Исследование методов помехозащищенности радиотехнических систем

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Физико-технический факультет

Кафедра оптоэлектроники

КУРСОВАЯ РАБОТА

Исследование методов помехозащищенности радиотехнических систем

Работу выполнил

Андрияш Максим Владимирович

Курс 4

Специальность 210302 - Радиотехника

Научный руководитель

Доцент, к.т.н.

А.Н. Казаков

Краснодар 2013



РЕФЕРАТ

Андрияш М.В.ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Курсовая работа: 29 с. 1 рис., 4 источника.

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ, ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ, СКРЫТНОСТЬ СИСТЕМ.

Целью данной курсовой работы является, совершенствование учебно-методического комплекса дисциплины радиотехнические системы, которое включает в себя: обосновать необходимость использования и совершенствования помехозащищенных РТС, провести анализ основных характеристик и параметров помехозащищенных РТС, основных методов повышения скрытности РТС, основных методов повышения устойчивости РТС к преднамеренным помехам.

Основные результаты курсовой работы заключаются в следующем: в ходе проделанной курсовой работы было проведено обоснование необходимости использования и совершенствования помехозащищенных РТС, сделан анализ основных характеристик и параметров помехозащищенных РТС, проведен анализ основных методов повышения скрытности РТС и проведен анализ основных методов повышения устойчивости РТС к преднамеренным помехам.



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Помехозащищенность

2. Общие сведения об методах защиты от помех

2.1 Общие характеристики помехозащищенности

2.2 Взаимосвязь эффективности радиосистемы и ее помехозащищенности

2.3 Помехозащищенность систем

2.4 Скрытность систем

2.5Общие характеристики помехозащищенности

3. Обоснование необходимости использования и совершенствования помехозащищенных РТС

4. Помехозащищенность СРС

4.1 Общая характеристика помехозащищенности систем радиосвязи с ППРЧ

Заключение

Список использованных источников

помехозащищенность радиотехнический скрытность



Введение

Проблема повышения помехозащищенности систем управления и связи является весьма острой и до сих пор не нашла своего решения в большинстве прикладных задач. Решению этой проблемы способствует комплексное использование различных методов и средств (сигналов сложной формы, оптимальных методов их обработки, фазированных антенных решеток, быстродействующей цифровой техники, современной технологии, организационных мер).

Важнейшим путем достижения требуемой помехозащищенности систем радиосвязи (СРС) при воздействии организованных (преднамеренных) помех является использование сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и применения оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов обработки таких сигналов.

Тем не менее, проблема эффективности СРС с ППРЧ, исследование и разработка перспективных способов повышения помехозащищенности СРС, особенно в условиях постоянного совершенствования тактики и техники радиоэлектронного подавления (РЭП), остаются актуальными и важными как с научной, так и с практической точки зрения.

Появившиеся в последнее время возможности широкого внедрения в СРС быстродействующей микропроцессорной техники и современной элементной базы позволяют реализовать новые принципы формирования, приема и обработки сигналов с ППРЧ, включая и частотные разнесения символов с высокой кратностью и малой длительностью элементов, совместное использование М-ичной частотной манипуляции (ЧМ) и помехоустойчивого кодирования сигналов с ППРЧ и адаптивных антенных решеток. Все это позволяет обеспечить высокую помехозащищенность СРС при воздействии различных видов организованных помех.



1. Помехозащищенность

Способность радиотехнической системы (РТС) функционировать с заданным качеством в условиях радиоэлектронного противодействия (РЭП) называют её помехозащищённостью. Помехозащищённость можно охарактеризовать следующим показателем вероятности:[1]

(1)

Где, Pпд - вероятность подавления РТС, характеризует скрытность системы;

Pпу0 - вероятность (помехоустойчивость) успешного выполнения своей задачи РТС при отсутствии РЭП;

Pпу1 - вероятность успешного выполнения задачи РТС в условиях РЭП. В свою очередь вероятность Pпд предложено определять в виде:

(2)

Где, Ррз - вероятность того, что параметры сигналов, используемых в РТС, будут определены (разведаны) системой РЭП противника;

Рисп - вероятность использования противником РЭП при условии, что параметры сигналов разведаны с точностью, необходимой для организации подавления;

Рпп - вероятность действия помехи радиоэлектронного подавления на приёмник рассматриваемой РТС при условии, что параметры сигналов разведаны (оценены) с заданной точностью и средства радиоэлектронного подавления использованы.

Помехозащищенность радиосистемы характеризует ее способность сохранять заданную точность извлечения информации и пропускную способность при наличии помех.[1]

Помехозащищенность РТС обеспечивается помехоустойчивостью и скрытностью ее действия. Для научных РТС извлечения информации скрытность системы не является обязательной и поэтому понятие помехозащищенности совпадает с понятием помехоустойчивости.

Пропускная способность РТС извлечения информации определяется максимальной скоростью извлечения информации с заданной точностью

Пропускную способность С одноканальной или многоканальной, но с однородными каналами РТС, обычно оценивают в битах в секунду. Для разнородных каналов при цифровой обработке данный показатель также измеряется в этих же единицах. Таким образом, пропускная способность

(3)

При Е ЕТП,

Где, J - количество информации, извлекаемое за время Т,

е -- показатель точности,

едоп -- его допустимое значение.

Предельная теоретически достижимая пропускная способность C называется потенциальной. Она зависит от данных, принятых при ее определении. В отсутствие шумов для дискретных сообщений теория информации где Vk - средняя скорость следования к -го сигнала, щ -- число видов передаваемых символов.[3]

При наличии помехи в виде нормального белого шума справедлива формула Шеннона

Очевидно, пропускная способность С перестает зависеть от ДД.

В системах извлечения информации идеальное кодирование сообщений источника невозможно.

Разрешающей способностью РТС называется способность системы сохранять заданную точность извлечения информации при мешающем действии смежных сигналов (приходящих со смежных дальностей, с близкими доплеровскими сдвигами и т. п.). Данный показатель полностью определяется разрешением сигналов.[2]



2. Общие сведения о методах защиты от помех

В любой радиотехнической системе может существенно сказываться влияние различного рода помех, способы защиты от которых основаны на использовании различий сигналов и помех. Эти различия позволяют осуществить первичную селекцию сигналов: частотную, временную, пространственную и поляризационную. При наложении спектров сигнала и помехи подавление помехи возможно в устройствах обработки, учитывающих отличия в тонкой структуре сигнала. Возможные различия между сигналом и помехой, которые используются для подавления действия помехи, сводятся к следующим.

В случае различия спектров сигнала и помехи для борьбы с помехами применяют фильтрующие схемы. Возможны следующие ситуации:

? спектры помехи и сигнала не перекрываются,

? спектр помехи сосредоточен на участке спектра сигнала,

? спектры помехи и сигнала перекрываются, но имеются различия в их тонкой структуре.

При действии активной помехи эффективна перестройка РЛС по частоте со скоростью, не позволяющей противнику создать опасную для РЛС помеху. В этом случае помеха оказывается исключённой из полосы пропускания перестраиваемого приёмника. В случае сосредоточенной по спектру активной помехи применяются узкополосные фильтры подавления (режекции) помехи, устанавливаемые в тракте промежуточной частоты или после детектора. [1]

При перекрытии спектров помехи и сигнала, когда перестройка по частоте или режекция неэффективна, используют гребёнчатые или согласованные фильтры. Различия в структуре спектров сигнала и помехи используются также в устройствах селекции движущихся целей (СДЦ) на фоне пассивных помех. Принципы СДЦ будут рассмотрены ниже.

Различия во временной структуре сигналов и помех используютдля борьбы с импульсными помехами, имеющими отличающиеся от сигнала параметры: длительность, период повторения, момент времени прихода. Применение кодирования сигнала по числу импульсов и интервалу между ними, селекция по длительности при автосопровождении цели - вот некоторые из существующих методов борьбы с указанными видами помех.

Различия в пространственном положении источников сигнала и помехи позволяют существенно ослабить действие помехи за счёт повышения разрешающей способности РЛС и РНС по угловым координатам, подавления боковых лепестков ДН, компенсации помех, попадающих по боковым лепесткам ДН.

Различия в поляризационной структуре сигналов и помех используют в настоящее время для подавления мешающих отражений от гидрометеоров за счёт применения поляризованных антенн. [2]

2.1 Общие характеристики помехозащищенности

Помехозащищенность радиосистемы характеризует ее способность сохранять заданную точность извлечения информации и пропускную способность при наличии помех.

Помехозащищенность РТС обеспечивается помехоустойчивостью и скрытностью ее действия. Для научных РТС извлечения информации скрытность системы не является обязательной и поэтому понятие помехозащищенности совпадает с понятием помехоустойчивости.

Пропускная способность РТС извлечения информации определяется максимальной скоростью извлечения информации с заданной точностью

Пропускную способность С одноканальной или многоканальной, но с однородными каналами РТС, обычно оценивают в битах в секунду. Для разнородных каналов при цифровой обработке данный показатель также измеряется в этих же единицах. Таким образом, пропускная способность С = max(Jr) при е ЕТП, где J - количество информации, извлекаемое за время Т, е -- показатель точности, ЕДОП -- его допустимое значение.

Предельная теоретически достижимая пропускная способность C называется потенциальной. Она зависит от данных, принятых при ее определении. В отсутствие шумов для дискретных сообщений теория информации где Vk - средняя скорость следования к -го сигнала, щ -- число видов передаваемых символов.

При наличии помехи в виде нормального белого шума справедлива формула Шеннона

Очевидно, пропускная способность С перестает зависеть от ДД.

В системах извлечения информации идеальное кодирование сообщений источника невозможно.

Разрешающей способностью РТС называется способность системы сохранять заданную точность извлечения информации при мешающем действии смежных сигналов (приходящих со смежных дальностей, с близкими доплеровскими сдвигами и т. п.). Данный показатель полностью определяется разрешением сигналов.[3]

2.2 Взаимосвязь эффективности радиосистемы и ее помехозащищенности

Радиосистемы управления и связи, как правило, являются составной частью сложных комплексов управления (объектами, людьми) и предназначаются для оценки и передачи измерительной информации, характеризующей вектор состояния управляемых объектов, для передачи командной и различного вида связной информации.

Способность комплекса управления выполнить задачу в заданных условиях принято характеризовать его эффективностью. Естественно, что для радиосистем управления и связи, являющихся частью такого комплекса, целесообразно ввести понятие эффективности, под которой следует понимать способность выполнить задачу (частную, по отношению к комплексу в целом) в заданных условиях. Эффективность систем управления и связи зависит от ряда факторов, таких как точность, живучесть, надежность, помехозащищенность, верность передачи информации. В разных системах управления и связи, а также на разных этапах их работы значимость перечисленных факторов может быть неодинаковой. Так, в системах управления движущимися объектами на первый план, как правило, выступает фактор точности оценки параметров движения или точности оценки вектора состояния объекта. Если же такая оценка осуществляется в условиях радиопротиводействия, то большое значение приобретает фактор помехоустойчивости или помехозащищенности радиосистемы. При этом требуемая точность оценки вектора состояния объекта должна достигаться в сложной помеховой обстановке, что в значительной степени будет определяться помехоустойчивостью системы управления. Точностные характеристики оказываются весьма важными и в системах связи. Так, от точности синхронизации в системах цифровой связи зависит верность принимаемой информации. При этом часто точность и помехоустойчивость оказываются тесно связанными.

Современные радиосистемы управления представляют собой сложные многофункциональные (совмещенные) системы, в которых один и тот же сигнал может использоваться как для измерения параметров движения, так и, синхронизации и передачи командной (связной) информации. Очевидно, что в таких системах взаимосвязь точности и помехоустойчивости становится еще более тесной. [3]

2.3 Помехозащищенность систем

Под помехозащищенностью системы управления и связи будем понимать ее способность выполнять задачи в условиях радиоэлектронного подавления (РЭП). Таким образом, помехозащищенность представляет собой то слагаемое эффективности систем, которое характеризуется способностью противостоять мерам РЭП. Поэтому количественный критерий помехозащищенности должен согласовываться с критерием эффективности. Так как в качестве критерия эффективности как меры успешности выполнения заданной задачи принимается вероятность ее выполнения, то ,в качестве критерия помехозащищенности целе- сообразно принять вероятность выполнения заданной задачи системой (например, заданной верности передачи информации или точности) в условиях РЭП;

В общем случае РЭП включает два последовательных этапа -- радиотехническую разведку и радиопротиводействие. Целью радиотехнической разведки является установление факта работы (излучения) радиоэлектронной системы (РЭС) и определение ее параметров, необходимых для организации радиопротиводействия. Целью радиопротиводействия является создание таких условий, которые затруднили бы работу РЭС или вообще привели к срыву выполнения задачи.

Основным способом радиопротиводействия является постановка помех. Постановка помех будет тем эффективнее, чем больше информации о подавляемой РЭС будет выявлено на этапе радиоразведки и использовано при организации радиопротиводействия. Таким образом, помехозащищенность РЭС будет зависеть от технических характеристик РЭС, от взаимного расположения РЭС и аппаратуры разведки и подавления, от тактики использования РЭС, от времени работы и т. д. Сочетание этих характеристик и условий носит случайный характер, поэтому помехозащищенность следует рассматривать для некоторых строго определенных условий.

Если обозначить -- вероятность разведки параметров РЭС, необходимых для организации радиопротиводействия, а -- вероятность нарушения работы РЭС в результате радиопротиводействия, то критерий помехозащищенности можно представить в следующей форме: . Вероятность количественно отражает свойство РЭС, которое может быть названо скрытностью. Под скрытностью будем понимать способность РЭС противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на обнаружение факта работы РЭС и определения необходимых для радиопротиводействия параметров сигнала. Соответственно величину можно принять в качестве критерия скрытности.

Вероятность зависит от способности РЭС выполнять задачу при действии помех. Поэтому величина может быть принята в качестве критерия помехоустойчивости. Этот критерий определяет вероятность выполнения системой задачи в условиях радиоподавления. Таким образом, помехозащищенность РЭС определяется ее скрытностью и помехоустойчивостью. Рассмотрим отдельные показатели помехозащищенности. [1]

2.4 Скрытность систем

Радиотехническая разведка, как правило, предполагает последовательное выполнение трех основных задач: обнаружение факта работы РЭС (обнаружение сигнала), определение структуры обнаруженного сигнала (на основе определения ряда его параметров) и раскрытие содержащейся (передаваемой) в сигнале информации. Последняя задача иногда имеет самостоятельное значение (является одной из конечных целей). В общем случае раскрытие смысла передаваемой информации позволяет организовать более эффективное РЭП. Перечисленным задачам радиотехнической разведки могут быть противопоставлены три вида скрытности сигналов: энергетическая, структурная и информационная. Энергетическая скрытность характеризует способность противостоять мерам, направленным на обнаружение сигнала разведывательным приемным устройством. Как известно, обнаружение сигнала происходит в условиях, когда на разведывательный приемник действуют помехи (шумы), и может сопровождаться ошибками двух видов: пропуск сигнала при его наличии на входе и ложное обнаружение (ложная тревога) при отсутствии сигнала. Эти ошибки носят вероятностный характер. Количественной мерой энергетической скрытности может являться вероятность правильного обнаружения (при заданной вероятности ложной тревоги рлт), которые в свою очередь зависят от отношения сигнал-помеха в рассматриваемой радиолинии и правила принятия решения на обнаружение сигнала.

Структурная скрытность характеризует способность противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на раскрытие сигнала. Это означает распознавание формы сигнала, определяемой способами его кодирования и модуляции, т. е. отождествление обнаруженного сигнала с одним из множества априорно известных сигналов. Следовательно, для увеличения структурной скрытности необходимо иметь по возможности больший ансамбль используемых сигналов и достаточно часто изменять форму сигналов. Задача определения структуры сигнала является также статистической, а количественной мерой структурной скрытности может служить вероятность раскрытия структуры сигнала при условии, что сигнал обнаружен. Таким образом, является условной вероятностью.

Информационная скрытность определяется способностью противостоять мерам, направленным на раскрытие смысла передаваемой с помощью сигналов информации. Раскрытие смысла передаваемой информации означает отождествление каждого принятого сигнала или их совокупности с тем сообщением, которое передается. Эта задача решается выяснением ряда признаков сигнала, например, места данного сигнала в множестве принятых, частости его появления, связи факторов появления того или иного сигнала с изменением состояния управляемого объекта и т. д. Наличие априорной и апостериорной неопределенностей делает эту задачу вероятностной, а в качестве количественной меры информационной скрытности принимают вероятность раскрытия смысла передаваемой информации при условии, что сигнал обнаружен и выделен (т. е. структура его раскрыта). Следовательно, также является условной вероятностью.

Скрытность определяется вероятностью разведки сигнала РЭС , поэтому . Часто задача раскрытия смысла передаваемой информации не ставится, и тогда можно принять и . В ряде случаев для организации радиопротиводействия достаточно обнаружить сигнал подавляемой РЭС. При этом отождествляется с . Энергетическая и структурная скрытность являются важнейшими характеристиками сигнала и РЭС, с которыми сталкиваются как инженеры-проектировщики радиоаппаратуры, так и инженеры, эксплуатирующие ее. Поэтому этим видам скрытности в дальнейшем будет уделено основное внимание.[2]

2.5 Помехоустойчивость

Под помехоустойчивостью РЭС понимается способность выполнять задачу при действии помех, создаваемых при организации РЭП. Таким образом, помехоустойчивость -- это способность РЭС противостоять вредному влиянию помех. Часто анализ помехоустойчивости осуществляют независимо от причины появления помехи на входе РЭС. Поскольку помехоустойчивость зависит от ряда случайных причин, то количественной мерой ее может быть вероятность нарушения функционирования РЭС (невыполнение заданной задачи) при воздействии помех.

Вероятность можно определить как вероятность! того, что фактическое значение отношения сигнал-шум { на выходе приемника РЭС станет меньше некоторого критического (для данного вида помехи), при котором функционирование РЭС нарушается, т. е. ). Помехоустойчивость РЭС зависит от сочетания большого числа факторов -- вида (формы) помехи, ее интенсивности, формы полезного сигнала, структуры приемника, антенны, применяемых способов борьбы с помехами и т. д. Эти факторы определяют направления исследования помехоустойчивости, которые частично будут рассмотрены в дальнейшем. Здесь остановимся на энергетической помехоустойчивости приема, которая определяется энергетическими характеристиками сигнала и помехи в предположнии различия их по форме и согласования приемника с сигналом при флуктуационной помехе. Это согласование в реальных условиях имеет место и не нарушает общности анализа. Такое рассмотрение позволяет выявить ряд полезных закономерностей, а также предъявить требования к сигналам РЭС, которые обеспечивают повышение помехоустойчивости.

Вначале рассмотрим помехоустойчивость собственно приемника сложного сигнала, а затем помехоустойчивость РЭС. Известно, что максимальное отношение сигнала к белому шуму на выходе оптимального приемника не зависит от формы сигнала и равно Следовательно, если выделение сигнала происходит на фоне только внутренних шумов приемника, то помехоустойчивость приемников, согласованных с сигналами любой формы, будет одинаковой. Если же помеха создается внешним источником помех, то удобно представить q в виде отношения мощностей сигнала и помехи. Если помеха имеет равномерную спектральную плотность в полосе сигнала F, то для сигнала длительностью Т можно записать

(4)

Где, .

Покажем, что формула (1.20) будет справедлива и при действии узкополосной помехи мощностью . Так, если представить оптимальный приемник в виде коррелятора, то на выходе перемножителя коррелятора произойдет расширение спектра этой помехи до значения полосы сигнала F, а через интегратор с пределом интегрирования Т пройдет лишь часть спектра помехи. В результате мощности помехи и сигнала на выходе коррелятора соответственно будут равны , а отношение сигнал помеха определится из (1.20). Из формулы (1.20) следует, что чем больше база сигнала, тем большая мощность помехи потребуется для подавления приемника при заданных значениях q, .

Нетрудно показать, что помехоустойчивость приемника сложного сигнала относительно импульсной помехи длительности будет определяться Очевидно, когда на вход приемника будут действовать смесь широкополосной и узкополосной помех с мощностями и, то

(5)



3. Обоснование необходимости использования и совершенствования помехозащищенных РТС

Интенсивное развитие средств передачи информации (радиосвязи, телеметрии, радиолокации и т.д.) привело к значительной насыщенности эфира электромагнитными излучениями. Причем ситуация осложняется тем, что в ограниченном пространстве одновременно могут работать десятки и сотни РЭС в непрерывном и импульсном излучении, простыми и сложными сигналами, на прием и на передачу. Так, на океанском корабле, используемом в качестве пункта слежения, связи и управления космическим кораблем имеется: радиосвязное КВ и УКВ оборудование; система определения координат корабля; система единого времени; система приема данных о координатах спутника; система медицинского контроля состояния космонавтов; система слежения за спутником при помощи РЛС (Ризл=1 МВт, f5,45,8 Гц); система командного управления (Ризл=10 кВт, f400500 МГц); система приема телеметрических данных (Рпр= -127 дб/В, f105140 МГц, 210200 МГц; 2,22,3 ГГц); система КВ и ДМВ радиосвязи для передачи в реальном масштабе времени телеметрических данных, полученных от спутника и т.д.[2]

Тесноту в эфире увеличивает не только количественный рост радиоэлектронной техники, но и некоторые ее качественные изменения. Высокий уровень чувствительности (до 10-22 Вт) и широкая полоса пропускания многих современных РПУ делает их весьма подверженными радиопомехам. Это относится, например, к приемной аппаратуре с малошумящими ПУ, ЛБВ и ТУ, при разработке которых главное внимание уделяется повышению чувствительности. Подобная аппаратура подвержена не только регулярным излучениям передатчиков, но и от хаотических широкополосных помех, порождаемых разнообразными переключателями, коммуникационными устройствами, системами зажигания и т.д.

Создание сверхмощных импульсных передатчиков (например, МЦР) привело к росту излучений на второй, третьей и последующих гармониках основной частоты.

Необходимо отметить, что значительное количество РЭС работает одновременно в одном и том же диапазоне частот. Отсюда видно, что в современных условиях на вход радиоприемных устройств (РПУ) весьма вероятно поступление помехи от близ расположенных РЭС, причем эта помеха может иметь весьма большой уровень. Несмотря на это, часто основное внимание разработчиков радиоаппаратуры уделяется получению максимально возможного отношения сигнал/шум. Здесь необходимо остановиться на критерии целесообразности, т.е. в столь сложной помеховой ситуации, о которой было сказано выше, может быть и нецелесообразно добиваться очень большого отношения сигнал/шум. Целесообразно при определенном (удовлетворительном для практики) отношении сигнал/шум стремиться к получению лучших характеристик совместимости РЭС. Таким образом, одной из проблем, возникающих при создании и эксплуатации РЭА, является обеспечение электромагнитной совместимости РЭС (ЭМС РЭС). Под этим названием понимается также совокупность свойств РЭС и условий их работы, при которых возможна нормальная работа РЭС (т.е. сохранение их определенных качественных характеристик). Эта проблема охватывает широкую область радиоэлектроники и включает в себя:

математическую модель - анализ помеховых ситуаций и прохождения сигналов (взаимных помех) через типовые РЭС;

синтез сигналов РПУ, передатчиков и антенных устройств, обеспечивающих ЭМС РЭС;

организацию работы РЭС, обеспечивающую минимальное влияние РЭС друг на друга (частотная, временная и поляризационная регламентация и т.д.);

разработка нормирования и методов измерения параметров ЭМС.

Одной из рекомендуемых мер является замена отдельных станций узкого назначения многоцелевыми комплексами.



4. Помехозащищенность СРС

Радиосистемы управления и связи, как правило, являются составной частью сложных комплексов управления (объектами, людьми) и предназначаются для передачи измерительной информации, характеризующей вектор состояния управляемых объектов, передачи командной и различного вида связной информации. При этом требуемая точность передачи сообщений, а также и выполнение других функций должны достигаться в сложной помеховой обстановке, что в значительной степени будет определяться помехоустойчивостью канала связи.

В связи со сложной криминогенной обстановкой и террористической угрозой важное значение имеет устойчивость канала связи к действию преднамеренных помех, создаваемых третьими лицами с целью искажения, приостановки или прекращения передачи информации. Отдельного внимания требуют объекты, имеющие критически важное значение (например, магистральные продуктопроводы), использующие открытые каналы связи для мониторинга технического состояния.

Как правило, для таких объектов известен характер и структура передаваемой по каналу связи информации (сигналы с датчиков, команды управления отдельными устройствами). Сообщения обычно передаются периодически и в пакетном режиме. Третьими лицами с помощью средств радиотехнической разведки возможно длительное накапливание информации о режиме связи, используемых частотных диапазонах, типах сигналов, модуляции и пр.

Данная информация может использоваться как для формирования режима противодействия системе связи в целом, так и конкретных преднамеренных помех каналу. Поэтому для повышения помехоустойчивости возникает необходимость своевременного обнаружения факта присутствия преднамеренной помехи в принятом сигнале и адаптации канала связи к действию помехи.

Как известно, помехозащищенность средств радиосвязи (СРС) достигается за счет комплекса организационных мер, способов и средств, направленных на обеспечение устойчивой работы СРС в условиях воздействия организованных (преднамеренных) помех радиоэлектронного подавления (РЭП).

Процесс функционирования СРС в условиях организованных помех по своей физической сущности может быть представлен как радиоэлектронный конфликт, в котором с одной стороны участвуют СРС, а с другой - система РЭП, состоящая в общем случае из станции радиотехнической разведки (РТР) и непосредственно станции помех. На рисунке 1 в общем виде представлена структурная схема радиоэлектронного конфликта.

Защищенным считается канал, обеспечивающий требуемые показатели скрытности передачи информации и устойчивости к действию преднамеренных помех. Модель защищенного канала связи (ЗКС) должна дополнительно содержать модель специально разработанного передаваемого сигнала, модель преднамеренных помех, способы борьбы с помехами.[4]

4.1 Общая характеристика помехозащищенности систем радиосвязи с ППРЧ

Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ

Известно, что помехоустойчивость и скрытность являются двумя важнейшими составляющими помехозащищенности СРС.

При этом в общем случае под помехоустойчивостью СРС с ППРЧ (впрочем, как и любых других СРС) понимается способность нормально функционировать, выполняя задачи по передаче и приему информации в условиях действия радиопомех. Следовательно, помехоустойчивость СРС - это способность противостоять вредному воздействию различного вида радиопомех, включая, в первую очередь, организованные помехи.

Стратегия борьбы с организованными помехами СРС с ППРЧ заключается, как правило, в «уходе» сигналов СРС от воздействия помех, а не в «противоборстве» с ними, как это реализуется в СРС с ФМ1ИПС. Поэтому в СРС с ППРЧ при защите от помех важной характеристикой является фактическое время работы на одной частоте. Чем меньше это время, тем выше вероятность того, что сигналы СРС с ППРЧ не будут подвержены воздействию организованных помех.

Помехоустойчивость СРС с ППРЧ зависит не только от времени работы на одной частоте, но и от других важных параметров станции помех (СП) и СРС, например, от вида помехи и ее мощности, мощности полезного сигнала, структуры приемного устройства и заложенных в СРС способов помехоустойчивости.

Эффективное воздействие помех на СРС с ППРЧ может быть достигнуто лишь при условии знания постановщиком помех соответствующих параметров сигналов СРС, например, центральных частот каналов, скорости скачков частоты, ширины информационной полосы частот, мощности сигнала и помехи в точке нахождения приемного устройства СРС. Указанные параметры СРС постановщик помех добывает, как правило, непосредственно с помощью станции радиотехнической разведки (РТР), а также путем пересчета измеренных параметров СРС в другие, функционально связанные с ними, характеристики СРС. Например, измерив длительность скачка частоты, можно рассчитать ширину полосы частотного канала приемника СРС.

В общем случае РТР путем приема и анализа перехваченных сигналов не только СРС, но и других радиоэлектронных средств (РЭС) обеспечивает сбор информации о противной стороне в целом. Сигналы СРС и РЭС содержат много технических характеристик, являющихся разведывательными сведениями. Эти характеристики определяют «электронный почерк» СРС и РЭС и позволяют установить их возможности, назначение и принадлежность.

Обобщенный алгоритм сбора данных радиотехнической разведкой о параметрах сигналов и характеристиках СРС изображен на рис.1

Рисунок 1 - Обобщенный алгоритм сбора данных радиотехнической разведкой о параметрах сигналов и характеристиках СРС

Для оценки помехоустойчивости СРС в условиях воздействия различных видов помех необходимо иметь соответствующие показатели. При выбранных моделях сигнала, собственного шума приемного устройства и аддитивных помех в системах передачи дискретных сообщений предпочтительным показателем количественной меры помехоустойчивости является средняя вероятность ошибки (СВО) на бит информации.[4]

Другие показатели помехоустойчивости СРС, например, требуемое отношение сигнал-помеха, при котором обеспечивается заданное качество приема информации, вероятность ошибки в кодовом слове и другие, могут быть выражены через СВО на бит. Минимизация СВО на бит при условии равновероятной передачи символов может быть достигнута за счет использования алгоритма, реализующего правило максимального правдоподобия

, (6)

при всех ,

которое для двоичных СРС имеет вид:

, (7)

где - отношение правдоподобия для -го сигнала.

При дальнейшем изложении наибольшее внимание будет сосредоточено на разработке и анализе алгоритмов расчета СВО на бит информации. Анализ СВО на бит будет проводиться в условиях действия гауссовских шумов приемного устройства СРС и аддитивных организованных помех, в основном, применительно к каноническим (типовым) системам с ЧМ, которые являются базовой основой более сложных СРС.



Заключение

Основные результаты курсовой работы заключаются в следующем:

1.Было проведено обоснование необходимости использования и совершенствования помехозащищенных РТС.

2.Был сделан анализ основных характеристик и параметров помехозащищенных РТС.

3.Был проведен анализ основных методов повышения скрытности РТС.

4.Был проведен анализ основных методов повышения устойчивости РТС к преднамеренным помехам.

 Список использованных источников

Информационные технологии в радиотехнических системах: учебное пособие/ В.А.Васин, И.Б.Власов, Ю.М.Егоров и др, Под ред. И.Б.Федорова. -м.:изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана, 2004.-672с

Радиотехнические системы: Учеб.для вузов по спец. “Радиотехника”. Под ред.Ю.П.Казаринова. - М.:Высшая школа , 2005.

Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. -М.: Радио и связь, 1986.-512 с.

Основы радиотехнических систем: учебное пособие / Ю.Т.Зырянов, О.А.Белоусов, П.А.Федюнин. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО “ТГТУ” , 2011. - 144с.

Размещено на Allbest.ru