Автореферат (1137179), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Анализ современных средств ШРД, как объекта подверженноговоздействию СКИ ЭМИ, и применяемых в них видов модуляции сигнала.3. Анализ основных видов источников генерации СКИ ЭМИ и параметровгенерируемого излучения.4. Определение механизма воздействия СКИ ЭМИ на средства ШРД.5. Разработка алгоритма управления многоканальным источником излучения для формирования последовательности импульсов СКИ ЭМИ, обеспечивающей эффективное воздействие на средства ШРД.6. Разработка метода формирования последовательности импульсов СКИЭМИ, обеспечивающей эффективное воздействие на средства ШРД.7.
Разработка критериев эффективности воздействия СКИ ЭМИ насредства ШРД.8. Разработка методики экспериментальных исследований воздействияпоследовательности импульсов СКИ ЭМИ для анализа изменений потока обменаданными, происходящих между средствами ШРД при воздействии СКИ ЭМИ.9. Разработка рекомендаций для повышения эффективности воздействияСКИ ЭМИ на средства ШРД.Методы исследованийРешение поставленных в диссертации задач выполнено на основе теориисистемного анализа, теории электромагнетизма, теории цепей и методовэкспериментальныхмоделированиясисследований,использованиеминформационногоновыхикомпьютерногоинформационныхтехнологийполучения знаний об объекте исследования.Научная новизна полученных результатов Разработан метод оценки помехоустойчивости средств ШРД к воздействию СКИ ЭМИ, учитывающий мощностные характеристики СКИ ЭМИ и отличающийся учетом характера последовательности и временных характеристикСКИ ЭМИ.6 Разработан метод генерации последовательности импульсов СКИЭМИ, обеспечивающий эффективное воздействие на средства ШРД, отличающийся формированием пакетов импульсов с интервалами соизмеримыми с периодом центральной несущей частоты полезного сигнала. Разработан алгоритм управления комплекса воздействия СКИ ЭМИ(КВ СКИ ЭМИ) для формирования последовательности импульсов СКИ ЭМИ,обеспечивающий эффективное воздействие на средства ШРД. Разработаны критерии эффективного воздействия СКИ ЭМИ на средства широкополосного радиодоступа, позволяющие прогнозировать устойчивость такого класса систем при воздействиях СКИ ЭМИ с целью использованияпри разработке перспективных помехоустойчивых систем связи.Положения, выносимые на защиту Метод оценки помехоустойчивости средств ШРД к воздействию СКИЭМИ реализуется через отношение плотностей энергий, с учетом видавоздействующей последовательности, а так же мощностных, спектральных ивременных характеристик СКИ ЭМИ. Метод эффективного воздействия СКИ ЭМИ обеспечивается за счетформирования последовательности пакетов импульсов с частотой следованияне меньшей символьной скорости модуляции и с интервалом междуимпульсами в пакете соизмеримым с периодом несущей частоты. Алгоритм управления многоканальным источником СКИ ЭМИ долженобеспечивать формирование пакетов импульсов и расширение диапазоначастоты следования импульсов СКИ на основе адресного использованияресурсов комплекса с формированием матрицы задержек. Методикаэкспериментальныхисследованийвоздействияпоследовательности импульсов СКИ ЭМИ на средства связи предусматриваетисследования влияния пакетов импульсов СКИ ЭМИ и влияния импульсов,следующих с определенной частотой повторения.Практическая значимостьРеализация результатов данной работы позволит:- повысить показатели эффективности воздействия СКИ ЭМИ на ШРД;- производить оценку и управлять уязвимостью средств широкополоснойрадиосвязи СКИ ЭМИ при известных параметрах воздействующего поля;7- разрабатывать рекомендации для повышения устойчивости перспективныхсредств ШРД к воздействию СКИ ЭМИ.Результаты исследований планируется использовать при разработке новыхэффективных средств воздействия СКИ ЭМИ, а также при создании перспективных помехоустойчивых средств широкополосного радиодоступа.Степень достоверностиДостоверность полученных автором научных и практических результатовопределяется:- корректностью используемых опубликованных математических выводови моделей;- согласованностью полученных расчетных и экспериментальных данных, атакже с результатами, опубликованными в отечественной и зарубежной печати;- внедрением разработанных методов в научную и производственную деятельность предприятий отрасли;- апробацией результатов исследований автора на международных, всероссийских и ведомственных научно-технических конференциях.Апробация результатов работыОсновные теоретические и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на 4 Международных и Всероссийских НТК: 8-я международная научно-техническая конференция «Информационныетехнологии в науке, технике и образовании».
- Абхазия, 17-29 сентября, 2012. 6-я Всероссийская научно-техническая конференция «Радиолокация ирадиосвязь». – Москва, 19-22 ноября 2012. «XI межотраслевая научно-техническая конференция по радиационнойстойкости». – Москва, 18-20 февраля 2015. «Ежегодная научно-техническая конференция студентов, аспирантов имолодых специалистов НИУ ВШЭ им.
Е.В. Арменского». - МИЭМ НИУ ВШЭ,3-13 февраля, 2015.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложенана 133 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 32 рисунка. Список литературы включает 88 наименований.8КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы исследования, определеныцель работы, основные задачи исследования, научная новизна, практическаяценность и достоверность полученных результатов, изложены основныеположения, выносимые на защиту.В первой главе проведен анализ состояния проблемы по исследованиювоздействия на средства ШРД преднамеренных электромагнитных волн различного происхождения, который показал, что сегодня во всем мире идет поиск иосвоение новых источников электромагнитной энергии сверхкороткой длительности и большой энергии.
В частности, в последние годы в США, РФ и другихядерных странах развернулись исследования по созданию оружия, основанногона принципах излучения СКИ ЭМИ большой мощности.Проведенный анализ показал также, что мировая общественность озабочена опасным влиянием этих мощных СКИ ЭМИ на все виды радиоэлектронногооборудования, в том числе и ШРД. Для этого в работе проведен анализ особенностей воздействия СКИ ЭМИ на элементы ШРД, который показал, что широкополосность и высокая частота повторения СКИ ЭМИ делают этот вид ЭМВ значительно опаснее воздействия ЭМИ ЯВ.
Соизмеримость длительности воздействующих импульсов с длительностью рабочих импульсов при обработке цифровой информации часто приводит не к физическому разрушению элементной базыи каналов связи, а нарушению логической целостности информации, передаваемой по линиям связи и обрабатываемой вычислительными средствами.Проведен анализ существующих методов оценки устойчивости информационных средств к воздействию СКИ ЭМИ, который показал, что наряду со значительными достижениями существующие методы не позволяют проводить достоверную оценку воздействия ЭМИ на ШРД.
В частности: в настоящее времяразработаны и применяются методы оценок, позволяющие рассчитывать токи инапряжения, наводимые электромагнитными излучениями в микро и миллисекундном временном диапазоне в кабельных линиях. В связи с этим особую актуальность приобрели вопросы, связанные с оценкой устойчивости систем ШРДк поражающим субнаносекундным ЭМИ перспективных генераторов с учетомцелого ряда влияющих факторов. Решение этих задач методами математическогомоделирования сегодня не представляется возможным, ввиду отсутствия соответ9ствующего математического аппарата. Анализ численных методов решения такихзадач показывает невозможность получения достоверных расчетных результатовимеющимися методами.На основе результатов анализа состояния проблемы оценки устойчивостиШРД к воздействию СКИ ЭМИ можно констатировать, что существующиеметоды априорной оценки устойчивости к воздействию СК ЭМИ носят общийпостановочный характер или позволяют провести, в лучшем случае, толькоориентировочные оценки.Проведенный анализ методов экспериментальной оценки показал, чтоопределенные достижения в области воспроизведения параметров СКИ ЭМИимеются, но они не позволяют оценить эффективность влияния последовательности СКИ ЭМИ на средства ШРД.
Кроме того, информация по экспериментальным исследованиям критериев поражения ШРД, эффектов и физических механизмов поражающего действия преднамеренных СКИ ЭМП на функционирование ШРД в открытой литературе практически отсутствует.Таким образом, анализ состояния обозначенной проблемы показывает,что, несмотря на достигнутые результаты в исследованиях устойчивости ШРДк воздействию СКИ ЭМИ, эта большая научно-техническая задача, требующаяпересмотра традиционных подходов к обеспечению их устойчивости к воздействию СКИ ЭМИ на основе анализа механизма влияния временных параметровпоследовательности СКИ ЭМИ на устойчивое функционирование ШРД.Во второй главе проведен анализ методов и типов модуляции, применяемых в распространенных средствах ШРД, который выявил взаимосвязь временных параметров воздействующей последовательности импульсов СКИ ЭМИна средства ШРД и степени ее влияния.
При этом показано, что устойчивостьШРД к воздействию СКИ ЭМИ зависит от видов модуляций, используемых вэтих системах, и высокая степень влияния будет наблюдаться при максимальномперекрытии количества периодов на несущей частоте, приходящихся на одинпередаваемый символ полезного сигнала.Проведен анализ механизма воздействия СКИ ЭМИ на средства ШРД, использующие различные типы модуляций. Графически, влияние одиночного импульса СКИ ЭМИ на поднесущую частоту, промодулированную с высокой символьной скоростью по типу BPSK, GMSK изображено на рисунке 1, где: a – им10пульс СКИ ЭМИ; б - полезный сигнал; в - модулированный полезный сигнал; г –результирующий сигнал; д - сигнал на выходе демодулятора.Несложно сделать вывод, что при соизмеримой частоте следования импульсов СКИ ЭМИ с символьной скоростью модуляции на поднесущей частоте,таких ошибочно принятых фаз может быть больше.
Другие модуляции типаPSK будут менее стойкими к СКИ ЭМИ за счет большего количества состояниймодулированного сигнала и дополнительного применения амплитудной модуляции, как, например, в QAM-16. Следует так же отметить, что при модуляцииподнесущих частот с низкой символьной скоростью вероятность демодуляцииложного символа будет так же снижаться. Для повышения степени влияния, в этомслучае, следует увеличивать количество импульсов СКИ ЭМИ приходящихся наодин символ полезного сигнала.Также в работе предложен критерий экспериментальной оценки изменения эффективности воздействия СКИ ЭМИ на средства ШРД, в качестве которой принято считать количество потерянных пакетов средством ШРД при воздействии СКИ ЭМИ, заключающийся в сравнении количества потерянных пакетов средства ШРД при различных временных параметрах воздействующейпоследовательности импульсов СКИ ЭМИ.a)б)в)г)ttа)tttttб)в)tд)д)tGMSKtBPSKРисунок 1 - Влияние импульса СКИ ЭМИ при различных модуляциях11В общем виде формула оценки изменения эффективности имеет вид:Eотн = Nизм - Nбаз,(1),где Nбаз - процент потерянных пакетов при воздействии базовой последовательностью; Nизм - процент потерянных пакетов при воздействии измененной последовательностью импульсов.
Eотн может принимать значения от 0 до 100.В работе также проведено обоснование критериальных параметров СКИЭМИ, влияющих на эффективность воздействия, и на основании исследованиявыделены следующие критериальные параметры, рисунок 2:1)период следования импульсов (пакетов импульсов), Т ;2)количество импульсов в пакете, N;3)интервал между импульсами в пакете, Δt;4)длительность сверхкороткого импульса τ.Рисунок 2 – Параметры последовательности импульсов СКИ ЭМИКроме того, приведена схема влияния последовательности СКИ ЭМИ насигналы широкополосной радиосвязи, изображенная на рисунке 3, которая показывает, что длительность СКИ ЭМИ τ влияет на ширину спектра помехи, что приводит к перекрытию несущих (поднесущих) частот полезного сигнала, частотаследования пакетов сверхкоротких электромагнитных импульсов 1/T имитируетсимвольную скорость передачи информации полезного сигнала fсимв, а временныеинтервалы Δt между импульсами в пакете влияют на состояние модулированногосигнала, точнее на состояние несущей частоты в момент прохождения символа(фаза, амплитуда… ).12Рисунок 3 – Схема влияния параметров последовательностиимпульсов СКИ ЭМИВ результате проведенных исследований в главе 2 разработан методоценки степени влияния СКИ ЭМИ на средства ШРД.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
