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

ОТЗЫВ официального оппонента доктора технических наук, профессора Шахтарина Бориса Ильича на диссертационную работу БОЙКОВА Владимира Викторовича на тему «Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.12.04— «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения».

Актуальность работы Достигнутая в настоящее время точность позиционирования в несколько метров отвечает большинству поставленных задач, однако не может быть улучшена без существенной модернизации всех компонентов навигационных систем. Поэтому проблема, решаемая в диссертации, связанная с разработкой новых типов измерительных сигналов, обладающих улучшенными характеристиками, а также позволяющих обеспечить повышенную электромагнитную совместимость СРНС, является актуальной. В своей диссертационной работе Бойков В.В. предлагает формировать новые шумоподобные сигналы на основе многопозиционных псевдослучайных последовательностей ~ПСП) с использованием многопозиционные поднесущих ПСП.

Данные сигналы обладают характеристиками, отличными от их двоичных аналогов, что позволяет решить ряд имеющихся проблем. Соответственно, задача разработки и исследования характеристик новых сигналов, а также алгоритмов их обработки достаточно актуальна. Во введении автором сформулированы цели и задачи исследования, научные результаты и их новизна, перечислены положения, выносимые на защиту.

Указана практическая ценность проводимых исследований для построения сигналов СРНС, а также для других областей радиотехники. В первой главе достаточно подробно рассмотрены сигналы современных СРНС первого и второго поколения. Особое внимание уделено сигналам с меандровыми поднесущими. Показаны возможные недостатки их использования, в частности наличие у меандровых сигналов автокорреляционной функции пилообразной формы в области основного корреляционного пика, что может снизить точность позиционирования. По итогам главы сделаны выводы о перспективности рассмотрения новых типов сигналов, формируемых сигналов на основе сразу двух многопозиционных ПСП вЂ” основного навигационного кода, модулированного многопозиционной поднесущей ПСП, и актуальности темы диссертации.

Во второй главе рассмотрены новые модификации сигналов на основе многопозиционных ПСП и многопозиционных поднесущих. Исследованы их структурные и корреляционные свойства. Для получения многопозиционных ПСП больших длин разработан программный комплекс для расчета многозначных неприводимых примитивных полиномов. Приведен статистический анализ характеристик, полученных ПСП и показаны преимущества их использования.

В результатах исследований отмечено, что при когерентной обработке многопозиционных сигналов с использованием действительной части АКФ флуктуации боковых пиков АКФ существенно меньше в сравнении с их двоичными аналогами. Данный факт влияет на вероятностные характеристики обнаружения сигнала, помехозащищенность и точность измерения задержки сигнала по времени. В третьей главе автором исследованы энергетические спектры меандровых сигналов и новых многопозицио нных сигналов. При этом разработана методика анализа их спектральных плотностей мощности (СПМ) и получены довольно простые аналитические выражения, связывающие СПМ и ковариационные функции этих сигналов.

При этом шумоподобный сигнал рассматривался как эргодический случайный процесс. Проведен анализ графиков при различных длинах поднесущей ПСП. Сделан вывод, что применение многопозиционных поднесущих позволяет более гибко управлять формой и расположением на частотной оси СПМ шумоподобного сигнала, по сравнению с обычными меандровыми сигналами. Данный факт позволяет утверждать, что за счет выбора фазо вой структуры поднесущей можно разместить несколько сигналов на одной опорной частоте и обеспечить их электромагнитную совместимость. В четвертой главе автором разработаны и проанализированы алгоритмы поиска и обнаружения навигационных сигналов. Приведены алгоритмы ускоренной обработки многопозиционных ПСП на базе обобщенного быстрого преобразования Фурье в базисе функций Виленкина-Крестенсона.

Рассмотрен алгоритм обработки ВОС-сигнала в базисе функций Уолша. Проведено сравнение обычного и ускоренного алгоритма и получена оценка выигрыша 2 предложенных алгоритмов, который может составить около 2-х порядков при длине ПСП более 10000 символов. В заключении представлены результаты проведенных исследований и разработок, выводы по работе и даны рекомендации по использованию новых сигналов в СРНС. Достоверность и обоснованность полученных результатов Достоверность полученных результатов обоснована корректным использованием математического аппарата, подтверждена методами 1, 2 3.

Научная новизна: Разработан алгоритм получения новых сигналов на многопозиционных ПСП и многопозиционных поднесущих ПСП. Изучены корреляционные характеристики полученных многопозиционных сигналов, проведено их сравнение и с бинарными сигналами, показано уменьшение дисперсии боковых пиков действительной части АКФ. Разработан метод анализа спектральных характеристик шумо подобных сигналов. Показано, что с помощью выбора структуры поднесущей многопозицио иной ПСП можно управлять формой и расположением спектральной плотности мощности сигнала на частотной оси.

Разработаны алгоритмы ускоренной обработки полученных сигналов, исследована их вычислительная сложность и произведена оценка выигрыша по сравнению с традиционными алгоритмами. Практическая значимость: Новые сигналы, предложенные в диссертационной работе, при определенных условиях (когерентный прием) могут обеспечить повышенную помехозащищенность„лучшую электромагнитную совместимость по сравнению с бинарными аналогами, а в случае использования в СРНС увеличить точность позиционирования. Методы и результаты диссертационной работы были использованы НИР «Развитие» (НТО «Оценка эффективности и разработка проблем реализации сигналов с кодовым разделением в системе ГЛОНАСС»), выполненной в ФГУПЦНИИмаш. Результаты диссертационных исследований были использованы при разработке алгоритмов обработки сигналов в рамках НИОКР «Разработка модулей навигации по потокам верхнего и нижнего уровней» 000 «СНК Системс».

математического моделирования и машинным экспериментом, полученными актами о внедрении. Публикации Основные результаты опубликованы в 13 научных работах, из которых 3 статьи - в журналах, определенных перечнем ВАК. Одна статья опубликована в журнале "Радиотехника и электроника". Замечания и недостатки к диссертационной работе: 1. Недостаточно обосновано увеличение точности позиционирования при применении мн ого позиционной фазо вой модуляции и предлагаемых сигналов. 2. Автор не рассматривает взаимно-корреляционные функции предложенных в работе сигналов и не проводит соответствующие исследования. Это обедняет результаты работы.

3. В главе 3 шумоподобный сигнал рассматривается как эргодический процесс без достаточного обоснования. 4. Алгоритмы ускоренной обработки, предложенные в главе 4, рассмотрены лишь для частных случаев применения М-последовательностей, многопозиционных .ПСП, а также для одного меандрового сигнала.

Общий случай не рассмотрен. Поэтому предложенные алгоритмы требуют доработки для полноценного применения на практике. 5. В схеме устройства ускоренного обнаружения сигнала целесообразно рассматривать ситуацию, когда на вход АЦП поступает несколько сигналов различных спутников, которые могут оказывать влияние друг на друга.

Результат преобразования входного сигнала в одну из функций Уолша или Виленкина-Кристенсона, автор не рассматривает. б. Изученные автором спектральные и корреляционные характеристики полученных сигналов не проверены экспериментально, хотя и использованы в НИР ФГУП ЦНИИмаш. Выводы Данная диссертация является современной научно-квалификационной работой и представляет новое решение актуальной научно-технической задачи: исследование спектральных и корреляционных характеристик сигналов с многопозиционной фазовой модуляцией, а также разработку алгоритмов их ускоренной обработки. Она является самостоятельным исследованием, выполнена на высоком научном уровне с использованием современных методов математического моделирования и содержит новые результаты.

Результаты работы прошли серьезную апробацию на ряде российских и международных конференций. Из представленных материалов и публикаций можно сделать вывод, что результаты получены лично автором. Содержание автореферата соответствуетдиссертации. Официальный оппонент: профессор кафедры «Автономные информационные и управляющие системы» ФГБОУ ВПО «МГТУ им.

Н.Э.Баумана» доктор технических наук, профессор Шахтарин Борис Ильич ~'~, б9, 26т',Г Подпись профессора кафедры «Автономные информационные и управляющие системы», Шахтарина Б.И, подтверждаю Руководитель научно-учебного комплекса "Специальное Машиностроение" ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э.Баумана " д.т.н., профессор ин В.Т. .~. ОЗ.АО-~.Г Федеральное госу высшего професс технический унив 105005, г.Москва, +7 (499) 2б3-63-91, Ъашпап Ьшзш.ги, ное учреждение государственный Ь:/йжгв.Ьтзш.ги Заключение Диссертация «Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем» соответствует требованиям, предъявляемым ВАК к кандидатским диссертациям по специальности: 05.12.04 — «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», а автор диссертации Бойков Владимир Викторович заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук.

.