Отзыв оппонента 2 (Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем)

Отзыв официального оппонента на диссертационную работу Бойкова Владимира Викторовича «Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущнх и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем» на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.12.04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения. В диссертационной работе Бойкова В.В. рассмотрены новые шумоподобные сигналы, которые предлагается формировать на основе многопозиционных псевдослучайных последовательностей (ПСП), а также использовать и многопозиционные поднесущие ПСП.

Данные сигналы, как показано, обладают улучшенными корреляционными и спектральными свойствами, по сравнению с их двоичными аналогами. Одно из предлагаемых практических применений, рассмотренное в работе — их использование в качестве измерительных сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Актуальность темы диссертации В настоящее время в СРНС Глонасс используются измерительные шумоподобные сигналы классическою типа, формируемые на основе двоичных ПСП, но при этом реализовано частотное разделение сигналов, излучаемых спутниками орбитальной группировки.

Очевидно, что данное обстоятельство не позволяет в перспективе повышать эффективность использования радиочастотного спектра в 1=диапазоне и одновременно повышать точность измерений и позиционирования. Поэтому в перспективе предполагается использовать новые типы сигналов, одновременно реализуя их кодовое разделение (СОМА), которые заменят существующие сигналы. В других СРНС, например, в ОРИ(США) и ОаИео(ЕС), наряду с кодовым разделением сигналов на базе традиционных шумоподобных сигналов, реализуется и разделение на основе новых ВОС (Ьшагу о(Ье1 сагпег пюди1агед)-сигналов, которые в русскоязычной литературе часто называются меандровыми сигналами. Оно позволяет одновременно эффективно использовать радиочастотный спектр и повышать точность измерений без увеличения длины (периода) основных навигационных кодов.

Но спектр таких сигналов имеет два симметричных лепестка, расположенных выше и ниже несущей частоты. Это позволяет расширить спектр, не меняя параметры основного навигационного кода, и использовать сразу два частотных диапазона. Но измерения, проводимые при обработке только части спектра сигнала не столь эффективны„как можно было бы предположить, поскольку неизбежны нелинейные искажения сигнала и энергетические потери.

Кроме того, основной пик корреляционной функции ВОС-сигналов имеет значительные флуктуации. Учитывая, что работа В.В.Бойкова направлена на разработку новых типов сигналов с улучшенными характеристиками, по сравнению с ВОС-сигналами, необходимо отметить, что она является актуальной, а направление научного исследования можно считать перспективным.

Можно указать также на то обстоятельство, что частотно-кодовое разделение сигналов часто необходимо в различных областях радиотехники. Улучшение спектральных характеристик сигналов может привести к большей вероятности их обнаружения и влияет на точность позиционирования в случае использования в СРНС. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и 4-х приложений. Во введении автор приводит краткий обзор текущих проблем и планов развития СРНС, аргументирует актуальность представленной работы, формулирует цели и решаемые задачи, а также формулирует основные положения, выносимые на защиту. Представлена научная новизна, практическая значимость проведенных исследований и результаты внедрения. В первой главе автор приводит обзор характеристик сигналов современных СРНС. На примере меандровых сигналов им показано, каким образом форма основного пика и характеристики боковых пиков их автокорреляционной функции (АКФ) влияют на точность позиционирования при измерении времени задержки сигналов.

Указаны также основные недостатки автокорреляционных функций ~АКФ) ВОС-сигналов, по сравнению сигналами традиционного типа, а именно наличие флуктуаций основного пика АКФ и их влияние на точность позиционирования. С учетом вышесказанного, сформулированы направления проведенных научных исследований, изложенные во второй и третьей главе.

Вторая глава посвящена рассмотрению новых модификаций сигналов, сформированных на основе многопозиционных ПСП и многопозиционных поднесущих ПСП. Анализируются их структурные свойства. Показано, что АКФ новых предлагаемых типов сигналов, как и ВОС-сигналов, имеет выделенную центральную часть основного пика. При этом флуктуации, расположенные по бокам этой основной части, можно уменьшить в несколько раз, по сравнению с ВОС-сигналами, если рассматривать лишь действительную часть АКФ и сравнивать ее с АКФ или модулем АКФ ВОС-сигналов.

Данное свойство снижает вероятность ложного захвата сигнала (синхронизации по боковому пику), по сравнению с ВОС-сигналами, в случае обеспечения когерентной обработки, и, соответственно, влияет на точность измерения временной задержки. С помощью разработанного алгоритма формирования на основе сдвиговых регистров получены многопозиционные аналоги М-последовательностей и исследованы корреляционные характеристики полученных ПСП. Показано, что характеристики боковых пиков действительных частей АКФ сигналов, для формирования которых используются многопозиционные ПСП, оказываются в два раза меньше аналогичных характеристик АКФ сигналов на основе двоичных ПСП.

В третьей главе исследованы спектральные характеристики новых сигналов. Приведены спектральные плотности мощности (СПМ) сигналов, построенных на базе различных много позиционных поднесущих Г1СП. По результатам проведенных исследований сделан вывод, что у многопозиционных сигналов можно сконцентрировать СПМ выше или ниже несущей частоты, в отличие от традиционного меандрового сигнала.

Также указан вариант выбора ПСП, позволяющий распределить СПМ в относительно широкой полосе частот. Данные свойства предложенных сигналов позволяют расположить одновременно 3 и более сигнала на одной опорной частоте, осуществить их частотное разделение и обеспечить необходимую электромагнитную совместимость.

Так как новые модификации сигналов существенно отличаются от двоичных, к ним не могут быть применимы стандартные алгоритмы ускоренной обработки аналоги быстрых спектральных преобразований в базисе Адамара. Данный факт может рассматриваться как один из их недостатков. Поэтому в четвертой главе разработаны новые модификации алгоритма ускоренной цифровой обработки сигналов на базе обобщенного быстрого преобразования Фурье. Продемонстрирована их применимость для обработки как ВОС-сигналов, так и сигналов с многопозиционными поднесущими. Показано, что вычислительная сложность алгоритмов поиска и обнаружения сигналов может быть существенно снижена, по сравнению с традиционным корреляционным алгоритмом (около 2-х порядков при длине ПСП 10230).

Таким образом, в работе получен аналог быстрых спектральных преобразований, пригодный для ускоренной цифровой обработки многопозиционных сигналов. В заключении автор приводит основные результаты и выводы, подводит итоги проделанной работы, дает рекомендации по использованию предложенных сигналов в СРНС. Научная новизна и достоверность результатов. Спектральные и корреляционные характеристики новых сигналов, предложенных автором в диссертации, до настоящего времени не рассматривались подробно в других работах.

Также разработаны новые варианты ускоренной обработки данных сигналов. В этом состоит научная новизна работы. Основные положения, выводы и рекомендации по практическому использованию достоверны и обоснованы. Практическая ценность диссертации Предложенные автором сигналы могут использоваться в различных областях радиотехники в тех случаях, где необходима повышенная помехозащищенность и повышенная точность измерения задержки сигналов. СРНС вЂ” это лишь один из возможных практических вариантов применения.

Замечания: ° при рассмотрении сигналов на основе многопозицонных ПСП не рассмотрены их взаимно-корреляционные свойства„которые влияют на возможность их применения в СРСН; ° алгоритм поиска измерительного навигационного сигнала с вычислением действительной части его АКФ возможен только в случае когерентного приема; в работе не приведены расчеты с использованием модуля АКФ, и не исследован вопрос, улучшаются ли в данном случае вероятностные характеристики обнаружения сигнала, ° новые алгоритмы - аналоги быстрых спектральных преобразований рассмотрены только для м сандро вых сигналов и сигналов на основе многопозицонных ПСП с длиной элементарного импульса поднесущей ПСП, лишь в два раза меньшей его длины у основного навигационного кода; однако на практике могут использоваться более сложные комбинации ПСП; ° не рассмотрены алгоритмы обработки сигналов, сформированных на основе ПСП не полной длины, то есть их усеченных вариантов; в работе не приведен алгоритм ускоренного преобразования для таких случаев.

Перечисленные выше замечания и имеющиеся недостатки не оказывают существенного влияния на качество диссертационной работы Бойкова В.В. 4 можно сделать вывод, что все результаты получены лично автором. Диссертация «Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем» заслуживает положительной оценки, соответствует специальности: 05.12.04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения, а ее автор заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук. Официальный оппонент Кузнецов Виталий Степанович, доктор технических наук, профессор кафедры "Телекоммуникационные системы" Национального исследовательского университета "МИЭТ" Л„ 1 о' '~м'.~'' дата: - ': '-' ''.Х~~- Подпись Кузнецова В.С., д.т.н., профессора кафедры "Телекоммуникационные системы»"' подтверждаю Начальник тде4г' кадров НИУМИЭТ С.В.Забс~ло ньф о; » Федеральное государственное автономное образов тельное ~"'чррдрММ~е высшего образования "'Национальный исследовательский университет" МИЭТ" 124498, г.Москва, г.Зеленоград, пл.

Шокина, д.1. +7(499)731-4441 Йе1айиь и'ли%а,гц ЛЙЯ:, М'ЖВ'.Й)Ы1.~ й/ дат Работа изложена на 118 страницах машинописного текста. По ее теме опубликовано 13 печатных работ, 3 их которых - в периодических журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией для публикации результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук. 4 работы написаны автором лично без соавторов. Автореферат полностью отражает содержание диссертации.

На основании публикаций и материалов диссертации .