Разработка и моделирование алгоритмов автоматического измерения характеристик ионосферных коротковолновых радиолиний

• Автор: Щирый, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 199 с. : ил.

1. МНОГОЛУЧЕВАЯ ИОНОСФЕРНАЯ КВ РАДИОЛИНИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ДИАГНОСТИКА
1.1. Распространение КВ радиосигнала в ионосфере
1.1.1. Распространение коротких радиоволн в ионосфере. Многолучевость
1.1.2. Замирания амплитуды КВ радиосигнала
1.2. Помехи в ДКМ диапазоне
1.2.1. Классификация помех
1.2.2. Измерение помех: алгоритмы, методики и устройства
1.3. Зондирование ионосферных КВ радиолиний
1.3.1. Необходимость диагностики. Роль диагностики радиолиний
в технологиях КВ радиосвязи. Развитие средств диагностики. Ионозонды
1.3.2. Ионозонд наклонного зондирования ионосферы непрерывным
ЛЧМ сигналом
1.3.3. Подавление сосредоточенных помех при зондировании непрерывным ЛЧМ сигналом
1.4. АЧХ многолучевой ионосферной КВ радиолинии: модели, ключевые характеристики, измерение
1.5. Постановка задач исследования
1.6. Выводы
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ И ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ ДКМ ДИАПАЗОНА
2.1. Алгоритм автоматического обнаружения и оценки характеристик сосредоточенных по спектру помех при зондировании ионосферы непрерывным ЛЧМ сигналом
2.1.1. Математическая модель смеси сигнала и помех на выходе
приемника ЛЧМ ионозонда
2.1.2. Алгоритм обнаружения сосредоточенных помех
2.1.3. Модельная оценка вероятности обнаружения
2.1.4. Экспериментальная оценка вероятности обнаружения
2.1.5. Оценка характеристик сосредоточенных помех
2.2. Алгоритм подавления сосредоточенных по спектру помех при зондировании ионосферы непрерывным ЛЧМ сигналом
2.2.1. Алгоритм подавления
2.2.2. Модельная оценка эффективности подавления
2.2.3. Экспериментальная оценка эффективности подавления
2.3. Алгоритм измерения спектра помех
2.3.1. Гибкоперестраиваемый алгоритм получения панорамы спектра помех
2.3.2. Оценка уровня фонового шума по панораме спектра помех
2.3.3. Результаты натурных экспериментов. Сопоставление с данными моделирования
2.4. Выводы
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ АЧХ МНОГОЛУЧЕВОЙ ИОНОСФЕРНОЙ КВ РАДИОЛИНИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ МНОГОЛУЧЕВОСТИ ПОСРЕДСТВОМ НАКЛОННОГО ЛЧМ-ИОНОЗОНДА
3.1. Математическая модель ионосферной КВ радиолинии, предназначенная для систематизации данных о многолучевом распространении КВ
3.1.1. Математическая модель передаточной функции и АЧХ КВ радиолинии
3.1.2. Моделирование влияния параметров на форму А ЧХ КВ радиолинии
3.1.3. Вычисление по ионограмме параметров модели А ЧХ КВ радиолинии
3.2. Алгоритм автоматического измерения с высоким частотным разрешением АЧХ многолучевой ионосферной КВ радиолинии посредством ЛЧМ-ионозонда
3.2.1. Алгоритм измерения А ЧХ КВ радиолинии
3.2.2. Выделение спектральных составляющих сигнала на ионограмме
3.2.3. Моделирование алгоритма измерения АЧХ КВ радиолинии
3.3. Классификация характеристик многолучевого ионосферного распространения КВ
3.3.1. Методика классификации характеристик многолучевого распространения КВ по эмпирическим моделям многолучевости. Идентификация моделей многолучевости
3.3.2. География и условия проведения натурных экспериментов
3.3.3. Выявленные модели многолучевости, их частости и
относительные частотные границы
3.3.4. Межмодовые задержки для различных моделей многолучевости
3.4. Измерение характеристик АЧХ многолучевой ионосферной КВ радиолинии: глубины замираний и частотных полос конструктивной интерференции
3.4.1. Методика измерения
3.4.2. Результаты натурных экспериментов измерения характеристик
А ЧХ КВ радиолинии для различных моделей многолучевости
3.4.3. Исследование корреляции характеристик А ЧХ с параметрами модели многолучевости
3.5. Выводы
4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ НАКЛОННОГО ЛЧМ-ИОНОЗОНДА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ИЗМЕРЕНИЕ АЧХ КВ РАДИОЛИНИИ, ПОМЕХ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОЛУЧЕВОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ КВ
4.1. Состав и функциональная схема аппаратуры комплекса
4.1.1. Лабораторный вариант измерительного комплекса ("Сириус”)
4.1.2. Промышленно выпускаемый вариант измерительного
комплекса (“БСИМ «Лань» ”)
4.2. Типы и форматы данных
4.3. ПО управления и обработки в традиционных режимах ионозонда
4.3.1. Общие принципы и архитектура ПО комплекса: первичная и вторичная обработка
4.3.2. ПО первичной обработки: информационная схема. Расписание
4.3.3. ПО вторичной обработки. Пакетная обработка
4.3.4. Режим наклонного ЛЧМ-зондирования и его модификации
4.4. ПО повышения точности и информативности наклонного зондирования — программная реализация разработанных в диссертации алгоритмов и методик
4.4.1. Режим измерения помех. Реализация алгоритмов обнаружения, подавления и измерения сосредоточенных помех
4.4.2. Реализация алгоритма измерения А ЧХи ее характеристик
4.4.3. Реализация методики классификации по моделям многолучевости
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

каскадах РПУ [100, 101] к нелинейным искажениям (эффектам), перекрёстной модуляции, интермодуляции, забитию и др.
В настоящее время имеется значительное количество литературных источников, в которых рассматривается данный метод подавления помех [144-148]. В указанных работах большое внимание уделено также вопросу аналитического определения показателя эффективности систем с использованием фильтров подавления помех. В качестве такого показателя используется коэффициент выигрыша в отношении сигнал-помеха в системе с режекторным фильтром подавления помех по сравнению с системой без такого фильтра. По исследованиям, проведённых в данных работах, выигрыш в отношении сигнал-помеха может достигать десятки дБ и он тем больше, чем больше мощность сигнала помехи.
Однако, подавление помех на входе РПУ возможно лишь при наличии определенных аппаратных возможностей (такие возможности есть, например, у описанного в §4.1.2 комплекса “БСИМ «Лань»”), а в общем случае подавление помех приходится производить специальной обработкой на выходе РПУ.
Известен способ подавления сосредоточенных помех при приеме ЛЧМ сигнала путем ослабления участка спектра сигнала, пораженного сосредоточенной помехой, основывающийся на методике оптимальной фильтрации [149, 150]. Этот способ обладает тем недостатком, что частотные и временные параметры помех являются случайными, что требует адаптивной подстройки к текущей помеховой обстановке.
Способ подавления сосредоточенных помех при приеме ЛЧМ сигнала на основе корреляционной обработки сигнала заранее известной формы изложен в работе [151]. В этой работе наличие помехи определялось путем сравнения функции корреляции с пороговым значением. В качестве порога обнаружения сосредоточенной помехи выбиралось превышение функцией корреляции среднего значения в три раза. Однако мощные сосредоточенные помехи существенно искажаются в приемном тракте ЛЧМ ионозонда и предложенный