Методы доведения измерительной информации от удаленных и глобально перемещающихся объектов до сервера мониторинга распределенной информационно-телекоммуникационной сети Росморречфлота Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПЕРЕДАЧА, ПРИЕМ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

УДК 621.39

DOI 10.24412/2782-2141 -2022-2-77-100

Методы доведения измерительной информации от удаленных и глобально перемещающихся объектов до сервера мониторинга распределенной информационно-телекоммуникационной сети Росморречфлота

Будко Н.П.

Аннотация. Представлены методы помехоустойчивого доведения измерительной информации о техническом состоянии элементов распределённой информационно-телекоммуникационной сети общего пользования с использованием декаметровых радиолиний на основе использования линейно-частотно-модулированных и дискретных линейно-частотно-модулированных сигналов. Актуальность: разработка методов помехоустойчивой передачи аварийных сигналов по результатам мониторинга технического состояния территориально-распределенной информационно-телекоммуникационной сети. Повышение эффективности функционирования подсистемы удаленного мониторинга в режиме реального времени, или близкого к нему. Цель работы: повышение помехоустойчивости аварийных сигналов подсистемы мониторинга распределенной сетевой инфраструктуры, рассматриваемой в виде телеметрической системы, функционирующей в условиях дестабилизирующих факторов естественной и искусственной природы. Используемые методы: применение новой сигнально-кодовой конструкции в радиоканале доведения измерительной информации; использование режима так называемой «быстрой» перестройки рабочих частот по псевдослучайному закону. Новизна: расширение возможностей систем удаленного мониторинга технического состояния географически распределенной информационно-телекоммуникационной сети общего пользования с использованием декаметровых радиолиний на основе применения SDR-технологий и режима перестройки рабочих частот по псевдослучайному закону. Результат: использовано графическое отображение бинарных посылок измерительной информации при их приеме в виде спектрограммы, когда вместо азбуки Морзе в виде «точек» и «тире» представлены линейно- либо дискретно-частотно-модулированные сигналы с возрастающим (убывающим) градиентом наклона. Практическая значимость: использование помехоустойчивого доведения измерительной информации на сервер удалённого мониторинга элементов сетевых инфраструктур.

Ключевые слова: техническое состояние, измерительная информация, подсистема удалённого мониторинга, телекоммуникационный уровень, помехоустойчивость.

Рассматривая подсистему интеллектуального мониторинга состояния информационно-телекоммуникационной сети (ИТКС) общего пользования (ОП) с позиции многоуровневого синтеза, представленную сенсорным, телекоммуникационным и диспетчерским уровнями, рис. 1, необходимо отметить, что наиболее сложным с позиции обеспечения устойчивости функционирования распределенных сетевых инфраструктур является телекоммуникационный уровень в силу таких его характерных особенностей применения в Росморречфлоте как:

- глобальные расстояния (протяженные внутренние водные пути (ВВП) РФ, ближняя и дальняя морская, а также океанская зоны) нахождения наблюдаемых подсистемой мониторинга критически-важных элементов (КВЭ) от пунктов управления и центров мониторинга (ситуационного центра (СЦ) Минтранса РФ), и связанные с этим сетевые задержки;

- гетерогенность каналов сбора измерительной информации (ИИ) от сенсорного уровня (глобально-перемещающихся объектов - ГПО) до диспетчерского уровня (АСУ движения судов (ДС), СЦ), а также сред передачи данных для репликации серверов подсистемы мониторинга: от проводных и волоконно-оптических - на материковой части ИТКС, до радиоканалов международной глобальной морской системы связи при бедствиях GMDSS (англ. Global Maritime Distress and Safety System), использующей MF - средние (СЧ), HF - высокие (ВЧ), VHF - очень высокие (ОВЧ), UHF - ультравысокие (УВЧ) и SHF - сверхвысокие (СВЧ) частоты;

- существенная нестационарность радиоканалов из-за дрейфа основных параметров среды распространения радиоволн (РРВ), а также воздействия дестабилизирующих факторов различной природы, что относит их к классу каналов с высоким коэффициентом ошибок.

Введение

Диспетчерский уровень (ДПУ)

Оценка связности графа сети (вершины графа — сетевые устройства, ребра и пути графа -сетевые соединения: каналы, маршруты)

= ащ ех1г Ф[о(©,5),5] е О.

Рис. 1. Многоуровневый подход к задаче синтеза подсистемы мониторинга состояния ИТКС ОП

Учитывая то, что структурно интеллектуальная система контроля (ИСК) характеризуется трехуровневой архитектурой (сенсорный, телекоммуникационный и диспетчерский уровни) и исходя из перечисленных особенностей телекоммуникационного уровня и его применимости в подсистемах мониторинга на распределенных ИТКС Росморречфлота РФ, в статье будет уделено особое внимание методам передачи (доведения) ИИ от объектов контроля (ОК) (сенсорного уровня) до серверов мониторинга ведомства (диспетчерский уровень) по радиоканалам, как наиболее сложным в математическом описании и наиболее вероятным для использования в процессе мониторинга удаленных ГПО.

Актуальность проведения исследования

Рост количества источников ИИ на современных географически распределенных гетерогенных ИТКС ОП, имеющих в своем составе как стационарные так и подвижные (ГПО) элементы с высокой критичностью отказа (КВЭ), предполагает возрастание сложности и специфичности задач, возникающих при дистанционном мониторинге их технического состояния (ТС), возникающих из-за многообразия возможных каналов передачи, что требует ужесточения требований к телеметрическим системам (ТМС) [1, 2] до уровня требований к системам обмена информации (данными). Применение подобных ТМС и систем мониторинга на больших пространствах ВВП РФ и просторах мирового океана характеризуется недостаточной помехоустойчивостью при доведении аварийных сигналов на пункты управления от контролируемых объектов, функционирующих в условиях наличия дестабилизирующих факторов (ДФ), имеющих естественный и искусственный характер, что в целом существенно понижает эффективность функционирования ИТКС ведомства.

Имеющиеся на сегодня автоматизированные системы контроля и мониторинга на глобальных ИТКС имеют множество проблем сбора аварийных сигналов по разнородным каналам связи (используя различные среды РРВ) в условиях воздействия различных ДФ, что определяет как ТС объектов мониторинга (а, соответственно, готовность ИТКС ведомства к применению по назначению), так и состояние среды РРВ ТМС. В связи с чем существующими методами и алгоритмами не всегда удается осуществить сбор и передачу больших объемов ИИ с достоверностью не хуже заданной, особенно в условиях воздействия

ДФ в виде шумов, различного вида помех и пр. [3]. Продолжительность дистанционного измерения параметров ОК и длительность анализа ИИ обусловлены спецификой среды РРВ и воздействием ДФ, в связи с чем, существующие в ТМС методы дистанционного контроля и мониторинга географически распределенных элементов ИТКС характеризуются достаточно низкой производительностью по полноте, оперативности и достоверности оценки ТС, что в конечном итоге сказывается на эффективности сетевой инфраструктуры в целом.

Процесс совершенствования береговых и корабельных (судовых) комплексов связи, а также средств навигационного оборудования, подвергаемых мониторингу их ТС, привел к тому, что кратковременные перерывы в поступлении ИИ или её значительное искажение становятся неприемлемыми в вопросе обеспечения требований по устойчивости [4]. Все это требует разработки новых методов дистанционного мониторинга, способствующих повышению помехоустойчивости в ходе трансляции аварийных сигналов ТС удаленных элементов ИТКС на диспетчерский пункт управления (ДНУ) в виде СЦ, АСУ ДС и др.

Проблема повышения эффективности применения ИТКС ОП непосредственно связана с обеспечением устойчивого её функционирования, особенно в условиях воздействия ДФ различной физической природы (сосредоточенные по спектру помехи; индустриальные шумы крупных мегаполисов; сложные климатические факторы, включая мощные ионосферные возмущения на высоких арктических широтах; преднамеренные радиоэлектронные воздействия организованных террористических и пиратских группировок и пр.). Поэтому в данной статье при исследовании телекоммуникационного уровня подсистемы мониторинга ИТКС в качестве показателя её эффективности выбрана помехоустойчивость, под которой понимается способность выполнять свои задачи по передаче сообщений (в данном случае - аварийных сигналов и управляющих команд) с требуемым качеством при возможном воздействии ДФ естественного и искусственного происхождения, что относится к основной по значимости этого свойства системы, а также по сложности её обеспечения [5, 6]. При этом обеспечение требуемой устойчивости телекоммуникационного уровня подсистемы мониторинга является, де-факто, ключевым в ИСК, где осуществляется «маневр» внешних и внутренних телекоммуникационных ресурсов в условиях динамики изменения обстановки по связи. Исходя из этого, вопросы повышения помехоустойчивости телекоммуникационного уровня подсистемы мониторинга ИТКС в условиях воздействий ДФ и внешней среды на передачу ИИ считаются актуальными.

Цель статьи состоит в разработке метода повышения помехоустойчивости аварийных сигналов подсистемы мониторинга распределенной ИТКС ОП, рассматриваемой как телеметрическая система, функционирующая в условиях ДФ естественного и искусственного характера. Для достижения цели исследования предлагается в интересах телекоммуникационного уровня ИСК использовать когнитивные радиосистемы (Cognitive Radio System, CRS), способные получать сведения об особенностях собственной эксплуатации и на основе этих данных корректировать свои параметры [7], оптимально адаптируя услуги, предоставляемые органам управления к изменяющимся условиям среды РРВ, помехам и пр., включая учет загрузки частотного диапазона. Использование технологического базиса когнитивных радиосистем позволит существенно повысить помехоустойчивость доведения ИИ и аварийных сигналов о ТС наблюдаемых объектов до диспетчерского уровня, и, в целом, обеспечит эффективное функционирование ИСК на распределенных ИТКС ОН.

Анализ научно-методического аппарата

Рассмотрим существующие методы передачи информации, использование которых способствует повышению помехоустойчивости систем удаленного контроля и мониторинга.

Так, применяемый еще с начала прошлого века способ ведения радиообмена, основанный на использовании кода Морзе [8], активно задействован для связи с удаленными объектами наземного, воздушного и морского базирования. В данном способе бинарная посылка формируется с помощью коротких и длинных сигналов («тире» и «точек»), при этом в качестве

единицы времени при кодировке символов алфавита принята длина «точки». Длина «тире» равнозначна трём «точкам», пауза между знаками внутри буквы равна одной «точке», пауза между буквами внутри слова - трем «точкам», а между словами сообщения соответствует семи «точкам». Трансляция сигналов кода Морзе осуществляется в режиме АТ (амплитудной телеграфии) на фиксированных частотах волн, а соответственно прием радиотелеграфистом на слух, на головные телефоны. Такое длительное (более 100 лет) безальтернативное применение данного метода связано с уникальными возможностями слухового аппарата человека, по сравнению с автоматическим распознаванием сигналов азбуки Морзе на фоне помех и шумов. В то же время недостатками этого способа является незначительная скорость телеграфирования, достаточно низкая помехозащищенность радиообмена, связанная с наличие замираний сигнала в среде РРВ (в ионосфере) и большой загрузкой диапазона волн сосредоточенными помехами.

Другим методом передачи информации по радиоканалам на основе применения линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ1) [9, 10] бинарных сигналов предусматривается построение сигнально-кодовой конструкции (СКК) с формированием сигналов, соответствующих информационной «1» - с линейно возрастающим и информационному «0» - с линейно убывающим законом изменения частоты. При этом на приёмной стороне применяется согласованная фильтрация или корреляционный метод. К недостаткам указанного метода также является низкая помехозащищенность радиообмена, что повышает вероятности пропуска сигнала при распознавании его в условиях помех и шумов, а также при автоматическом приеме.

Одним из способов повышения помехоустойчивости для средств радионавигации в условиях шумов и сосредоточенных по спектру помех является визуальный радиообмен (Quasi Random Signal Source (QRSS), крайне низкая скорость передачи телеграфных сигналов) [11], называемый в США «сверхмедленным телеграфом». Данный подход построен на процессе формирования бинарных посылок на передающей стороне последовательностью длинных и коротких элементов с минимальной скоростью передачи, трансляция которых происходит на фиксированных частотах, а приём - с экрана монитора визуально, по спектрограмме. Причем длительность телеграфных посылок кода Морзе для «точки» может достигать от 3 с до 60 с и для «тире» от 9 с до 180 с соответственно (так называемый режим QRSS-60). В связи с чем, приём на слух становится невозможным, но применяя компьютерную обработку сигналов с использованием звуковой карты, можно зарегистрировать сигналы с представлением их на экране монитора спектрограммой типа «водопад» (в плоскости «время-частота») в виде телеграфного кода. Недостатками данного способа можно считать крайне малую скорость передачи информации (при передаче в режиме QRSS-60 за 180 с одного бинарного элемента (бита) знака время трансляции буквы или цифры (знака) в целом может доходить до 10 мин, а слова - соответственно более 1 ч. Также прием становится затруднительным если частота передачи сигнала совпадёт с частотой мощной сосредоточенной помехи, а для загруженных участков радиодиапазона это является критичным.

Известен метод передачи и приема данных в радиолиниях (РЛ), при котором на передающей стороне осуществляют модуляцию величины несущей частоты информационной последовательностью по какому-либо из известных узкополосных способов, изменяют рабочую частоту расширяющей кодовой последовательностью по псевдослучайному закону (ППРЧ) и излучают в эфир, при этом используется сигнал ППРЧ с расширением спектра скачками частоты [12]. На приемной стороне частоту первого гетеродина изменяют по правилу расширяющей кодовой последовательности (передающей стороны), а сигнал, принятый после гетеродина, переносят на фиксированную промежуточную частоту для проведения селективной фильтрации. Недостатком данного метода приема сигналов ППРЧ является необходимость в обеспечении динамического скоростного переключения фильтров (их перестройки). Данные процессы усложняют приемное устройство, а также не всегда позволяют улучшить качество фильтрации.

1 Линейная частотная модуляция (ЛЧМ) сигнала - это вид частотной модуляции, при которой частота несущего сигнала изменяется по линейному закону

Также известен метод сдвоенного приема с разнесением по частоте [13], предполагающий подачу сигнала на одну антенну через дуплексор от двух передатчиков, излучающих на разных частотах, и к которым от одного модулятора поступает групповой сигнал от каналообразующей аппаратуры. На приёмной стороне используется также одна антенна, на которую подключены через дуплексор два приемника, настроенные на соответствующие передающей стороне частоты. Причём используя определенный разнос между этими заданными частотами можно добиться декорреляции замираний радиосигналов на входах радиоприёмных устройств (РПУ), за счёт чего и обеспечивается снижение влияния быстрых замираний радиосигнала, а также помех на качество приема. Недостатками данного способа при повышении помехоустойчивости приема является: во-первых, необходимость R-кратного разнесения по частоте, что требует наличия R передатчиков и R приемников; во-вторых, предъявление весьма высоких требований к стабильности частоты возбудителей передатчиков и гетеродинов, что характеризуется высокой сложностью для мощных радиопередающих устройств (РПДУ) и чувствительных РПУ.

В отношении достижимости цели настоящей статьи (повышения помехоустойчивости ТМС) наибольший интерес представляет способ повышения помехоустойчивости средств радионавигации и посадки [14]. В соответствие с данным способом, повышение помехоустойчивости в условиях наличия шумов и помех, осуществляется путём расширения спектра передаваемого сигнала в режиме ППРЧ. На приёмной стороне восстановление бинарных посылок производится путем обратного преобразования в исходную форму принятого сигнала. Помимо этого, длительность бинарных посылок соответствует отношению длительности бита к числу скачков рабочей частоты внутри него, изменяющихся по тому же псевдослучайному закону, что и на передающей стороне. Восстановление принятого бита осуществляется за счёт преобразования принимаемого сигнала в исходную частотную форму путём его перемножения со сформированным сигналом гетеродина на частотах матрицы ППРЧ. Данная процедура приёма сообщений может осуществляться только в автоматическом режиме. Для обеспечения помехоустойчивой связи при компенсации сложной помеховой обстановки в канале диапазона декаметровых волн (ДКМВ), как правило, повышают мощность РПДУ. К недостаткам данного способа можно отнести то, что применение метода анализа панорамных спектрограмм в реальном масштабе времени визуально не позволяет диспетчеру (оператору) демодулировать и декодировать группы коротких (менее 0,1 с) импульсов, передаваемых в режиме ППРЧ. Также для эффективного использования режима ППРЧ в РЛ (системе радиосвязи) в обязательном порядке необходимо наличие высокоточной синхронизации.

Проведенный выше анализ существующего научно-методического аппарата, в основном, показал, что рассмотренные способы и методы обладают недостаточной помехоустойчивостью, низкой скоростью и скрытностью, а также и требуют значительного усложнения аппаратуры передачи информации. Всё это делает востребованным разработку новых методов повышения помехоустойчивой передачи информации через телекоммуникационный уровень подсистемы мониторинга распределенных ИТКС ОП, к которым всецело относятся ведомственные ИТКС Минтранса РФ.

Использование интеллектуальных технологий в удалённом мониторинге технического состояния территориально-распределенной ИТКС ОП

На сегодня известен ряд интеллектуальных подходов, применяемых в современных системах передачи информации (ИИ), которые обладают высокой помехоустойчивостью за счёт использования механизма динамического управления спектром. Особенностью таких интеллектуальных радиосистем можно отметить такое их свойство, как способность прогноза изменения их параметров [15-18], извлечение и анализ информации из окружающего радиопространства, оптимальная адаптация услуг связи, предоставляемые абонентам сети к изменяющимся параметрам среды РРВ, помеховой обстановке и загрузке частотного диапазона.

Рассмотрим некоторые из таких подходов.

Когнитивные радиосистемы (Cognitive Radio System, CRS) рассматриваются как новый этап в развитии радиосвязи. Опираясь на гносеологические методы, CRS характеризуются «интеллектуальностью» функционирования, способностью к познанию состояния среды и самообучению [18]. Причем, принципы когнитивности радиосистем с позиции административного смысла включают в себя, прежде всего, вторичность использования ресурсов радиочастотного спектра (РЧС), в то время как в технологическом смысле опираются на адаптивность радиосистем в части применения полос и номиналов радиочастот [7, 18]. Так Резолюция МСЭ-К2117 устанавливает, что «...к системам когнитивного радио относятся радиосистемы, использующие технологию, позволяющую получать знания о своей среде эксплуатации и географической среде, об установившихся правилах и о своем внутреннем состоянии; динамически и автономно корректировать свои эксплуатационные параметры и протоколы, согласно полученным знаниям, для достижения заранее поставленных целей и учиться на основе полученных результатов...».

Одним из перспективных направлений развития систем радиосвязи является использование SDR-технологий (Software-defined radio, программно-определяемая радиосистема), обуславливающая создание РПУ с системой графического отображения сигналов на спектрограмме типа «водопад», что способствует повышению помехозащищенности и помехоустойчивости, а также эффективности их функционирования в целом. К SDR-радиоустройствам всецело можно отнести цифровые РПУ диапазона ДКМВ, работающие под управлением компьютера. В соответствии МСЭ-К2117, «...SDR - это устройство с программируемыми параметрами: передатчик и/или радиоприемное устройство, использующие технологию, позволяющую с помощью программного обеспечения установить или изменить рабочие радиочастотные параметры, включая, в частности, диапазон частот, тип модуляции или выходную мощность...» [7, 18].

Известно, что в распределенных ТМС, большое значение придаётся средствам «прямой» радиосвязи, обеспечивающим оперативный обмен ИИ между сенсорным и диспетчерским уровнями минуя каналы и линии первичной сети связи и сети связи ОП. К классу таких телекоммуникационных систем относятся линии радиосвязи ДКМВ, находящие широкое применение фактически во всех звеньях управления, за счет возможности доведения информации на дальние и сверхдальние расстояния, а также относительно низкой стоимости и компактности элементов декаметровых (ДКМ) РЛ.

В то же время, существенной особенностью ДКМ канала является наличие помех естественной и искусственной физической природы, а также искажения радиосигналов, связанные с наличием в среде РРВ эффекта «многолучёвости», что, в итоге, ведет к снижению вероятности приёма сообщений в автоматизированных комплексах. Для нивелирования данных недостатков и обеспечения помехоустойчивой передачи сообщений в некоторых случаях используют параллельную передачу, подбор соответствующей СКК, а также передача текста в коде Морзе с последующим его приёмом автоматически или дежурным оператором в «слуховом режиме». Это вызвано тем, что слуховой аппарат человека способен адаптироваться к шумам радиоэфира и определять полезный сигнал даже при соотношении сигнал/шум менее 1.

Также необходимо отметить, что, как известно из нейрофизиологии, зрительное восприятие оператором заранее заданного образа может быть обеспечено при искажении или потере до 90 % элементов его изображения под воздействием шумов и помех, позволяя по оставшимся элементам изображения отождествить заданный образ [19, 20].

Проведенные исследования [7] на реальных радиотрассах с использованием РПУ, отображающего на мониторе временную спектрограмму сигнала, показали, что визуальный приём элементов азбуки Морзе позволяет зрительно регистрировать передаваемую информацию, даже когда из-за слишком низкого ОСШ в слуховом режиме приём будет невозможен. Исходя из чего можно отметить, что визуализация сигнала с его графическим отображением на мониторе оператора в реальном масштабе времени является достаточно

эффективным средством повышения помехоустойчивости радиосистем и требует проведения исследований новых СКК, а также эффективности их визуального восприятия человеком, поскольку может быть использована для создания новых методов помехоустойчивой передачи и приёма сообщений (ИИ).

Таким образом, рассмотренные интеллектуальные методы передачи и приема информации на основе последующего графического распознавания сигнала позволяют применять их различные комбинации и осуществить разработку перспективных СКК для повышения помехоустойчивости в ИСК и мониторинга территориально-распределенных ИТКС.

Методы повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга технического состояния территориально-распределенной ИТКС ОП

Предложен метод повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС, основанный на внедрении перспективных СКК в интересах передачи аварийных сигналов между сенсорным и диспетчерским уровнями ИСК с использованием СВЗ- и Ж^-технологии. В данном параграфе предлагается использовать графическое отображение аварийных сигналов с ОК при их приеме на ДПУ в виде спектрограмм с линейно- (ЛЧМ) либо дискретными линейно-частотно модулированными (ДЛЧМ) сигналами с возрастающим, либо убывающим градиентом модуляции, соответствующих передачи/приему информационной «1» и информационного «0». Рассмотрим блок-схемы возможных вариантов построения алгоритмов реализации метода.

Вариант 1. Один из подходов реализации метода доведения измерительной информации от географически удаленных и ГПО до сервера мониторинга на распределенной ИТКС Росморречфлота представлен в виде блок-схемы алгоритма, показанного на рис. 2.

Предлагаемый на рис. 2 алгоритм повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС заключается в последовательности следующих действий относительно процесса доведения ИИ от удаленных терминалов, размещаемых непосредственно на подконтрольном элементе ИТКС и представляющих собой контроллеры и датчики сенсорного уровня подсистемы мониторинга, на главный терминал ДПУ для последующей обработки и принятия соответствующих решений. Также предложенный алгоритм позволяет осуществлять обмен сохраненной в различных базах данных (БД) ИИ для их репликации на распределенной системе.

Реализуемость предложенного метода заключается в том, что сначала на сенсорном уровне подсистемы мониторинга формируются пакеты ИИ в виде бинарных посылок, которые передаются на заданном временном интервале. Их прием может осуществляться автоматически или в ручном режиме с отображением спектрограммы типа «водопад» на экране монитора автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора ДПУ (СЦ, АСУ ДС). Причём бинарные посылки на передающей стороне представляются отрезками ЛЧМ сигналов с линейно- возрастающим или линейно-убывающим законами изменения частоты в соответствии со значением «0» или «1» бинарной посылки. На приёмной стороне принятые сигналы отображаются на спектрограмме монитора РПУ в виде графических элементов с разными градиентами наклона2, которые не должны совпадать с градиентом прямых, отображающих в плоскости «время-частота» сосредоточенные по спектру помехи.

Далее принятый бит ИИ (при работе ИСК в режиме телеизмерения-телесигнализации -ТИ-ТС) или информационного сообщения (при работе ИСК в режиме репликации БД) декодируется по используемому на передающей стороне заданному образу двоичного алфавита (в соответствии с базой образов), после чего по принятой бинарной последовательности автоматически или по зрительному образу производится идентификации знака сообщения.

2 На спектрограмме в частотно-временной области помеха отображается в виде вертикальной линии и любые одночастотные сигналы типа азбуки Морзе (унаследованная СКК) при совпадении с нею неразличимы (градиент отличия равен нулю).

Рис. 2. Алгоритм повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга ТС элеменов ИТКС ОП

Повышение помехоустойчивости удалённого мониторинга осуществляется на основе введенной последовательности действий и за счёт использования автоматической и визуальной идентификации аварийных сигналов (ИИ), транслируемых от сенсоров ОК бинарными посылками, отличающихся от изображения на мониторе оператора сосредоточенных и шумовых помех, что отображается на спектрограмме. При ошибочном распознавании в ходе автоматического приёма повышение помехоустойчивости возможно осуществить путём использования визуальной идентификации оператором по зрительному образу с учётом соответствующих градиентов наклона бинарных посылок. Алгоритм повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга ТС элементов территориально-распределенной ИТКС ОП описывается следующими действиями, разграниченными на 8 шагов.

На шаге 1, на сенсорном уровне ОК в формирователях сигналов РПДУ производится формирование бинарных посылок («0» и «1»), в качестве которых используются отрезки ЛЧМ-сигналов с линейно возрастающим

5^(0 = So cos фо+ф(0 =S0cos y0+2n{f0t + (b/2)t2]

и линейно убывающим

SZM(O = S0 cos ф0-ф(О =S0cos ф0 -2Ti[f0t + (b/2)t2}

законами изменения частоты (рис. 3 а, б), где So - амплитуда сигнала, f = (/max + /min) / 2 -центральное значение несущей частоты, b = (/max - fmin) / TC - параметр скорости изменения частоты во времени, фо - начальная фаза сигнала, Tc - длительность сигнала, fmin и fmax -соответственно минимальное и максимальное значения частоты радиосигнала.

Формирование ЛЧМ-сигналов известен и подробно описан, например, в [24]. Порядок построения бинарных посылок такой СКК, когда логический «0» формируется по линейно возрастающему, а логическая «1» - по линейно убывающему законам изменения частоты представлено на рис. 3 в, г. Данные бинарные посылки отображены на спектрограмме в плоскости «время-частота» наклонными линейными отрезками с положительным и отрицательным градиентами наклона линейного изменения закона модуляции, рис. 3 а, б.

Рис. 3. Характеристики линейно-частотно-модулированного сигнала: а) частотно-временная характеристика (ЧВХ) ЛЧМ-сигнала с законом линейно возрастающего изменения частоты (в); б) ЧВХ ЛЧМ-сигнала с законом линейно убывающего изменения частоты (г); д) ЧВХ многочастотного ДЛЧМ-сигнала с законом линейно возрастающего изменения частоты (ж); е) ЧВХ многочастотного ДЛЧМ-сигнала с законом линейно убывающего изменения частоты (з)

На шаге 2 (рис. 2) последовательность логических «1» и «0», сформированных для передачи сообщения об аварии (или ИИ) с удаленного терминала ИТКС (или между БД для их репликации) представляют так, что время передачи любой бинарной посылки Тбп соответствует 70 мс (времени передачи «точки») в режиме амплитудной телеграфии (АТ) при передаче кода азбуки Морзе, при этом «тире» в режиме АТ передается 210 мс (в три раза длиннее «точки»), защитный интервал между бинарными посылками («точками» и «тире») Тзащ внутри одного знака по времени равен периоду передачи «точки», а межгрупповой интервал между знаками информационного сообщения Тмг - длительности «тире», рис. 4 а.

Для повышения оперативности доведения аварийных сигналов в ТМС в предложенном методе появляется возможность сократить время передачи удаленным терминалом подсистемы мониторинга бинарной посылки, повысив скорость трансляции сигналов аварии (ИИ), причём в ДПУ принятую бинарную последовательность возможно анализировать как в автоматическом режиме в режиме реального времени, так и в «ручном» режиме визуализации оператором с записью и последующим изменением скорости воспроизведения, или даже в статике - когда автоматический прием невозможен при сложной помеховой обстановке. Помимо этого, трансляция бинарных посылок внутри знака ИИ может быть осуществима как с защитным интервалом Тзащ, так и без него, что позволяет получить дополнительный выигрыш Тв в оперативности передачи знака (рис. 4 б, в). Это важно для ранней идентификации развития аварийной ситуации на элементах ИТКС.

Рис. 4. Сравнение величины выигрыша в оперативности передачи знака (групп бинарных посылок) ИИ: а) при передаче АТ-сигналов в коде азбуки Морзе; б) при передаче бинарных посылок перспективной СКК (ЛЧМ-сигналов) с защитными интервалами между ними; в) при передаче бинарных посылок перспективной СКК без защитных интервалов между ними; г) при передаче бинарных посылок в виде многочастотного ДЛЧМ-сигнала с защитными интервалами между ними; д) при передаче бинарных посылок в виде многочастотного ДЛЧМ-сигнала без защитных интервалов между ними, позволяющего обеспечить работу в режиме ППРЧ

Для дальнейшего повышения оперативности предлагается межзнаковый интервал внутри информационной посылки сократить в сравнение с интервалами, используемыми при передаче кода азбуки Морзе. Полная ликвидация межзнакового интервала нецелесообразна, поскольку в этом случае на приемной стороне для эффективной идентификации знаков потребует создания дополнительной системы синхронизации.

На рис. 4 проведено сравнение выигрыша в оперативности передачи знаков ИИ. Так, при времени передачи бинарных посылок по предложенному алгоритму Тбп = 80 мс, величине защитного интервала между ними Тзащ = 20 мс и величине защитного интервала между группами бинарных посылок (знаками) Тмг = 40 мс (рис. 4 б) величина выигрыша в оперативности трансляции знака ИИ (группы бинарных посылок) по сравнению с алгоритмом передачи кода азбуки Морзе в режиме АТ (рис. 4 а) составила 600 мс, т. е. более чем в два раза, а при отсутствии защитных интервалов внутри знака между бинарными посылками составит еще больше - 680 мс, рис. 4 в. Исходя из этого скорость передачи ИИ увеличится. Длину межзнаковых интервалов и самих бинарных посылок можно уменьшать и далее, а скорость передачи увеличивать, поскольку современные РПУ, построенные на Ж^-технологиях, позволяют осуществлять запись принятой бинарной последовательности ИИ, а также анализ и идентификацию в дальнейшем при воспроизведении на медленной скорости или в статике.

На шаге 3 (рис. 2) осуществляют передачу сформированных ЛЧМ-сигналов известными ранее способами [12, 16]. При этом производят согласование ЧВХ разверток для V 0 (7 51 (7)

каждой несущей лчм () и ЛЧМ () (рис. 3 а, б) по отношению к их длительности Тбп в соответствии с условиями среды РРВ (в радиоканалах со сложной помеховой обстановкой Тбп может быть увеличена). Причём на интервале Тбп модулируют ИИ несущей частотой,

ЛИНеЙНО изменяющейся от fmin ДО fmax или наоборот, в зависимости от трансляции информационных «0» или «1» в сформированном сигнале.

На шаге 4 (рис. 2) прием сигнала аварии РПУ на ДПУ также осуществляется ранее известными в радиотехнике способами [9, 13]. Причём после фильтрации сигнала производят согласование с ЛЧМ сигналом, его оцифровку и преобразование в другую частотную форму путём перемножения или смешивания принятого сигнала с сигналом, полученным от гетеродина со знаком изменения частоты, противоположным знаку изменения несущей частоты передаваемого сигнала, таким образом, что несущая частота преобразованного сигнала остаётся постоянной, либо частотные составляющие соответствующего спектра являются постоянными частотами. Также имеется возможность обработки спектральных гармоник принятого частотно-преобразованного сигнала с использованием более сложных схем фильтрации параллельно в блоке, по одиночке, либо комбинируя их друг с другом для восстановления, или выделения параметров, содержащих информацию. Для этого можно использовать известные способы [21].

На шаге 5 (рис. 2) производится отображение принятых бинарных посылок сигнала аварии (ИИ) ОК на экране монитора АРМ оператора ДПУ. Для борьбы с помеховыми составляющими возможно использование простых фильтров (например, полосно-пропускающих фильтров - ППФ). Они настраиваются на необходимые составляющие помех, или же эти составляющие переносятся в заданный диапазон частот, например, за счёт синхронизации соответствующей вспомогательной частоты с соответствующей многолучевой составляющей. Помимо этого, с целью улучшения помехоустойчивости в условиях помех можно применить согласованные фильтры с блоком защиты от сосредоточенных помех [22, 23].

На шаге 6 (рис. 2) производится декодирование бинарной посылки, отображенной на экране монитора оператора ДПУ путём соотнесения её с заданным образом из двоичного алфавита «0» или «1». При этом важно отметить, что до настоящего времени во всех используемых ЛЧМ несущих частотные градиенты устанавливаются относительно малой величины (около ± 20о от вертикали), поэтому в рассматриваемом алгоритме визуализации для получения наилучшего технического результата при передаче данных и для эффективного декодирования оператором принятых бинарных посылок, с целью улучшения различимости информационных «1» и «0» и повышения помехоустойчивости ТМС величину градиента отображаемых на мониторе АРМ оператора бинарных посылок с линейно возрастающими или убывающими законами изменения частоты предложено поддерживать около ± 45о от вертикали, как приведено на рис. 3 а, б. Такая величина градиента наклона бинарной посылки на спектрограмме оправдана тем, что только противоположные градиенты наклона ЛЧМ сигнала, близкие к ± 45о (равноудалённые от вертикали и горизонтали) на изображении наиболее различимы нейронной сетью головного мозга при идентификации оператором, включая и идентификацию в условиях помех. Данное утверждение доказано изотерической практикой с применением «карт Зенера» [24], при которой для лучшего зрительного восприятия человеком наиболее различимыми фигурами являются: «/», «\», «х», «□», «о»,«~», «^». При этом отображение отрезков с различной крутизной наклона градиентов «/» «\» на мониторе, фиксирующих линейно возрастающий (убывающий) законы изменения частоты легко меняется регулировкой скорости развертки на АРМ оператора, поддерживая оптимальную величину в 45о.

На шаге 7 (рис. 2) осуществляют распознавание (идентификацию) буквы (знака) принимаемого сообщения с заранее известной по БД (базе фильтров) в автоматическом режиме или в режиме реального времени непосредственно диспетчеру (оператору) ДПУ кодировкой (КОИ-8, МТК-2 и др.). Обычно, при нормальном изображении, целостность восприятия его оператором формируется эмпирически, а при недостаточно полном отображении действительности (потере некоторых элементов изображения) у оператора задействуется мыслительная деятельность. При фрагментарном зрительном представлении в образе объекта

зачастую могут отсутствовать некоторые значимые детали, что в существенной мере преодолевается за счёт развития навыков зрительного обследования объектов в сочетании с мыслительной деятельностью в ходе формирования целостного образа объекта как совокупности его свойств: схематизм, фрагментарность восприятия, неточное отражение в сознании внешнего мира. Если к данному процессу добавить еще один канал (степень свободы) восприятия, а именно, слух человека, то качество процесса отображения объекта в сознании внешнего мира существенно улучшится. При этом в неавтоматическом режиме визуальная идентификация принимаемой ИИ способствует увеличению скорости приема в сравнение со слуховым приемом, используемым до настоящего времени. Однако слух оператора принципиально не позволяет принимать знак в целом (при слуховом приёме). В то время как при визуализации проще распознавать (идентифицировать) и читать отображаемый на экране монитора текст познаково. Принятый знак визуально идентифицируется в целом «образами». Как отмечено в [25], мозг человека способен идентифицировать заранее известный зрительный образ за 13 мс, а также с высокой вероятностью восстановить весь образ (отрезок линии, фигуру, и т. п.) в целом при сохранении хотя бы 10 % его фрагментов на фоне визуальных шумов и помех. Причём исследования показали, что отображение визуально информации познаково (с использованием кода МТК-2) фактически повышает скорость приема в 5 раз в сравнение с приёмом на слух раздельно и последовательно каждой бинарной посылки знака/буквы алфавита.

На шаге 8 (рис. 2) в случае необходимости, при сложной помеховой обстановке, а также при малой длительности бинарных посылок и высокой скорости их передачи, по сохраняемой в цифровой форме спектрограмме можно использовать режим замедленного воспроизведения (или режим статической картинки) для более детального восстановления принятых бинарных посылок в информационном сообщении по фрагментарным данным путем повторного визуального анализа. Предложенный метод возможно использовать для доведения любой двоичной информации с любой скоростью, поскольку современные средства ЭВТ располагают инструментарием записи на карту памяти для повторного просмотра и восстановления информации как в целом познаково (буквы, знаки, цифры), так и побитно (поэлементно) на медленной скорости воспроизведения или в статике. При этом восстановление ИИ по видеоизображению возможно даже при снижении ОСШ, когда исключена возможность приема азбуки Морзе автоматически или на слух. На спектрограмме рис. 5 показана возможность визуальной идентификации сигналов АТ (азбуки Морзе) при нахождении «тире» и «точек» рядом с шумовой помехой, под сосредоточенной помехой и под шумовыми помехами. Как видно на спектрограмме, в условиях помеховой обстановки, показанной на рис. 5а еще возможен прием на слух, в то время как на рис. 5 б-г приведен случай, когда слуховой прием невозможен.

Оценка полученных результатов применения заявленного метода (по варианту 1)

Вариант идентификации бинарных посылок по предложенному алгоритму представлен на рис. 6, где в режиме реального времени сигнал с правым и левым градиентами наклона бинарных посылок хорошо просматривается в центральной части спектрограммы рис. 6 в на участке диапазон частот, свободном от помех и шумов, в отличие от использования сигнала с унаследованной структурой (азбуки Морзе) при ОСШ ~ 0 дБ и ОСШ ~ - 40 дБ (рис. 6 а и рис. 6 б).

При переносе передачи сигнала предложенным методом в полосу частот, занятую мощной сосредоточенной помехой его можно легко восстановить визуально по левому и правому градиенту наклона бинарных посылок, рис. 6 в, несмотря на ОСШ Ип = - 40 дБ, табл. 1.

При использовании ДЛЧМ-сигналов число частотных чипов внутри формируемой бинарной посылки может быть разным, например, до 10 и более. В адаптивных радиосистемах это зависит от состояния среды РРВ или от преднамеренного воздействия. Так на рис. 3 д, е представлены информационные бинарные посылки с 8 частотными чипами, что существенно повышает помехоустойчивость предлагаемого метода, поскольку вероятность одновременных глубоких замираний сигнала в такой частотной полосе меньше вероятности столь же глубоких замираний в частотной полосе индивидуально каждого передаваемого частотного чипа.

Шумовая

помеха^^

Сигнал АТ

(азбука Морзе)

Сигнал » 1 1 АТ

(азбука Морзе) Сосредоточенная

ь. ^—^ помеха

VM* J[ / A

о

Сигнал АТ (азбука Морзе)

Шумовая

Сигнал АТ

Шумовая (азбука Морзе)

помеха ——---- |

Рис. 5. Вариант визуализации сигналов кода Морзе (АТ) в условиях шумовых и сосредоточенных помех: а) спектрограмма и АЧХ сигнала АТ рядом с шумовой помехой; б) спектрограмма сигнала АТ рядом с сосредоточенной по спектру помехой; в) спектрограмма сигнала АТ под мощными сосредоточенной и шумовой помехами; г) спектрограмма сигнала АТ под шумовой помехой

а) С/П к 0дБ; б) С/П « -40дБ в) С/П « -40дБ (для СКК)

Рис. 6. Вариант идентификации бинарных посылок в виде ЛЧМ-сигналов: а) без помех Нп = 0 дБ; б) в условиях сосредоточенной помехи с уровнями помехи и сигнала Нп = - 40 дБ; в) отображение сигнала с перспективной СКК, Нп = - 40 дБ

Таблица 1 - Соотношение уровня сигналов и помех в канале связи подсистемы мониторинга ИТКС

Соотношение (С/П), дБ (относительно «несущей» помехи) Автоматический режим Слуховой режим Визуальный режим

0 0 0 0

-20 3-5 1-2 0

-40 неустойчивый прием неустойчивый прием (более 20) неустойчивый прием (более 10)

Минимальное число частотных чипов, достаточных для надежной (уверенной) идентификации на приемной стороне (с определением линейно убывающего или возрастающего градиента наклона по закону дискретного изменения частоты) при визуальном восприятии оператором информации, равно двум, поскольку любой наклон отрезка определяется всего лишь по двум точкам. Это говорит о том, что даже в случае глубоких замираний, поражающих один или несколько частотных чипов, из которых состоит бинарная информационная посылка, на приёмной стороне для ее визуальной идентификации достаточно уверенно распознать (восстановить) всего два частотных чипа с дальнейшим определением градиента наклона бинарной посылки. Так, на рис. 7 показан вариант визуального восстановления принятой в помехах бинарной посылки по сохранившимся фрагментарным данным, когда принято четыре (рис. 7 а), три (рис. 7 б) и два (рис. 7 в, г, д) из шести элементов бинарных посылок (частотных чипов) в условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех. Вертикальные пунктирные и сплошные линии на рис. 6 соответствуют мощным сосредоточенным помехам на спектрограмме.

а) 6) в) г) д)

Рис. 7. Вариант визуального восстановления принятой в помехах бинарной посылки по сохранённым фрагментарным данным, при приёме четырёх (а), трёх (б) и двух (в, г, д) из шести элементов бинарных посылок (частотных чипов) в условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех

Таким образом, теоретический и практический эффект от полученного научного результата при реализации предложенного метода заключается:

- в повышении помехоустойчивости ИИ, передаваемой в подсистеме мониторинга распределённой ИТКС, к сосредоточенным по спектру помехам;

- обеспечении равновероятного приема ЛЧМ-сигналов в предложенной перспективной СКК в смысле обеспечения одинаковой помехоустойчивости для условных «ЛЧМ-точек» и «ЛЧМ-тире». Здесь следует отметить, что при передаче в унаследованном режиме АТ кода Морзе, наблюдается различная помехоустойчивость «точек» и «тире». В наследуемых РЛ при воздействии сосредоточенных помех «точка» зачастую может трансформироваться в «тире». Для новой СКК такой трансформации не произойдет;

- возможности использования на средствах связи старого парка исходя из классического определения, что широкополосный сигнал не создает шумов для узкополосного;

- повышении различимости на общем слуховом фоне приема «тире» и «точек»;

- простоте реализации согласованых фильтров автоматического приема ЛЧМ-сигналов;

- совместимости ЛЧМ-сигналов ИИ с иными РЛ наследуемого класса;

- расширение степеней свобод в возможных методах приема ИИ как в автоматизированном, так и в ручном режимах (визуализация, слух). В обычных условиях работает автоматический прием ИИ, но при преднамеренном воздействии ДФ на ИТКС (телекоммуникационный уровень подсистемы мониторинга), добавляется визуализация и слух;

- простота организации допускового контроля параметров ЛЧМ-сигналов (скважность их следования, снижение глубины модуляции градиента наклона «точек» и «тире» и пр.).

Вариант 2. В качестве второго варианта рассматриваемого метода повышения помехозащищенности удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС для передачи сигналов аварии на телекоммуникационном уровне её подсистемы мониторинга предложено использовать режим «быстрой» ППРЧ. Так в работе [26] описывается режиме ППРЧ используемый для передачи данных по ДКМ РЛ в целях повышения их помехозащищенности. Это обусловлено уменьшением влияния как случайных, так и преднамеренных помех на работу таких РЛ, а также снижением вероятности группирования ошибок, вызванных наличием глубоких замираний сигнала в принимаемых сообщениях. В [27] отмечено, что дальнейшее повышение качества приема при сохранении скорости передачи ИИ может достигаться при использовании многоканальной РЛ с параллельным излучением элементов сообщения в виде узкополосных (сверхузкоплосных) сигналов в режиме ППРЧ.

Сначала формируется бинарная посылка в виде многочастотного дискретного

сигнала, включающая п чипов, каждый 7-й которого, ' ~, передают на частоте псевдослучайного кода, а на ДПУ (СЦ) путем преобразования в исходную частотную форму принимаемого сигнала, принимают и восстанавливают. Причем, при передаче каждого /-го частотного чипа бинарной посылки «0» или «1» несущие колебания частот «точек» и «тире»

f (fi ) дискретно изменяют с равномерным шагом до частотного преобразования по

/■"ОТО f" °"("1") г'ОТГ) 0Т1.,

псевдослучайному закону Af = h - '¿-i = Jm - J, з с постоянным дискретно

грц 0" гр"\"

повышающим или дискретно понижающим на заданных интервалах времени бп или бп изменением частоты так, что несущие колебания частот на длительности /-го частотного

чипа t/ остаются постоянными (f = const, f = const). После чего осуществляется прием сигнала с обратным псевдослучайному закону преобразованием. Принятые n частотных чипов многочастотного дискретного сигнала отображают в виде группы n чипов, воспроизводящих вид бинарной посылки на спектрограмме в плоскости «время-частота» с соответствующим градиентом наклона визуально или в автоматическом режиме. Далее принятый бит ИИ декодируют по заданному образу (из базы образов) по двоичному алфавиту, и на завершающем этапе по принятой бинарной последовательности автоматически или по зрительному образу идентифицируют знак сообщения.

Приращение помехозащищенности средств удалённого мониторинга осуществляется за счет введенной последовательности действий, представленной в блок-схеме алгоритма рис. 8 на основе использования визуальной или автоматической идентификации перспективной СКК аварийных сигналов в режиме внутрибитовой ППРЧ, при длительности частотного чипа по времени, меньше времени реакции системы радиоэлектронного противодействия (РЭП).

Причём добиться повышения помехозащищенности и фактического преобразования канала с прицельной преднамеренной помехой в канал со случайными сосредоточенными по спектру помехами с последующим выделением на фоне помех «полезного» сигнала осуществляется за счёт идентификации (визуальной и автоматической) принятых бинарных посылок. При ошибочном распознавании, в случае автоматического приема, повышение помехозащищенности производится за счёт последующей параллельной идентификации отличий зрительного образа бинарных посылок от отображения помех оператором ДПУ,

согласно базе образов, по градиентам их наклона и другим характеристикам. Помимо этого, данный процесс обеспечивается за счет доведения от зрительного анализатора до нейронной сети головного мозга оператора информации, отображаемой на спектрограмме (зрительный анализатор «транслирует в мозг» до 90 % информации об окружающем мире) [19, 24].

Предлагаемый метод повышения помехозащищенности удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС с использованием режима «быстрой» ППРЧ сводится к алгоритму (рис. 8), включающему следующими действиями, в соответствии с 9 шагами.

На шаге 1 на удаленном терминале сенсорного уровня ТМС в формирователях сигналов РПДУ формируются бинарные посылки на основе многочастотных дискретных сигналов, в

котором несущие колебания частот или ^ каждого /-го ('= ) частотного чипа, логической бинарной посылки «0» или «1» скачкообразно изменяются с постоянным (линейным) повышающим или понижающим градиентом на установленном интервале времени, как показано на рис. 3 д-з, при п = 8. Причём шаг скачкообразного изменения частоты А/ между частотными чипами, обеспечивающими передачу логического «0» или логической «1» одинаков

А/ = const, А/

у-"0"("Г) у-"0"П"> у-"0"П"> у."0"С1">

. Частота передачи каждого i-го чипа при

формировании логических «0» или «1» внутри чипа также постоянна (/ = const), в то время как увеличение частот отfi до fn от одного чипа к другому изменяется по способу модуляции скачкообразного изменения частоты по линейному закону.

Рис. 8. Алгоритм повышения помехозащищенности удалённого мониторинга технического состояния территориально-распределенной ИТКС ОП с использованием режима «быстрой» ППРЧ

На шаге 2 (рис. 8) в сформированных на шаге 1 бинарных посылках (рис. 3 д-з) изменяют частоту модуляции дискретно через одинаковые промежутки времени At, которые равны величине временных дискретов для каждого из п чипов бинарной посылки «0» или

ГТг"0" гр"\"

«1» на установленных интервалах времени или с длительностью каждого /,. При этом

данные длительности бинарных посылок равны между собой Тс = вп = бп = ////, ' ~ .

Длительность временного дискрета /-го чипа ti зависит от заданной (требуемой) точности идентификации сигнала ТИ-ТС в условиях различного состояния среды РРВ (помеховой обстановки) и должна выполнять условия: быть меньше времени срабатывания системы радиоэлектронной борьбы (РЭБ) противоборствующей стороны [28]

г <тр"

РЭБ

Число частотных чипов в одной бинарной посылке, соответствующих логическим «0» или «1» должно быть не менее чем отношение

" = КП/СЧ].

Максимально возможное число частотных чипов n, обеспечивающих формирование бинарной посылки (логических «0» или «1»), и надежной (устойчивой) их идентификации на АРМ оператора ДНУ при воздействии преднамеренных, мультипликативных и аддитивных (сосредоточенных и шумовых) помех, зависит от ширины выделенной полосы частот для ТМС. Чем шире выделена полоса частот, тем ниже вероятность попадания ДКМВ канала связи ТМС в интервал селективных замираний или под помеху. Причём полосу частот в ДКМВ радиоканалах для передачи чипов ДЛЧМ-сигналов необходимо выбирать больше коэффициент частотной корреляции в канале для недопущения ситуации, когда вся бинарная посылка может попасть под замирания. С высокой вероятностью селективные замирания в ДКМВ канале связи проявляются в полосе 3^5 кГц. В связи с чем для борьбы с замираниями транслируемых частотных чипов внутри бинарных посылок «0» или «1» частотную полосу для них необходимо устанавливать шириной в 10^15 кГц.

При этом несущие колебания частот излучения каждого i-го чипа f или f меняются с равномерным шагом и постоянным дискретно повышающим или понижающим

tV'O" rp"\"

градиентом модуляции на заданных интервалах времени ( бп ) при сохранении их

постоянными f = const (f = const).

Для передачи нулевой бинарной посылки (логического «0») из веера n частотных чипов формируется сигнал с линейно возрастающим законом дискретного изменения частот

передачиf\ - j„ от д0 /mm-/,-/, 5 При / :>/ 1 .

Для передачи единичной бинарной посылки (логической «1») из веера n частотных

чипов формируется сигнал с линейно убывающим законом дискретного изменения частот

f =f=p" f =f=p" / . /

передачи чипов от Jl Jl до , при Ji Ji 1 .

Кроме этого, трансляцию бинарных посылок внутри буквы (знака) можно осуществлять с защитным интервалом Гзащ или без него (рис. 4 г, д), позволяя получить дополнительный выигрыш Тв по времени передачи знака (буквы).

На шаге 3 (рис. 8) с целью повышения помехозащищенности при передаче ИИ с удаленного терминала ТМС частотные чипы бинарной последовательности «1» или «0» передают в режиме ППРЧ (на частоте псевдослучайного кода), например, см. рис. 4 д, с последующей обратной сверткой бинарной посылки на приёмной стороне. Это позволяет получить более высокую устойчивость при передаче ИИ в условиях динамических помех. При этом передача бинарных посылок производится в режиме так называемой «побитовой»

ППРЧ [25], когда каждый i-й частотный чип внутри логической бинарной посылки «1» или

"0"("1")

«0» передаётся на частотах псевдослучайного кода ППРЧ. Причём число чипов n внутри

одной бинарной посылки равно числу скачков рабочей частоты и более (рис. 3 д, е).

На шаге 4 (рис. 8) на ДПУ сигналы ИИ с удалённого терминала ТМС принимаются известным способом [25] и обрабатываются в соответствии с заданным порядком их трансляции [9, 10] или по частотно-временной матрице ППРЧ [32], осуществляя целенаправленный перенос независимых частотных чипов (элементов бинарной посылки) сигнала, распределённых в режиме побитовой ППРЧ в частотно-временной области, путем фильтрации, оцифровки и преобразования в иную частотную форму [28, 30] осуществляя перемножение принимаемого сигнала со сформированным сигналом гетеродина на частотах используемого передающей стороной псевдослучайного кода со знаком градиента частоты, противоположный градиенту частоты несущей волны, так, что несущая частота принимаемого (преобразованного) сигнала является постоянной, или частотные составляющие спектра сигнала будут представлять собой постоянные частоты.

На шаге 5 (рис. 8) восстанавливают принятую бинарную посылку, преобразуя её частотные чипы в исходную частотную форму определенного градиента наклона.

На шаге 6 (рис. 8) после обратного преобразования по псевдослучайному закону и восстановлению на приёмной стороне бинарные посылки отображают на спектрограмме в плоскости «время-частота» в виде группы п чипов с установленным градиентом наклона в составе информационной бинарной последовательности. При этом для эффективного декодирования и идентификации отображённых на экране монитора бинарных посылок, величину их градиента необходимо поддерживать около + 45о от вертикали, рис. 3 д, е, что доказывается изотерической практикой с применением «карт Зенера» [24]. Представление бинарных посылок на спектрограмме типа «водопад» на экране монитора оператора ДПУ показано на рис. 6 в. Для отделения/очистки от помех принятого сигнала можно использовать фильтрацию, как описано на этапе 5 предыдущего алгоритма.

На шаге 7 (рис. 8) осуществляется декодирование принятой бинарной посылки в соответствие с заданным образом (из базы образов) двоичного алфавита «0» или «1» по процедуре шага 6 предшествующего алгоритма. Для эффективного визуального или автоматического декодирования бинарных посылок на экране монитора АРМ оператора в зоне отображения принимаемых импульсов реализуется «маска», отображающая принятые сигналы с левым и правым градиентами наклона. Такой подход используется для сокращения площади отображения сигналов, наращивания скорости и повышения вероятности правильного анализа принятого графического элемента сообщения (информационного бита). При этом использование пространственных фильтров (ПФ) ПФ-0 и ПФ-1 для графических «0» и «1» позволяет увеличить вероятность приёма путём решения задачи сравнительной оценки правдоподобия объекта распознавания оператором ДПУ (нейронной сетью мозга человека) или автоматически (ЭВМ).

На сегодня все методы передачи/приема и декодирования информации, на основе применения режима ППРЧ в обязательном порядке требуют автоматического приема, а также наличия системы синхронизации. В то же время в предложенном методе повышения помехозащищенности удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС с использованием режима «быстрой» ППРЧ без наличия дорогостоящей системы единого времени (СЕВ) невозможно обеспечить четкую синхронизацию на протяжённых РЛ, тем более при длительности в 10-20 мс трансляции частотного чипа бинарной посылки (т. е. меньше

времени реакции системы РЭБ, > РЭБ ) [28]. В связи с этим, новизной предложенного метода является то, что синхронизация РЛ осуществляется без размещения на удаленном терминале СЕВ, а только путем ввода в текст информационного сообщения (ИИ) межзнаковых интервалов, после передачи каждой группы частотных чипов бинарной информационной посылки: буквы, знака, цифры. Так, если в коде азбуки Морзе длина межгруппового интервала равна 210 мс, то при передаче ИИ предложенным методом в режиме «быстрой» ППРЧ межзнаковый интервал соизмерим с временем трансляции бинарной посылки (бита) - 40-80 мс.

При этом отсутствие дорогостоящей СЕВ в предложенном методе является значительным преимуществом, и наряду с использованием ППФ, существенно уменьшающих площадь анализа частотно-временного пространства на спектрограмме при визуальном или автоматическом декодировании бинарных посылок. Это позволяет вести устойчивый приём ИИ (аварийных сигналов и сигналов ТИ-ТС) от удаленных терминалов ТМС в режиме ППРЧ как автоматически, так и визуально, что особо важно при приёме и декодировании ИИ оператором ДПУ в условиях мощных помех.

На шаге 8 (рис. 8) осуществляется идентификация букв (знаков) принимаемой ИИ по результатам анализа декодированных бинарных посылок с априори известным кодом (КОИ-8, МТК-2 и др.) по БД визуально оператором в режиме реального времени или автоматически.

На шаге 9 (рис. 8) в условиях сложной помеховой обстановки, а также в случае высокой скорости передачи или малой длительности частотных чипов бинарных посылок, по записанной в цифровой формате спектрограмме можно произвести восстановление принятых бинарных посылок информационного сообщения (ИИ) по фрагментарным данным на основе повторного визуального анализа в режиме замедленного воспроизведения (в статике), или автоматически.

Оценка полученных результатов применения заявленного метода (по варианту 2)

Предложенный метод фактически может быть использован для передачи любой двоичной информации с различной скоростью, поскольку современные средства ЭВТ позволяют вести запись в карту памяти, а также за счёт использования реплицированных БД на АРМ ДПУ для документирования, дополнительного анализа и восстановления измерительной информации.

Эффективность предложенного метода повышения помехозащищенности удалённого мониторинга ТС территориально-распределенной ИТКС ОП с использованием режима «быстрой» ППРЧ, функционирующей в сложных условиях помех, может быть оценена вероятностью безошибочного приема ИИ (аварийных сигналов), см. табл. 2.

Таблица 2 - Вероятность безошибочного приема аварийного сигнала _в условиях помех (для сообщения длиной 40 знаков)_

Вид помехи Штатный код Морзе СКК, оптимизированная для визуального приема Режим ППРЧ

Слуховой прием Слуховой + визуальный прием Автоматический прием Визуальный прием Автоматический прием Визуальный прием Автоматический прием

Сосредоточенная 0,67 0,73 0,57 1,0 0,99 1,0 1,0

Широкополосная 0,83 0,92 0,71 0,98 0,68

Теоретической и практической значимостью предложенного метода повышения помехозащищенности удалённого мониторинга технического состояния территориально-распределенной ИТКС ОП с использованием режима «быстрой» ППРЧ, дополнительно к перечисленному выше является:

- повышение скрытности работы подсистемы мониторинга за счёт трансляции каждого частотного чипа бинарной посылки на своей частоте с длительностью менее времени реакцию системы РЭП;

- увеличение оперативности почти в 2 раза в передаче ИИ при работе науровне телекоммуникации ТМС при отсутствии защитного интервала между знаками в буквах и словах кода Морзе с новой СКК, а также за счет параллельных передачи и приема бит в режиме ППРЧ;

- повышение оперативности приёма ИИ при работе ТМС за счет того, что в наследуемом режиме радиообмена (АТ) обычно приём ведется побитно (последовательно), но оператор (радиотелеграфист) воспринимает (читает) информацию позначно (цифрами, буквами). Как раз предложенный метод на основе параллельной передачи/приёме ИИ в канале радиосвязи и визуальном отображении бинарных посылок на мониторе позволяет оператору ДПУ воспринимать сообщения позначно. При автоматическом приеме на экране

монитора отображается текст ИИ, принимаемый на различных скоростях, независящих от подготовки (обучения) оператора ДПУ к приему кода Морзе;

- отказ от необходимости использования СЕВ при реализации в ТМС приема ИИ на ДПУ методом, основанном на побитовой («быстрой») ППРЧ.

Заключение

Проведенные исследования предложенных Метода повышения помехоустойчивости удалённого мониторинга ТС территориально-распределённой ИТКС ОП и Метода повышения помехозащищенности удалённого мониторинга ТС территориально-распределённой ИТКС ОП с использованием режима «быстрой» ППРЧ показали возможность обеспечения эффективного функционирования подсистем мониторинга распределённых сетевых инфраструктур.

Новизной данных методов является возможность передачи/приема ИИ от сенсорного уровня ТМС к ДПУ, представленных перспективными СКК на основе ЛЧМ- и ДЛЧМ-сигналов с противоположными (+ 45о) градиентами наклона, отличными от нулевого градиента прямых, отображающих при регистрации передаваемой ИИ на спектрограмме в плоскости «время-частота» сосредоточенные по спектру помехи. При этом ИИ на передающей стороне представляется бинарными посылками в виде отрезков ЛЧМ- (ДЛЧМ-) сигналов с линейно возрастающим или линейно убывающим законами изменения частоты в соответствии со значением бинарной посылки (информационный «0» или информационная «1»), а на приемной стороне их автоматически (или визуально) распознают с помощью банка фильтров, что и относится к новизне заявленных методов.

В отличие от существующих способов [7, 10, 25, 26], предложенные методы повышения помехоустойчивости в системах удалённого мониторинга позволяют вести приём аварийных сигналов (ИИ) в автоматическом режиме. При изменяющейся динамике состояния среды РРВ (шумы, помехи, замирания) оператору ДПУ возможно применение комбинированного приема: автомат-видео-слух. В обычной обстановке используется автоматический прием ИИ (сигналов аварии), а в условиях воздействия ДФ на ТМС ИТКС добавляется возможность слухового или визуального приема на ДПУ.

Так на рис. 5 показана сложная помеховая обстановка (широкополосная помеха), при которой превышение уровня сосредоточенной помехи над уровнем полезного сигнала составляет 40 дБ. В таких условиях использован предложенный метод повышения помехоустойчивости с передачей аварийного сигнала, построенного на основе новой СКК с использованием ЛЧМ-сигналов. Вероятность правильного приема элемента сообщения (бита

^>Авт.

ИИ) в данном случае для автоматического режима приёма составила пр = 0,68, а для визуального приёма сообщения в тех же условиях помех значение вероятности правильного

^т)Виз.

приема будет равно пр = 0,98. При трансляции сообщения с ИИ той же длительностью (длиной 40 знаков) с применением предложенного метода повышения помехозащищенности в режиме ППРЧ для сложной помеховой обстановки (широкополосная помеха) с уровнем преднамеренных помех выше уровня полезного сигнала на 40 дБ, как в автоматическом режиме, так и при визуальном приёме можно обеспечить вероятность правильного приема

р Авт. рВиз.

информационного бита пр = 1,0, пр = 1,0.

На основании чего можно сделать вывод о повышении помехоустойчивости в системах удаленного мониторинга предложенными методами. Здесь важно отметить, что помехоустойчивость рассмотренных в статье методов также будет зависеть от выбранного диапазона частот, состояния среды РРВ, длительности бинарной посылки (Тбп), количества частотных чипов п, используемых для её формирования и их длительности й, а также от потенциальных возможностей системы РЭБ.

Литература

1. Будко П.А., Винограденко А.М., Кузнецов С.В., Гойденко В.К. Реализация метода многоуровневого комплексного контроля технического состояния морского робототехнического комплекса // Системы управления, связи и безопасности. 2017. № 4. С. 71-101.

2. Яшин А.И., Будко П.А., Винограденко А.М., Педан А.В. Имитационное моделирование автоматизированной системы контроля технического состояния элементов распределенных радиоцентров // Морская радиоэлектроника. 2018. № 1 (63). С. 32-37.

3. Zelensky E.G., Kononov Yu.G., Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V. Development of a distributed multi-agent system monitoring and control networks of 0.4-35 kV // Proceedings of 2017 IEEE 2nd International Conference on Control in Technical Systems, (CTS 2017). 2017. Vol. 2. P. 271-274. doi: 10.1109/CTSYS.2017.8109543.

4. Яшин А.И., Будко П.А., Винограденко А.М. Интеллектуальный контроль технического состояния морского робототехнического комплекса // Морская радиоэлектроника. 2020. № 1 (71). С. 48-53.

5. Михайлов Р.Л., Макаренко С.И. Оценка устойчивости сети связи в условиях воздействия на нее дестабилизирующих факторов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2013. № 4. С. 69-79.

6. Исаков Е.Е. Устойчивость военной связи в условиях информационного противоборства. -СПб.: Политехнический университет, 2009. - 400 с.

7. Николашин Ю.Л., Кулешов И.А., Будко П.А., Жолдасов Е.С., Жуков Г.А. SDR радиоустройства и когнитивная радиосвязь в декаметровом диапазоне частот // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2015. T. 7. № 1. С. 20-31.

8. История отечественных средств связи. / Под ред. А.С. Якунина. - М.: Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2013. - 576 с.

9. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. - 513 с.

10. Николашин Ю.Л., Будко П.А., Жолдасов Е.С., Жуков Г.А. Перспективные методы повышения помехоустойчивости декаметровых радиолиний // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2014. № 1. С. 30-37.

11. Айзенберг Г.З., Грудинская Г.П., Белоцерковский Г.Б. Некоторые рекомендации по работе на длинных волнах // Радиолюбитель КВ и УКВ. 1999. № 2. С. 43-54. - URL: http://qrss.thersgb.net /Receiving-QRSS.html (дата обращения: 05.05.2020).

12. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 432 с.

13. Нарытник Т.Н. Радиорелейные и тропосферные системы передачи. Киев: Концерн «Видавничий Дiм «1н Юре»», 2003. 336 с.

14. Беккиев А.Ю., Борисов В.И. Базовые принципы создания помехозащищенных систем радиосвязи // Теория и техника радиосвязи. 2014. № 1. С. 3-16.

15. Budko P.A., Vinogradenko A.M. Adaptive System Monitoring of the Technical Condition Technological Objects Based on Wireless Sensor Networks // III International scientific Conference «Communications in computing and information Science» (Convergent'2018). Moscow, 2018. Vol. 1140. Springer, Cham. P. 200-210. doi: 10.1007/978-3-030-37436-5-18.

16. Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Samoylenko I.V., Sharipov I.K., Anikuev S.V. Mathematical aspects of stable state estimation of the radio equipment in terms of communication channel functioning // Proceedings of 22nd International conference «Distributed computer and communication networks: control, computation, communications» (DCCN-2019). Moscow, 2019. Vol. 1141. Springer, Cham. P. 547-559. doi: 10.1007/978-3-030- 36625-4-44.

17. Budko P.A., Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Pedan A.V. Approach to the intellectual monitoring of the technical condition of difficult dynamic objects on the basis of the systems of a polling // Proceedings of 22nd International conference «Distributed computer and communication networks: control, computation, communications» (DCCN-2019). Moscow, 2019. Vol. 1141. Springer, Cham. P. 560-573. doi: 10.1007/978-3-030-36625-4-45.

18. Кизима С.В., Митченков С.Г., Емельянников Б.Б. Когнитивные радиотехнологии. Аспекты практической реализации // Электросвязь. 2014. № 9. С. 43-47.

19. Евин И.А. Синергетика мозга. - М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2005. - 108 с.

20. Айзман Р.И., Герасёв А.Д., Дюкарев И.А. Молекулярные основы физиологии человека: Компендиум. - Новосибирск: НГПУ, 2010. - 306 с.

21. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

22. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная связь. - М.: Воениздат, 1970. - 278 с.

23. Тузов Г.И., Сивов В.А., Прыткови В.И., Урядников Ю.Ф., Дергачев Ю.А., Сулиманов А.А. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Под ред. Г. И. Тузова. - М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

24. Кордуэлл М. Психология. А-Я. Словарь-справочник. - М.: ФаирПресс, 2000. - 448 с.

25. Будко Н.П., Будко П.А., Жолдасов Е.С., Жолдасова А.Е., Жуков Г.А., Кулешов И.А., Мальцев Д.С., Мирошников В.И., Николашин Ю.Л., Фатюхин И.Н. Способ передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме (варианты) // Патент на изобретение RU 2605045 С1, опубл.: 20.12.2016 Бюл. № 35.

26. Николашин Ю.Л., Будко П.А., Жолдасов Е.С., Жуков Г.А. Повышение эффективности функционирования декаметровых радиолиний // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2015. № 2. С. 4-10.

27. Будко П.А., Жуков Г.А., Кулешов И.А., Мирошников В.И., Николашин Ю.Л., Фатюхин И.Н. Способ помехоустойчивой передачи данных до глобально удаленных объектов // Патент на изобретение RU 2774894 C1, опубл.: 24.06.2022 Бюл. № 18.

28. Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Вузовская книга, 2013. - 360 с.

29. Дьяконов В.П. Современные цифровые анализаторы спектра // Компоненты и технологии. 2010.№ 5.С. 185-195.

30. Fedorenko V.V., Kononov Y.G., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Samoylenko I.V. The time-probability characteristics of a telemetrie signal with the variable number of bits // Proceedings of 2017 IEEE 2nd International Conference on Control in Technical Systems, (CTS 2017). 2017. Vol. 2. P. 146-149. doi: 10.1109/CTSYS.2017.8109511.

References

1. Budko P.A., Vinogradenko A.M., Kuznetsov S.V., Goydenko V.K. Realizatsiya metoda mnogourovnevogo kompleksnogo controlya tehnicheskogo sostoyaniya morskogo robototehnicheskogo kompleksa [Realization of a Method of Multilevel Complex Control of Technical Condition of a Sea Robot]. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 4, pp. 71-101. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-04/04-Budko.pdf (in Russian).

2. Yashin A.I., Budko P.A., Vinogradenko A.M., Pedan A.V. Imitatsionnoe modelirovanie avtomatizirovannoy sistemy kontrolya tehnicheskogo sostoyaniya elementov raspredelennih radiotsentrov [Simulation simulation of automated system for monitoring of technical condition of distributed radio center elements]. Sea radio electronics, 2018, no. 1 (63), pp. 32-37. (in Russian).

3. Zelensky E.G., Kononov Yu.G., Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V. Razrabotka raspredelennoy mul'tiagentnoy sistemi monitoring i upraleniya rezhimami setey 0.4-35 kV [Development of a distributed multi-agent system monitoring and control networks of 0.4-35 kV]. II Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya problem upravleniya v tehnicheskih sistemah (PUTS-2017) [Proceedings of 2017 IEEE 2nd International Conference on Control in Technical Systems, (CTS 2017)], St. Petersburg, 2017, vol. 2, pp. 271-274. doi: 10.1109/CTSYS.2017.8109543. (in Russian).

4. Yashin A.I., Budko P.A., Vinogradenko A.M. Intellektual'niy kontrol' tehnicheskogo sostoyaniya morskogo robototehnicheskogo kompleksa [Intelligent monitoring of the technical condition of the marine robotics complex]. Sea radio electronics, 2020, no. 1 (71), pp. 48-53. (in Russian).

5. Mihaylov R.L., Makarenko S.I. Otsenka ustoychivosty sety svyazi v usloviyah vozdeystviya na nee destabiliziruyutshih factorov [Evaluation of the stability of the communication network in the context of destabilizing factors]. Radio and telecommunication systems, 2013, no. 4, pp. 69-79. (in Russian).

6. Isakov Е.Е. Ustoychivost' voennoy svyazi v usloviyah informatsionnogo protivoborstva [Stability of military communication in conditions of information confrontation]. St. Petersburg, Polytechnical university, 2009. 400 p. (in Russian).

7. Nikolashin Y.L., Kuleshov I.A., Budko P.A., Zholdasov E.S., Zhukov G.A. SDR radioustroystva i kognitivnaya radiosvyaz' v dekametrovom diapazone chastot [SDR radio devices and cognitive radio communication in the decameter frequency range]. H&ES, 2015, vol. VII, no. 1, pp. 20-31. (in Russian).

8. Yakunin A.S. Istoriya otechestvennih sredstv svyazi [History of domestic means of communication]. Мoscow, Capital encyclopedia Publ., 2013. 576 p. (in Russian).

9. Gonorovsky I.S. Radiotehnicheskie tsepi i signali [Radio circuits and signals]. Мoscow, RIS, 1986. 513 p. (in Russian).

10. Nikolashin Y.L., Budko P.A., Zholdasov E.S., Zhukov G.A. Perspektinie metodi povisheniya pomehoustoychivosty dekametrovih radioliniy [Promising methods of increasing noise immunity of decameter radio links]. H&ES, 2014, no. 1, pp. 30-37. (in Russian).

11. Ayzenberg G.Z., Grudinskaya G.P., Belotserkovskiy G.B. Some recommendations for working on long waves. Radio lover of KV and KVV ranges, 1999, no. 2. Available at: http://qrss.thersgb.net /Receiving-QRSS.html. (accessed 23 November 2016) (in Russian).

12. Galkin V.A. Tsifrovaya mobil'naya radiosvyz' [Digital mobile radio communication]. Moscow, The hotline is the Telecom, 2007, 432 p. (in Russian).

13. Naritnic T N. Radioreleynie i troposfernie sistemy [Radio relay and tropospheric transmission systems]. Kiev, Vidavnichiy dim, 2003, 336 p. (in Russian).

14. Bekkiev A.Yu., Borisov V.I. Bazovie printsipi sozdaniya pomehozashishyonnih system radiosvyazi [Basic Principles of Creation of Noise-Proof Radio Communication Systems]. Theory and technique of radio communication, 2014, no. 1, pp. 3-16. (in Russian).

15. Budko P.A., Vinogradenko A.M. Adaptive System Monitoring of the Technical Condition Technological Objects Based on Wireless Sensor Networks // III International scientific Conference «Communications in computing and information Science» (Convergent'2018). Moscow, 2018. Vol. 1140. Springer, Cham. P. 200-210. doi: 10.1007/978-3-030-37436-5-18.

16. Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Samoylenko I.V., Sharipov I.K., Anikuev S.V. Mathematical aspects of stable state estimation of the radio equipment in terms of communication channel functioning // Proceedings of 22nd International conference «Distributed computer and communication networks: control, computation, communications» (DCCN-2019). Moscow, 2019. Vol. 1141. Springer, Cham. P. 547-559. doi: 10.1007/978-3-030- 36625-4-44.

17. Budko P.A., Fedorenko V.V., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Pedan A.V. Approach to the intellectual monitoring of the technical condition of difficult dynamic objects on the basis of the systems of a polling // Proceedings of 22nd International conference «Distributed computer and communication networks: control, computation, communications» (DCCN-2019). Moscow, 2019. Vol. 1141. Springer, Cham. P. 560-573. doi: 10.1007/978-3-030-36625-4-45.

18. Kizima S.V., Mitchenkov S.G., Emel'yannikov B.B. Kognitivnie radiotehnologii. Aspekti practicheskoy realizatsii [Cognitive radio technologies. Aspects of implementation]. Telecommunication, 2014, no. 9, pp. 43-47. (in Russian).

19. Evin I.A. Synergetica mozga [Brain synergetrics]. Moscow, Regular and chaotic dynamics, 2005, 108 p. (in Russian).

20. Ayzman R.I., Gerasyov A.D., Dyukarev I.A. Molekulyarnie osnovi fiziologii cheloveka [Molecular foundations of human physiology]. Novosibirsk, NGPU, 2010, 306 p. (in Russian).

21. Sergienko A.B. Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing]. St. Petersburg, Piter, 2002, 608 p. (in Russian).

22. Semyonov A.M., Sikarev A.A. Shirokopolosnaya svyaz' [Broadband communication]. Moscow, Voenizdat, 1970, 278 p. (in Russian).

23. Tuzov G.I., Sivov V.A., Pryitkovi V.I. etc. Pomehozashishyonnost' radiosistem so slozhnimi signalami [Interference immunity of radio systems with complex signals]. Moscow, Radio i svyaz', 1985, 264 p. (in Russian).

24. Korduel M. Psihologiya. A-Ya. Slovar'-spravochnik /Psychology. A-Z. Dictionary reference]. Moscow, Fair-Press, 2000, 448 p. (in Russian).

25. Budko N.P., Budko P.A., Zholdasov E.S., Zholdasova A.E., Zhukov G.A., Kuleshov I.A., Mal'tsev D.S., Miroshnikov V.I., Nikolashin Y.L., Fatyuhin I.N. Sposob peredachi i priyoma binarnoy informatsii po kanalam radiosvyazi v neavtomaticheskom rezhime (varianti) [Method of transmitting and receiving binary information via radio communication channels in non-automatic mode (options)]. Patent Russia, no. 2605045. 2016.

26. Nikolashin Y.L., Budko P.A., Zholdasov E.S., Zhukov G.A. Povishenie effektivnosty funktsionirovaniya dekametrovih radioliniy [Improved efficiency of decameter radio links]. T-Comm, 2015, no. 2, pp. 4-10. (in Russian).

27. Budko P.A., Zhukov G.A., Kuleshov I.A., Miroshnikov V.I., Nikolashin Y.L., Fatyukhin I.N. Sposob pomekhoustojchivoj peredachi dannyh do global'no udalennyh ob"ektov [Method of noise-resistant

data transmission to globally remote objects]. Patent for invention RU 2774894 C1, publ.: 06/24/2022 Byul. No. 18. (in Russian).

28. Kupriyan А. I. Radioelektronnaya bor'ba [Radio-electronic fight]. Мoscow, Vuzovskaya kniga, 2013, 360 p. (in Russian).

29. D'yakonov V.P. Sovremennie tsifrovie analizatory spectra [Modern digital spectrum analyzers]. Components and technologies, 2010, no. 5, pp. 185-195. (in Russian).

30. Fedorenko V.V., Kononov Y.G., Vinogradenko A.M., Samoylenko V.V., Samoylenko I.V. Veroyatnostno-vremennie harakteristiki telemetricheskogo signala s peremennoy razryadnost'yu [The time-probability characteristics of a telemetrie signal with the variable number of bits]. II Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya problem upravleniya v tehnicheskih sistemah (PUTS-2017) [Proceedings of 2017 IEEE 2nd International Conference on Control in Technical Systems, (CTS 2017)], St. Petersburg, 2017, vol. 2, pp. 146-149. doi: 10.1109/CTSYS.2017.8109511. (in Russian).

Статья поступила 30 июня 2022 года

Информация об авторе

Будко Никита Павлович - Независимый специалист. E-mail: budko62@ mail.ru. Адрес: 194064, г. Санкт-Петербург, ул. Бутлерова, 9, корп. 3, кв. 252.

Methods of bringing measurement information from remote and globally moving objects to the monitoring server of the distributed information and telecommunications network of Rosmorrechflot

N.P. Budko

Annotation. Methods of noise-resistant transmission of measuring information about the technical condition of elements of a distributed information and telecommunication network of public use using decameter radio lines based on the use of linear-frequency-modulated and discrete linear-frequency-modulated signals are presented. Relevance: development of a method for noise-resistant transmission of emergency signals based on the results of monitoring the technical condition of a geographically distributed information and telecommunications network. Improving the efficiency of the remote monitoring subsystem in real time, or close to it. The purpose of the work is to increase the noise immunity of the alarm signals of the monitoring subsystem of the distributed network infrastructure, considered as a telemetry system operating under conditions of destabilizing factors of natural and artificial nature. Methods used: the use of a new signal-code design in the radio channel for bringing measurement information; using the mode of the so-called "fast" adjustment of operating frequencies according to a pseudo-random law. Novelty: expanding the capabilities of remote monitoring systems for the technical condition of a geographically distributed public information and telecommunications network using decameter radio lines based on the use of SDR technologies and the mode of adjustment of operating frequencies according to a pseudo-random law. Result: a graphical representation of binary parcels of measuring information was used when receiving them in the form of a spectrogram, when instead of Morse code in the form of "dots" and "dashes" linear or discrete frequency-modulated signals with an increasing (decreasing) slope gradient are presented. Practical significance: the use of noise-resistant transmission of measurement information to the remote monitoring server of network infrastructure elements.

Keywords: technical condition, measurement information, remote monitoring subsystem, telecommunication level, noise immunity.

Information about the author

Nikita P. Budko - Independent specialist. E-mail: budko62@ mail.ru. Address: 194064, St. Petersburg, Butlerova str., 9, bldg. 3, sq. 252.

Для цитирования: Будко Н.П. Методы доведения измерительной информации от удаленных и глобально перемещающихся объектов до сервера мониторинга распределенной информационно-телекоммуникационной сети Росморречфлота // Техника средств связи. 2022. № 2 (158). С. 77-100. DOI 10.24412/2782-2141-2022-2-77-100.

For citation: Budko N.P. Methods of bringing measurement information from remote and globally moving objects to the monitoring server of the distributed information and telecommunications network of Rosmorrechflot. Means of communication equipment. 2022. No 2 (158). Pp. 77-100. DOI 10.24412/27822141-2022-2-77-100 (in Russian).