Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Ширина спектра при ЧМ определяется соотношением (4.9): дУ;,„=2(7;+ Р„„„) = 2(гл„„+1)Р;,„,. При ФМ исследования и расчеты показывают, что ширина спектра с достаточной точностью может быть оценена как А~фа 2 ~мач(1 ф ~~чгфч) Приравнивая (4.46) и (4.47), можно получить: (4.47) (глчмь))гпьчи = (1 '~' ~~Рфм) гмчк (4.48) откуда сразу следует, что у эквивалентных по ширине спектра сигна- лов с разными типами угловой модуляции (4.49) "'чм = "'%~м и для оценки порогового сигнала при ФМ можно пользоваться той же диаграммой рис.
4.13. 4.2. Перехват сигналов систем с кодово-импульсной модуляцией Цифровые методы передачи информации, основанные на использовании сигналов с кодово-импульсной модуляцией (КИМ), находят применение ие только в системах передачи данных и командных радио- линиях, но и в системах связи, для которых традиционно использовались рассмотренные ранее аналоговые сигналы. Соответственно сигналы с КИМ приходится рассматривать как важный класс разведываемых сигналов, а качество несанкционированного приема таких сигналов — как важный показатель эффективности функционирования средств радиоразведки.
В дальнейшем качество перехвата цифровых сигналов оценивается вероятностью ошибки приема каждого отдельного элемента (символа). Вопросы синхронизации средств разведки с передающими устройствами объектов развелки ниже не рассматриваются, хотя эти вопросы весьма существенны при организации перехвата сообщений в многоканальных системах с временным и кодовым разделением каналов. За пределами рассмотрения оказались также методы декодирования и дешифрации перехваченных сообщений: считается, что это задачи криптоанализа, а не радиоразведки. 98 Глава 4.
Качество выделения сообщений срелетвамн радиоразведки Вероятность ошибки приема символа КИМ при перехвате сигнала средством радиоразведки зависит от многих факторов. Для оценки потенциально достижимой вероятности ошибки можно принять следующие предположения н допущения относительно сигнала объекта разведки.
1. Сигнал КИМ представляет собой поток из статистически независимых равновероятных двоичных символов ле(г) и з,(г) (логические значения символов «0» и «1»); мощность сигнала Р„длительность символа т„энергия символа ('.», = Р,то 2. Сигнал наблюдается приемником средства разведки в аддитивной смеси с нормальным стационарным шумом л(г): х(г) = з(г) + л(г), (4.50) 'Оо опор» порог Рис. 4.
14. Демодуллвор согнала с КИМ Для сигнала с пассивной паузой /х(г)л, (г)с)г~~ — '. О. (4. 51) Если выполняется верхнее неравенство, принимается решение о наличии на входе сигнала з~(г), если нижнее — хе(г). спектральная плотность шума )уе. 3. Сигнал может иметь пассивную паузу (КИМ-АМ), когда передаче символа «0» соответствует пауза в излучении, т.е. зр(г) =О, или активную паузу (КИМ-ЧМ нли КИМ-ФМ), когда ле(г) л 0 н з,(г) яО, а энергии сигналов зе(г) и з,(г) одинаковы. Оптимальный алгоритм работы приемника при сделанных предположениях сводится к вычислению корреляционного интеграла принятого колебания х(г) с опорным напряжением и сравнение значения зтого интеграла с пороговым уровнем для принятия решения о сигнале по каждому принятому символу 120]. Работу приемника в соответствии с таким алгоритмом можно иллюстрировать структурной схемой рис.
4.14. 4.2. Перехват сигналов снстем с колово-нмпульсной модуляцией Для сигнала с активной паузой «=] х(г)] з, (г)- за(г)1Ф ~~О. (4. 52) а Ошибки случаются тогда, когда нормальная случайная величина с оказывается выше порога при наличии на входе приемника сигнала за(г) и тогда, когда с, меньше порога, а на входе колебание х(г) содержит сигнал з,(г). Вероятность ошибки, определенная на основе этих соображений, составляет 120] =-' 1-Ф вЂ” "()-р,) (4.53) где Ф( ) — интеграл вероятностей в форме Ф(г) = — ] е г(г; р,е 1-1„1] 2 Яа — коэффициент взаимной корреляции сигналов з,(!) и за(т): ) а(г) (г) 1 (ва а (4.54) Для сигналов с пассивной паузой и для сигналов с КИМ-ЧМ р, = 0 (ортогональные сигналы з,(г) и за(г)), а для сигналов с КИМ-ФМ р,= совр в1-1; 1], где р — индекс фазовой модуляции, Таким образом, я р, =-1 для противоположных сигналов, когда д = — (фазы за(г) и з,(г) 2 различаются на я), В (4.53) нужно учитывать, что при равновероятных символах з,(г) и за(т) средняя мошность сигнала с пассивной паузой в два раза меньше, чем у сигнала с активной паузой при той же мощности передатчика.
С учетом сказанного, на основании (4.53) и (4.54) можно получить зависимости вероятностей ошибок оптимального приема символов сиг- нала с кодово-импульсной модуляцией от соотношения сигнал/шум ]20]. Зти зависимости представлены на рис. 4.!5. Разумеется, потенциальные оценки качества приема сигнала дают не больше, чем ориентировочную нижнюю границу вероятности ошиб- ки на символ, поскольку они определяются для некоторых идеальных молелей сигналов, шумов и способов построения приемника. Реально в приемниках средств радиоразведки применяются некогерентные ме- тоды обработки сигналов с КИМ-АМ и КИМ-ЧМ. Для перехвата сиг- налов с КИМ-ФМ приходится применять некоторые разновидности когерентного приема !27].
)00 Глава 4. Качество выделения сообшений средствами радиоразведки 0 5 10 1 5 20 25 0,5 10' 10 Я 103 10' 10'ь 10-в Рнс. 4. )5. Вероятность ошибки приема символа Способ некогерентного приема сигналов КИМ при амплитудной модуляпии (манипуляпии) несушего колебания предполагает использование в приемнике детектора огибаюшей входного сигнала. При этом пороговый уровень различения сигналов я,(Г) и вд(г) зависит от соот- О, ! ношения сигнал/шум — ' в полосе др —, Как показано в (27), при и'ь тс оптимально выбранном пороге и соотношении сигнал/шум — > 4 мс и'а (при этом эффективность разведки достаточно высока и сигнал РЭС средства разведки может быть принят со сравнительно высокой вероятностью) вероятность ошибки реального некогерентного приемника будет всего в Р, и„и,(я (7, (4.55) раз меньше, чем при оптимальном приеме.
Некогерентный приемник сигналов с КИ М-ЧМ содержит два фильтра, настроенных на частоты сигналов д,(г) и до(г), детекторы огибаюшей сигналов на выходах этих фильтров и компаратор для сравнения этих огибаюших. Различие в вероятностях ошибок реального и оптимального приемника в этом случае определяется соотношением [20) 4.2.
Перехват сигналов систем с кодово-импульсной модуляпией =- Е26~ (4.5б) справедливым при ~ — ' >3. ~уо Если сигнал объекта разведки применяет ФМ, при демодуляции средство разведки должно использовать фазовый детектор, Независимо от конкретного схемотехнического решения, фазовый детектор должен перемножать входное колебание х(г) на опорное напряжение Ю,„ви(Г), синхронное и синфазное с несушим (модулируемым) колебанием. Иначе говоря, прием сигналов с ФМ требует в обязательном порядке проведения тех же операций над принимаемым колебанием, выполнение которых предписывается процелурой оптимального когерентного приема.
Поэтому следует ожидать, что и характеристики качества приема КИМ-ФМ должны быть такими же, как у оптимального приемника, но с оговорками относительно влияния шумов в канале формирования опорного напряжения. Действительно, когерентное опорное колебание 6',леви(г), обеспечиваюшее работу фазового детектора при демодуляции КИМ-ФМ, должно формироваться из принятого сигнала.
Известно многа разных вариантов построения схемы формирования опорного напряжения. Выбор того или иного варианта определяется рядом конкретных условий: индексом фазовой манипуляции, соотношением сигнал/шум, элементной базой, используемой для построения приемника и т.п. Однако в любом случае вместе с опорным колебанием на фазовый детектор будет действовать шум, который, разумеется, не улучшает качества приема и демодуляции сигнала. Поэтому следует считать, что самая нижняя кривая на рис.4.15, характеризуюшая вероятность ошибки оптимального приема сигнала с к КИМ-ФМ для модуляции на + —, это нижняя граница вероятности 2' ошибки в реальном приемнике радиоразведки при перехвате цифровых сигналов.
ГЛАВА 5 РАДИОЛОКАЦИОННАЯ РАЗВЕДКА 5.1. Задачи и организация радиолокационной разведки (РЛР) Радиолокационная разведка обнаруживает, распознает, идентифицирует, определяет координаты и параметры движения объектов, способных отражать (рассеивать) энергию электромагнитных волн и обладающих радиоконтрастом с окружающей средой. Определяя параметры движения объектов разведки (радиолокационных целей), средства РЛР позволяют судить об их тактико-технических характеристиках. Средства, аналогичные используемым в РЛР, также применяют для картографирования земной, водной и ледовой поверхности, для экологического мониторинга, исследования природных ресурсов Земли.
Типовая и очень обобщенная блок-схема средства РЛР, представленная на рис. 5.1, ни чем не отличается от такой мсс схемы РЛС. Рас. 5Л. Обобцеанал блок-схема средолва РЛР К основным показателям, по которым судят об эффективности средства РЛР, обычно относят следующие. 5.1. Запачи и организация радиолокационной разведки (РЛР) 1ОЗ 1. Точность, которая измеряется величиной ошибки, сопровождающей работу средства РЛР. Как и для средств РРТР, точность по разному характеризуют для малых (нормальных) и для больших (аномальных) ошибок. Особую роль для описания точности в области малых ошибок играет нормальный закон распределения вероятностей. Дело в том, что практически любая симметричная и «узкая» по сравнению с интервалом априорных значений функция плотности распределения вероятностей ошибки может быть хорошо аппроксимирована квадратичной экспонентой — гауссовой кривой.
А поскольку для практики важны только точные системы, формирующие выходные оценки с малыми флуктуациями, условие «узости» плотности распределения вероятностей ошибки радиолокационных измерителей в реальных условиях всегда выполняются. Но если форма закона распределения И'(е) нормальных ошибок таким образом задана, достаточной характеристикой точности будут два параметра этого закона: математическое ожидание М(е)=М(».
— ).*) (ошибка смещения оценки ).«относительно истинного значения оцени- 2 Г „21 ваемой величины Х) и дисперсия пх = М)(). — ). ) 2. Характер поведения оценки (результата работы РЛР) во времени характеризуется авто- корреляционной функцией (АКФ) рх(т) = пх~ М(е(г)е(г- т) — М'(ец или функционально связанным с АКФ энергетическим спектром б,(оз). Конкретные значения больших, грубых ошибок не важна для характеристики точности.
Эти ошибки оценивают по вероятности их появления Р() е1»Зпм Такие грубые ошибки (промахи) могут происходить при неправильном раскрытии неоднозначности измерений„при сбоях в аппаратуре, при действии специально организованных дезинформируюших помех. Вероятностью характеризуют точность и в том случае, когда результат работы РЛР принимает значения на конечном множестве. Так, например, вероятностями оценивают ошибки обнаружения и распознавания радиолокационных целей.
2. Рабочая область или зона деиствия — это область геометрического пространства Яз, вы пределах которой средство РЛР обеспечивает требуемую точность. Размер рабочей области определяет максимальное удаление Я„„„объекта разведки от разведывательной РЛС. На величину Я,„влияют несколько факторов. Во-первых, на пути 2Я„„„от РЛС до цели и обратно, а также при отражении от цели, рассеивается энергия радиолокационного сигнала. Но для обеспечения точности РЛР принятый сигнал должен иметь мощность не ниже некоторого порогового значения Р„. Максимальная дальность, которой соответствует уровень !О4 Глава 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
