Синтез квазиоптимального двухэтапного алгоритма поиска по времени запаздывания шумоподобных msk-boc-сигналов

Краснов Т.В.; Гарифуллин В.Ф.; Феоктистов Д.С.; Громова А.А.

aviatsionnogo transporta [Automated control of air traffic]. Moscow : Transport, 1999. 319 p.

3. Kucheryavyy A. A. Bortovye informatsionnye sistemy [On-boar information systems]. Ul'yanovsk : UlGTU, 2004. 504 p.

4. Nevdyaev L. M., Smirnov A. A. Personal'naya sputnikovaya svyaz' [Personal satellite communication]. Moscow : Eko-Trendz, 1998. 216 p.

5. Time of Closest Approach in Three-Dimensional Airspace. Avaible at: http://shemesh.larc.nasa.gov/

people/cam/publications/NASA-TM-2010-216857.pdf (accessed 24.10.2015).

6. Tarify na uslugi svyazi Iridium na territorii Rossiyskoy Federatsii [Communication service Iridium rates on Russian Federation territory] Avaible at: http://iridium-russian.ru/Podkluchenie.html (accessed 26.10.2015).

УДК 621.391.25

СИНТЕЗ КВАЗИОПТИМАЛЬНОГО ДВУХЭТАПНОГО АЛГОРИТМА ПОИСКА ПО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ШУМОПОДОБНЫХ MSK-ВОС-СИГНАЛОВ

Т. В. Краснов1, В. Ф. Гарифуллин1, Д. С. Феоктистов1, А. А. Громова2

1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Многопиковый вид автокорреляционной функции BOC-сигналов создаёт известные трудности при разработке алгоритмов поиска и кодовой синхронизации. В работе приведен анализ помехоустойчивости алгоритма поиска со изменяющимся шагом поиска по задержке.

Ключевые слова: шумоподобный сигнал, поиск сигнала, помехоустойчивость, минимальная частотная модуляция, модуляция с двоичным сдвигом несущей.

THE SYNTHESIS OF QUASIOPTIMAL TWO-STAGE SEARCH ALGORITHM TO DELAY TIME OF NOISE-LIKE MSK-BOC-SIGNALS

T. V. Krasnov1, V. F. Garifullin1, D. S. Feoktistov1, A. A. Gromova2

1Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

Multi-peak form of the autocorrelation function of BOC signals produces the well-known difficulties in developing search algorithms and code synchronization. The research analyses noise immunity of the search algorithm with changing step-searching delay.

Keywords: spread spectrum signal, search signal, interference immunity, minimum shift keying, binary offset carrier modulated.

Перспективным способом модуляции сигналов в широкополосных радионавигационных системах является бинарная офсетная модуляция, или binary offset carrier modulated (BOC). Благодаря широкому спектру используемых сигналов, которые принято называть меандровыми шумоподобными сигналами (ШПС) или BOC-сигналами [1], обеспечиваются высокие тактические показатели систем.

Широкому использованию BOC-сигналов в наземных широкополосных радионавигационных системах препятствует присущая им ограниченность спектрального ресурса. Однако сочетание BOC с минимальной частотной модуляцией, или minimum shift

keying (MSK), позволяет существенно ослабить негативное влияние ограничения спектра ШПС на основные тактические показатели широкополосных систем [1].

Сигнал MSK-BOC(l) отличается от ШПС с традиционной модуляцией MSK видом элементов (чипов) S0 (t) квадратурных видеосигналов:

0, |t| > T/2,

представляющих собой l знакопеременных импульсов.

<Тешетневс^ие чтения. 2015

Структура квазиоптимального алгоритма поиска М5К-БОС сигнала (приём на «верхней» и «нижней» частотах)

Поскольку отличие АКФ-сигналов с модуляцией М5К-БОС от сигналов МЖ проявляется лишь в форме главного лепестка (наряду с центральным имеются боковые пики), то для поиска таких сигналов можно использовать те же алгоритмы, что и в случае МБК сигналов.

В соответствии с алгоритмом поиска каждый канал устройства поиска (см. рисунок) содержит два квадратурных коррелятора, осуществляющих приём и обработку каждого из двух сигналов на «верхней» ю1 и «нижней» ю2 частотах. Квадратурный расщепитель является общим для всех каналов устройства поиска и содержит четыре перемножителя (по два на каждый частотный канал), на опорные входы которых подаются гармонические сигналы частот а^ и ю2 соответственно с фазами 0 и л /2.

Принятая реализация у (г), представляющая смесь сигнала и шума, перемножается с опорными сигналами частот ю1 и ю2 (по две квадратуры для каждой из частот). Затем каждая из четырёх компонент выходного сигнала квадратурного расщепителя перемножается с соответствующим опорным сигналом:

4 (-ч) = С( -Ч )-5(-ч) и а2 (г-ч ) =

= С (г -чк) + 5 (г -чк) в каналах приёма частот а^ и

ю2 с задержкой чк, к = 1, М (М - число каналов устройства поиска, равное числу ячеек поиска). Результаты перемножения интегрируются на интервале наблюдения Тс, образуя квадратурные составляющие корреляционного интеграла на двух частотах.

На основе квадратурных корреляций вычисляются модули ВКФ. Для обеспечения требуемого отноше-

ния сигнал/ шум интервал интегрирования выбирается кратным периоду Тп повторения кода: Тс = пТп , п - целое. При модуляции сигнала (1) данными накоплению (некогерентному суммированию) подлежат статистики 2к = Z1k + Z2k , образуя выходные величины каналов.

Принятие решения о значении параметра ч производится на основе выбора максимальной из выходных величин каналов. Качественные показатели описанной процедуры поиска характеризуются вероятностью Рош аномальных ошибок, превышающих половину шага допоиска А = Тм /4 (по абсолютной

величине), а также временем поиска гп, которое равно суммарному времени анализа на обоих этапах поиска [2].

В худшем случае, когда в отсутствие аномальных ошибок по завершении поиска ошибка синхронизации достигает значения А /2 = Тм /4 (при шаге поиска А /2 = Тм /4), вероятность ошибки можно определить с использованием формулы

4(1 -1/21У

Рош, = N

1 - Ф

Л

(2)

где Ф(х) - интеграл вероятности; R1 (ч) - автокорреляционная функция кодовых последовательностей С (г) и 5 (г); д1 =-у/п"дп/ Л - отношение сигнал/ шум на выходе «синхронного» канала (с учетом неко-

Г ,2 у/2

герентного накопления); дп =

N0

отношение

сигнал/ шум на квадратурных выходах коррелятора;

^ - проигрыш в отношении сигнал/ шум, обусловленный некогерентностью накопления [2].

В случае оптимального алгоритма вероятность ошибки определяется формулой

'qR(тм /8)

Рош = 2lN

1 - Ф

(3)

При равной вероятности Рош рассмотренный двух-этапный алгоритм поиска проигрывает оптимальному алгоритму параллельного поиска по времени 1и, что эквивалентно энергетическому выигрышу

£ = Та1 + Та2 = 41 ' 42 (4)

7, 2 ' ^ ' а Ч

где Та1 = л/п"Тп и Та2 = у[п2тп - время анализа на первом и втором этапах поиска; Та = 4пТп - время анализа для оптимального алгоритма поиска.

Таким образом, для поиска сигнала МБК-ВОС (2) целесообразно использовать традиционную параллельную процедуру поиска с размером ячейки. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о том, что рассмотренный двухэтапный алгоритм поиска

2 2 41 + 42

обеспечивает существенные преимущества в реализации, проигрывая оптимальному алгоритму по времени поиска не более 2дБ.

Библиографические ссылки

1. Ярлыков М. С. Характеристики меандровых сигналов (BOC-сигналов) в спутниковых радионавигационных системах нового поколения. М. : Радиотехника, 2008. № 8.

2. Бондаренко В. Н., Кокорин В. И. Широкополосные радионавигационные системы с шумоподоб-ными частотно-манипулированными сигналами. Новосибирск : Наука, 2011. 263 с.

References

1. Yarlykov M. S. Features mangrovyh signals (BOC - signals) to the satellite navigation systems of new generation. M. : Radio Engineering, 2008. № 8.

2. Bondarenko V. N., Kokorin V. I. Broadband radio navigation system with noise-like frequency-manipulated signals. Novosibirsk : Nauka, 2011. 263 p.

Громова А. А., 2016

УДК 539.3, 539.4

О МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Я. С. Крюкова, В. О. Каледин, А. Д. Ульянов, А. Е. Гилева

Новокузнецкий институт (филиал) Кемеровского государственного университета Российская Федерация, 654041, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Циолковского, 23

E-mail: [email protected]

Описана методика оценки прочности термонапряженных оболочечных конструкций из полимерных композиционных материалов. Методика реализована в виде комплекса вычислительных программ.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, высокотемпературное нагружение, оценка прочности, напряженно-деформированное состояние.

ON THE ESTIMATION METHODOLOGY OF STRENGTH OF SHELLSTRUCTURES FOR ROCKET-SPACE TECHNOLOGY

Ya. S. Kryukova, V. O. Kaledin, A. D. Ulyanov, A. E. Gileva

Novokuznetsk Institute (Branch) «Kemerovo State University» 23, Tsiolkovsky Street, Novokuznetsk, Kemerovo region, 654041, Russian Federation

E-mail: [email protected]

The article describes a methodology to assess the strength of the thermal stress of shell structures made of polymer of composite materials. The authors realize the methodology in a form of a complex computer programs.

Keywords: polymer composite material, high-temperature loading, strength assessment, stress-strain state.

Оценка прочности термонапряженных элементов конструкций, таких как тонкостенные неохлаждаемые элементы сопловых блоков ракетных двигателей, актуальна при проектировании и контроле качества таких изделий.

Для получения адекватных оценок напряжений и несущей способности необходимо учитывать деградацию материала при повышении температуры. При этом единого универсального критерия, пригодного для различных материалов, не существует, и для на-

THE SYNTHESIS OF QUASIOPTIMAL TWO-STAGE SEARCH ALGORITHM TO DELAY TIME OF NOISE-LIKE MSK-BOC-SIGNALS

Текст научной работы на тему «Синтез квазиоптимального двухэтапного алгоритма поиска по времени запаздывания шумоподобных msk-boc-сигналов»