10.04.2014
216.012.b33a

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002511598
Дата охранного документа
10.04.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. Способ основан на исследовании фрактальных свойств принимаемых сигналов. Согласно изобретению обнаружение случайного низкоэнергетического сигнала выполняется путем оценки значения показателя Херста и сравнения его с порогом. При этом способ позволяет получать достоверные результаты при отношениях сигнал/шум обрабатываемого сигнала порядка минус 10 дБ. Технический результат заключается в снижении порога обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. 2 ил.
Основные результаты: Способ обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов, основанный на выполнении аналого-цифрового преобразования входного процесса, по результатам которого формируют выборки с отсчетами, отличающийся тем, что в качестве критерия обнаружения используют показатель Херста, по результатам обработки определяют значение показателя Херста, если значение показателя Херста находится в диапазоне от 0 до 0,5, то принимают решение об обнаружении сигнала.
Реферат Свернуть Развернуть

ёИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. Способ основан на исследовании фрактальных свойств принимаемых сигналов.

В настоящее время известны различные способы обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов (см. патенты Российской Федерации №2429494, 2359406, 2285274). Известные способы обнаружения основаны на использовании двухканального обнаружения с применением согласованной фильтрации, вычислении коэффициента корреляции, амплитудного спектра, расчета величины порога обнаружения, сравнении амплитуд спектральных составляющих с величиной порога обнаружения.

Существует способ обнаружения импульсных радиосигналов при наличии сигналов мешающих отражений и белого шума. Заявленное изобретение относится к области радиотехники и заключается в использовании двухканального обнаружения, при котором в первом основном канале обнаружения применяют согласованную фильтрацию сигнала с пороговым принятием решения о его наличии или отсутствии по выбранному критерию, а во втором дополнительном канале обнаружения определяют момент времени от опорного отсчета с последующим измерением в нем напряжения шума и вычислением его коэффициента корреляции между опорным и информационным отсчетами, на основе чего при известной мощности выходного шума Pш согласованного фильтра и заданной вероятности ложной тревоги Pр вычисляют значение порога принятия решения, которое устанавливают в управляемом пороговом устройстве дополнительного канала обнаружения, при этом итоговое решение о наличии или отсутствии сигнала принимают на основе частных решений по основному и дополнительному каналам обнаружения по правилу: сигнал обнаруживается, если хотя бы в одном из частных каналов обнаружения он регистрируется, применяют некогерентное обнаружение и решение принимают по огибающей процесса на выходе линейного детектора огибающей, поэтому в момент опорного отсчета измеряют значение огибающей шума Uш0) и вычисляют значение огибающей коэффициента корреляции R0 шума на выходе согласованного фильтра между опорным и информационным отсчетами при заданном значении порога П(τ0) [Патент RU 2285274 С2, СПОСОБ НЕКОГЕРЕНТНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО РАДИОСИГНАЛА НА ФОНЕ МЕШАЮЩЕГО РАДИОИМПУЛЬСА И БЕЛОГО ШУМА, опубликованный 10.10.2006].

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет выполнять обнаружение случайных низкоэнергетических сигналов и эффективен только в случае априорной определенности относительно типа принимаемого сигнала и при высоком отношении сигнал/шум 40 дБ.

Также известен способ обнаружения сверхмалых радиосигналов, основанный на использовании двух каналов с одинаковыми резонансными контурами и вычитаемого процесса. Резонансные контуры в момент времени to приводят в возбужденное состояние путем кратковременной и одновременной подачи напряжения, большего среднеквадратичного напряжения шумов и помех в них. Одновременно на оба канала подают радиосигнал с антенны. Последовательно изменяют фазы входных сигналов резонансных контуров путем введения в каналы фазовых сдвигов φ'1 и φ'2 с противоположными знаками. Выделяют верхние огибающие суммарных сигналов резонансных контуров - SA1(t) и SA2(t). Определяют разность этих огибающих - ΔSA(t). В момент достижения разности огибающих максимального значения - ΔSA фиксируют введенные фазовые сдвиги φ'1 и φ'2. После чего формируют полезный сигнал с амплитудой x=ΔSA/2(1-exp(-λt)), где λ - коэффициент затухания контуров, и фазой, определяемой как среднее арифметическое фазовых сдвигов φ'1 и φ'2, взятое с обратным знаком [Патент RU 2359406 С2, СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СВЕРХМАЛЫХ РАДИОСИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ, опубликованный 20.06.2009].

Недостатком данного способа является то, что он эффективен только в случае априорной определенности относительно типа и параметров принимаемого сигнала. Кроме того, данное устройство технически трудно реализуемо, поскольку требуются постоянное возбуждение резонансных контуров и подача в определенные моменты времени полезного сигнала с антенны. Также отсутствует информация по порогу обнаружения низкоэнергетических сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обнаружения множества узкополосных радиосигналов в широкой полосе частот, который заключается в выполнении аналого-цифрового преобразования широкополосного входного процесса (ШВП), накоплении комплексных отсчетов ШВП и последовательном формировании выборок с отсчетами ШВП, вычислении амплитудного спектра сформированной выборки с отсчетами ШВП, расчете величины порога обнаружения для каждой составляющей амплитудного спектра как суммы сглаженной оценки спектра в скользящем по оси частоты взвешивающем окне и функции от их среднеквадратичного отклонения, сравнении амплитуд спектральных составляющих с величиной порога обнаружения, принятии решения об обнаружении радиосигналов в исследуемой полосе частот на основе мажоритарной обработки сохраненных результатов сравнения амплитуд спектральных составляющих с величиной порога обнаружения, полученных при анализе шести последовательно взятых выборок с отсчетами ШВП, выводе результатов обнаружения. Технический результат заключается в снижении влияния сигнально-помеховой обстановки [Патент RU 2429494 С1, СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МНОЖЕСТВА УЗКОПОЛОСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ В ШИРОКОЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ, опубликованный 20.09.2011]. Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа является необходимость выполнения большого количества вычислений, включая оценку амплитудного спектра входного процесса, расчет порога обнаружения для каждой составляющей амплитудного спектра и сравнение амплитуд спектральных составляющих с вычисленным порогом обнаружения, что требует значительных вычислительных ресурсов и времени на обработку. Кроме того, для выполнения оценок необходимо накопление нескольких выборок для принятия решения по мажоритарной схеме, что требует дополнительного времени для обработки, это является недопустимым при обработке случайных сигналов, которые могут появляться кратковременно и в случайные моменты времени.

Задачей настоящего изобретения является обнаружение случайных низкоэнергетических сигналов и устранение недостатков прототипа - упрощение обработки сигнала и уменьшение вычислительных затрат. Эту задачу в предлагаемом способе решают путем применения обработки гармонических сигналов, используя их фрактальные свойства, как это показано на блок-схеме на фиг.1.

Выбор фрактальной обработки обусловлен тем, что фрактальная обработка позволяет описать интегральные характеристики сигналов, которые не зависят от момента прихода и рассчитываются для всей длительности сигнала. Оцифрованный сигнал представляет собой временной ряд данных. В качестве показателя, характеризующего фрактальные свойства временных рядов, выбран показатель Херста. Для определения показателя Херста используют метод нормированного размаха.

Принцип работы данного метода заключается в следующем. Суммы отклонений подсчитывают для различных периодов времени и для различного количества последовательных моментов наблюдений, которые выступают в качестве масштаба измерений. Пусть X={Xn} - это заданный набор значений анализируемого динамического ряда (сигнала). Тогда накопленное отклонение от среднего для некоторого интервала определют как:

где - среднее выборочное по ряду в целом.

Соответственно, размаха R(t):

где

Δ(t) - накопленное отклонение от среднего для некоторого интервала времени t,

то есть разность между максимальным и минимальным отклонениями от среднего, эта характеристика отличается от разности между максимальным и минимальным значениямим временной последовательности.

Для описания и сравнения различных временных рядов, например, для сигналов с разными видами модуляции, более удобна нормированная безразмерная характеристика - нормированный размах.

Нормированный размах на интервале определяют следующим образом:

где S(t) - стандартное отклонение. Согласно формуле Херста:

где a и H - некоторые константы.

Константа H может изменяться в диапазоне от 0 до 1 и называется показателем Херста. Он характеризует угол наклона графика линейной зависимости . от ln(t). Таким образом, параметр Н можно оценить, изобразив график указанной зависимости, и, используя полученные точки, подобрать по методу наименьших квадратов прямую линию с наклоном Н.

Имеются три различных классификации для показателя Херста:

1) Н=0,5 - указывает на случайный ряд, события случайны и не коррелированны.

2) 0≤Н<0,5 - данный диапазон соответствует гармоническому сигналу.

3) 0,5<Н≤1 - соответствует возрастающему или убывающему ряду.

При распространении радиосигналы испытывают воздействие белого шума. Соответственно, при уменьшении отношения сигнал/шум увеличивается показатель Херста, приближаясь к значению 0,5.

Для отработки предлагаемого способа обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов взяты широко используемые в космических системах связи типы модуляции: ФМн-2, ФМн-4, ФМн-8, КАМ-16. Зависимость величины показателя Херста от отношения сигнал/шум для сигналов с различными типами модуляции показана на фиг.2. Как видно по фиг.2, при отношении сигнал/шум меньше -15 дБ показатель Херста становиться равен 0,5 для всех видов модуляции, то есть показатель Херста характеризует процесс как полностью случайный. При увеличении отношения сигнал/шум показатель Херста уменьшается и при больших значениях отношения сигнал/шум стабилизируется.

Экспериментальным путем выяснено, использование показателя Херста в качестве критерия обнаружения позволяет эффективно обнаруживать случайные низкоэнергетические сигналы, отношение сигнал/шум которых составляет порядка минус 10 дБ.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа является снижение порога обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. Данный результат получен путем применения обработки гармонических сигналов, используя их фрактальные свойства. Предлагаемый способ обеспечивает результат и при воздействии шумов на исследуемый сигнал (см. фиг.2). Пороговое значение отношения сигнал/шум, при котором выполняется заявленный результат, составляет минус 10 дБ. При этом обработка сигнала проводится в режиме, максимально приближенном к реальному времени.

Способ обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов, основанный на выполнении аналого-цифрового преобразования входного процесса, по результатам которого формируют выборки с отсчетами, отличающийся тем, что в качестве критерия обнаружения используют показатель Херста, по результатам обработки определяют значение показателя Херста, если значение показателя Херста находится в диапазоне от 0 до 0,5, то принимают решение об обнаружении сигнала.
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 87.
10.01.2013
№216.012.1a88

Электромеханический привод раскрытия

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов и предназначено для приведения в действие раскрывающихся узлов механических систем космического аппарата. Привод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472284
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d4a

Способ работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе. Способ работы реализован в устройстве электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором, который включает три последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472992
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.2809

Цифровой феррозондовый магнитометр

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам, в виде цифрового кода. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475769
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2a

Способ имитации солнечного излучения в термобарокамере

Изобретение относится к способам имитации солнечного излучения (ИСИ) в тепловакуумной камере (ТВК) и может быть использовано при тепловакуумных испытаниях космического аппарата (КА) или его составных частей. Способ имитации заключается в создании имитирующего потока солнечной радиации от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476833
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c36

Способ испытаний бортовой аппаратуры космического аппарата на вибрационные воздействия

Изобретение относится к области испытаний на механические воздействия (вибрационные испытания) аппаратуры. Способ заключается в том, что при определении собственных частот бортовой аппаратуры дополнительно определяют добротность на каждой резонансной частоте и делают прогноз отклика, причем при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476845
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cb5

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли от солнечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476972
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.32cc

Контейнер

Изобретение относится к транспортировочным контейнерам, например, для транспортирования космических аппаратов. Контейнер содержит основание, съемную крышку, уплотнительную прокладку между ними и средства крепления крышки к основанию. Уплотнительная прокладка установлена в паз типа «ласточкин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478547
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b8e

Способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры

Изобретение относится к способу организации вычислительного процесса испытаний электронных устройств, имеющих в своем составе вычислительный модуль. Техническим результатом является минимизация времени проведения испытаний и трудозатрат, упрощение процедур управления, контроля, анализа и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480807
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3be9

Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц

Изобретение относится к электронике интегральных микросхем и может быть использовано в составе бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) для защиты от последствий попадания тяжелых заряженных частиц. Технический результат заключается в повышение быстродействия, эксплуатационных возможностей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480898
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3d42

Способ удержания геостационарного космического аппарата на заданной орбитальной позиции

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для удержания геостационарного космического аппарата (КА) в заданном диапазоне долгот и широт рабочей позиции на орбите. Ошибка управления движением центра масс КА комплексно устраняется с использованием коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481249
Дата охранного документа: 10.05.2013
Показаны записи 1-10 из 82.
10.01.2013
№216.012.1a88

Электромеханический привод раскрытия

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов и предназначено для приведения в действие раскрывающихся узлов механических систем космического аппарата. Привод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472284
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d4a

Способ работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе. Способ работы реализован в устройстве электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором, который включает три последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472992
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.2809

Цифровой феррозондовый магнитометр

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам, в виде цифрового кода. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475769
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2a

Способ имитации солнечного излучения в термобарокамере

Изобретение относится к способам имитации солнечного излучения (ИСИ) в тепловакуумной камере (ТВК) и может быть использовано при тепловакуумных испытаниях космического аппарата (КА) или его составных частей. Способ имитации заключается в создании имитирующего потока солнечной радиации от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476833
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c36

Способ испытаний бортовой аппаратуры космического аппарата на вибрационные воздействия

Изобретение относится к области испытаний на механические воздействия (вибрационные испытания) аппаратуры. Способ заключается в том, что при определении собственных частот бортовой аппаратуры дополнительно определяют добротность на каждой резонансной частоте и делают прогноз отклика, причем при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476845
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cb5

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли от солнечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476972
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.32cc

Контейнер

Изобретение относится к транспортировочным контейнерам, например, для транспортирования космических аппаратов. Контейнер содержит основание, съемную крышку, уплотнительную прокладку между ними и средства крепления крышки к основанию. Уплотнительная прокладка установлена в паз типа «ласточкин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478547
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b8e

Способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры

Изобретение относится к способу организации вычислительного процесса испытаний электронных устройств, имеющих в своем составе вычислительный модуль. Техническим результатом является минимизация времени проведения испытаний и трудозатрат, упрощение процедур управления, контроля, анализа и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480807
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3be9

Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц

Изобретение относится к электронике интегральных микросхем и может быть использовано в составе бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) для защиты от последствий попадания тяжелых заряженных частиц. Технический результат заключается в повышение быстродействия, эксплуатационных возможностей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480898
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3d42

Способ удержания геостационарного космического аппарата на заданной орбитальной позиции

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для удержания геостационарного космического аппарата (КА) в заданном диапазоне долгот и широт рабочей позиции на орбите. Ошибка управления движением центра масс КА комплексно устраняется с использованием коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481249
Дата охранного документа: 10.05.2013

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД