Способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн Российский патент 2022 года по МПК G01S13/02 

Область техники.

Изобретение относится к области радиотехники, конкретно - к способам определения в реальном времени интервалов стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ). Оно может быть применено в радиозондировании, радиопеленгации, радиосвязи, загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) в диапазоне декаметровых (ДКМ) радиоволн. Преимущественно оно может быть использовано в системах ЗГРЛ, работающих в условиях критического воздействия на радиоприем ионосферы, как нестационарной среды распространения радиоволн (РРВ), всевозможных видов активных (АП) и пассивных помех (ПП).

Уровень техники.

Используемые в настоящее время в загоризонтных радиолокаторах (ЗГ РЛС) способы обработки локационных сигналов (ЛКС) - корреляционный прием (КРП) и согласованная фильтрация (СГФ) в многообразных модификациях - основаны на методах статистической радиотехники, на предположениях о стационарности гелиогеофизических условий (ГФУ) распространения радиоволн через ионосферу, известности законов распределения принимаемых сигналов, на традиционной статистической оценке их параметров - усредненной и/или медианной оценке характеристик регулярных (устойчиво наблюдаемых/измеряемых, соответственно - относительно длительных) вариаций ГФУ в ионосфере, отображаемых различными моделями. Эти модели, как правило, корректируют по данным анализа ПП - объективно порождаемых в процессе радиолокации сигналов возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ), источниками которых является комплекс объектов/явлений на трассах локации - источников мультипликативных воздействий (МП-воздействий, МП-помех). Под локационным сигналом - ЛКС - далее будем понимать распространяющийся радиолокационный сигнал в любой точке трассы локации, обусловленный излучением радиопередатчиком (РПД) зондирующего сигнала (ЗС), как отраженный от Цели, так и от комплекса других упомянутых объектов/явлений - источников МП-воздействий [1-4]. Стохастические отклонения ГФУ от применяемых модельных трендов (относительно быстрые и часто очень глубокие) в общем случае не могут достоверно определяться применяемыми в настоящее время статистическими методами в силу их инерционности [4…6]. Подсистемы адаптации существующих ЗГ РЛС к вариативности ГФУ (АГФУ) управляют их настройками, как уже было сказано, на основе знаний/измерений регулярных на относительно больших интервалах времени изменений ГФУ ионосферы, прогнозов и оценок текущих вариаций ГФУ различными методами [2, 3]. Поэтому в силу нестационарности ИПРРВ в общем случае адаптация ЗГ РЛС к стохастической вариативности ГФУ адекватна лишь частным случаям по условиям функционирования (УСФ) [2-5]. Под УСФ ЗГ РЛС будем понимать наличие необходимых для ЗГРЛ технических условий, присутствие на трассах ЗГ-локации любой возможной совокупности Целей, стохастические в общем случае условия ИПРРВ через ионосферу с рассеянием/отражением радиоволн от её условных слоёв, локальных ионосферных образований с повышенной электронной концентрацией N_ЭЛ и от наземного «пятна засветки/отражения» (НПЗО) радиоволн, наличие многообразных, порождающих ПП, источников мультипликативных воздействий (ИМВ) на распространяющийся ЛКС, активных помех (АП) (перечень - не исчерпывающий). Достаточно часто при сложных УСФ в основном по причинам, вытекающим в числе прочего из отсутствия в существующих подсистемах АГФУ алгоритмов учета нестационарности ИПРРВ, наблюдаются произвольно большие потери ΔI² информации о Цели, содержащейся в принимаемом (полезном в таком случае) сигнале (ПС). То есть, или фиксируется неприемлемое отклонение оценок параметров обнаруженной Цели от априори известных/оправданно ожидаемых вплоть до констатации невозможности обнаружения [1-5]. Это подтверждается практикой ЗГРЛ [2, 3].

Известны способы и устройства, имеющие задачей или возможности решения в определенной мере проблем адекватных оценок ГФУ, нестационарности ИПРРВ и адаптации к ним. Их теоретические основы и практические применения изложены во множестве трудов, например, в [2-5, 8-16 и др.]. Однако, они посвящены статистическому анализу и моделированию регулярных макроизменений ГФУ ионосферы статистическими методами на достаточно репрезентативных выборках и не отражают в достаточной мере радиофизические характеристики (РФХ) тонкой стохастичной структуры и динамики ионосферы, являющихся источниками нестационарности ИПРРВ и соответственно - нестабильности/ошибочности в определенной мере текущих оценок ОРЧ, угловых и прочих режимов работы ЗГ РЛС [2…5, 9…13 и др.].

Известен «Способ определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн» [RU 2721622], заключающийся в циклическом с периодом Тδ возвратно-наклонное зондирование (ВНЗ/δ Д-зондирование) трасс загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) путём передачи радиопередатчиком (РПД) в начале каждого цикла перед излучением штатного зондирующего сигнала (ЗС) последовательно двух «пробных» δ Д-сигналов (ВНЗ/δ Д-сигналов), отображаемых приближенно δ-функциями Дирака: относительно длительного квазимонохроматического сигнала δ Дƒ «включения» длительностью δ t пр ƒ и относительно короткого строб-импульса δ Дτ длительностью δ tпрτ, стандартный радиоприем и обработку соответствующих принятых «пробных» сигналов и с учетом их локационной задержки.

При этом циклическое ВНЗ/δ_Д-зондирование трасс радиолокации реализуют путём последовательного излучения радиопередатчиком (РПД) в начале цикла Т_δi поочередно двух «пробных» δ_Д-сигналов, а именно, квазимонохроматического сигнала «включения» и строб-импульса, отображаемых приближенно функциями Дирака квазимонохроматического сигнала «включения» и строб-импульса. Обработку принятых пробных сигналов выполняют с учетом их локационной задержки в виде последовательности следующих действий над сигналами , а именно, в начале цикла Тδ_i в момент t _прƒ начала сигнала δ_Дƒ «включения» осуществляют измерение совокупности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) {A_i, ƒ_i, σ_i}_ƒ составляющей ()_i принятых пробных сигналов, обусловленной передачей сигнала δ _Дƒ длительностью δ t _{пр ƒ}, на интервале δ t_{АН ƒ}, где: A_i - амплитуда, ƒ_i - частота и σ_i - спектр i-го сигнала. Затем в момент окончания импульса «включения» и одновременного начала строб-импульса δ_Дτ измеряют АЧХ {A_i, σ _i, τ_3i} составляющей ()_i, обусловленной передачей сигнала δ_Дτ, длительностью Т_ди на интервале δ t_АН τ = Т_ди с учетом её параметров по задержке. Далее данные измерений используют для генерации представлений соответствующих моделей ()_i и ()_i сигналов как функций их частоты и задержки. Затем сигналы моделей ()_i и ()_i подвергают задержке на величину Тδ и формируют таким образом их копии ()_(i+j), ()_(i+j), которые применяют для вычисления показателей относительной стационарности и в виде «невязки» i-х и (i+j)-х представлений указанных моделей в обоих сечениях. Далее сигналы этих показателей используют для выработки по критерию больше/меньше задаваемого порога частных решений в сечениях ƒ и τ₃ о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования параметров текущего состояния стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ). Затем по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ₃ частных решений об изменении или сохранении текущего состояния стационарности принимают окончательное двумерное решение о критичном относительном изменении или сохранении на текущем интервале Тδ от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования текущего состояния стационарности ИПРРВ. Обработку принятых пробных сигналов завершают суммированием интервалов идущих без перерывов периодов Тδ, в которых сохраняется текущее состояние стационарности для оценки общего непрерывного интервала стационарности δ t_{ст Σ} сигналов загоризонтной радиолокации.

Недостатком известного способа определения интервалов относительной стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн» [RU 2721622] являются то что:

- комплекс измеренных частотных характеристик ()_i квазимонохроматических «пробных» сигналов , принятых в начале периода Тδ_i, описана в виде традиционных амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) {A _i , ƒ _i , σ_i}_ƒ;

- совокупность ()_i характеристик принятых строб-импульсов также определяют как АЧХ вместо АДХ- амплитудно-дальностных характеристик;

- принятие окончательного решения о принципиальном изменении или сохранении состояния/стационарности ИПРРВ на трассе локации принимается на основании частных выводов по частоте и задержке по критерию их СОВПАДЕНИЯ. Это - принципиальная ошибка, так как по критерию СОВПАДЕНИЯ действительно надо делать вывод только при сохранении обоих показателей и в пределах порогов относительной стационарности. То есть, при относительно малых изменениях параметров, принятых «пробных» сигналов от цикла к циклу ВНЗ/δ Д-зондирования. Критичные сверхпороговые относительные изменения характеристик «пробных» сигналов на относительно кротких периодах Тδ i в силу неопределенности в степени корреляционной связности флуктуационных характеристик принимаемых сигналов по ƒ и τз, вытекающей из стохастичности ионосферы, могут определяться только по критерию ИЛИ.

Такие недостатки [RU 2721622] приводят к неадекватному моделированию принятых ВНЗ/δ_Д-сигналов в сечениях ƒ и τ_з, и неадекватной оценке численных значений интервалов стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн» и параметров текущего состояния ИПРРВ.

Постановка задачи изобретения

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа и повышение степени адекватности оценки интервалов стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн

Техническим результатом, достигаемым за счет решения поставленной задачи, является повышение точности измерений текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн на трассах ЗГРЛ.

Сущность изобретения

Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности (ОСТ) ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ), заключающийся в циклическом с периодом Тδ возвратно-наклонное зондирование (ВНЗ/δ Д-зондирование) трасс загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) путём передачи радиопередатчиком (РПД) в начале каждого цикла перед излучением штатного зондирующего сигнала (ЗС) последовательно двух «пробных» δ Д-сигналов (ВНЗ/δ Д-сигналов), отображаемых приближенно δ-функциями Дирака: относительно длительного квазимонохроматического сигнала δ Дƒ «включения» длительностью δ t пр ƒ и относительно короткого строб-импульса δ Дτ длительностью δ tпрτ, стандартный радиоприем и обработку соответствующих принятых «пробных» сигналов и с учетом их локационной задержки, отличающийся тем что:

- обработку принятых «пробных» сигналов выполняют путем последовательной коммутации в начале каждого текущего цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования принятых «пробных» сигналов и на отдельные входы узла ОСТ, анализа на интервале δ t_прƒ комплекса частотных характеристик ()_i принятых квазимонохроматических «пробных» сигналов «включения» , обусловленных передачей сигнала δ_Дƒ, затем, с момента окончания сигнала и одновременного начала сигнала , - анализа на интервале δ t_прτ совокупности параметров по задержке ()_i принятых строб-импульсов , обусловленных передачей сигнала δ_Дτ, последующей генерации на основе полученных данных о параметрах принятых сигналов представлений соответствующих моделей ()_i, ()_i по частоте ƒ и задержке τ_з, определения нормированных показателей текущих, на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования, относительных изменений характеристик ИПРРВ по ƒ и τ_з, принятия далее по показателям частных решений о критичном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования текущего состояния ИПРРВ и его оценке как интервала значимого изменения или сохранения состояния относительной стационарности ИПРРВ по частоте или задержке по критерию «больше-или-меньше» ≥ ≥ - соответственно о выходе этих показателей из пределов и оперативно задаваемого порога относительной стационарности и или об их малых вариациях в этих пределах, затем - принятия по критерию совпадения частных решений об отсутствии на текущем интервале Тδ_i сверхпороговых изменений показателей относительной стационарности ИПРРВ по частоте и задержке итогового решения об оценке этого интервала как интервала δ t_стi относительно стационарного ИПРРВ, определения далее продолжительности непрерывного интервала относительной стационарности δ t_ст суммированием идущих без перерывов периодов Тδ_i, в которых сохраняется полученная оценка δ t_стi текущего состояния ИПРРВ;

- комплекс частотных характеристик ()_i квазимонохроматических «пробных» сигналов , принятых в начале периода Тδ _i, определяют на интервале δ t_прƒ как совокупность их амплитудно-частотных характеристик { A_{m ƒ i} , ƒ_{m i} , σ _ƒ3, σ _ƒ10}_ƒ , где: A_{m ƒ i} - max. амплитуда, ƒ_{m i} - частота, соответствующая A_{mƒ i} , σ _ƒ3 и σ _ƒ10 - ширина частотного спектра по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и доплеровского сдвига δ ƒ_Д в каждом элементе разрешения РЛС, совокупность параметров по задержке ()_i принятых строб-импульсов определяют по окончании сигнала «включения» на интервале δ t _пр τ как совокупность их амплитудно-дальностных характеристик {A_{m3 j} , τ_{3m j} , σ τ_{3 j} , σ τ_{10 j}} τ , где A_{m3 i} - амплитуда максимумов дискретных мод по задержке принятых сигналов ВНЗ/δ_Д-зондирования, τ_{3m I} - положение дискретных позиций по задержке, определяемое по положению A_m3i по задержке, σ τ_{3 j} и σ τ_{10 j} - ширина спектров рассеяния задержек в «окрестностях» дискретных позиций τ_{3m i} указанных дискретных мод по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и интервалов по задержке δ τ₃ между максимумами A_m3i в каждом элементе разрешения РЛС на каждой частоте ВНЗ/δ_Д-зондирования;

- показатели текущих относительных изменений характеристик ИПРРВ на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования определяют независимо в сечениях частоты ƒ и задержки τ₃ в виде функциональной в L₂ «невязки» i-х и (i+j)-х представлений моделей () принятых сигналов .

Доказательство достижения заявленного технического результата

Оценка интервала значимого изменения или сохранения состояния относительной стационарности ИПРРВ по частоте или задержке по критерию ≥ ≥ ,

определение комплекса частотных характеристик ()_i квазимонохроматических «пробных» сигналов как совокупности их амплитудно-частотных характеристик {A_{m ƒ i} , ƒ_{m i} , σ _ƒ3, σ _ƒ10}_ƒ, где: A_{m ƒ i} - max. амплитуда, ƒ_{m i} - частота, соответствующая A_mƒi, σ _ƒ3 и σ _ƒ10 - ширина частотного спектра по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и доплеровского сдвига δ ƒ_Д в каждом элементе,

а также представление показателя текущих относительных изменений характеристик ИПРРВ в виде функциональной в L2 «невязки» i-х и (i+j)-х представлений моделей () принятых сигналов позволяют повысить степень адекватности оценки интервалов стационарности сигналов ионосферно-пространственного распространения радиоволн и, как следствие, достичь заявленного технического результата, заключающегося в повышении точности измерений текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн на трассах ЗГРЛ.

Ссылка на чертежи

Сущность изобретения поясняется блок схемой (фиг. 1) алгоритма обработки сигналов зондирования и адекватного измерения численного значения текущих интервалов относительной стационарности ионосферно-пространственного распространения радиоволн на трассах ЗГРЛ.

На фиг. 1 номерами позиций обозначены следующие операции, отображающие описанные выше действия по способу:

Операция 1. Последовательная коммутация (с учетом локационной задержки) в начале каждого текущего цикла ВНЗ/δ _Д-зондирования принятых «пробных» сигналов и , обусловленных передачей «пробных» сигналов δ _Дƒ и δ _Дτ соответственно, на входы соответственно блоков 2 и 4 узла ОСТ, затем - сигналов , обусловленных передачей штатного зондирующего сигнала (ЗС), на вход блока 17 - тракта обработки локационного сигнала (ЛКС);

Операция 2. Анализ в начале каждого периода Тδ _i ВНЗ/δ_Д-зондирования на интервале δ t _{пр ƒ} комплекса частотных характеристик ()_i принятых «пробных» квазимонохроматических сигналов «включения» длительностью δ t_{пр ƒ};

Операция 3. Генерация модели () _i принятых сигналов ;

Операция 4. Анализ в каждом цикле ВНЗ/δ_Д-зондирования на интервале δ t_пр τ, вслед за интервалом δ t_прƒ, совокупности характеристик по задержке ()_i принятых «пробных» строб-импульсов длительностью δ t _пр τ;

Операция 5. Генерации модели () _i принятых сигналов ;

Операция 6. Определение нормированного показателя текущих, на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования, относительных изменений характеристик ИПРРВ по частоте ƒ;

Операция 7. Задержки сигнала-модели () _i на период Тδ ;

Операция 8. Задержки сигнала-модели () _i на период Тδ ;

Операция 9. Определение нормированного показателя текущих, на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования, относительных изменений характеристик ИПРРВ по задержке τ₃;

Операция 10. Сопоставление показателя с порогом относительной стационарности и принятия по критерию «больше-или-меньше» пределов этого порога частного решения о критичном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования текущего состояния ИПРРВ и оценке этого интервала как интервала значимого изменения или сохранения состояния относительной стационарности ИПРРВ по частоте ƒ;

Операция 11. Генерация пределов и порога относительной стационарности ИПРРВ;

Операция 12. Сопоставление показателя с порогом относительной стационарности и принятия по критерию «больше-или-меньше» пределов этого порога частного решения о критичном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования текущего состояния ИПРРВ и оценке этого интервала как интервала значимого изменения или сохранения состояния относительной стационарности ИПРРВ по задержке τ_3.

Операция 13. Принятие, на основе частных решений об отсутствии на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ_Д-зондирования сверхпороговых изменений относительной стационарности ИПРРВ по частоте и задержке, итогового решения, по критерию совпадения частных решений, по определению этого текущего интервала как интервала δ t_стi относительной стационарности ИПРРВ.

Операция 14. Суммирование непрерывно следующих друг за другом интервалов δ t_стi, определения продолжительности непрерывного интервала относительной стационарности δ t_{ст Σ} .

Операция 15. Генерация циклов Тδ ВНЗ/δ_Д-зондирования;

Операция 16. Генерация «пробных» δ_Д-сигналов;

Операция 17. Обработки ЛКС;

Операция 18. Генерация опорного сигнала для тракта обработки ЛКС;

Операция 19. Генерация зондирующего сигнала.

Раскрытие сущности изобретения. Согласно фиг. 1 адекватное определение текущих интервалов относительной стационарности (ОСТ) ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ) в ЗГРЛ состоит в следующем.

Для ВНЗ-зондирования применяют два разнесенных во времени специальных ВНЗ/δ_Д-сигнала, обладающих приближенно свойствами δ_Д-функции Дирака. Такое ВНЗ/δ_Д-зондирование проводят последовательным излучением РПД поочередно двух «пробных» сигналов: относительно длительного квазимонохроматического сигнала «включения» длительностью δ _Дƒ и относительно короткого строб-импульса δ_Дτ. Указанные сигналы переотражаясь от слоев ионосферы зондируют загоризонтный участок местности и переотражаясь в обратном направлении принимаются радиоприемным устройством (РПУ) ЗГРЛ.

В соответствии с операцией 1 принятые сигналы обрабатывают совместно с сигналами синхронизации циклов (с периодом Тδ _i) ВНЗ/δ _Д и сигналами синхронизации длительности текущего интервала стационарности δ t_{ст i ,} полученных в результате операции 14 по суммированию непрерывно следующих друг за другом интервалов δ tстi определения продолжительности непрерывного интервала относительной стационарности δ t_{ст Σ} .

В результате операции 1 формируются пробный сигнал «включения» длительностью δ t пр ƒ, обусловленный излучением радиопередатчиком (РПД) относительно длительного, отображаемого приближенно δ -функцией Дирака.

Далее сигнал длительностью δ t пр ƒ в процессе операции 2 на интервале δ t _{пр ƒ} анализируется по комплексу частотных характеристик ()_i. При этом комплекс частотных характеристик ()_i принятых «пробных» сигналов определяют как совокупность их амплитудно-частотных характеристик { A_{m ƒ i}, ƒ_{m i}, σ _ƒ3, σ _ƒ10}_ƒ, где: A_{m ƒ i} - max. амплитуда, ƒ_{m i} - частота, соответствующая A_{mƒ i}, σ _ƒ3 и σ _ƒ10 - ширина частотного спектра по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и доплеровского сдвига δ ƒ_Д в каждом элементе разрешения РЛС. Одновременно в процессе операции 2 для этого анализа используют ВНЗ/δ _Д-сигналы «включения» δ_Дƒ, полученные при и генерация «пробных» δ Д-сигналов (ЗГ) δ _Д-сигналов (операция 14). Данные частотного анализа полученные в результате операции 2 далее используются в операции 3 по генерация модели () _i принятых сигналов . При выполнении операции 3 используют сигналы синхронизации по длительности текущего интервала стационарности δ t_{ст i} , полученные в результате операции 14.

Затем в момент окончания принятого сигнала «включения» в процессе операции 1 принятый пробный строб-импульс длительностью δ t_прτ, обусловленный излучением РПД относительно короткого, отображаемого приближенно δ-функцией Дирака, строб-импульса δ _Дτ, анализируют (операция 4) совокупности параметров по задержке ()_i принятых пробных сигналов . Такую совокупность ()_i определяют по окончании сигнала «включения» на интервале δ t _пр τ как совокупность амплитудно-дальностных характеристик {A_{m3 j}, τ_{3m j}, σ τ_{3 j}, σ τ_10j} τ , где A_{m3 i} - амплитуда максимумов дискретных мод по задержке принятых сигналов ВНЗ/δ _Д-зондирования, τ_{3m i} - положение дискретных позиций по задержке, определяемое по положению A_m3i по задержке, σ τ_{3 j} и σ τ_{10 j} - ширина спектров рассеяния задержек в «окрестностях» дискретных позиций τ_{3m i} указанных дискретных мод по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и интервалов по задержке δ τ₃ между максимумами A_m3i в каждом элементе разрешения ЗГРЛ на каждой частоте ВНЗ/δ _Д-зондирования. Данные анализа операции 4 используют далее по генерации (операция 5) соответствующей модели ()_i. При этом в операции 5 используют сигналы синхронизации по длительности текущего интервала стационарности δ t_{ст i}, полученные в результате операции 14.

Результаты обработки сигналов в процессе операций 3 и 5 используют далее для определения (операция 6) нормированного показателя текущих, на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ _Д-зондирования, относительных изменений характеристик ИПРРВ по частоте ƒ; задержки сигналов моделей ()_i и ()_i на период Тδ и формируют таким образом их копии ()_(i+j), ()_(i+j).

Затем задерживают (операция 7) сигналы моделей ()_i и ()_i на период Тδ и формируют таким образом их копии ()_(i+j), ()_(i+j). Далее сформированные копии сигналов ()_(i+j), ()_(i+j) используют для 6 и 9. для определения (операция 6) показателей относительной стационарности и в виде функциональной в L₂ «невязки» i-х и (i+j)-х представлений (операция 9) моделей () принятых сигналов в сечениях частоты и задержки. Сигналы, полученные в результате этих операций (6,9), сравнивают далее в со значениями пределов (операция 10) и (операция 12) оперативно задаваемого порога . В процессе операций 10 и 12 по критерию больше-или-меньше порога ≥ ≥ вырабатывают частные решения о критичном относительном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i + j)-го цикла ВНЗ/δ _Д -зондирования параметров принятых сигналов независимо по частоте и задержке и о соответствующем критичном относительном изменении или сохранении текущего состояния ИПРРВ. Сигналы, превысившие пороговое значение в операциях 10 и 12 сравниваются (операция 13), по критерию совпадения полученных ранее в сечениях ƒ и τ₃ частных решений об отсутствии на текущем интервале Тδ _i сверхпороговых изменений показателей относительной стационарности ИПРРВ по частоте и задержке принимают итоговое решение об оценке этого интервала как интервала δ t_стi относительно стационарного ИПРРВ. Итоговое решение о сохранении степени стационарности полученное в операции 13 используют затем для определения (операция14) суммарного интервала идущих без перерывов периодов Тδ, в которых сохраняется текущее состояние стационарности, то есть - оценки общего непрерывного интервала стационарности δ t_{ст Σ}. Для этого в операции 14 одновременно используют сигналы синхронизации по циклам Тδ _i. Одновременно с заданным темпом производится генерация (операция 15) циклов Тδ ВНЗ/δ _Д-зондирования и на их основе генерация (операция 16) «пробных» δ _Д-сигналов. Выполнение описанных действий в указанной последовательности позволяет преодолеть недостатки известных способов оценки стационарности ИПРРВ, реализовать новый способ оперативных и адекватных измерений в реальном времени текущих интервалов относительной стационарности ИПРРВ на трассах ЗГРЛ.

ЗГ РЛС при применении заявляемого способа становится радиотехническим устройством со скользящей адаптацией к нестационарности ИПРРВ. Важно заметить, что описанный способ текущих скользяще-относительных оценок стационарности ДКМ-радиоканалов инвариантен по отношению к условиям функционирования, способам обработки радиосигналов и их реализации.

Основными факторами, определяющими преимущества предлагаемого способа перед известными, являются:

- адекватность и оперативность текущих оценок интервалов относительной стационарности трасс ЗГРЛ, в силу этого - их независимости от регулярных и флуктуационных изменений ГФУ в сезонно-суточных циклах и периодах солнечной активности;

- инвариантность получаемых оценок стационарности ИПРРВ относительно географии трасс ЗГРЛ и их направлений;

- инвариантность получаемых оценок стационарности применительно к методам обработки сигналов в ЗГРЛ.

- отсутствие большинства применяемых априори условий и допущений (в различных комбинациях), делающих известные способы статистических оценок стационарности ИПРРВ в общем по УСФ случае не адекватными;

- формирование двумерных оценок относительной стационарности ИПРРВ в максимально возможной мере соответствует реальным и самым сложным в общем случае условиям формирования алгоритмов адаптации ЗГ РЛС.

Промышленная применимость

Изобретение разработано на уровне технического предложения и математического моделирования. Ставилась задача определения интервалов стационарности принятого сигнала, задаваемого с огибающей по нормальному закону с произвольными вариациями тренда и изменений амплитуд. Получены результаты оценок стационарности с ошибками не более 5 %.

Использованные источники информации

1. Левин Б.Р. Статистическая радиотехника. - М., «Советское радио», 1966.

2. Под ред. Колосова А.А. Основы загоризонтной радиолокации. - М., "Радио и связь", 1984.

3. Акимов В. Ф., Калинин Ю. К. Введение в проектирование ионосферных загоризонтных радиолокаторов. Под ред. Боева С.Ф. - М., Техносфера, 2017.

4. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. - М., «Мир», 1981, т. 1, 2.

5. Амбарцумов К.С., Арефьев В.И., Гордеев В.А., Талалаев А.Б. Обобщенный функциональный анализ информационных радиосистем. - Тверь, «Вестник ТвГУ. Серия «Прикладная математика», 2015, № 1.

6. Герасимов Ю.С., Гордеев В.А., Кристаль В.С. Оценка параметров возмущающих воздействий на трассах дальней радиосвязи. - М., "Радиотехника", 1982, № 9.

7. Тихонов А.Н., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Регуляризующие алгоритмы и априорная информация. - М., «Наука», 1983.

8. Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн.-- М., Гостехиздат, 1953.

9. Благовещенский Д.В. Распространение декаметровых радиоволн в высоких широтах. - М., "Наука", 1981.

10. Price R., Green P.E. A communication technique for multipatch channels. PIRE, v.46, № 3, 1958.

11. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. - М, изд-во URSS, 2015.

12. Вертоградов Г.Г. Комплексные исследования ионосферного распространения декаметровых радиоволн на трассах разной протяженности. Дисс. на соискание степени д-ра физ.-мат. наук. - Ростов-на-Дону, 2007, 432 с.

13. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель декаметрового канала связи. - М., «Математическое моделирование», 1996, т. 8, № 2, с. 3-18.

14. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Определение времени стационарности ионосферного радиоканала. - М., «Математическое моделирование», 1996, т. 8, № 2.

15. Вертоградов Г.Г., Урядов В.П., Вертоградов В.Г., Кубатко С.В. Патент RU 2399062, МПК G01S 1/08, 3/46 (2006.01). Ионосферный зонд-радиопеленгатор. Заявл. 15.07.2009. Опубликовано 10.09.2010. Бюлл. № 25, с. 16.

16. Smirnov V.M., Tynyankin S.I., Guzenko O.B. Ionosfernoe Obespechenie Sredstv Korotkovolnovoi Svyazis Ispol’zovaniem Sputnikovykh Navigatsionnykh Sistem GLONASS/GPS [Means Provided by Ionosphere for Short-Wave Communication Using Satellite Navigation Systems GLONASS/GPS]. G. Fryazino: FIRE im. V.A. Kotel’nikova RAN. Moscow, Innovatsionnyi nauchno-tekhnicheskii tsentr, 2012 (in Russian).

17. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. - М., «Наука», 1972.

Изобретение предназначено для решения проблем адаптации систем загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) к стохастичным гелиогеофизическим условиям ионосферы путем перевода обратной и некорректной задачи оценок её стационарности с помощью возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ) трасс ЗГРЛ в класс корректности. Технический результат заключается в обеспечении адаптации ЗГ РЛС к нестационарным условиям ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ) и возможности надежного обнаружения целей и определения параметров их движения. В предложенном способе осуществляют циклическое с периодом Т_δ возвратно-наклонное зондирование трасс ЗГРЛ двумя сигналами, отображаемыми приближенно δ-функциями Дирака: квазимонохроматическим сигналом «включения» и коротким строб-импульсом. Далее проводят стандартный радиоприем, коммутацию принятых сигналов на входы узла оценки относительной стационарности (ОСТ) ионосферно-пространственного распространения радиоволн и последующую их обработку с учетом локационной задержки. В ходе обработки в каждом цикле осуществляют анализ параметров сигналов отдельно по частоте и задержке, вычисление в метрике L₂ показателей критичных относительных изменений от цикла к циклу характеристик принятых сигналов . На этом основании принимаются решения о критичном пороговом относительном изменении или сохранении стационарности ИПРРВ по частоте и задержке на упомянутом интервале. В итоге определяется продолжительность непрерывного интервала относительной стационарности как сумма идущих без перерывов периодов Т_δ, в которых сохраняется полученная оценка текущего состояния относительной стационарности ИПРРВ. 1 ил.

Способ адекватного определения текущих интервалов относительной стационарности (ОСТ) ионосферно-пространственного распространения радиоволн (ИПРРВ), заключающийся в циклическом с периодом Т_δ возвратно-наклонном зондировании (ВНЗ/δ_Д-зондирование) трасс загоризонтной радиолокации (ЗГРЛ) путём передачи радиопередатчиком (РПД) в начале каждого цикла перед излучением штатного зондирующего сигнала (ЗС) последовательно двух «пробных» δ_Д-сигналов (ВНЗ/δ_Д-сигналов), отображаемых приближенно δ-функциями Дирака: относительно длительного квазимонохроматического сигнала «включения» длительностью и относительно короткого строб-импульса длительностью стандартный радиоприем и обработку соответствующих принятых «пробных» сигналов и с учетом их локационной задержки, отличающийся тем, что:

- обработку принятых «пробных» сигналов выполняют путем последовательной коммутации в начале каждого текущего цикла ВНЗ/δ_Д–зондирования принятых «пробных» сигналов и на отдельные входы узла ОСТ, анализа на интервале комплекса частотных характеристик принятых квазимонохроматических «пробных» сигналов «включения» , обусловленных передачей сигнала , затем с момента окончания сигнала и одновременного начала сигнала - анализа на интервале совокупности параметров по задержке ()_i принятых строб-импульсов , обусловленных передачей сигнала , последующей генерации на основе полученных данных о параметрах принятых сигналов представлений соответствующих моделей по частоте ƒ и задержке τ₃, определения нормированных показателей текущих, на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δ_Д–зондирования, относительных изменений характеристик ИПРРВ по ƒ и τ₃, принятия далее по показателям частных решений о критичном изменении или сохранении на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δ_Д–зондирования текущего состояния ИПРРВ и его оценке как интервала значимого изменения или сохранения состояния относительной стационарности ИПРРВ по частоте или задержке по критерию «больше-или-меньше» - соответственно о выходе этих показателей из пределов и оперативно задаваемого порога относительной стационарности и или об их малых вариациях в этих пределах, затем принятия по критерию совпадения частных решений об отсутствии на текущем интервале сверхпороговых изменений показателей относительной стационарности ИПРРВ по частоте и задержке итогового решения об оценке этого интервала как интервала относительно стационарного ИПРРВ, определения далее продолжительности непрерывного интервала относительной стационарности суммированием идущих без перерывов периодов , в которых сохраняется полученная оценка текущего состояния ИПРРВ,

- при этом комплекс частотных характеристик квазимонохроматических «пробных» сигналов , принятых в начале периода , определяют на интервале как совокупность их амплитудно-частотных характеристик , где: – max. амплитуда, – частота, соответствующая , – ширина частотного спектра по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и доплеровского сдвига в каждом элементе разрешения РЛС, совокупность параметров по задержке принятых строб-импульсов определяют по окончании сигнала «включения» на интервале как совокупность их амплитудно-дальностных характеристик , где – амплитуда максимумов дискретных мод по задержке принятых сигналов ВНЗ/δ_Д–зондирования, – положение дискретных позиций по задержке, определяемое по положению по задержке, – ширина спектров рассеяния задержек в «окрестностях» дискретных позиций указанных дискретных мод по уровням соответственно -3 дБ и -10 дБ, и интервалов по задержке между максимумами в каждом элементе разрешения РЛС на каждой частоте ВНЗ/δ_Д–зондирования, а показатели текущих относительных изменений характеристик ИПРРВ на интервале от i-го до (i+j)-го цикла ВНЗ/δ_Д–зондирования определяют независимо в сечениях частоты ƒ и задержки в виде функциональной в L₂ «невязки» i-х и (i+j)-х представлений моделей принятых сигналов .