3. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДИКИ КОМПЕНСАЦІЇ ВЗАЄМНОГО ВПЛИВУ АЕ ЦАР
3.1 Врахування взаємного впливу АЕ в ЦАР довільної геометрії
На практиці, крім лінійних використовуються інші типи ЦАР [31, 7]. Для антенних решіток довільної геометрії можна провести апроксимацію їх площини розкриву до площини розкриву плоскої решітки з перерахуванням КВВ та відстані між АЕ (рис. 3.1). При цьому КВВ каналу, який впливає, варто розглядати як функцію кута відхилення нормалі АЕ від нормалі АЕ каналу, що коригується, та відстані між цими каналами [32]. В разі використання АЕ інших типів взаємний вплив між ними можна оцінювати за допомогою апроксимованих функцій дійсної та мнимої частин комплексного опору. Для деяких типів АЕ існує математичний апарат розрахунку власного та взаємного опору, наприклад [20].
Рис. 3.1. Апроксимація площини розкриву антенних решіток довільної геометрії до площини розкриву плоскої решітки.
3.2 Використання запропонованої методики на прикладі лінійної ЦАР
Для перевірки працездатності методики врахування взаємного впливу АЕ ЦАР можна скористатись запропонованою програмою, що наведена у додатку. При прийнятих припущеннях розглядається лінійна еквідистантна ЦАР, що складається з диполів. При цьому ДС елементарного диполю зображена на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Діаграма спрямованості елементарного диполя з розподілом синусоїдального струму ().
У загальному випадку, коли довжина диполя не відповідає половині довжини хвилі його ДС змінюється. Для прикладу, на рис. 3.3 та 3.4 порівняні ДС при різних співвідношення довжин хвилі та диполю.
Рис. 3.3. Діаграма спрямованості елементарного диполя з розподілом синусоїдального струму ( (пунктир з крапкою), (пунктир), (точка), << (сплошна лінія)).
Рис. 3.4. Діаграма спрямованості елементарного диполя з розподілом синусоїдального струму ().
Визначимо спектральні оцінки кутової координати ДВ. У якості таких будемо розглядати оцінки, отримані за допомогою найбільше часто використовуваних методів. Оцінка по методу Бартлета (3) характеризує потужність результуючого сигналу, що надходить з напрямку Xm. Розглянемо спочатку ситуацію для одного ДВ (М=1) при відсутності шумів. Через наявність взаємного впливу АЕ звужується кутовий сектор сканування, у якому можливо однозначне визначення параметрів ДВ.
Це пов’язано з тим, що з ростом відхилення напрямку візування на ДВ від нормалі решітки збільшуються неадекватність оцінки енергетики прийнятих сигналів. На рис. 3.5 представлені спектральні оцінки за методом Бартлета для кутового положення ДВ 0 а) і -400 б) при зневазі (пунктирна лінія) і у випадку повної компенсації (суцільна лінія) взаємного впливу К1 АЕ (К1=К=R). Крім того, з ростом кутової координати збільшується і зсув її оцінки.
а) б)
Рис. 3.5. Оцінки Бартлета для кутових положень ДВ а) 00 і б) -400 при зневазі (пунктирна лінія) і компенсації (суцільна лінія) взаємного впливу К1 АЕ (К1=К=R).
На рис. 3.6 зазначений зсув представлений у залежності від числа (0, 2, 4, 6, 7) АЕ, вплив яких враховується в обчислювальних процедурах. По вертикалі в градусах відкладений зсув оцінки, по горизонталі – кутова координата ДВ у градусах.
У випадку кількох рівнопотужних ДВ спектральна оцінка по методу Бартлета при взаємному впливі має ті ж характеристики що і для односигнальної ситуації (див. рис. 1.8, на якому представлена оцінка для двох ДВ із кутовими координатами 0 і 300).
Рис. 3.6. Зсув оцінки за методом Бартлета у залежності від числа АЕ,
вплив яких враховується.
Як було відзначено, метод Кейпона (5) за своїми властивостями займає проміжне місце між методом Бартлета та проекційними методами надрелеївського розрізнення.
Розглянемо спектральні оцінки для двох рівнопотужних сигналів, що надходять з напрямків та , отримані за допомогою методу Кейпона (5). На відміну від оцінок за методом Бартлета, вони менш чутливі до відповідності прийнятої моделі компенсації взаємного впливу реальному числу взаємодіючих АЕ. На рис. 3.4 наведені оцінки за методом Кейпона: суцільною лінією – при відсутності взаємного впливу, крапками – при впливі 8 АЕ, пунктиром – відповідно при урахуванні 5, 6, 7 із 8 АЕ, що впливають (відповідно рис. 3.7 а-в). По-вертикалі відкладений відгук ЦАР на два рівнопотужних сигнали, що надходять з напрямків і .
а) б) в)
Рис. 3.7. Оцінки за методом Кейпона у залежності від числа АЕ,
Розглянуті вище спектральні оцінки, отримані за умов відсутності шуму. Для прийнятих припущень про шумову компоненту сигналів, ці оцінки можна вважати асимптотичними. Однак, на практиці для формування КМ (4) необхідно використовувати не нескінченну сигнальну вибірку, а обмеженої довжини.
На рис. 3.8 наведені зсуви оцінок кута напрямку прийому одиничного сигналу за методом відповідно Кейпона при компенсації взаємного впливу 0, 2, 4, 6 АЕ при довжині вибірки – 300, ВСШ на вході приймальних каналів 12 дБ. По вертикалі в градусах відкладений зсув оцінки, по горизонталі – напрямок приходу сигналу в градусах.
При впливі шуму, наприклад, коли ВСШ становить 12 дБ за потужністю, метод Кейпона не дозволяє розрізнити два рівнопотужних сигнали з зазначеними раніше кутовими координатами (, ). Як і в випадку відсутності взаємного впливу каналів, на властивості оцінки за методом Кейпона впливає ефективна довжина антени (кількість каналів ЦАР), ВСШ на вході приймальних каналів та довжина сигнальної вибірки.
Рис. 3.8. Зсув оцінки за методом Кейпона у залежності від числа АЕ,
Розрізнення сигналів можливо зі збільшенням їх мінімального кутового рознесення, наприклад, при кутових координатах, рівних відповідно та . Для порівняння на рис. 3.9 наведені оцінки за методами: а) – Бартлета, б) – Кейпона, в) – MUSIC при компенсації взаємного впливу 6-и каналів з 8-и (пунктирна лінія), при компенсації впливу 8-и каналів з 8-и (суцільна лінія), за умови відсутності урахування взаємного впливу (лінія крапками). По-вертикалі відкладений відгук лінійної ЦАР на два рівнопотужних сигнали, що надходять з напрямків та , з ВСШ на вході приймальних каналів, рівним 12 дБ за потужністю, для довжини вибірки 300 відліків. У випадку оцінки за методом Бартлета сигнали не розрізнюються. Серед методів Кейпона та MUSIC найбільш чутливим до відповідності прийнятої моделі компенсації взаємного впливу реальному числу взаємодіючих АЕ є метод Кейпона.
На властивостях оцінок за методом Кейпона з урахуванням взаємного впливу каналів ЦАР прояв зміни ВСШ та довжини сигнальної вибірки має той же характер, що і без врахування ефекту взаємного впливу. Основну роль відіграє відповідність числа каналів, вплив яких компенсується при обробці сигналів, кількості каналів решітки, що реально впливають. Чим менше кутове рознесення сигналів, тим більше повинна бути ця відповідність.
Рис. 3.9. Оцінки за методами: а) – Бартлета, б) – Кейпона, в) – MUSIC.
3.3. Використання запропонованої методики на прикладі плоскої ЦАР при роздільній обробці інформації
Згідно п. 1.3., при проведенні роздільної обробки інформації в системі зв’язку з ЦДУ на базі плоскої ЦАР врахування взаємного впливу АЕ можливо проводити незалежно за двома площинами. Для прикладу, на рис. 20 наведені спектральні оцінки за методами Бартлета та Кейпона для 2 ДВ з кутовими координатами в 2 площинах відповідно: 1 ДВ – (-12; -5)0; 2 ДВ – (-8; 10)0.
Рис. 3.10. Оцінки за методами Бартлета та Кейпона в 2 площинах при моделюванні обробки інформації в плоскій ЦАР типу “Хреста Мілса”.
При цьому розглядалась плоска ЦАР типу “Хреста Мілса”.
При аналізі отриманих спектральних оцінок підтвердились основні положення про властивості методів, що використовуються.
3.4 Перспективи розвитку цифрового сегменту системи зв’язку з цифровою антенною решіткою
На сьогодні, у системах зв’язку подвійного призначення основний акцент став зміщатися на впровадження технології програмної архітектури радіозасобів (Software Defined Radio, SDR). Як відзначалося в [33], вона дозволяє забезпечити роботу з різними стандартами і протоколами зв’язку, їх оперативною заміну на нові, оптимізацію архітектури обладнання за ресурсами та функціональністю під конкретну розв’язувану задачу.
У підтвердження цього, навесні 2008 р. у рамках празького симпозіуму "Інформаційні системи і технології" [34] відбулася презентація проекту TACOMS POST-2000 [35]. Він розглядається в якості методології інтелектуальних телекомунікацій, покликаних забезпечити для НАТО можливість ведення коаліційних мережецентричних операцій. Відповідну групу стандартів в ініціативному порядку розробляють вчені та промисловці 15 країн. Стандарти проекту TACOMS POST-2000 засновані на підтримці протоколів тактичного Інтернету (від ІРv4 до ІРv6) з використанням наземних, повітряних і космічних ретрансляторів. Серед основних переваг TACOMS POST-2000 слід зазначити: можливість передачі файлів, відео- і інших мультимедійних даних; підтримку глобальної мобільності за рахунок абсолютної адресації всіх користувачів в адресному просторі ІРv6; велику ємність абонентських каналів, їх взаємну сумісність; захищеність каналів передачі даних при високій швидкості трафіку (до 1 Гбіт/с).
Проект спрямований на реалізацію концепції представлення бойових систем як інтеграції мереж сенсорних засобів, мереж вузлів управління та вогневих комплексів. Вони будуються на SDR-системах, і в рамках індустріальної консультативної групи НАТО NІAG зараз вивчаються можливості створення відповідної технічної бази SDR силами 10 країн НАТО. Головна перевага SDR на даному етапі – можливість домогтися сумісності різнотипних пристроїв.
Одним з технічних аспектів реалізації розглянутої технології є розвиток відповідної елементної бази, у тому числі програмувальних логічних інтегральних схем (ПЛІС). Слід зазначити, що використання ПЛІС у порівнянні з цифровими сигнальними процесорами в модулях ЦОС, дозволяє жорстко синхронізувати покрокове виконання алгоритмів ЦОС у багатоканальних системах завдяки відмові від використання апаратних переривань.
На ринку України в інтересах відомчих структур вітчизняний виробник масштабно використовує ПЛИС фірми Xilinx (США), наприклад: ОАО “ЧеЗаРа” в оптичних модемах застосовує ПЛІС Virtex-2, а фірма “Пульсар-ЛТД” (м. Дніпропетровськ) аналогічної серії – у модулях ЦОС. З огляду на це, далі доцільно більш докладно зупиниться на ПЛІС Virtex з архітектурою FPGA (Field Programmable Gate Arrays) [33].
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
