Введение. В статье на основе анализа многочисленных литературных источников представлены результаты обзора методов подавления помех при приеме сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) на базе вейвлет-преобразования и обработки сигналов в пространственной и пространственно-временной областях. В предыдущей статье автора по данной тематике был предложен вариант классификации методов подавления помех при приеме сигналов ГНСС, а также приведен обзор методов подавления помех ГНСС на основе обработки сигналов во временной, частотной и частотно-временной областях.

Цель работы. Представить результаты аналитического обзора методов подавлении помех ГНСС на основе вейвлет-преобразования и пространственной обработки сигналов.

Материалы и методы. Исследования и анализ рассматриваемых методов выполнены на основе материалов литературных источников 2000–2024 гг., которые отбирались в соответствии со следующими критериями: во-первых, применение методов подавления именно к помехам ГНСС, во-вторых, теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности предлагаемых методов. В статье рассмотрены методы на основе применения вейвлет-преобразования, алгоритмов пеленгации источников радиоизлучения, в том числе методов со сверхразрешением (методы Кейпона, MUSIC, ESPRIT), а также методов с использованием пространственно-временного адаптивного процессора (Space-Time Adaptive Processor – STAP).

Результаты. Представлен обзор и основные результаты сравнительного анализа методов и алгоритмов борьбы с помехами при приеме сигналов ГНСС с использованием вейвлет-преобразования, а также на основе пространственной и пространственно-временной обработки сигналов.

Заключение. Проведенный обзор и сравнительный анализ наиболее распространенных и эффективных методов борьбы с помехами ГНСС призваны помочь исследователям и разработчикам сократить время на изучение множества подходов к решению данной проблемы, предложенных на сегодняшний день в литературе. Наиболее эффективным методом подавления помех ГНСС является использование многоэлементных адаптивных антенных решеток. Такие антенные системы, особенно в варианте с пространственно-временной обработкой сигналов, являются мощным инструментом для потребителей, заинтересованных в высокой помехоустойчивости приема сигналов ГНСС и готовых к значительным затратам для ее обеспечения.

Введение. Современные системы связи должны как можно более эффективно использовать выделяемую им полосу частот. Для этого необходимо повышать спектральную эффективность систем. Одним из простых способов ее увеличения является введение индексной модуляции, которая предполагает передачу дополнительной информации за счет выбора одной из возможных комбинаций взаимного расположения активных и неактивных физических ресурсов. Однако наличие неактивных ресурсов не позволяет достичь максимально возможной спектральной эффективности, что делает актуальной задачу разработки более сложных комбинированных схем модуляции.

Цель работы. Разработать схему комбинированной индексной модуляции, обладающую повышенной спектральной эффективностью, и приемник, имеющий приемлемую вычислительную сложность; получить аналитические выражения, позволяющие оценить помехоустойчивость данной схемы модуляции.

Материалы и методы. Приведенные результаты получены с помощью компьютерного моделирования в среде MATLAB.

Результаты. Предложена схема комбинированной индексной модуляции, в которой все физические ресурсы являются активными, но обладают разной мощностью. При этом высокоуровневые и низкоуровневые ресурсы используются для передачи двух отдельных сигналов. Для дополнительного повышения спектральной эффективности между обозначенными частями итогового сигнала вводится дифференциальная фазовая манипуляция. Разработан приемник, обрабатывающий отдельно каждую компоненту сигнала, что позволяет без существенного увеличения вычислительных затрат значительно расширить ансамбль сигналов и тем самым повысить спектральную эффективность. Получены формулы для вероятности ошибки, результаты применения которых хорошо согласуются с результатами компьютерного моделирования.

Заключение. Разработанный метод позволяет формировать ансамбли сигналов большого объема на основе имеющихся кодовых книг, обладающих недостаточной спектральной эффективностью. Достоинство такого способа повышения спектральной эффективности – возможность реализации упрощенного приема, при котором общее число арифметических операций определяется не произведением, а суммой вычислительных затрат на обработку отдельных компонент сигнала. В дальнейшем предложенный подход можно расширить и рассмотреть комбинацию сигналов с паттернами индексной модуляции, имеющими больше двух уровней.

Введение. Компенсация негативного влияния дефектных элементов цифровых антенных решеток на характеристики диаграммы направленности – одна из основных проблем при создании и эксплуатации подобных систем. В настоящее время предложено большое количество способов решения этой проблемы, основанных на поиске нового амплитудно-фазового распределения в исправных элементах, позволяющего сохранить прежними ширину диаграммы направленности и уровень боковых лепестков антенны. В предлагаемых способах нахождение нового амплитудно-фазового распределения осуществляется поиском в пространстве коэффициентов экстремума функции качества, которая учитывает изменение характеристик диаграммы направленности при появлении дефектных элементов. Для организации поиска используются известные методы оптимизации (метод сопряженных градиентов, метод проекций, генетические алгоритмы и проч.). Реализация данных способов основана на организации итерационных процедур. Это значительно увеличивает время нахождения необходимого решения и нагрузку на сигнальный процессор.

Цель работы. Разработка прямого алгоритма восстановления исходной диаграммы направленности цифровой фазированной антенной решетки при появлении в ее составе дефектных элементов.

Материалы и методы. Описываемый в статье алгоритм восстановления основан на оценке пространственной частоты принятой антенной волны по сигналам в исправных элементах методом наименьших квадратов.

Результаты. Предложен простой, безытерационный алгоритм, позволяющий быстро восстановить значения диаграммы направленности цифровой антенной решетки. Методом компьютерного моделирования показано, что при отношении сигнал/шум 20 дБ в элементах антенной решетки, содержащей 16 элементов, алгоритм восстанавливает коэффициент направленного действия, ширину диаграммы направленности и уровень максимального бокового лепестка с точностью не хуже соответственно 2, 5 и 1 % от значений перечисленных параметров в отсутствие дефектных элементов.

Заключение. Предлагаемый алгоритм восстановления диаграммы направленности цифровой антенной решетки может быть использован в программном обеспечении сигнального процессора, управляющего работой антенной системы, для компенсации влияния дефектных элементов.

Введение. Методы оценки надежности сетей связи требуют простых и эффективных инструментов расчета. Метод приведения (редукции) позволяет упростить анализ сложных систем, но его применение ограничено определенными условиями.

Цель работы. Исследован метод редукции, основанный на последовательном преобразовании сетей с последовательными и параллельными соединениями в эквивалентные схемы. Рассмотрен один из типов связности – двухполюсная, предусматривающая наличие пути между двумя выделенными узлами, в отличие от многополюсной, оценивающей связанность между несколькими критическими узлами, и всеполюсной, требующей наличия путей между всеми узлами сети.

Материалы и методы. Рассмотрены чисто последовательные и чисто параллельные структуры, а также их комбинации. Для последовательных систем вероятность работоспособности определяется как произведение вероятностей исправности элементов, для параллельных – через вероятность отказа всех компонентов.

Результаты. Для смешанных структур предложен алгоритм редукции, позволяющий вычислять их надежность по упрощенным формулам. Продемонстрировано, что процедура редукции и итоговые формулы для расчета надежности сети напрямую выводятся из правил для последовательных и параллельных соединений. На примере сети связи показано, что метод дает точные результаты при условии независимости отказов элементов.

Заключение. Метод редукции эффективен для анализа надежности сетей связи с последовательно-параллельными структурами. Точность расчетов существенно зависит от предположения о независимости отказов. Его преимущества – простота и наглядность, но он неприменим при учете постепенных отказов и взаимозависимости элементов. Кроме того, данный метод корректно обрабатывает только нагруженное резервирование, а для анализа систем с ненагруженным или облегченным резервированием требуются модификации метода. Отмечается наличие вычислительных сложностей для больших сетей и потеря информации о критичности элементов, поскольку в процессе упрощения теряются данные о вкладе отдельных компонентов в общую надежность системы, что затрудняет анализ слабых звеньев. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и оптимизации сетей связи, а также для оценки их эксплуатационной надежности.

Введение. Одним из подходов к анализу сложных конструкций радиоэлектронных средств является подход, основанный на построении конечно-разностных моделей нестационарных процессов в конструктивных элементах. Цель создания подобного рода моделей – получение удобного и простого в использовании алгоритма расчета основных прочностных характеристик объекта, таких, как перемещения, деформации и напряжения. Основой для разработки алгоритма служит взаимосвязь между физическими моделями, представленными в виде дискретных структур, и их расчетными схемами. Поскольку основные конструктивные элементы радиоэлектронных средств отличаются значительным превышением двух координат (ширина, высота) над толщиной, процесс расчета связан с определенными трудностями, выраженными в значительном объеме вычислений при равных шагах дискретизации по всем координатам либо в снижении точности расчетов при различных значениях шага.

Цель работы. Исследование и разработка подхода к прочностной оценке круговых цилиндрических оболочек при динамических внешних воздействиях.

Материалы и методы. Использование метода конечных разностей позволяет осуществить переход от уравнений динамического равновесия в дифференциальной форме к разностной форме.

Результаты. Предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния оболочки с использованием конечно-разностных моделей. Полученная явная разностная схема позволяет изменять граничные и начальные условия, а следовательно, автоматизировать процесс вычислений. На конкретном примере рассмотрена реализация предложенной методики для случая непрерывно действующей пульсирующей цилиндрической волны, деформирующей оболочку.

Заключение. Показано, что предложенная методика позволит в дальнейшем проводить анализ сложных конструкций за счет совершенствования расчетных моделей и включения дополнительных условий и характеристик, а также может стать основой для проектирования модулей инженерных расчетов радиоэлектронных средств.

Введение. Традиционные подходы к оценке помехоустойчивости интегральных схем (ИС) сфокусированы на анализе сигналов, создаваемых на их выводах. Подобный подход не позволяет учесть возможное нарушение работы внутренних функциональных блоков ИС типа микроконтроллер (МК). В условиях эксплуатации МК подвергается воздействию внешних электромагнитных помех (ЭМП), способных нарушить его работу за счет изменения данных в памяти МК, что повышает риск отказа устройства в целом. Поэтому актуальна разработка новых методик для оценки помехоустойчивости МК, позволяющих локализовать места, уязвимые к воздействию ЭМП.

Цель работы. Разработка методики для комплексной оценки помехоустойчивости МК, включающей анализ генерируемых сигналов МК и оценку корректности работы его электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) при воздействии ЭМП в ТЕМ-камере.

Материалы и методы. Описаны методика оценки помехоустойчивости МК к воздействию ЭМП в ТЕМ-камере, включающая анализ генерируемых сигналов на выводах МК, и алгоритм проверки целостности данных в ПЗУ. Методика позволяет локализовать изменения в памяти МК с использованием алгоритма проверки контрольных сумм.

Результаты. Экспериментальная оценка помехоустойчивости сигналов на выводах ИС показала отклонения амплитуды, фазы и частоты сигнала с широтно-импульсной модуляцией в 33, 35 и 93 % относительно исходных значений. Зафиксированы изменения в памяти МК при тактовой частоте 72 МГц и внешнем воздействии с уровнем 25 дБм на частотах 72 и 144 МГц. На частоте 72 МГц зарегистрировано изменение 40 % адресного пространства основной программы, при этом данные, записанные в ПЗУ, остались неизменными. Воздействие на частоте 144 МГц привело к изменению 42.68 % адресного пространства основной программы и практически полному стиранию записанных данных в ПЗУ. Установлено, что большинство изменений в ПЗУ наблюдается на основной и кратной ей частотах тактирования МК.

Заключение. Предложенная методика может быть эффективно использована при оценке помехоустойчивости различных МК в ТЕМ-камере.

Introduction. In conventional pulse radar systems of earlier generations that utilize magnetron generators, automatic frequency tracking and correction mechanisms are predominantly based on analog technology. These systems exhibit several inherent limitations, most notably those arising from to the limited frequency stability of the magnetron generator. Specific issues include inaccuracies in estimating the deviation between the measured frequency and its nominal value, a limited tracking range, and a slow response time. The fundamental cause of this low frequency stability lies in the magnetron design, which operates on an LC self-oscillation principle. In this paper, we propose to enhance the automatic frequency tracking and correction system by incorporating digital signal processing techniques and fast Fourier transform (FFT) algorithms. This approach enables rapid and high-precision measurement of the operating frequency within time intervals defined by the pulse width. The proposed methodology significantly improves the performance and reliability of such systems. These findings hold considerable practical importance, particularly for the modernization and sustained operation of legacy pulse radar systems. By addressing the limitations of outdated analog components, the proposed solution extends the operational lifespan of such systems. This is of importance given the scarcity of replacement parts that are no longer available on the market.

Aim. Research and presentation of a digital solution for the system of automatic frequency tracking and correction.

Materials and methods. The research methodology was based on previous research findings, achievements in digital signal processing and theoretical analysis. A structural diagram of the proposed system was developed and its experimental simulation was conducted.

Results. A functional diagram of the proposed automatic frequency tracking and correction system is developed. Specific experimental results are described. The measurement error can reach 1 kHz (~0.003 %) in the mid-frequency range.

Conclusion. An automatic frequency tracking and correction system has been developed. This approach extends the current methodology in the field of pulse radars.

Введение. Проведен анализ возможности реализации высокоэффективных беспереборных алгоритмов разрешения неоднозначности фазовых измерений в отечественной и зарубежных глобальных навигационных спутниковых системах. Предложены номинальные значения несущих частот системы ГЛОНАСС с кодовым разделением сигналов, обеспечивающие повышение ее эффективности посредством реализации технологии некратных шкал. Рассмотрены алгоритмы разрешения неоднозначности фазовых измерений, использующие систему остаточных классов для вычисления целого значения числа фазовых циклов несущих частот в полученном диапазоне однозначности. Приведены результаты моделирования и показана устойчивость предложенных алгоритмов к систематическим и случайным погрешностям фазовых измерений.

Цель работы. Повышение эффективности глобальных навигационных спутниковых систем при определении местоположения в навигационной аппаратуре потребителей, использующей фазовые измерения.

Материалы и методы. Для обработки фазовых измерений из файлов RINEX использовалась среда моделирования MATLAB. Указанная среда успешно применяется для решения широкого спектра научных задач разной сложности в промышленности и научно-исследовательских организациях. Для решения поставленной задачи в описываемой работе используется математический аппарат теории чисел и системы остаточных классов.

Результаты. Для системы ГЛОНАСС с кодовым разделением сигналов предложены новые номинальные значения несущих частот, разработан и промоделирован высокоэффективный беспереборный алгоритм разрешения неоднозначности фазовых измерений. Показана устойчивость некратных шкал к систематическим ошибкам, вызывающим сдвиг шкал друг относительно друга, и подтверждена работоспособность и надежность алгоритмов разрешения неоднозначности при наличии случайных погрешностей, не превышающих значения заданной предельной погрешности фазовых измерений. Заключение. Проведенный анализ показал возможность формирования некратных фазометрических шкал в навигационной аппаратуре потребителя, использующей сигналы с кодовым разделением систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo и BeiDou.

Введение. Ходьба с дополнительным отягощением – рюкзаком, утяжелителями или специализированным снаряжением – существенно изменяет работу опорно-двигательного аппарата. Переноска груза повышает нагрузку на суставы нижних конечностей, усиливает мышечную активность и изменяет пространственно-временные характеристики шага, что сопровождается увеличением энергетических затрат, причем влияние зависит не только от массы, но и от локализации груза. Современные исследования все чаще используют интеграцию биомеханических, кинетических и электромиографических данных для количественной оценки адаптаций организма к нагрузкам. Разработка комплексных интегральных показателей ходьбы с нагрузкой позволяет объективно описывать "биомеханическую стоимость" различных вариантов отягощения и может быть востребована в спорте, эргономике, военной подготовке и клинической практике.

Цель работы. Разработка интегрального показателя, количественно отражающего изменения человеческой походки под воздействием дополнительных масс – 3 кг, закрепленных на ногах, и 12 кг, равномерно размещенных в рюкзаке. Объектом исследования является функциональный анализ походки человека с дополнительной внешней нагрузкой, состоящий в совокупности из биомеханических и электромиографических параметров.

Материалы и методы. Для семи здоровых добровольцев были зарегистрированы трехмерные движения методом оптического "motion capture" с одновременной регистрацией электромиографии семи мышечных групп. Первичные траектории обрабатывались в QTM, экспортировались в TXT/TSV, далее структурировались скриптами Python; агрегированные величины (максимум, минимум, ROM) автоматически заносились в Excel. Корреляции между параметрами изучены по коэффициенту Спирмена. Достоверность изменений отдельных показателей оценена критерием Фридмана и кластеризацией.

Результаты. Сформирован интегральный показатель "I_total", использующий нормализацию min–max и равные веса.

Заключение. Дистальная нагрузка увеличивает время двойной опоры и снижает частоту шага; проксимальная – меняет мышечную активацию и положение таза, частично нормализуя пространственно-временные параметры. Интегральный показатель обобщает изменения биомеханических и ЭМГ-параметров, позволяя количественно оценить "биомеханическую стоимость" нагрузки.