,-и , (5)

- для неперестраиваемого фильтра, согласованного с излучаемым сигналом и спектром помехи

_/

(6)

V Я о l'w (Ш> Q /

/C.w(<o)d<°

- для неперестраиваемого фильтра, согласованного с эхосигналом от объекта, расположенного на максимальной дистанции Rmax и спектром помехи

эапг зат (jaRmaxA/ rlr.i

I а J /Сш (">)

<?jW = J—--, -. (7)

jam

|| /Cm(,o)aCO

где R соответствует расстоянию H в воде или h глубине погружения объекта в грунте

Для сравнительной оценки помехоустойчивости каждого из рассматриваемых способов фильтрации были выведены нормированные к максимальному значению отношения сигнал/помеха n(R) = I0lg{q(R)/qmax), дБ, где

(8)

ж о

Для водной среды распространения расстояние /?=Я, а для грунте -Так, для модели радиоимпульса с прямоугольным спектром нормированное отношение сигнал/помеха п(К) на выходе каждого из рассматриваемых фильтров с учетом затухания в фунте (при Я=И) при наличии только внутренних шумов аппаратуры (' белый шум") имеют вид

- для адаптивного фильтра (фильтр 1)

п,(И) = -2,1715рчИ(со0 -0,5Аа>)+5^1-е~/) Ю^Дсо/ЗлИ), (9)

- для неперестраиваемого фильтра, согласованного с излучаемым сигналом (фильтр 2)

п2(И) = 301-21715/3 ¡Ь(щ -05Аю)+10^1 -е~°1''Лш)- 101&{ао>Р,(и), (10)

- для неперестраиваемого фильтра, согласованного с эхосигналом от объекта, расположенного на максимальной дистанции Ятт (фильтр 3)

(11)

- 10^{у,1тт + -е-'**-*"}

где /г - глубина погружения в осадках, /гтах — максимальная глубина погружения

В соответствии с этими формулами были рассчитаны нормированные ОСП на выходах рассмотренных фильтров Результаты расчетов приведены на рис 1, где обозначено п,(к) для фильтра 1 - сплошные линии, п/И) для фильтра 2 - штрих-пунктирные линии и п3(И) для фильтра 3 - пунктирные линии

Рис. 1 Зависимость изменения нормированного к максимальному значению отношения сигнал/помеха с учетом затухания в грунте

Аналогичные формулам (9) - (11) соотношения были выведены и исследованы для объектов находящихся в воде на расстоянии Л=Я

Для сложных сигналов установлено, что зависимости изменения нормированного ОСП от расстояния в воде или грунте, рассчитанные методом численного интегрирования, совпадают с зависимостями, полученными для аппроксимирующих их простых сигналов с погрешностью, не превышающей 1%

Проведенный анализ влияния поглощения в воде и грунте на ОСП на выходе рассматриваемых фильтров при разных видах помех - "белый" шум (внутренние шумы аппаратуры) и "небелый" шум (шумы водной среды и гидродинамические помехи), который показал, что

1 Увеличение центральной частоты сигнала приводит к резкому уменьшению ОСП на выходе фильтра Так при увеличении центральной частоты сигнала в 2 раза ОСП падает более чем на 20дБ, поэтому необходимо рационально выбирать центральную частоту сигнала с учетом наименьших возможных размеров искомых объектов и ограничений на сложносгь, энергетику и массогабаритные характеристики разрабатываемых ГЛС

2 Для узкополосных сигналов нормированное ОСП не зависит от типа согласованного фильтра и от вида шумовой помехи Для СШП сигналов максимальный проигрыш в помехоустойчивости относительно согласованной фильтрации наблюдается при гидродинамических помехах и может достигать 14дБ при неблагоприятных условиях, например, при расстоянии до объекта в воде порядка 60км, для объекта, находящегося в толще осадков на глубине порядка 10м и т п

4 Возможно заменить сложный в реализации оптимальный перестраиваемый фильтр сравнительно простыми квазиоптимальными фильтрами При этом в самом наихудшем случае, например на расстоянии в воде порядка 60км или на глубине в толще осадков порядка 10м для фильтра 2 или на расстояниях до 10км в воде или 1м в фунте для фильтра 3, потери в помехоустойчивости не превышают ЮдБ

В пятой главе описана методика расчета характеристик обнаружения локационных объектов в среде с поглощением Приведен расчет характеристик обнаружения для однократного зондирования и многократного с принятием решения по критерию «К из М» При однократном зондировании рассматриваются два случая в п независимых интервалах разрешения может быгь разное число объектов (от 1 до п) в данной области пространства может находиться только один объект В первом случае расчет характеристик обнаружения проводился по формулам

¿1

(12)

I ? -V

0 = /-/Т/?-<7,1, РПр = 1 - й . Р,Т = 1-[Г(Р)]", Р(х) = ¡е

где О - вероятность обнаружения, Рпр - вероятность пропуска, Р:1Т ■ ложной тревоги, ¡3 - порог обнаружения, а во втором случае - по формулам

вероятность

/

1

■Лтт _

<'-дГ

Л, Р„.

■¡2л

Р-ч -/ *

г ах

0 _£1

с/х

(13)

вероятность ложной тревоги Р п - выражением из (12)

Для многократного зондирования с принятием решения по критерию «К из М» гипотеза о наличии объекта принимается, если не менее чем в К выборках (реализациях) из числа М сигнал превышает порог /? в заданных точках или в заданных интервалах внутри этих выборок (реализаций)

Если плотности распределения вероятностей сигналов и помех, соответственно, одинаковы во всех М реализациях и эти реализации статистически взаимно независимы, то

¡М I

РЛГК

_ м М<Р'(1-ик и - Ъ "7777"

ЭГ

О1

¡'(М-О1

(14)

где Окм - вероятность правильного обнаружения, Р п км - вероятность ложной тревоги при заданных К и М Величина Ропредечяется формулой из (12) при х=р, О -формулой из (12) или из (13)

Расчеты проводились при следующих предпосылках искомый объект находиться в среде на расстоянии Н в воде или на глубине /г в грунте, априорно неизвестной, наибольшее возможное значение дистанции К„шх=Нтах и глубины Ятах=ктах известно (задано), граница раздела сред - плоская горизонтальная, скорость движения носителя составляет несколько узлов, поэтому эффект Доплера не учитывается, эквивалентные радиусы объекта /?э известны и считаются частотно независимыми, сигналы в точках пространства, удаленных друг от друга на расстояние, равное или большее чем Аг - разрешение по дальности, взаимно некоррелированы Общее

число п таких интервалов некоррелированности равно и = £| ^тах |, где Ятаг - мак-

I Лгп,т)

симачьное расстояние в воде Нтах или в грунте Ита„ Е(х) - символ целой части В качестве Лг„,т для определения п использовалось разрешение по дальности зондирующего сигнала Для определения порога обнаружения р использовался критерий Неймана-Пирсона

На рис 2 приведены в качестве примера результаты расчетов ОСП п(И) для согласованного фильтра при Рц=1 Ю'\ 0=0,9 и помехи типа "белый" шум

Сплошные линии соответствуют ЛЧМ сигналу с базой В-100, а пунктирные линии - радиоимпульсу с прямоугольным спектром

На рис 3 приведены характеристики обнаружения для СШП радиоимпульса с прямоугольным спектром при /0=1вкГц тлА/=16кГц и СШП ЛЧМ сигнала с той же центральной частотой/0 и девиацией частоты/д=16кГц, соответствующие Р,ц=1 Ю~ 3 На рис 3 сплошные линии соответствуют методу многократного зондирования с принятием решения по критерию «К из М», штрихпунктирные - методу однократного зондирования

На основании проведенных исследований были разработаны методические рекомендации по расчету параметров сложных СШП сигналов, которые можно использовать для инженерных расчетов при проектировании СШП ГЛС

В заключении сформулированы основные результаты работы

В приложения приведен пакет программ, используемых при исследованиях влияния среды с поглощением на свойства СШП сигналов и при расчете характеристик обнаружения гидролокационных объектов

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведено теоретическое исследование применения сложных СШП сигналов с линейной частотной модуляцией и фазоманипулированных сигналов кодом Баркера и М-последовательностью, для решения задач обнаружения гидролокационных объектов, находящихся в воде или погруженных в донные осадки

2 Предложена методика расчета основных характеристик сложных СШП зондирующих и эхосигналов с помощью аппроксимации в спектральной области простыми сигналами, которую можно использовать при расчете потенциально достижимых параметров СШП гидролокаторов, использующих сложные сигналы

3 Проведены исследования влияния поглощения в воде на основные характеристики СШП простых эхосигналов Выведены аналитические выражения для зависимости энергии, энергетической ширины спектра, квадратичного интервала корреляции от пройденного расстояния в воде для простых сигналов в виде радиоимпульса с прямоугольным спектром и моноцикла Гаусса Для сложных сигналов проведены аналитические исследования для объектов, находящихся как в воде, так и в грунте В результате исследований были выявлены следующие закономерности

- расширение спектра сигнала позволяет снизить относительные потери энергии из-за поглощения в среде (в воде или в грунте) при одной и той же центральной частоте а>0>

- энергетические и метрологические характеристики СШП сигналов меньше зависят от поглощения в среде, чем узкополосных сигналов с той же а>0,

- уровень боковых лепестков огибающей корреляционной функции СШП эхосигналов уменьшается с увеличением расстояния до объекта Это позволяет улучшить условия приема СШП эхосигналов на фоне ложных целей

4 Рассмотрены оптимальный и квазиоптимальный алгоритмы фильтрации, разработан новый квазиоптимальный алгоритм фильтрации простых и сложных СШП эхосигналов на фоне шумовых помех, ориентированный на максимальной расстояние до объекта Установтено, что замена оптимального перестраиваемого фильтра сравнительно простыми в реализации фильтрами с постоянными параметрами приводит к потерям в помехоустойчивости, не превышающим ЮдБ при "белом'' шуме (внутренние шумы аппаратуры) и 24дБ при небелом шуме (гидродинамических шумах) в самом наихудшем случае

5 Разработаны методические рекомендации по оценке потенциально достижимых характеристик СШП ГЛС, использующих сложные сигналы

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩМЕ РАБОТЫ:

1 Черниховская Г Л, Мусатова М М Анализ влияния среды на свойства гидроакустических сверхширокополосных сигналов, Известия ТРТУ Таганрог Изд-во ТРТУ 2004, №1, с 15-16

2 Мусатова М М, Покровский Ю О , Черниховская Г Л , Моделирование гидролокационных сверхширокополосных сигналов с учетом затухания в воде и в грунте II Материалы международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» Часть 2 «Системный подход в анализе сложных природных систем, медико-биологические и экологические системы» Таганрог Изд-во ТРТУ, 2003, с 40-46

3 Мусатова М М Моделирование согласованной фильтрации сверхширокополосных гидроакустических эхо-сигналов Сборник научных статей «Современные проблемы теории радиотехнических сигналов, цепей и систем», Таганрог Изд-во ТРТУ, 2004, с 44-50

4 Мусатова М М , Черниховская Г Л Влияние среды распространения на отношение сигнал/шум на выходе согласованного фильтра И Материалы международной научной конференции «Информационный подход в естественных, гуманитарных и технических науках» Часть 4 «Информационный анализ радиотехнических систем и устройств» Таганрог Изд-во ТРТУ, 2004 с 43-50

5 Черниховская Г Л , Мусатова М М Согласованная фильтрация сверхширокополосных гидроакустических эхосигналов от объектов, находящихся в осадках // Материалы XI международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», Том 3, Воронеж Изд-во НПФ «Саквоее» ООО, 2005, с 13541366

6 Chernihovska] G L , Musatova М М The coordinated filtration ultrawideband sonar echo signals from the objects in a ground // XI International Scientific-Research Conference «Radiolocation, Navigation Communications» Pat 3, Voronezh Изд-во НПФ «Саквоее» ООО, 2005, р 69-79

7 Мусатова ММ Согласованная фильтрация сверхширокополосных эхо-сигналов в среде с поглощением // Материалы 11 международной научно-технической конференции студентов и аспирантов Тезисы докладов, том 1, Москва Изд-во МЭИ, 2005, с 58

8 Черниховская Г J1, Мусатова М М Влияние среды распространения на помехоустойчивость согласованной фильтрации сверхширокополосных гидроакустических сигналов // Материалы международной научной конференции «Оптимальные методы решения научных ипрактических задач»-часть 3, Таганрог Изд-во «Антон», ТРТУ, 2005г Стр 85-95

9 Мусатова М М Особенности построения согласованных фильтров для обнаружения сверхширокополосных гидроакустических сигналов, Известия ТРТУ, Таганрог Изд ТРТУ, 2005, №9(53), с 10

10 Черниховская ГЛ, Мусатова ММ Характеристики обнаружения лока-циионных объектов // Материалы международной научной конференции «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках» - часть 2, Таганрог Изд-во «Антон», ТРТУ, 2006, с 77-83

11 Мусатова М М Оптимальная фильтрация сверхширокополосных гидроакустических сигналов на фоне небелого шума // Материалы международной научной конференции «Цифровые методы и технологии» - часть 3, Таганрог Изд-во «Антон», ТРТУ, 2005, с 26-33

12 Черниховская ГЛ, Мусатова ММ Влияние поглощения на характеристики обнаружения гидролокационных объектов, погруженных в осадки // Материалы международной научной конференции «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках» - часть 4, Таганрог Изд-во «Антон», ТРТУ, 2006, с 76-84

13 Черниховская ГЛ, Мусатова ММ Обнаружение малоразмерных гидролокационных объектов в осадках с помощью сверхширокополосных сигналов // Труды VIII Международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», С - Петербург Изд-во «Наука», 2006г Стр 487 - 492

14 Мусатова ММ Обнаружение гидролокационных объектов в среде с поглощением при наличии гидродинамических помех и шумов моря // Материалы Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире» - часть 4, Таганрог ТРТУ, 2006, с 29-36

15 Мусатова ММ, Федосов ВП Метод улучшения характеристик обнаружения гидролокационных объектов в среде с поглощением при наличии гидродинамических помех и шумов моря // Материалы Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире» - часть 4 Таганрог ТРТУ, 2006, с 36-44

16 Мусагова ММ, Черниховская Г Л Особенности расчета характеристик обнаружения гидролокационных объектов Сборник докладов VI научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон -2006», часть 2, Москва изд отд ЦАГИ, 2006г, с 214-217

17 Мусатова ММ Помехоустойчивость согласованной фичьтрации сверхширокополосных гидроакустических сигналов с учетом сферического расхождения волн // Материалы международной молодежной научно-технической конференции студентов, аспирантов и ученых «Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций», Севастополь изд-во «СевНТУ», 2006, с 46

18 Мусатова ММ Помехоустойчивость согласованной фильтрации экспоненциальных моделей гидроакустических сигналов Тезисы докладов VIII Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганров Из-во ТРТУ, 2006. с 8-9

19 Мусатова М М , Федосов В П Анализ моделей сложных сверхширокополосных гидроакустических сигналов, манипулированных по фазе // Материалы международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» - часть 3, Таганрог Изд-во «Антон», ТТИ, 2007, с 48 -54

20 Мусатова М М , Черниховская Г Л Анализ модели СШП сигнала с линейной частотной модуляцией // Материалы международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» - часть 3, Таганрог Изд-во «Антон», ТТИ, 2007, с 54-61

Личный вклад автора состоит в следующем• в работах [1,2] проведено исследование влияния поглощения в среде распространения на СШП сигналы, [4, 5, 6, 8] - выведены аналитические выражения для отношения сигнал/помеха, рассчитаны зависимости изменения нормированного отношения сигнал/помеха на выходе оптимального и квазиоптимальных фильтров, [10, 12, 13, 15, 16] - проведен расчет характеристик обнаружения с без учета и с учетом поглощения в среде распространения, [19, 20] - проведен анализ моделей сложных сверхширокополосных сигналов

Типография Технологического института Южного федерального университета в г Таганроге 347928, Таганрог, ГСП-17А, ул Энгельса 1 Тираж МОэкз.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. МОДЕЛИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ.

2.1. Принципиальные вопросы описания сверхширокополосных сигналов.

2.2. Модели простых зондирующих сигналов.

2.3. Модели сложных зондирующих сигналов.

2.4. Сравнительный анализ моделей сверхширокополосных сигналов.

2.5. Выводы.

3. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В СРЕДАХ С ПОГЛОЩЕНИЕМ.

3.1. Модели сверхширокополосных эхосигналов.

3.2. Преобразование простых сверхширокополосных сигналов в воде.

3.3. Преобразование сложных сверхширокополосных сигналов в средах с поглощением.

3.4. Выводы.

4. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ЭХОСИГНАЛОВ.

4.1. Основные алгоритмы согласованной фильтрации.

4.2. Анализ алгоритмов согласованной фильтрации с учетом поглощения в среде распространения.

4.3. Фильтрация простых сверхширокополосных сигналов.

4.4. Влияние параметров сигнала и параметров среды на отношение сигнал/помеха.

4.5. Фильтрация сверхширокополосных сложных сигналов.

4.6. Выводы.

5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОКАЦИОННЫХ

ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ ПОГЛОЩЕНИЯ В СРЕДЕ РАСПРОСТРАНЕНЯ.

5.1. Характеристики обнаружения для однократного зондирования.

5.2. Характеристики обнаружения для однократного зондирования с учетом поглощения в среде.

5.3. Характеристики обнаружения с принятием решения по критерию «К из М».

5.4. Характеристики обнаружения с принятием решения по критерию «К из М» с учетом поглощения в среде.

5.5. Характеристики обнаружения для сложных сверхширокополосных сигналов.

5.6. Методические рекомендации по расчету основных параметров сверхширокополосных гидролокационных станций, -использующих сложные сигналы.

5.7. Выводы.

Актуальность темы. Прогресс в радио- и гидролокации нельзя представить без активного развития нового направления - сверхширокополосной локации.

Применение сверхширокополосных (СШП) сигналов открывает новые пути решения задач локации, которые в рамках традиционных методов и технических средств неразрешимы, или, если разрешимы, то ценой неприемлемо больших затрат. В первую очередь это относится к проблеме поиска объектов в средах с поглощением (под поверхностью земли, в слое льда, в толще морских осадков). Поиск таких объектов как подземные кабели, остатки фундаментов зданий, археологические ценности, металлические и неметаллические трубопроводы, мины и.т.п. с поверхности земли производится средствами геолокации [11, 20, 23, 31, 65]. Средствами гидролокации осуществляется обнаружение объектов, находящихся на поверхности дна или погруженных в толщу осадков («заиленных»): бортовые самописцы («черные ящики») потерпевших аварию самолетов или вертолетов, составные части оборудования космических аппаратов, контейнеры с химическими и радиоактивными веществами, утерянные ценные малогабаритные грузы и т.п. В рамках борьбы с мировым терроризмом за последнее время возросла роль поиска намеренно зарытых в донные осадки подрывных устройств, предназначенных для нанесения ударов по выносным нефтяным и газовым терминалам, трубопроводам, морским буровым платформам и т.п. Общим для эхолокации и гидролокации заиленных объектов является то, что источник и приемник зондирующих сигналов находится в одной среде, а искомый объект - в другой. Возможность обнаружения перечисленных выше объектов ограничена сильным поглощением энергии зондирующих сигналов. Особенно сильно этот эффект проявляется в гидролокации, поскольку поглощение энергии акустических волн в среде растет с увеличением частоты. Поэтому для уменьшения энергетических потерь при обнаружении гидролокационных объектов необходимо использовать возможно более низкочастотные сигналы при сохранении достаточной разрешающей способности по дальности и угловым координатам. Такие сигналы близки или идентичны СШП сигналам [5,7, Ю, 13, 16, 53,79].

Переход к СШП сигналам требует пересмотра существующих методов и алгоритмов обнаружения эхосигналов от объектов в средах с сильным поглощением, разработки новых алгоритмов и создания: методики расчета основных параметров СШП средств. Существующий аппарат для расчета параметров локационных станций (J1C) принципиально не может быть достаточным для СШП локаторов, поскольку он во многом опирается на упрощения, основанные на предположении об узкополосности излучаемых сигналов. При СШП сигналах такие упрощения невозможны. Для создания методики расчета параметров СШП J1C необходимо провести анализ возможности применения традиционных простых и сложных сигналов для описания СШП сигналов, а также разработать новые модели.

В работах [52 - 58, 78] в качестве моделей СШП сигналов рассмотрены простые сигналы и исследованы их свойства. В условиях сильного поглощения акустической энергии в осадках для получения достаточно большого отношения сигнал/помеха требуется применять простые СШП сигналы с такими амплитудами, которые превышают порог кавитации. В этом случае становится необходимым применение сложных СШП сигналов, для которых требуемый уровень энергии может быть достигнут за счет увеличения длительности при сохранении достаточного разрешения.

Наиболее широко применяются сложные сигналы с частотной модуляцией, например, с линейной частотной модуляцией (J14M) [10, 13, 61] и фа-зоманипулированные сигналы, например, шумоподобные сигналы, манипу-лированные по фазе в виде псевдослучайной М-последовательности [1, 9, 15, 21, 37, 38]. Однако, методики, позволяющей рассчитать потенциальные параметры гидролокационных станций (ГЛС), использующих СШП сложные сигналы, нет. Нет также и публикаций, посвященных исследованию свойств сложных СШП сигналов и особенностям их преобразования при распространении в среде с поглощением и при отражении от объектов локации. Для создания таких методик и проведения исследований необходимо иметь корректные математические модели сложных СШП сигналов. Поэтому целесообразно провести анализ традиционных сложных сигналов как моделей СШП сложных сигналов с целью использования их для решения задач обнаружения гидролокационных объектов, не только погруженных в толщу осадков, но и расположенных на значительном расстоянии в воде.

Основной особенностью СШП сигналов является то, что при их распространении в среде с частотно-зависимым поглощением изменяется не только энергия, но и форма сигналов. Поэтому для обеспечения согласованной фильтрации принимаемых сигналов необходимо применять перестраиваемый фильтр. Перестройку этого фильтра необходимо осуществлять в соответствии с изменением формы эхосигнала [10, 96]. Для этого требуется априорное знание расстояния до объекта и параметров среды. Ни то, ни другое, как правило, не известно. Поэтому может оказаться более предпочтительным применение квазиоптимальных алгоритмов фильтрации. В этом случае следует оценить потери помехоустойчивости с учетом частотно-зависимого поглощения в среде распространения, а также сложность технической реализации таких фильтров.

Эти исследования дают основу для разработки рекомендаций по расчету основных потенциально достижимых характеристик гидролокационных станций, использующих сложные СШП сигналы.

Актуальность поставленной проблемы определяется следующими аспектами:

- применение сложных СШП сигналов позволяет значительно улучшить помехоустойчивость обнаружения объектов, находящихся в средах с поглощением;

- вопросы, связанные с преобразованием сложных СШП эхосигналов в средах с поглощением и их последующей фильтрацией, слабо изучены;

- отсутствуют методики, позволяющие рассчитать основные параметры гидролокаторов, использующих сложные СШП сигналы.

Целью работы является анализ помехоустойчивости, разработка основных алгоритмов обнаружения сверхширокополосных эхосигналов, отраженных от локационных объектов, находящихся в средах с частотно-зависимым поглощением энергии и разработка методических рекомендаций по расчету потенциально достижимых параметров СШП ГЛС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:

- провести теоретический анализ применения сложных СШП сигналов для решения задач обнаружения гидролокационных объектов, находящихся в воде или погруженных в донные осадки;

- провести анализ влияния поглощения в грунте на основные характеристики сложных СШП эхосигналов, отраженных от объектов, погруженных в донные осадки;

- провести анализ влияния поглощения в воде на основные характеристики как простых, так и сложных СШП эхосигналов, отраженных от детерминированных объектов, находящихся в воде на значительном расстоянии от ГЛС;

- разработать основные алгоритмы фильтрации простых и сложных СШП эхосигналов на фоне шумовых помех и оценить их помехоустойчивость при этих алгоритмах с учетом поглощения в среде распространения;

- разработать методические рекомендации по оценке потенциально достижимых характеристик СШП ГЛС, использующих сложные сигналы.

Объект исследования:

- модели сложных СШП сигналов применительно к гидролокационным задачам обнаружения объектов в воде, на дне и толще осадков;

- алгоритмы фильтрации СШП сигналов.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием методов теории сигналов, теории случайных процессов, теории оптимального обнаружения. Числовые расчеты и компьютерное моделирование выполнены с использованием численных методов прикладной математики и методов имитационного моделирования на языке высокого уровня программирования (язык среды Matlab).

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается полнотой и корректностью исходных предпосылок, теоретическим обоснованием, основанным на применении строгого математического аппарата, применением теоретически обоснованных математических моделей сигналов и среды, совпадением теоретических результатов с экспериментальными, выполненными методом компьютерного моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Проведен теоретический анализ возможности использования моделей обычных сложных сигналов в качестве моделей сверхширокополосных гидролокационных сигналов при определении потенциально достижимых параметров ГЛС.

2. Получено аналитическое выражение для спектральной плотности СШП сложного ЛЧМ сигнала, которое справедливо для описания спектральной плотности как СШП, так и узкополосных сигналов.

3. Предложена методика расчета основных характеристик сложных СШП зондирующих и эхосигналов с помощью аппроксимации их в спектральной области простыми сигналами. Исследованы погрешности такой аппроксимации.

4. Выведены аналитические выражения для основных характеристик СШП эхосигналов от объектов, находящихся в водной среде.

5. Разработаны квазиоптимальные алгоритмы фильтрации СШП простых и сложных эхосигналов, ориентированные на максимальное расстояние до объекта в воде и грунте. Получены аналитические выражения для известных и нового алгоритма фильтрации, позволяющие оценить отношение сигнал/помеха для оптимального и квазиоптимальных фильтров на фоне шумовых помех.

6. Разработана методика расчета характеристик обнаружения простых и сложных СШП эхосигналов от объектов с учетом поглощения в среде распространения при наличии шумовых помех.

Практическая значимость заключается в развитии средства прогнозирования главных характеристик СШП гидролокаторов при проектировании -инженерной методики. С её помощью получены, в частности, следующие результаты:

1. Показано, что относительные потери энергии СШП сигналов из-за поглощения в среде (в воде или грунте) оказываются в общем случае меньше относительных потерь энергии узкополосных сигналов с той же, что у СШП сигналов, центральной частотой со0. Так, например, при больших расстояниях в воде (Н>20км) или на большой глубине в грунте (И>5м) это поглощение СШП сигналов может быть меньше поглощения узкополосных на величину порядка бОдБ.

2. По этой причине энергетические и метрологические характеристики СШП сигналов меньше зависят от поглощения в среде, чем узкополосных сигналов с той же су0- Так, например, при сопоставимых условиях изменение коэффициента поглощения в грунте в 2,5 раза может привести к поглощению энергии узкополосного сигнала на бОдБ, а СШП сигнала с той же ^"только на 20дБ.

3. Показано, что уровень боковых лепестков огибающей корреляционной функции СШП эхосигналов уменьшается при увеличении расстояния до объекта. Вследствие этого улучшается возможность различения слабых искомых целей на фоне сильных ложных.

4. Предложенные квазиоптимальные алгоритмы фильтрации позволяют заменить сложный в реализации оптимальный перестраиваемый фильтр сравнительно простыми фильтрами с постоянными параметрами. При этом потери в помехоустойчивости не превышают 1 ОдБ.

5. Предложенная методика расчета преобразований сложных СШП сигналов в поглощающих средах с помощью аппроксимации их в спектральной области простыми сигналами позволяет определить основные характеристики для JT4M эхосигналов по формулам, полученным для радиоимпульса с прямоугольным спектром с погрешностью не более 0,5%, а для фазоманипу-лированных сигналов - по выражениям, полученным для радиоимпульса с прямоугольной огибающей с погрешностью не превышающей 0,05%.

6. Разработаны методические рекомендации по расчету потенциально достижимых параметров СШП ГЛС, использующих сложные сигналы.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования свойств моделей сложных СШП сигналов.

2. Результаты исследований влияния среды с поглощением (вода, грунт) на основные характеристики (энергию, энергетическую ширину спектра, корреляционную функцию, разрешающую способность по дальности) СШП эхосигналов.

3. Алгоритмы согласованной фильтрации СШП простых и сложных эхосигналов. Аналитические выражения для ОСП на выходе согласованных фильтров при оптимальном и квазиоптимальных алгоритмах фильтрации. Рекомендации по выбору типа согласованного фильтра.

4. Методика и результаты расчетов характеристик обнаружения СШП простых и сложных сигналов от объектов с учетом поглощения в среде распространения при наличии помех.

5. Методические рекомендации по расчету основных параметров СШП ГЛС с применением сложных сигналов.

Научные результаты и практические рекомендации реализованы в госбюджетной научно-исследовательской работе кафедры ТОР ТТИ ЮФУ в г. Таганроге и используются в учебном процессе подготовки студентов в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по дисциплинам «Радиотехнические цепи и сигналы» и «Компьютерный синтез и обработка сигналов».

Апробация, публикация результатов работы. Основные научные результаты опубликованы и прошли апробацию в 20 статьях, в том числе 2 тезисах и докладах на научно-технических конференциях:

- Международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике». - Таганрог, ТРТУ, 2003

- Международной XI научно-технической конференции «радиолокация, навигация и связь», г. Воронеж, 2005г.;

- Одиннадцатой Международной научно-технической конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2005г.;

- Международной молодежной научно-технической конференция студентов, аспирантов и ученых «Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006», г. Севастополь, 2006г.;

- Восьмой Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления », г. Таганрог, 2006г.;

- Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире», - Таганрог, ТРТУ, 2006.

Структура и основное содержание работы. Результаты исследований изложены во введении, пяти главах работы и заключении.

Во введении проведено обоснование актуальности решаемых в диссертационной работе задач, сформулированы цель и научная задача исследования, дан краткий обзор содержания работы, перечислены новые научные результаты, показана практическая значимость.

5.7. Выводы

Проведенные исследования влияния среды с поглощением на характеристики обнаружения локационных объектов показали:

1. При увеличении расстояния Н в воде или h в грунте вероятность правильного обнаружения D при заданном ОСП q резко ухудшается. Для достижения высоких вероятностей D>0,8 на глубинах к>5м в грунте необходимо обеспечить ОСП менее чем на 25дБ больше, чем при к=0м. При увеличении центральной частоты сигнала или коэффициента затухания в среде ситуация резко ухудшается. Так при увеличении центральной частоты сигнала в 2 раза для достижения вероятности D=0,9 необходимо увеличить ОСП более чем в ЗООраз по мощности. Аналогичная ситуация наблюдается и при увеличении коэффициента затухания.

2. Применение СШП сигналов по сравнению с узкополосными сигналами позволяет улучшить энергетические показатели характеристик обнаружения на больших дистанциях Н>20км в воде или к>5м в грунте не менее чем в Юраз по мощности в наихудшем случае при учете гидродинамических помех. Но при увеличении коэффициента затухания в среде или центральной частоты сигнала достижение высоких вероятностей правильного обнаружения при методе однократного зондирования становиться проблематично.

3. Использование многократного зондирования с принятием решения по критерию «К из М» позволяет уменьшить ОСП для узкополосных сигналов в 1,5 раза по мощности, а для СШП сигналов примерно в 3 раза по мощности. При увеличении коэффициента поглощения в среде распространения на больших дистанциях и данный метод не обеспечивает необходимых энергетических показателей характеристик обнаружения. Поэтому целесообразно использовать сложные сигналы, которые позволяют увеличить их в -1в раз.

По результатам исследований были разработаны методические рекомендации по расчету потенциально достижимых параметров СШП ГЛС, применяющих сложные сигналы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе были разработаны алгоритмы обнаружения СШП гидролокационных сигналов от объектов в средах с высоким коэффициентом поглощения при наличии шумовых помех.

В результате проведенных в диссертационной работе исследований были получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Проведено теоретическое исследование применения сложных СШП сигналов с линейной частотной модуляцией и фазоманипулированных сигналов кодом Баркера и М-последовательностью, для решения задач обнаружения гидролокационных объектов, находящихся в воде или погруженных в донные осадки.

2. Получено аналитическое выражение для спектральной плотности СШП сложного ЛЧМ сигнала, которое справедливо для описания спектральной плотности как СШП, так и узкополосных сигналов.

3. Предложена методика расчета основных характеристик сложных СШП зондирующих и эхосигналов с помощью аппроксимации в спектральной области простыми сигналами, которую можно использовать при расчете потенциально достижимых параметров СШП гидролокаторов, использующих сложные сигналы.

4. Проведены исследования влияния поглощения в воде на основные характеристики СШП простых эхосигналов. Выведены аналитические выражения для зависимости энергии, энергетической ширины спектра, квадратичного интервала корреляции от пройденного расстояния в воде для простых сигналов в виде радиоимпульса с прямоугольным спектром и моноцикла Гаусса. Для сложных сигналов проведены аналитические исследования для объектов, находящихся как в воде, так и в грунте. В результате исследований были выявлены следующие закономерности:

- расширение спектра сигнала позволяет снизить относительные потери энергии из-за поглощения в среде (в воде или в грунте) при одной и той же центральной частоте fo,

- энергетические и метрологические характеристики СШП сигналов меньше зависят от поглощения в среде, чем узкополосных сигналов с той же к

- уровень боковых лепестков огибающей корреляционной функции СШП эхосигналов уменьшается с увеличением расстояния до объекта. Это позволяет улучшить условия приема СШП эхосигналов на фоне ложных целей.

5. Рассмотрены оптимальный и квазиоптимальный алгоритмы фильтрации, разработан новый квазиоптимальный алгоритм фильтрации простых и сложных СШП эхосигналов на фоне шумовых помех, ориентированный на максимальной расстояние до объекта. Установлено, что замена оптимального перестраиваемого фильтра сравнительно простыми в реализации фильтрами с постоянными параметрами приводит к потерям в помехоустойчивости, не превышающим ЮдБ при "белом" шуме (внутренние шумы аппаратуры) и 24дБ при небелом шуме (гидродинамических шумах) в самом наихудшем случае.

6. Разработана методика расчета характеристик обнаружения с учетом влияния поглощения в среде распространения и проведен их расчет для простых и сложных сигналов.

7. Разработаны методические рекомендации по оценке потенциально достижимых характеристик СШП ГЛС, использующих сложные сигналы.

Научные результаты и практические рекомендации реализованы в госбюджетной научно-исследовательской работе кафедры ТОР ТТИ ЮФУ в г. Таганроге и используются в учебном процессе подготовки студентов в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по дисциплинам «Радиотехнические цепи и сигналы» и «Компьютерный синтез и обработка сигналов».

Апробация, публикация результатов работы. Основные научные результаты опубликованы и прошли апробацию в 20 статьях, в том числе 2 тезисах и докладах на научно-технических конференциях:

- Международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике». - Таганрог, ТРТУ, 2003

- Международной XI научно-технической конференции «радиолокация, навигация и связь», г. Воронеж, 2005г.;

- Одиннадцатой Международной научно-технической конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2005г.;

- Международной молодежной научно-технической конференция студентов, аспирантов и ученых «Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006», г. Севастополь, 2006г.;

- Восьмой Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления », г. Таганрог, 2006г.;

- Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире», - Таганрог, ТРТУ, 2006.

1. Авербах B.C., Боголюбов Б.Н. Заславский Ю.М. Применение сложных фазоманипулированных сигналов для сейсмоакустического зондирования грунта гидроакустическим источником // Акустический журнал, Т.45, №1, 1999.

2. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: РИС, 1989.

3. Астанин Л.Ю. Характеристики радиолокационных объектов при использовании сверхширокополосных сигналов // Радиотехника, 1984, №11, с. 19-24.

4. Бакалов В.П. Цифровое моделирование случайных процессов. -М: Сайн-Пресс,2002.

5. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989.-214с.

6. Быков Б.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.:РИС, 1976.

7. Борисов А.С. Исследование поглощения звука в морских осадках на разрешающую способность акустических профилографов Таганрог, 2002.

8. Васильев И.А., Иванов С.И., Саблин В.Н. Широкополосная радиотехническая система обнаружения мин // Радиотехника, 1998, №4.

9. Винер Н., Пэли Р. Преобразование Фурье в комплексной области,- М.:Наука, 1964. 267с.

10. Воловов В.И., Краснобородъко В.В., Лысанов Ю.П., Сечкин В.А. Влияние слоистости подводного грунта на корреляционные характеристики отраженных частотно-модулированных сигналов // Акустический журнал, Т.23, №5, 1977.

11. Воронин В.А., Тарасов С.П. Тимошенко В.И. Применение параметрических антенн в морских исследованиях // Акустический журнал, Т.41, 33,1995.

12. Галкин О.П., Панкова С.Д. Корреляционные характеристики псевдослучайных сигналов в океане при остронаправленном приеме // Акустический журнал, Т.51, №4, 2005.

13. Григорьев В.А., Кацнельсон Б.Г., Пешников В.Г. Определение поглощающих и рассеивающих свойств дна в мелком море по спектрам широкополосных сигналов // Акустический журнал, Т.47, №3,2001.

14. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.-512с.

15. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуационных помехах. Изд. 2-е, дополн. и перераб. М.: Советское радио, 1972.-448с.

16. Евтюнов А.П., Митько В.Д. Инженерные расчеты в гидроакустике- Л.: Судостроение, 1988. 288с.

17. Жуков С. Современные средства противоминной борьбы // Зарубежное военное обозрение, 1997, №3.

18. Захаров Ю.В., Коданев В.П. Экспериментальные исследования акустических систем передачи информации с шумоподобными сигналами // Акустический журнал, Т.40, №5, 1994.

19. Зверев В.А., Матвеев А.А., Митюгов В.В. Согласованная фильтрация откликов акустической дифракции при некогерентном накоплении на вертикальной антенне.//Акустический журнал, Т.41, №4, 1995.

20. Использование РЛС со сверхширокополосными сигналами для обнаружения закопанных мин // Aviat. Week and Space Technol., 1997-146, №13.

21. Клещев A.A., Клюкин И.И. Основы гидроакустики: Учебник.- JL: Судостроение, 1987.- 224с.

22. Костылев А.А. Идентификация радиолокационных объектов при использовании сверхширокополосных сигналов: методы и приложения // Зарубежная радиоэлектроника, 1984, № 4, с.75-104.

23. Кошелев В.И., Шипилов В.П., Якубов В.П. Восстановление формы объектов при малоракурсной СШП радиолокации // Радиотехника и электроника, Т.44, №3, 1999.

24. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Пер. с англ. Под ред. B.C. Кельзона.- М.: Изд-во «Советское радио», 1971, с. 558.

25. Куприянов А.Б. Формирование дальностного портрета радиолокационной цели при многочастотном зондирующем сигнале // Изв. Вузов. Радиоэлектроника, 1994, Т 34, №9.

26. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. Издание второе, перераб. и дополн. Изд-во «Советское радио» -1969,448 с.

27. Лекомцев В.М., Москвичев Д.П. Оценка путей повышения эффективности алгоритмов обнаружения гидроакустических сигналов // Акустический журнал, Т.41. 32,1995.

28. Магазинников А.П., Якубов В.П. Дуальный механизм распространения радиоволн в условиях лева // Радиотехника и электроника, Т. 44 №1,1999.

29. Матвеев А.Л., Митюгов В.В. Комплексная согласованная фильтрация акустических дифракционных сигналов принятых вертикальной антенной // Акустический журнал, Т.46, №1,2000.

30. Матвиенко В.Н., Тарасюк Ю.Ф. Дальность действия гидроакустических средств. Л.: Судостроение, 1981.

31. Махонин Г.М., Федосов В.П., Черниховская Г.Л. Обнаружение локационных объектов в сложных средах с поглощением.//Радиотехника, 2006, №2, с. 90-95.

32. Машошин А.И. Помехоустойчивость выделения максимумов корреляционной функции широкополосного шумового сигнала морского объекта, обусловленный многолучевым распределением // Акустический журнал, Т.47, №6,2004.

33. Морозов А.К. Применение методов квазикогерентного накопления импульсной реакции гидроакустического канала при обработке шумопо-добных сигналов // Акустический журнал, Т.42, №6,1996.

34. Мусатова М.М., Черниховская Г.Л. Анализ влияния среды на свойства гидроакустических сверхширокополосных сигналов, Известия ТРТУ. Таганрог.: Из-во ТРТУ, №1, 2004. - стр.15 - 16.

35. Мусатова М.М. Моделирование согласованной фильтрации сверхширокополосных гидроакустических эхо-сигналов «Современные проблемы теории радиотехнических сигналов, цепей и систем». Сборник научных статей. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004г. стр. 44-50.

36. Мусатова М.М. Оптимальная фильтрация сверхширокополосных гидроакустических сигналов на фоне небелого шума // Материалы международной научной конференции «Цифровые методы и технологии», Ч.З Таганрог: Изд. «Антон», ТРТУ, 2005. - стр. 26 -33.

37. Мусатова М.М. Особенности построения согласованных фильтров для обнаружения сверхширокополосных гидроакустических сигналов. Известия ТРТУ: Изд. ТРТУ, 2005г. №9(53). стр. 10.

38. Мусатова М.М., Черниховская Г.Л. Особенности расчета характеристик обнаружения гидролокационных объектов // Материалы VI научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон -2006», 4.2. Изд. Отд. ЦАГИ, 2006.-стр.214-217.

39. Обнаружение целей с малой отражающей поверхностью с помощью РЛС со сверхширокополосными сигналами // Gnofang keji daxve xuebao J. Nat Univ DefTechnol., 1997,№1.

40. Покровский 10. О. Анализ моделей локационных сверхширокополосных сигналов // Материалы международной научной конференции Материалы международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире». Часть 4. Таганрог: ТРТУ, 2006.

41. Радзиевский В.Г., Караваев М.А. Получение радиолокационного изображения объектов на основе томографической обработки СШП сигналов // Радиотехника, 1998, №6.

42. Радзиевский В.Г., Караваев М.А. Получение радиолокационного изображения объектов на основе томографической обработки СШП сигналов // Информ. конфликт в спектре электромагнитных волн, 1998, №31.

43. Свердлин Г.М. Прикладная гидроакустика: Учеб пособие. 2-е изд., перераб. И доп. - JL: Судостроение, 1990. - 320с.

44. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер. 2003.-608с.

45. Суханов Д.Я., Якубов В.П. Многоракурсное зондирование в под-поверхносной радиолокации и определение показателя преломления фоновой среды // Журнал радиоэлектроники,№3,2006.

46. Трифонов А.П., Беспалов М.Б. Эффективность сверхширокополосного обнаружения и измерения дальности и скорости цели // Радиотехника и электроника, Т.42, №4, 1997.

47. Турчак Л.И. Основы численных методов: уч. пос. М.: Наука1987.

48. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978.448с.

49. Фалько А.И., Огородников АЛО., Мухин М.А. Помехоустойчивость адаптивного приема широкополосных сигналов в многолучевых каналах // Радиотехника, №12, 2002.

50. Фалько А.И., Бондарев С.И. Адаптивный прием широкополосных сигналов в многолучевых каналах // Радиотехника, №11, 2001.

51. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. М.: Наука, 1971.-407с.

52. Черниховская Г.Л. Моделирование на ЦВМ обработка сигналов и помех. ТРТУ, 1985.

53. Chernihovskaja G.L., Musatova М.М. The coordinated filtration ul-trawideband sonar echo signals from the objects in a ground // XI International Scientific-Research Conference «Radiolocation. Navigation. Communications», Voronezh, 2005. p. 69-79.

54. Черниховская Г.Л. К вопросу о моделировании сверхширокополосных локационных сигналов. «Динамика процессов в природе, общества и технике» Материалы международной научной конференции. 4.2. Таганрог, 2003.

55. Покровский Ю.О., Федосов В.П., Черниховская Г.Л. К вопросу измерения координат объектов, погруженных в осадки. Известия ТРТУ, 2006, №9, с.3-9.

56. Черниховская Г.Л., Мусатова М.М. Характеристики обнаружения локационных объектов // Материалы международной научной конференции «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках». 4.2 Таганрог: ТРТУ, 2006. - с. 77 - 83.

57. Шендеров Е.Л. Излучение и рассеяние звука. Л.: Судостроение, 1989.-304с.

58. Патент 5687169 США. Full Duplex Ultrawide-Band Communication System and Method/ Larry W. Fullerton. Приоритет 27.04.95.

59. Щербак H. Сверхширокополосная радиолокация. Что это такое? Электроника: Наука, Технология, Бизнес, № 3, 2002.

60. Винер Н., Пэли Р. Преобразование Фурье в комплексной области." М.:Наука, 1964. 267с.

61. Левин Б.Р. Теоретические основы радиотехники.- М.: Радио и связь, 1989.

62. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971.

63. Варакин А. В. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970.-376с.

64. Черниховская Г.Л. Отчет по НИР. Цифровое моделирование сверхширокополосных сигналов и их обработки. Г. Черкасы, 1989г. № гос. Per. 01.89.0 016669.

65. Черепанцев С.Ф., Махонин Г.М., Черниховская Г.Л., Диденко Е.В. Отчет о НИОКР «Сложные сигналы и параметрический эффект в практической гидроакустике» Ч. 1 Таганрог, 1998г.

66. Черниховская Г.Л. Конспект лекций по курсу «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭА». 4.1. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004.

67. Покровский Ю.О. Разработка и исследование методов измерения координат объектов с помощью сверхширокополосных гидроакустических сигналов. ТТИ ЮФУ, 2007.

68. Справочник по специальным функциям под ред. Абрамовича М., Стиган И. М.: Наука, 1979г.

69. Профилографы типа X-Star, модели SB424-SB0408 фирмы Edge1. Tech.

70. Профилографы типа GeoChirp, модели 132 136 фирмы Geo Acoustics.

71. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Судостроение, 1981. - 264с.

72. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. Судостроение, 1990. - 256с.

73. IEEE Conference On Ultra WideBand Systems and Technologies -UWBST 2002. Papers. May 2002, Wyndham Baltimore Inner Harbor.

74. Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике. Сборник докладов Всероссийской научной конференции. Муром, 1-3 июля 2003г. Муром: Изд. - полигр. центр МИ ВлГУ, 2003. - 546 с.

75. Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике. Сборник докладов Второй Всероссийской научной конференции-семинара. Муром, 4-7 июля 2006г. / Муром: Изд. -полигр. центр МИ ВлГУ, 2006.-507 с.

76. Вопросы подповерхностной радиолокации. Коллективная монография. Под ред. А.Ю.Гринева // Радиотехника, 2005. 416 с. (Сер. Радиолокация).

77. Андреев Г.А., Заенцев Л.В., Яковлев В.В. Радиоволновые системы подповерхностного зондирования // Зарубежная радиоэлектроника, 1991, №2, с.3-22.

78. Proceedings of the Ninth International Conference on Ground Penetrating Radar GPR-2002. Introduction and table of contents. April 20-May 2, Santa Barbara, California, USA

79. Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar GPR-2004. Introduction and table of contents.21-24 June, 2004, Delft, Netherlands.

80. Radar Vision 2. Introducing the Second Generation Through-Wall Motion Detection Radar for Enhanced Tactical Entiy. Time Domain Corporation, www.radarvision.com.

81. Радиолокатор «Раскан-3» назначение, достоинства, применение, технические параметры RSLab.

82. A Wideband Imaging Radar for Through-the-wall Surveillance. SPIE Defense and Security Symposium Technologies for Homeland Security and Law Enforcement, 15 April, 2004. AKELA.

83. Thomas R., Howarth, Member, IEE, and Robert Y. Ting, Elec-troacoustic Evaluations of 1-3 Piezocomposite Sono Panel MMaterials. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency control, vol. 47, №4, July 2000.

84. Kasatkin B.A., Kasatkin S.B., Numerical analysis of the emitter of Janys Holmholtz-type. Acoustics of ocean. Proceeding of work-shoop of acad. Brechovskich L.M., Moscow, GEOS, 1998.

85. Гидролокационный комплекс «ГИДРА» произведен НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова, 2005.

86. Предметом внедрения являются:• модели сложных сверхширокополосных гидроакустических сигналов и их обработка;• алгоритмы обнаружения простых и сложных сверхширокополосных сигналов в средах с поглощением на фоне помех.