Journal of the Russian Universities. Radioelectronics / Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Not a member yet
541 research outputs found
Sort by
From Gas Sensors to Detection of Etanol Vapour to Sensor of Bacteria Detection
Get PDFIntroduction. Metal oxide semiconductor sensors have many advantages. But their working temperature is still high and their sensitivities are frequently low. In the current work, I present the results from investigation of sensing ability of new kind of potentiometric solid state gas sensor.Aim. The main goal of this work is investigation of the temperature dependence in the flow of air and in ethanol vapour mixture of the investigated junction structures. Also, we investigated at fixed temperature the dependence of the thermoelectric force from the ethanol vapour concentration at possible low operation temperature. For the structure, which shows the lowest operation temperature to ethanol vapour, we investigate the ability to detect Pseudomonas putida suspension.Materials and methods. In this work, the sensitivity to ethanol vapour and Pseudomonas putida suspension were investigated by measuring the thermoelectric force (the voltage) appearing of the structures by standart voltmeters.Results. Two experimental installations for sensors have been developed. The first one is for detection of ethanol vapour by ZnO/ZnO:Cu, ZnO/ZnO:CuO, ZnO/ZnO:Fe junction structures. The second installation was for Pseudomonas putida suspension detection in gas phase by ZnO/ZnO:Fe junction structure. We discovered that ZnO/ZnO:Fe structure, has the lowest operation temperature of 200 °C to ethanol vapour. For this structure, the potential difference has a negative value and decreases with increasing the amount of the pulverized bacteria.Conclusion. We discovered that ZnO/ZnO:Fe structure, has the lowest operation temperature of 200 °C. This operation temperature is a bit higher than operation temperature of at which some very novel sensing structures shows the maximum sensitivity.Introduction. Metal oxide semiconductor sensors have many advantages. But their working temperature is still high and their sensitivities are frequently low. In the current work, I present the results from investigation of sensing ability of new kind of potentiometric solid state gas sensor.Aim. The main goal of this work is investigation of the temperature dependence in the flow of air and in ethanol vapour mixture of the investigated junction structures. Also, we investigated at fixed temperature the dependence of the thermoelectric force from the ethanol vapour concentration at possible low operation temperature. For the structure, which shows the lowest operation temperature to ethanol vapour, we investigate the ability to detect Pseudomonas putida suspension.Materials and methods. In this work, the sensitivity to ethanol vapour and Pseudomonas putida suspension were investigated by measuring the thermoelectric force (the voltage) appearing of the structures by standart voltmeters.Results. Two experimental installations for sensors have been developed. The first one is for detection of ethanol vapour by ZnO/ZnO:Cu, ZnO/ZnO:CuO, ZnO/ZnO:Fe junction structures. The second installation was for Pseudomonas putida suspension detection in gas phase by ZnO/ZnO:Fe junction structure. We discovered that ZnO/ZnO:Fe structure, has the lowest operation temperature of 200 °C to ethanol vapour. For this structure, the potential difference has a negative value and decreases with increasing the amount of the pulverized bacteria.Conclusion. We discovered that ZnO/ZnO:Fe structure, has the lowest operation temperature of 200 °C. This operation temperature is a bit higher than operation temperature of at which some very novel sensing structures shows the maximum sensitivity
Выбор и использование программной архитектуры действующего протокола передачи данных программно-конфигурируемого радиоканала
Get PDFIntroduction. Noise-proof coding is used in many communication systems to provide an acceptable level of performance. A particular feature of its use is the inclusion of redundant characters in a coded packet. It demands more transfer time and essentially better throughput of the channel than in the case of an uncoded packet transferring. A promising development is a software change in the configuration of radio communication system and the development of communication protocols. This is done to ensure the maximum load factor of the channel while ensuring an acceptable level of performance. Objective. To improve radio system performance by updating communication protocols, in order to solve the problem of ensuring maximum channel load during signal formation and reception. Materials and methods. The paper describes the structure of the protocol developed by the authors. It is applicable in software to control ionospheric radio communication system transceiver modules. The software was developed in LabView (VHDL language) cross-platform software environment and was studied by means of a radio interface simulation model. Results. The study examined the corrective ability of codes in the case of a supplementary Gaussian channel with binary phase modulation (OFDM-modulation, 2PSK and 4PSK absolute phase manipulation) in the selection of an energy-efficient approach to the design of ionospheric radio communication system. The study developed the structure and the functional description of the protocol used in the software for the simulation model of software-configurable radio channel. The software operation can be carried out in Windows 7 and in later versions with bit depth x32/x64 under the MS VisualC++package. It was shown that the software thus developed can use the hardware and software controls of the transceiver module. SunSDR2 transceiver and antenna amplifier were included in the module. Conclusion. The results obtained allow for the replacement of separately adjusted radio receivers and transceivers built on a complex super-heterodyne scheme. A limited number of hardware units operate under the control of the developed software. Further studies will be carried out to assess the passage of OFDM signals through multipath communication channels with Rician and Rayleigh fadings. The resulting model will allow for the assessment of noise immunity at different lengths of the cyclic prefix OFDM symbol and for observation of signal constellation behaviour under the influence of various instabilities.Введение. Помехозащищенное кодирование используется во многих системах связи для обеспечения приемлемого уровня производительности. Особенность использования – во включении избыточных символов в закодированный пакет, что требует большего времени передачи и существенно большую пропускную способности канала, чем при передаче некодированного пакета. Перспективным здесь является программное изменение конфигурации системы радиосвязи и разработка протоколов связи для обеспечения максимального коэффициента загруженности канала при обеспечения приемлемого уров-ня производительности. Цель работы. Повышение производительности радиосистемы путём совершенствования протоколов связи, решение вопроса обеспечения максимальной загруженности канала при формировании и приеме сигналов. Материалы и методы. В работе приводится описание и структура протокола, разработанного авторами и применимого в части программного обеспечения (ПО) управления приемопередающего модуля системы ионосферной радиосвязи. ПО разрабатывается в кроссплатформенной программной среде LabView на языке VHDL и проходит исследования на имитационной модели радиоинтерфейса. Результаты. Исследована корректирующая способность кодов, для случая аддитивного гауссовского канала с двоичной фазовой модуляцией (OFDM-модуляция совместно с абсолютной фазовой манипуляцией 2PSK и 4PSK) для выбора энергоэффективного подхода к проектированию системы ионосферной радиосвязи. Разработана структура и функциональноe описание протокола, используемого в ПО для имитационной модели программно-конфигурируемого радиоканала. Работа ПО осуществляется в ОС Windows 7 и более поздних версиях с разрядностью x32/x64 под управлением пакета MS VisualC++. Показано, что разработанное ПО может задействовать аппаратные и программные средства управления приемопередающего модуля, включающего трансивер SunSDR2 и антенный усилитель. Заключение. Полученные результаты позволяют заменить отдельно настраиваемые радиоприемники и трансиверы, построенные по сложной супергетеродинной схеме, на ограниченное число аппаратных блоков, работающих под управлением разработанного ПО. В дальнейшем планируется провести исследования по оценке прохождения сигналов OFDM через многолучевые каналы связи с замираниями Релея и Райса. Получаемая модель позволит оценить помехоустойчивость при различной длине циклического префикса OFDM символа и пронаблюдать за поведением сигнального созвездия при воздействии различных нестабильностей
Связь ориентации поперечных осей мелкомасштабных анизотропных неоднородностей среднеширотной ионосферы с направлением дрейфа на высотах F-области
Get PDFIntroduction. It has been previously reported that small-scale irregularities (SSI) in the polar ionosphere are elongated along the magnetic field and anisotropic in its cross-field direction. At the same time, the largest of the SSI cross-field axes tends to orient along the SSI drift direction. However, there is no evidence of direct correlations of SSI anisotropy and ionospheric drift directions in the middle latitudes. Objective. A direct comparison of the experimental data of SSI shape with motion parameters of irregularities was measured at the same place (Moscow) at the same time. Previously, experimentally obtained values of SSI cross-field anisotropy orientation in the midlatitude ionosphere were compared only with the neutral winds model. Materials and methods. A tomographic approach was used to determine SSI anisotropy parameters by processing radio scintillation signals during overfly by several navigation satellites emitting on frequencies of 150 MHz and 400 MHz. Estimations were obtained of the ratio between the ellipsoid axes and cross-field anisotropy orientations in the framework of the SSI model in a form of magnetic field-oriented ellipsoids with three different dimensions along and across the Earth's magnetic field. The parameters of irregularities were obtained by selecting model parameters at a time when the calculated logarithm dispersion of the satellite signals relative amplitude during orbit is the closest to the experimentally obtained curve. Estimations were obtained of the velocity and drift direction of medium-scale irregularities (MSI) by using DPS-4 ionosonde data acquired while decametre-wave radar studies of ionosphere from the Earth's surface. Simultaneous measurements of Doppler frequency shifts and incident angles of scattered waves allowed estimations of three components of the medium-scale irregularities drift velocity to be obtained. Results. There was evidence of a good correlation between the drift direction of medium-scale irregularities and cross-field anisotropy orientation of small-scale irregularities. The difference in the drift directions of MSI and in the orientation of the cross-field axes of SSI varied from 3 to 10 degrees (provided the spatial coincidence of the ionosphere regions where the measurements were carried out). Conclusion. In constructing a model of the radar backscattering signal in the HF band, the correlation between the cross-field anisotropy orientation of the elongated irregularities and their drift direction can be useful when there is a lack of information on ionospheric irregularities.Введение. Ранее было установлено, что в полярной ионосфере мелкомасштабные неоднородности (МН), вытянутые вдоль магнитного поля, анизотропны в поперечном к магнитному полю направлении. При этом бо́льшая из поперечных осей МН имеет тенденцию ориентироваться вдоль направления дрейфа МН. Для средних широт прямые сопоставления направления анизотропии МН и направления ионосферного дрейфа отсутствовали. Цель работы. Прямое сопоставление экспериментальных данных о форме МН с параметрами движения неоднородностей при измерениях в одном и том же месте (Москва), в одно и то же время. Ранее экспериментально полученные значения ориентации поперечной анизотропии МН в среднеширотной ионосфере сравнивались только с моделью нейтральных ветров. Материалы и методы. Для определения параметров анизотропии МН использован томографический подход – обработка радиомерцаний сигналов при пролете ряда навигационных спутников, излучающих частоты 150 и 400 МГц. В рамках модели МН в виде ориентированных по магнитному полю эллипсоидов с тремя разными характерными масштабами размеров вдоль и поперек магнитного поля Земли получены оценки соотношения осей эллипсоидов и ориентации поперечных осей анизотропии. Параметры неоднородностей получены подбором параметров модели, при которых расчетный ход дисперсии логарифма относительной амплитуды сигналов спутников по мере их движения по орбите наиболее близок к экспериментально полученной зависимости. Оценки скорости и направления дрейфа среднемасштабных неоднородностей (СН) получены по данным ионо-зонда DPS-4, при радиолокации ионосферы декаметровыми волнами с поверхности Земли. Одновременные измерения доплеровских сдвигов частоты и углов прихода на землю рассеянных волн позволяют получить оценки трех компонент скорости дрейфа среднемасштабных неоднородностей. Результаты. Обнаружено хорошее соответствие между направлением дрейфа среднемасштабных неоднородностей и ориентацией поперечной анизотропии мелкомасштабных неоднородностей. Разница в направлениях дрейфа СН и ориентацией поперечных осей МН изменялась от 3 до 10 градусов (при условии пространственного совпадения областей ионосферы, где проводились измерения). Заключение. Обсуждаемая связь ориентации поперечной анизотропии вытянутых неоднородностей и направления их дрейфа может быть полезна в условиях дефицита информации о неоднородной ионосфере при построении модели сигнала обратного рассеяния в задачах радиолокации в КВ-диапазоне
РАЗРАБОТКА ЛИНЗОВОЙ АНТЕННЫ С ПЛАНАРНЫМ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫМ СЕЛЕКТОРОМ ДЛЯ СИСТЕМ ФИКСИРОВАННОЙ РАДИОСВЯЗИ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА 28 ГГЦ
Get PDFIntroduction. Millimeter-wave frequency range can provide utilization of wide transmission frequency bands and therefore a significant increase of the capacity in modern communication systems. One of the main concerns in the design of the 27.5…29.5 GHz-wave communication system is a high gain antenna of the range of 30 dBi to compensate the significant level of radio signal attenuation in the communication channel compared to the traditional frequency bands below 6 GHz. Objective. Development of the integrated lens antenna with the ability to operate on two orthogonal linear polarizations to separate the transmitted and received signals by polarization and, therefore, to create more efficient use of the spectrum. At the same time, an important task is to provide a high aperture efficiency of the antenna and a low level of insertion loss in the distribution system, which should have an interface based on printed transmission lines for connection to the radio frequency circuit elements realized on the printed circuit board. Materials and methods. The main method of the analysis of the lens antenna characteristics is full-wave electromagnetic simulation in the computer-aided design system CST Microwave Studio. The results are confirmed with experimental samples measurement. Results. The designed antenna is an integrated lens antenna consisting of a homogeneous semi-elliptical dielectric lens with a diameter of D = 120 mm with a cylindrical extension and a primary radiator based on a microstrip antenna with a waveguide adapter. Waveguide adapter radiating opening dimensions were optimized using an analytical method based on a combination of geometrical and physical optics. Two orthogonal polarizations are excited on the primary microstrip patch antenna with the corresponding closely spaced “H-type” slots in one internal metallization layer. According to experimental results, the designed antenna provides the gain level of 29.5…30.2 dBi with a halfpower beamwidth of 4.8…5.1 degrees and cross-polarization level exceeding 37 dB for both polarizations in the whole frequency band of 27.5…29.5 GHz. Conclusion. The simplicity of the design, high aperture efficiency and the ability to operate on two orthogonal linear polarizations show that the developed lens antenna can be successfully used in radio communication systems of the 27.5…29.5 GHz frequency range.Введение. Использование миллиметрового диапазона длин волн открывает широкие перспективы для увеличения пропускной способности в современных системах связи за счет применения широких полос передаваемых сигналов. Одной из основных сложностей при разработке систем радиосвязи диапазона длин волн 27.5…29.5 ГГц является обеспечение высоких значений коэффициента усиления используемых антенн порядка 30 дБи для компенсации значительного уровня затухания радиосигнала в канале связи по сравнению с традиционными диапазонами частот ниже 6 ГГц. Цель работы. Разработка узконаправленной антенны с возможностью работы на двух ортогональных линейных поляризациях для разделения передаваемого и принимаемого потоков по поляризации и, соответственно, более эффективного использования спектра. При этом важной задачей является обеспечение высокой апертурной эффективности антенны и низкий уровень потерь в системе подведения, которая должна иметь интерфейс на основе печатных линий передачи для подключения к элементам радиочастотного тракта, реализованным на печатной плате. Материалы и методы. Основным методом исследования характеристик антенны является численное электродинамическое моделирование в системе автоматизированного проектирования CST Microwave Studio. Полученные результаты подтверждены при измерении экспериментальных образцов. Результаты. В качестве разрабатываемой антенны выбрана интегрированная линзовая антенна, состоящая из однородной полуэллиптической диэлектрической линзы диаметром D = 120 мм с цилиндрическим продолжением и первичного облучателя, выполненного на основе микрополосковой антенны с волноводным адаптером. Размер раскрыва адаптера оптимизирован для увеличения апертурной эффективности линзы с помощью комбинированного метода на основе принципов геометрической и физической оптики. Две ортогональные линейные поляризации на микрополосковом облучателе возбуждаются через соответствующие щели "Н"-формы, выполненные в одном из внутренних уровней металлизации печатной платы рядом друг с другом. В частотном диапазоне 27.5…29.5 ГГц разработанная линзовая антенна для каждой из поляризаций обеспечивает значение коэффициента усиления 29.5…30.2 дБи с шириной основного луча по уровню половинной мощности 4.8…5.1° и уровнем кроссполяризационной развязки не менее 37 дБ. Заключение. Простота конструкции, высокая апертурная эффективность и возможность работать на двух ортогональных линейных поляризациях позволяют сделать вывод, что разработанная линзовая антенна может быть успешно использована в системах радиосвязи частотного диапазона 27.5…29.5 ГГц
ОЦЕНКА ГЛУБИНЫ АНЕСТЕЗИИ ПО ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Get PDFIntroduction. Monitoring of the depth of anesthesia during surgery is a complex task. Since electroencephalogram (EEG) signals contain valuable information about processes in the brain, EEG analysis is considered to be one of the most useful methods for study and assessment of the depth of anesthesia in clinical applications. Anesthetics affect the frequency composition of the EEG. EEG of awake persons, as a rule, contains mixed alpha and beta rhythms. Changes in the EEG, caused by the transition from the waking state to the state of deep anesthesia, manifest as a shift of the spectral components of the signal to the lower part of the frequency range. Anesthetics cause a whole range of neurophysiological changes, which cannot be correctly assessed with just one indicator. Objective. In order to describe complex processes during the transition from the waking state to the state of deep anesthesia adequately, it is required to propose a method for assessing the depth of anesthesia, using a comprehensive set of parameters reflecting changes in the EEG signal. The article presents the results of study the possibility of building a regression model based on artificial neural networks (ANN) to determine levels of anesthesia using a set of parameters calculated by EEG. Materials and methods. The authors of the article propose the method for assessing the level of anesthesia, based on the use of neural networks, which input parameters are time and frequency EEG parameters, namely: spectral entropy (SE); burst-suppression ratio (BSR); spectral edge frequency (SEF95) and log power ratio of the spectrum (RBR) for three pairs of frequency ranges. Results. The optimal parameters of ANN were determined, at which the highest level of regression is achieved between the calculated and the verified values of the anesthesia depth indices. Conclusion. In order to create a practical version of the algorithm, it is necessary to investigate further the noise stability of the proposed method and develop a set of algorithmic solutions, which ensure a reliable operation of the algorithm in the presence of noise.Введение. Мониторинг глубины анестезии при проведении хирургических операций является сложной задачей. Поскольку сигналы электроэнцефалограммы (ЭЭГ) содержат ценную информацию о процессах в головном мозге, анализ ЭЭГ рассматривается как один из наиболее полезных методов в исследовании и оценке глубины анестезии в клинических применениях. Анестезирующие средства влияют на частотный состав ЭЭГ. ЭЭГ бодрствующих субъектов, как правило, содержит смешанные альфа- и бета-ритмы. Изменения в ЭЭГ, вызванные переходом от состояния бодрствования к состоянию глубокой анестезии, проявляются в виде смещения спектральных составляющих сигнала к нижней части диапазона частот. Однако анестезирующие средства вызывают целый комплекс нейрофизиологических изменений, который невозможно правильно оценить только одним показателем. Цель работы. Для адекватного описания сложных процессов в период перехода от бодрствования к глубокой анестезии необходим метод оценки глубины анестезии, использующий комплексный набор параметров, отражающих изменения в сигнале ЭЭГ. В настоящей статье представлены результаты исследования возможности построения регрессионной модели на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) для определения уровней анестезии с использованием набора рассчитываемых по ЭЭГ параметров. Материалы и методы. Предложен метод оценки уровня анестезии, основанный на применении ИНС, входными параметрами которых являются временны́е и частотные показатели ЭЭГ, а именно: спектральная энтропия; отношение "вспышки/подавление"; спектральная краевая частота и логарифм отношения мощностей спектра для трех пар частотных диапазонов. Результаты. Были определены оптимальные параметры ИНС, при которых достигается наивысший уровень регрессии между рассчитанными и верифицированными значениями показателя глубины анестезии. Заключение. Для создания практического варианта алгоритма необходимо дополнительно исследовать помехоустойчивость рассматриваемого метода и разработать комплекс алгоритмических решений, обеспечивающих надежную работу алгоритма при наличии шумов
МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ КВАДРАТУРНЫХ КОМПОНЕНТ СПЕКТРА В ГОМОДИННОМ АКУСТООПТИЧЕСКОМ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРЕ
Get PDFIntroduction. Among acousto-optic spectrum analyzers with spatial integration, schemes based on optical interferometers provide the largest dynamic range. Nevertheless, they form the signal amplitude spectrum on a certain spatial carrier. Formation of quadrature components can eliminate this spatial carrier. The two-dimensionality of the transformations performed in optical processors provides this elimination by reading of the additional charge of matrix photosensor lines. A renowned method implements this approach using four lines, which in turn determines the estimation time of the signal spectrum.Objective. The objective of the work is to study the possibility of time reduction of the spectrum estimation.Materials and methods. The paper presents the description of two methods of forming the necessary components.The first method uses three photosensor lines, the charge distribution in which has the spatial carrier phaseshifted by 90 ° from line to line. The second method forms the necessary distributions sequentially in three accumulation cycles by means of variation of the initial phase of the reference signal. By the mathematical proof, three distributions with a 90 ° relative phase shift are sufficient to eliminate the spatial carrier.Results. In the first method, reduction of the spectrum estimation time is insignificant, but the parallel distributions formation affords not to impose additional requirements on the signal spectrum. The second method, due to the possibility of using any three sequentially formed distributions for estimation, is potentially three times faster than the first method, but requires the stationary signal spectrum within three accumulation cycles. Researchers can implement this meth-od using a linear photosensor or TDI photosenor. In addition, the method is less demanding to optical scheme parameters.Conclusion. The proposed quadrature components formation methods provide time reduction of the spectrum estimation in interference acousto-optic spectrum analyzers and simplify their design.Введение. Среди акустооптических спектроанализаторов с пространственным интегрированием схемы на основе оптических интерферометров обеспечивают наибольший динамический диапазон. При этом амплитудный спектр сигнала формируется на некоторой пространственной несущей, для устранения которой необходимо сформировать квадратурные компоненты. Двумерность преобразований, выполняемых в оптических процессорах, позволяет сделать это за счет считывания заряда дополнительных строк матричного фотоприемника. Известен метод, в котором данный подход реализован с использованием четырех строк, что в свою очередь определяет время получения оценки спектра сигнала.Цель работы. Исследование возможности уменьшения времени получения оценки спектра.Материалы и методы. Представлено описание двух методов формирования необходимых компонент. Первый метод задействует 3 строки фотоприемника, распределение заряда в которых имеет сдвиг по фазе пространственной несущей на 90° от строки к строке. Второй метод основан на формировании необходимых распределений последовательно в трех циклах накопления за счет варьирования начальной фазы опорного сигнала. Математически показано, что трех распределений с относительным фазовым сдвигом на 90° достаточно для устранения пространственной несущей.Результаты. Уменьшение времени анализа в первом методе несущественно, но параллельное формирование распределений позволяет не предъявлять дополнительных требований к спектру сигнала. Второй метод за счет возможности использования для оценки любых трех последовательно формируемых распределений потенциально в 3 раза быстрее первого метода, но требует, чтобы спектр сигнала был стационарен в пределах трех циклов накопления. Он также может быть реализован с использованием линейного фотоприемника или фотоприемника с временной задержкой и накоплением и менее требователен к набору параметров оптической схемы.Заключение. Предлагаемые методы формирования квадратурных компонент позволяют сократить время получения оценки спектра в интерференционных акустооптических спектроанализаторах, а также при необходимости упростить их реализацию
Ретроспективный обзор троичных последовательностей с идеальной периодической автокорреляцией и устройств их генерации
Get PDFIntroduction. Perfect polyphase unimodular sequences, i.e. sequences with ideal periodic autocorrelation and single amplitude of symbols are widely used in modern radio communications and radars. Among them a special place is occupied by perfect ternary sequences (PTSs) with elements {–1, 0, 1}. PTSs are quite numerous and their length in comparison with perfect binary sequences is not limited from above. There is a well-known review of PTS families undertaken by Fan and Darnell in 1996. However, over the past two decades numerous new PTS families have been discovered. Connections between PTSs and circulant weighing matrices have been established and certain theorems on the existence of PTS existence for certain lengths have also been obtained. Therefore, there is a need for a new modern review of existing PTSs.Objective. This review of existing PTSs is intended for developers of radio electronic systems using perfect sequences. Materials and methods. Domestic and foreign sources of information (books, journal papers, conference proceedings, patents) were considered and analysed. A Web search was carried out based on keywords using resources of Yandex and Google, as well as in digital electronic libraries (Russian State Library (RSL), IEEE Xplore Digital Library), conference materials (Digital Signal Processing and its Application (DSPA), Sequences and their Applications (SETA), etc.). Results. In addition to the matter of collating an informational bibliography, the review shows the relationship between PTSs obtained at different times and their connection with circulant weighing matrices. The review also describes the generators of known PTS families (Ipatov, Hoholdt-Justensen, etc.). Conclusion. A retrospective review of PTSs is herein presented and the generators of certain known PTS families have been considered. The results of the study are relevant for use in modern radio communications and radar systems and in CW and LPI radars in particular. Введение. Идеальные многофазные унимодулярные последовательности, т. е. последовательности с идеальной периодической автокорреляцией и единичной амплитудой символов, широко используются в современной радиосвязи и радиолокации. Особое место среди них занимают идеальные троичные последовательности (ИТП) с элементами {–1, 0, 1}. ИТП достаточно многочисленны, а их длина в отличие от идеальных двоичных последовательностей не ограничена сверху. Известен обзор ИТП, сделанный Фаном и Дарнеллом в 1996 г. Однако за прошедшие два десятилетия были открыты новые многочисленные семейства ИТП, установлены связи между ИТП и циркулянтными взвешенными матрицами, получены теоремы о существовании ИТП с определенными параметрами. Поэтому возникла потребность в новом современном обзоре известных на сегодня ИТП. Цель работы. Обзор современных ИТП предназначен для разработчиков радиоэлектронных систем, в которых используются идеальные последовательности.Материалы и методы. Рассмотрены и проанализированы отечественные и зарубежные источники информации (книги, журнальные статьи, труды конференций, патенты). Поиск осуществлялся в сети Интернете по ключевым словам с использованием Интернет-ресурсов Yandex и Google, а также в цифровых электронных библиотеках (Российской Государственной библиотеке (РГБ), IEEE Xplore Digital Library), в материалах конференций (Цифровая Обработка Сигналов и ее Применение (DSPA), Sequences and Their Applica-tions (SETA), и др.). Результаты. Наряду с решением информационно-библиографической задачи в обзоре показана взаимосвязь полученных в разное время ИТП, их эквивалентность циркулянтным взвешенным матрицам, а также рассмотрены устройства генерации известных семейств ИТП (Ипатова, Хохолдта-Джастесена и др.). Заключение. Представлен ретроспективный обзор ИТП; рассмотрены генераторы известных семейств ИТП. Результаты исследования актуальны для применения в современных системах радиосвязи и радиолокации, в частности в CW- и LPI-радарах.
КОРОТКОВОЛНОВАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА ПРИБРЕЖНЫХ АКВАТОРИЙ
Get PDFIntroduction. The modern approach for ensuring marine activities of necessary quality related to the assessment of current information on the state of the ocean environment in Russia is clearly insufficient. The development of operational methods and instruments of observation, as well as the assessment of the state of the ocean and its forecast naturally determine such an approach. Therefore, the development of the concept, tools and methods of obtaining data is an urgent task of the operational Oceanography formation.Objective. The objective of the paper is to con-sider the concept of ocean surface monitoring using short-wave surface wave radar.Methods and materials. The paper presents a number of specific Oceanologic examples that require operational monitoring of the state of coastal waters of the oceans and individual regions. Also, it describes observational systems used in other countries. The paper pays special attention for the development of radar sensing of surface waters, carried out in our country occasionally. The resonant nature of the reflections gives the opportunity to obtain maps of high-precision measurements of surface currents and wave characteristics on the long-range area in real time. The paper notes difficulties of the experiments implementation and the results interpretation, shows the insistent issues for the establishment of the ocean surface operational monitoring, and gives the approaches for solvation of the existing problems. The paper formulates the main task of the world ocean parameters forecast for ensuring of the sea transport safety from natural and anthropogenic threats, as well as formulates the problems solution of effective nature management.Results. The paper shows that the optimal means of natural data acquisition is the creation of an observation network of coastal HF radars, which enables to assess surface currents and wave characteristics, as well as to solve the problem of monitoring. It is Important to develop an adequate coastal model and correlate its parameters with experimental data. The adaptive modeling and monitoring by modern technical means can overcome inadequacy of physical models to specific natural conditions can.Conclusion. By assimilation in hydrodynamic and wave models, these data become applicable in spatial mapping of hydrophysical inhomogeneities of the water layer, sound velocity, and underwater acoustic noise.Введение. Современный подход к обеспечению необходимого качества морской деятельности, связанный с оценкой текущей информации о состоянии океанической среды в России, явно недостаточен. Указанный подход определяется развитием оперативных методов и инструментария наблюдения, а также оценкой состояния океана и его прогноза. Поэтому развитие концепции, инструментария и разработка методов получения данных является актуальной задачей становления оперативной океанографии.Цель работы. Рассмотрение концепции мониторинга морской поверхности с использованием коротковолновой радиолокации поверхностной волны.Методы и материалы. Представлен ряд конкретных океанологических примеров, требующих оперативного мониторинга состояния прибрежных вод мирового океана и отдельных регионов. Описаны наблюдательные системы, используемые в других странах. Особое внимание уделено развитию радиолокационного зондирования поверхностных вод, проводимого в нашей стране эпизодически. Резонансные отражения позволяют получать карты высокоточных измерений поверхностных течений и характеристик волнения на большой площади в реальном масштабе времени. Отмечены трудности проведения экспериментов и интерпретации результатов, выделены вопросы, требующие особого внимания для создания оперативного мониторинга морской поверхности, и методы их решения. Сформулирована основная задача прогноза параметров мирового океана с целью обеспечения безопасности морского транспорта от природных и антропогенных угроз, а также решения задач эффективного природопользования.Результаты. Показано, что оптимальным средством получения натурных данных служит создание наблюдательной сети из прибрежных коротковолновых радиолокаторов, позволяющей оценивать поверхностные течения и характеристики волнения, а также в целом решать задачу мониторинга. Отмечено, что важным элементом является разработка адекватной прибрежной модели и соотнесение ее параметров с экспериментальными данными. Неадекватность физических моделей конкретным природным условиям преодолевается адаптивным моделированием и мониторингом с помощью современных технических средств.Заключение. Ассимилируясь в моделях гидродинамики и волнения, эти данные становятся применимыми при пространственном картировании гидрофизических неоднородностей водного слоя, скорости звука и подводных акустических шумов
Обнаружение траекторий движущихся прямолинейно воздушных целей при вторичной обработке радиолокационной информации
Get PDFIntroduction. The primary functions of secondary processing of radar information are to detect and maintain the trajectories of air targets (AT). The AT trajectory detection can be characterised by the probability of detecting trajectory and average autocapture time. When the target moves, its distance from the radar station changes, leading to a change in the signal/noise ratio and the probability of detecting AT.Aim. To assess the impact of a change in the probability of detection of a straight and evenly moving target at consecutive time intervals of radar observation upon the characteristics of trajectory detection during secondary processing of radar information.Methods and materials. The research aim was achieved using the methods of mathematical statistics, including verification of statistical hypotheses, assessment of distribution parameters and theory of perturbations by small parameters. The ratio of the distance travelled by the AT during the review period to the target range at the initial moment of its detection was chosen as a perturbation parameter.Results. Analytical expressions were established for the probability of detecting a straight-moving AT and the probability of detecting the trajectory of its movement at interval multiples during the study period. The study illustrated the probability of detecting AT moving away from radar by means of consistent radar observations with reduced signal/noise ratios and angles between the velocity vector and the AT vector radius relative to the radar. The increase in AT speed which causes the z parameter to change from 0.01 to 0.07 reduces the probability of AT detection from 0.727 to 0.52 and leads to a corresponding change in the probability of detecting the trajectory. If the observation time is reduced by one time interval, the probability of detecting the trajectory is from 0.03 to 0.04…0.07 for signal/noise 40 ratio and from 0.06 to 0.08…0.11 for signal/noise 25 ratio (with the probability of false alarm 10–4 ).Conclusion. The resulting expressions allow for the calculation of directly moving AT trajectory detection, considering changes in the probability of detecting targets in successive time intervals of radar observations.Введение. Основными задачами вторичной обработки радиолокационной информации являются обнаружение и сопровождение траекторий движения воздушных целей (ВЦ). При этом процесс обнаружения траекторий движения ВЦ принято характеризовать вероятностями их обнаружения и средним временем их автозахвата. При движении цели ее дальность от радиолокационной станции (РЛС) изменяется, что приводит к изменению отношения сигнал/шум и вероятности обнаружения ВЦ.Цель работы. Оценка влияния изменения вероятности обнаружения прямолинейно движущейся цели при радиолокационных наблюдениях на характеристики обнаружения траектории ее движения при вторичной обработке радиолокационной информации.Методы. Используются методы математической статистики: проверка статистических гипотез, оценка параметров распределений и теория возмущений по малому параметру. В качестве возмущающего параметра выбрано отношение расстояния, проходимого ВЦ за период обзора, к дальности цели в начальный момент ее обнаружения.Результаты. Получены аналитические выражения для вероятности обнаружения прямолинейно движущейся ВЦ и вероятности обнаружения траектории ее движения на интервалах, кратных периоду обзора. Проиллюстрировано уменьшение вероятности обнаружения ВЦ, удаляющейся от РЛС, при последовательных радиолокационных наблюдениях с уменьшением отношений сигнал/шум и угла между вектором скорости и радиусом-вектором ВЦ относительно РЛС. Увеличение скорости ВЦ, вызывающее изменение параметра z с 0.01 до 0.07, приводит к уменьшению вероятности обнаружения ВЦ с 0.727 до 0.52 и к соответствующему изменению вероятности обнаружения траектории. При сокращении времени наблюдения на один временной интервал уменьшение вероятности обнаружения траектории составляет от 0.03 до 0.04...0.07 для отношения сигнал/шум 40 и от 0.06 до 0.08...0.11 для отношения сигнал/шум 25 (при вероятности ложной тревоги 10–4 ).Заключение. Полученные выражения позволяют рассчитывать характеристики обнаружения траекторий воздушных целей, движущихся прямолинейно, с учетом изменений вероятностей обнаружения целей в последовательных временных интервалах обзора радиолокационных наблюдений