СПОСОБ ОЦЕНКИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ Российский патент 2012 года по МПК G09B9/40 

Изобретение относится к радиоизмерению и может быть использовано в ходе натурных испытаний бортовых радиоэлектронных средств (БРЭС) связи и навигации.

Помехоустойчивость РЭС - способность РЭС выполнять свои функции по назначению в условиях преднамеренных и непреднамеренных помех. Существует множество критериев оценки помехоустойчивости РЭС. Наиболее распространенным критерием оценки помехоустойчивости является минимальное отношение мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства РЭС, при котором обеспечивается нормальное функционирование по назначению.

Известен экспериментальный способ смешанного моделирования для оценки (исследований) помехоустойчивости БРЭС, включающий частичное использование реальной БРЭС, соединенной с ЭВМ, которая имитирует работу элементов БРЭС, отображаемых математическими моделями (М.В.Максимов, М.П.Бобнев, Б.Х.Кривицкий. Защита от помех. М.: «Советское радио», 1976 г., стр.114…116). Способ смешанного моделирования осуществляет оценку помехоустойчивости в реальном масштабе времени, но требует дополнительной аппаратуры сопряжения с ЭВМ, программного обеспечения моделей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому способу является способ оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации путем проведения летного эксперимента, включающий измерения минимального отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС от источников, размещенных на требуемых дистанциях на земле, при которых обеспечивается нормальное функционирование по назначению (А.И.Палей. Радиоэлектронная борьба. М.: Военное издательство, 1989 г., стр.51…54).

Летный эксперимент наиболее полно учитывает специфику помехоустойчивости БРЭС, однако имеет трудности выполнения измерений в полете, особенно когда летательный аппарат (ЛА) одноместный или беспилотный. Способ требует летного ресурса, а точность измерений зависит от изменений параметров полета (вибрации) ЛА за время измерения.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерения помехоустойчивости БРЭС связи и навигации при одновременном упрощении технической реализации его за счет замены летного эксперимента наземным экспериментом.

Технический результат достигается тем, что в известном способе оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации, включающем измерения минимального отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС от источников сигнала и помех, размещенных на земле на требуемых удалениях (, ), при которых обеспечивается нормальное функционирование по назначению, новым является то, что измерения минимального отношения мощности сигнала к мощности помехи на входе приемного устройства БРЭС , при котором обеспечивается нормальное функционирование по назначению от источников сигнала и помехи, выполняются на измерительной площадке, а дистанции от источников помех, и сигнала к БРЭС имеют соотношение:

при этом измерительная площадка и размещенные на ней источники сигнала, помех и БРЭС должны удовлетворять условиям:

где r₁₃, - дистанции связи для наземного и воздушного экспериментов соответственно;

r₂₃, - дистанции подавления для наземного и воздушного экспериментов соответственно;

h₁, h₂, h₃ - высоты поднятия антенн на измерительной площадке источников сигнала, помех и БРЭС соответственно;

α - коэффициент затухания в атмосфере;

F_ВГ, Ф_ВГ - модуль и фаза комплексного коэффициента отражения Френеля измерительной площадки для вертикальной и горизонтальной поляризации;

r₀ - дальность прямой видимости;

λ - длина волны.

Сопоставительный анализ заявленного решения и прототипа показывает, что предложенный способ отличается от известного возможностью оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации в наземных условиях, что позволило использовать достоинства прототипа и устранить его недостатки.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа, показали, что в общедоступных источниках информация отсутствует.

Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявленного изобретения на указанный заявителем технический результат. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ промышленно применим, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его существования, работоспособности и воспроизводимости, а для реализации способа может быть использована любая измерительная площадка с известными ограничениями.

На фиг.1 приведена установка, реализующая заявляемый способ, где цифрами 1, 2, 3 обозначены источники сигнала, помех, приемное устройство БРЭС в наземном эксперименте соответственно, цифрами 1^\, 2^\, 3^\ обозначены источники сигнала, помех, приемное устройство БРЭС в летном эксперименте соответственно, цифрой 4 - измерительная площадка.

На фиг.2 приведен график пересчета отношения дистанций от источников сигнала и помех к БРЭС для наземного эксперимента. Обозначения в тексте и на схеме параметров без штриха относятся к наземному эксперименту, а со штрихом - к летному.

Установка, реализующая данный способ (фиг.1), содержит источники сигнала 1, помех 2 и приемное устройство БРЭС 3, размещены на измерительной площадке 4 с известными ограничениями, при этом выходы источников сигнала 1 и помех 2 по полю подключены к входу приемного устройства БРЭС 3.

Суть предлагаемого способа оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации заключается в замене летного эксперимента наземным экспериментом. Основным условием замещения летного эксперимента наземным для оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации является эквивалентность отношений мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС для летного и наземного экспериментов:

Мощность сигнала (помех) на входе приемника БРЭС 3^\ от источников 1^\ (2^\) для воздушной линии радиосвязи определяется с учетом ослабления атмосферы (Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники, под редакцией Б.Х.Кривицкого, В.Н.Дулина, том 1, «Энергия», 1977 г., стр.274…288):

Мощность сигнала (помех) на входе приемника БРЭС 3 от источников 1 (2) для наземной линии радиосвязи определяется с учетом переотражения от подстилающей поверхности измерительной площадки по формуле Веденского:

при следующих условиях:

где Э₁₍₂₎ - энергетический потенциал источников сигнала (помех) в направлении на БРЭС;

G₃ - амплитудная диаграмма направленности приемной антенны БРЭС.

Расчетное значение мощности сигнала (помехи) для наземной линии радиосвязи по формуле Выгодского дает хорошие совпадения с результатами проведенных измерений.

Поставив значения (3), (4) в формулу (2), получим расчетное соотношение дистанций от источников сигнала и помех к БРЭС для наземного эксперимента (фиг.2):

Отличительной особенностью рассматриваемых измерений (3, 4) является то, что значения мощности сигнала (помех) на входе приемника БРЭС для наземной линии радиосвязи в большей мере (на два порядка) зависят от дальности связи (подавления), чем для воздушной линии радиосвязи. Это позволяет при выполнении условия (5) большие дистанции связи (подавления) в летном эксперименте заменить приемлемыми дистанциями связи (подавления) в наземном эксперименте в пределах измерительной площадки.

Методическая погрешность предлагаемого способа зависит от постоянства значений комплексного коэффициента отражения Френеля от подстилающей поверхности измерительной площадки на трассах распределения r₁₃, r₂₃ за время измерения и при их граничных значениях равна:

где δ_F, δ_Ф - относительные погрешности измерений при граничных значениях модуля и фазы комплексного коэффициента отражения Френеля для вертикальной и горизонтальной поляризации для измерительной площадки.

Постоянство значений комплексного коэффициента отражения Френеля достигается однородностью почвы первой зоны Френеля измерительной площадки.

В случае проведения летного эксперимента присутствуют различного рода вибрации и эволюции летательного аппарата в воздухе, изменения дистанций связи, подавления и коэффициента затухания в атмосфере, что приводит к значительному росту методической погрешности измерений:

где δ_G, δ_r, δ_α - относительные погрешности измерений, вызванные граничными значениями флюктуацией амплитудной диаграммы направленности приемной антенны БРЭС, дистанций связи и подавления, коэффициента затухания в атмосфере соответственно, при изменении параметров полета (вибрации) ЛА за время измерения.

Различные ЛА имеют отличительные диапазоны изменений параметров полета (вибрации), поэтому в технической литературе отсутствует значение методической погрешности способа оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации путем проведения летного эксперимента. Летные эксперименты выполнены на борту транспортного самолета Ан 26 и показывают, что относительная погрешность абсолютных измерений мощности сигнала и помех на входе приемника БРЭС составляет 0,1…0,15.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает сокращение летного ресурса по оценке помехоустойчивости БРЭС связи и навигации многоместных ЛА и замену летного эксперимента наземным для одноместных или беспилотных ЛА, при повышении точности измерений в 2 раза.

Изобретение может быть использовано в ходе натурных испытаний и исследований бортовых радиоэлектронных средств (БРЭС) связи и навигации. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения помехоустойчивости БРЭС связи и навигации при одновременном упрощении технической реализации его за счет замены летного эксперимента наземным экспериментом. Технический результат достигается тем, что известный способ оценки помехоустойчивости БРЭС связи и навигации, включающий измерения минимального отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС от источников сигнала и помех, размещенных на земле на требуемых удалениях (,), при которых обеспечивается нормальное функционирование по назначению, отличается тем, что измерения минимального отношения мощности сигнала к мощности помехи на входе приемного устройства БРЭС при котором обеспечивается нормальное функционирование по назначению от источников сигнала и помехи, выполняются на измерительной площадке, а дистанции от источников помех и сигнала к БРЭС имеют соотношение:

при этом измерительная площадка и размещенные на ней источники сигнала, помех и БРЭС должны удовлетворять условиям:

где r₁₃, - дистанция связи для наземного и воздушного экспериментов соответственно; r₂₃, - дистанции подавления для наземного и воздушного экспериментов соответственно; h₁, h₂, h₃ - высоты поднятия антенн на измерительной площадке источников сигнала, помех и БРЭС соответственно; α - коэффициент затухания в атмосфере; F_ВГ, Ф_ВГ - модуль и фаза комплексного коэффициента отражения Френеля измерительной площадки для вертикальной и горизонтальной поляризации; r₀ - дальность прямой видимости; λ - длина волны. 2 ил.

Способ оценки помехоустойчивости бортовых радиоэлектронных средств (БРЭС) связи и навигации, включающий измерения минимального отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС от источников, размещенных на требуемых дистанциях на земле, при которых обеспечивается нормальное функционирование по назначению, отличающийся тем, что измерение минимального отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС, при котором обеспечивается эквивалентность отношения мощностей сигнала к помехе на входе приемного устройства БРЭС для наземного и летного экспериментов по оценке помехоустойчивости, и соответственно обеспечивается нормальное функционирование БРЭС по назначению, выполняют на измерительной площадке, где размещают БРЭС, источники сигнала и помех со следующими ограничениями:

где F_ВГ, Ф_ВГ - модуль и фаза комплексного коэффициента отражения Френеля для вертикальной и горизонтальной поляризации;
r₁₃, - дистанции связи для наземного и воздушного экспериментов соответственно;
r₂₃, - дистанции подавления для наземного и воздушного экспериментов соответственно;
h₁, h₂, h₃ - высоты поднятия антенн на площадке источников сигнала, помех и БРЭС соответственно;
r₀ - дальность прямой видимости;
λ - длина волны;
α - коэффициент затухания в атмосфере.