Метод определения влияния дестабилизирующих факторов цифровых фильтров на многокритериальный синтез средств радиосвязи авиационных робототехнических устройств

Цель исследования – разработка метода определения влияния дестабилизирующих факторов в нерекурсивных цифровых фильтрах частотной селекции на целевую функцию многокритериального структурнопараметрического синтеза средств радиосвязи с полезной нагрузки авиационных робототехнических устройств.

Методы. При проведении исследований получены математические выражения зависимости вероятности ошибки на бит (BER) от среднего отношения сигнал-шум при прохождении сигналов через симметричные нерекурсивные цифровые фильтры с квадратурной амплитудной модуляцией позиционностью не более 4096, неравномерностями сигнального созвездия не более 5. Полученные результаты необходимы для выполнения многокритериального синтеза радиосистем, адаптивных к когнитивно сформированному полётному заданию. 

Результаты. В ходе проведенных исследований: 1) продемонстрирована математическая модель структурно-параметрического синтеза средств радиосвязи с авиационными робототехническими устройства, в основу которой положены критерии минимизации: электронно-вычислительных ресурсов при заданной помехоустойчивости; излучения вне полосы рабочих частот; пик-фактора сигналов; действия узкополосных, широкополосных и структурных помех в радиоканале при заданной пропускной способности; использования структурно-функциональных узлов, характерных для существующей информационно-коммуникационной среды; 2) выявлена аналитическая зависимость влияния параметров одного из нескольких структурно-функциональных узлов (цифровых фильтров частотной селекции) на критерии синтеза средств связи. Рассмотрены аппроксимирующие функции вида – Кайзера, Тьюки, Барлетта-Хана, Чебышева. Показано влияние порядка фильтра на эквивалент энергетического проигрыша в информационных линиях связи авиационных робототехнических устройств.

Заключение. Представлен метод определения влияния неравномерности АЧХ симметричного нерекурсивного цифрового фильтра в устройствах приёма и обработки радиосигналов многокритериальных средств связи с полезной нагрузкой авиационных робототехнических устройств. Предложенный подход повышает достоверность определения значений критериев минимизации электронно-вычислительных ресурсов при заданной помехоустойчивости, излучения вне рабочей полосы частот, а также использования структурнофункциональных узлов, характерных для существующей информационно-коммуникационной среды.

1. Метод и алгоритм автономного планирования траектории полета беспилотного летательного аппарата при мониторинге пожарной обстановки в целях раннего обнаружения источника возгорания / Р. А. Томакова, С. А. Филист, А. Н. Брежнева [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 13, № 1. С. 93–110.

2. Галкин В. А. Основы программно-конфигурируемого радио. М.: Горячая линия – Телеком, 2023. 372 с.

3. Лисничук А. А. Процедура многокритериального синтеза OFDM-радиосигналов для снижения пик-фактора и повышения структурной скрытности систем передачи информации // Вестник Рязанского радиотехнического университета. 2021. № 77. С. 17–28.

4. Лисничук А. А. Многокритериальный синтез радиосигналов с прямым расширением спектра для адаптивных к узкополосным и структурным помехам систем передачи информации // Цифровая обработка сигналов. 2022. № 1. С. 19–23.

5. Многокритериальный подход к выбору процедуры кодирования телеметрических радиосигналов сложных технических объектов / С. Н. Кириллов, А. А. Лисничук, П. С. Писака [и др.] // Вестник Рязанского радиотехнического университета. 2021. № 75. С. 3–14.

6. Концепция построения интеллектуальной информационно-телекоммуникационой системы по контролю и управлению жизнедеятельностью пчелиных семей / И. Г. Бабанин, Е. Ю. Бабанина, А. А. Боголюбская [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. Т. 12, № 2. С. 8–26.

7. Оценка дальности передачи видеоинформации различного качества при мониторинге чрезвычайных ситуаций с беспилотного летательного аппарата / М. Ю. Алемпьев, Д. С. Коптев, В. Г. Довбня, Е. В. Скрипкина // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 13, № 2. С. 31–44.

8. Метод параметрического синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средств радиомониторинга источников радиоизлучения с квадратурной амплитудной модуляцией спутниковых систем связи / И. Г. Бабанин, И. Е. Мухин, Е. Ю. Бабанина, А. В. Хмелевская // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. Т. 12, № 4. С. 41–63.

9. Фокин Г. А. Принципы и технологии цифровой связи на основе программно-конфигурируемого радио: обзор современных тенденций в области создания комплекса подготовки специалистов // Труды учебных заведений связи. 2019. № 5 (1). С. 78–94.

10. Довбня В. Г., Коптев Д. С. Модифицированная математическая модель приемного тракта цифровых линий связи // Телекоммуникации. 2022. № 6. С. 16–23.

11. Леон Г., Коптев Д. С. Оценка влияния качества функционирования гетеродинов радиоприемных устройств на помехозащищенность приема цифровых сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией // Системы формирования и обработки сигналов в области бортовой связи. 2023. Т. 6, № 1. С. 264–268.

12. Конаныхин А. Ю., Конаныхина Т. Н., Панищев В. С. Методы улучшения выделенной области изображения при быстродействующей обработке символьной информации // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2021. Т. 11, № 4. С. 106–119.

13. Плугатарев А. В., Егоров С. И., Локтионов А. П. Метод определения источника сообщений на основе обработки времени их поступления // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022. Т. 26, № 3. С. 81– 97.

14. Прототип приемопередающего оборудования скоростной передачи данных в частотном диапазоне 57‒64 ГГц / О. В. Болховская, Г. А. Ермолаев, С. Н. Tрушков, А. А. Мальцев // Труды учебных заведений связи. 2023. № 9 (2). С. 23–39.

15. Кулешова Е. А., Таныгин М. О. Исследование характеристик современных генераторов псевдослучайных последовательностей // Телекоммуникации. 2023. № 7. С. 28–39.

16. Лисничук А. А., Батищев А. В. Двухкритериальный синтез OFDM-сигналов для повышения энергетической эффективности и помехоустойчивости // Вестник Рязанского радиотехнического университета. 2021. № 76. С. 3–16.

17. Липатников В. А., Петренко М. И. Модель самоорганизующейся сети радиосвязи, функционирующей в сложной сигнально-помеховой обстановке / В. А. Липатников // Труды учебных заведений связи. 2023. № 9 (2). С. 72–80.

18. Способ реализации криптографической защиты каналов для организации связи по протоколу MavLink при управлении автономными БПЛА / А. В. Хмелевская, А. Е. Севрюков, А. А. Севрюков [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. Т. 12, № 4. С. 122–141.

19. Бабанин И. Г., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Методологические основы выбора параметров фильтров частотной селекции с учетом эквивалентных энергетических потерь в радиоприёмных устройствах высокоскоростных радиосистем передачи информации: монография / Юго-Западный гос. ун-т. Курск, 2020. 136 с.

20. Интеллектуальная система обработки изображений, получаемых с беспилотных летательных аппаратов / С. А. Филист, Р. А. Томакова, Н. Г. Нефедов [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. Т. 12, № 4. С. 64–85.