Способ группового опознавания объектов ("свой-чужой") и обеспечения целеуказания на основе беспроводной системы позиционирования в реальном масштабе времени и интеллектуальных радаров

Способ группового опознавания объектов ("свой-чужой") и обеспечения целеуказания на основе беспроводной системы позиционирования в реальном масштабе времени и интеллектуальных радаров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Решение задачи определения принадлежности мобильных объектов («свой» или «чужой») и задачи целеуказания являются одними из наиболее важных на современном «театре» военных действий. От их эффективного решения всецело зависит эффективность применения поражающих средств. На разных уровнях технологического развития и для разного рода технических средств эти задачи решались по-разному, но смысл их оставался одним и те же: квалифицировать принадлежность объекта той или иной стороне и зафиксировать его местоположение в системе координат поражающих средств. Традиционно задача «свой-чужой» состоит из двух подзадач, первая - выбор (указание) объекта и отправка ему «пароля», а вторая - получение «отзыва» от выбранного объекта. Для одиночных объектов первая подзадача решается достаточно тривиально, посредством радиозапроса, лазерного указания и т.п. Вторая - обычно решается с применением радиосвязи и шифро-кодов.

В настоящее время существует огромное количество систем-прототипов используемых для опознавания и целеуказания. В качестве простейшей можно рассматривать стандартную систему опознавания для самолетов, состоящую из радаров (для обнаружения целей) и системы закрытой радиосвязи для посылки шифрованного сигнала запроса и получения шифрованного сигнала-отзыва от объекта. В качестве более сложного прототипа можно предложить, например, систему, состоящую из боевого радара, лазерного дальномера и системы закрытой радиосвязи между «своими» объектами и средствами огневой "поддержки (истребителями, вертолетами и т.п.), на которых размещаются эти радары и дальномеры. Смысл работы такой системы будет заключаться в «обзоре» местности визуально или боевым радаром, визуальном (ручном) выборе цели, «прицеливании» при помощи лазерного дальномера, выполнении атаки и поражении цели соответствующими огневыми средствами. При этом наземный объект (если он «свой») во время лазерного прицеливания осуществляемого воздушными средствами огневой поддержки имеет возможность соответствующими датчиками обнаружить лазерный луч и шанс послать прицеливающемуся воздушному средству радиосигнал об отмене атаки. Недостатки обоих этих способов, как говорится, совершенно очевидны и говорят сами за себя, ведь в случае множества территориально или пространственно распределенных объектов, что имеет место в реальных боевых действиях, эти решения становятся или принципиально неприемлемыми или малоэффективными. В настоящее время предпринимаются попытки создания систем определения абсолютных координат объектов и осуществления целеуказания при помощи системы глобального позиционирования ГЛОНАСС. Однако, к величайшему сожалению для России, вложившей сотни миллиардов долларов ($ 5 млрд. только в 2008 году и 10 млрд. в 2009-м) в создание глобальной спутниковой навигационной системы GLONASS, миф об оборонном значении этой системы рухнул задолго до успешных испытаний Китаем и США противоспутниковых ракет. Принимая во внимание тот факт, что орбиты спутников системы GLONASS расположены в 18000 км над Землей, для подавления сигналов спутниковой навигационной системы GLONASS в радиусе 500 километров на земле достаточно всего одного высотного узкополосного передатчика помехи мощностью 1 Вт (как у сотового телефона), создавать любые: хоть оборонительные, хоть наступательные системы на ее основе - в современных условиях по меньшей мере просто нецелесообразно. Таким образом, для создания боевых систем вооружений, работающих в реальном масштабе времени и на реальном современном театре военных действий рассмотренные выше системы-прототипы не приемлемы.

Однако, с появлением высоко-защищенной и имитоскрытной C-UWB RF-технологии [1, 2, 3, 4] в России образовались возможности для создания высокоэффективных тактических систем наземных и аэрокосмических вооружений не только в плане «механической части», но, впервые, и в части его электронной и информационной составляющей, т.е. создания нового «интеллектуального» тактического оружия высочайшей эффективности и качества, способного противостоять ушедшему на экспорт «механическому». Такое оружие, созданное на основе C-UWB RTLS-систем (Real Time Locating System - система позиционирования в реальном масштабе времени) будет использовать уже существующие, причем весьма эффективные боевые радары и системы наведения поражающих средств, однако обеспечит отказ от использования абсолютных координат (и, соответственно, глобальной спутниковой навигации), что позволит оружию работать в собственной -«боевой» системе координат, предельно удобной для визуального (графического) восприятия и оценки реальной обстановки человеком и приемлемой для систем наведения различного рода вооружений. При этом система обеспечит и решение задач целеуказания и проблемы «свой-чужой» в естественном для операторов «визуальном» (графическом) режиме, независимо от времени суток, причем не только непосредственно на поле боя, но и в рамках систем «земля-воздух», «воздух-земля» - ведь C-UWB технология не восприимчива к эффекту Доплера.

В простейшем случае осуществляться это будет следующим образом: имитоскрытная мобильная RTLS- радиосеть, выполненная на базе C-UWB-технологии и размещенная, например, на танках, будет автоматически определять их расстояния друг до друга, затем, триангуляционным методом рассчитывая координаты, формировать в реальном масштабе времени карту (картину) расположения танков на местности, передавать эту картину на звено истребителей, где бортовые компьютеры автоматически ее смасштабируют, как графический объект, сличат с реальной картиной расположения объектов на местности, полученной бортовым радаром (или даже видеокамерой), отделят «своих» от «чужих», распределят цели и (поскольку бортовые радары, как правило, непосредственно связаны с системами наведения поражающих средств)… пилотам останется только выводить машины на оптимально отобранные каждому бортовым компьютером цели и запускать ракеты, что обеспечит подавляющее преимущество в боевых действиях, особенно в стратегических сражениях, где будут «задействованы» тысячи единиц боевой техники и с оценкой обстановки и принятием решений пилотам без помощи компьютерных систем просто не справиться.

В сочетании ПЗРК «Панцирь-С1» такая система будет способна обеспечить надежную защиту страны и высокую эффективность ее тактического звена. Низкая затратность создания таких систем становится особенно актуальной в связи с «переходом» оборонной отрасли на бюджетное финансирование. Ведь Индия и Китай уже насытились закупками «механического» оружия и сами тысячами начали выпускать и танки и самолеты по российским «лицензиям».

Для доказательства практической осуществимости способа и целесообразности создания такого рода систем, помимо собственно принципа «сравнения карт», который кратко был изложен выше, и при современном уровне развития компьютерной техники может быть программно реализован даже школьником [5], должна быть предложена радиочастотная технология в полной мере обеспечивающая особые качества, необходимые для систем такого рода. Т.е. это должна быть технология, обеспечивающая корреляционную обработку радиосигнала, что необходимо для прецизионного определения расстояний между взаимодействующими радиосредствами (объектами) и собственно создания RTLS-радиосети (прим. Автора: для взаимодействующих радио-систем с корреляционной обработкой сигнала определение расстояния между ними - это такой же естественный, но «побочный» результат, как и сама радиосвязь). Это должна быть технология, обеспечивающая требуемую помехозащищенность - для обеспечения функционирования системы в зонах активных преднамеренных радиопомех. Это должна быть технология, обеспечивающая абсолютную имитоскрытность и информационную безопасность - чтобы сами мобильные объекты, оборудованные подобной системой не стали отличными мишенями для радиопеленгационного оборудования и источником информации для поражающих средств противника.

Технологий, обеспечивающих все вышеперечисленные качества одновременно в мире единицы. Поэтому ниже для доказательства практической осуществимости способа предлагаемого в рамках настоящего Патента мы просто обязаны привести обоснование практической достижимости требуемых качественных показателей системы на примере использовании хотя бы одной из таких технологий. В рамках данного Патента в качестве базовой радиочастотной технологии для создания систем опознавания и целеуказания предлагается апробированная автором на дистанциях до 40 км и запатентованная в России и США C-UWB (Controlled pulse ultra wide band) технология радиосвязи [6, 7, 8].

C-UWB технология представляет собой развитие классических широкополосных технологий радиосвязи в соответствии с современными требованиями технологичности производства, интегральной реализации, минимизации себестоимости, существенного улучшения технических характеристик и конкурентоспособности на рынке. В традиционных широкополосных системах для расширения спектра используется модуляция амплитуды, фазы или частоты, либо и того, и другого, и третьего, вместе взятых. В технологии C-UWB передача информации основана на модуляции мощности сложного шумового сигнала и переходе к его некогерентной (энергетической) обработке. Это позволяет избавиться от промежуточных частот и гетерогинирования, в классическом его понимании, прецизионных фильтров, кварцевых генераторов, прецизионной автоподстройки частоты и т.п. - т.е. от всех тех элементов, которые весьма трудно, а зачастую просто невозможно интегрировать на кристалле. Предлагаемый подход позволяет добиться предельного упрощения аналоговой части радиосистемы, а вопросы корреляционной обработки радиосигнала вообще перенести на «низкую частоту», вследствие чего кардинально упрощается построение радиосистем на кристалле, причем открывается возможность создания на кристалле широкополосных цифровых приемников без использования сложных, дорогостоящих и «медленных» цифровых сигнальных процессоров (DSP). Минимальная стоимость является одним из главных преимуществ C-UWB технологии. Попутно и совершенно автоматически (аналоговая реализация обработки, вместо процессорной) достигается предельная скорость обработки сигнала и, соответственно, предельная пропускная способность радиосистемы, т.е. обеспечивается предельно возможная скорость передачи и обработки информации, что, впрочем, для предлагаемой в рамках настоящего Патента концепции обмена информацией не имеет принципиального значения. Причем сама аналоговая реализация в рамках данной технологии не требует от аналоговой схемотехники обеспечения высокой линейности преобразований -жесткого и наиболее трудно осуществимого требования для традиционных гармонических супергетеродинных систем (прим. Автора: именно этим и объясняется отсутствие в стране до настоящего времени реального производства интегральных приемников цифрового телевидения и навигационных приемников системы GLONASS). В ряде применений переход на аналоговую обработку вместо цифровой может иметь решающее значение. К примеру, ведь если бы в российском комплексе С-400 использовались классические Фурье-преобразования - эта система никогда не работала бы столь эффективно.

Переход к некогерентной (энергетической) обработке широкополосных шумоподобных радиосигналов позволил:

- избавиться от принципиально не интегрализуемых (резонансных) элементов и обеспечить возможность эффективной интегральной реализации радиосистем без использования дорогостоящих цифровых сигнальных процессоров (а это: себестоимость, производительность, надежность, масса, габариты и т.д.)

- в разы сократить аппаратурные затраты на реализацию радиотракта по сравнению с традиционными широкополосными шумоподобными системами даже при его реализации на существующей элементной базе (без учета интегральной реализации),

- избавиться от всех проблем, характерных для супергетеродинного приема (зеркальный канал, интермодуляция, фликкер-эффект, утечка сигнала и фазовые шумы гетеродина, необходимость высокой линейности радио-тракта),

- обеспечить идеальную имитоскрытность данной системы радиосвязи, ибо предложенный способ формирования и модуляции широкополосного сигнала (в отличие от существующих шумоподобных систем) обеспечивает плоскую форму спектра и отсутствие циклического повторения мощности как на любой из конкретных частот в полосе прнемо-передачи, так и на кратных гармониках.

- обеспечить безупречную двухуровневую криптозащиту: как на уровне шифрования собственно передаваемой информации, так и на уровне формирования структуры радиосигнала. Путем использования новейших достижений стохастической криптографии, разработанных специально для сред с дефицитом аппаратных ресурсов.

- исключить при обработке радиочастотного сигнала использование сигналов каких-либо внутренних генераторов приемника и, следовательно, принципиально устранить влияние эффекта Допплера на радиосистемы такого рода.

- существенно повысить термостабильность изделий, т.к. температурные изменения характеристик радиоэлементов оказывают на порядок меньшее воздействие на энергетические компоненты сигнала (основной информационный параметр предлагаемых систем), по сравнению с их воздействием на фазу и частоту - основной информационных параметр традиционных частотно-фазовых систем радиосвязи.

- дополнительно повысить стабильность работы C-UWB системы, благодаря характерному для данного метода отсутствию потерь амплитуды и накопления постоянной составляющей при преобразованиях полезного широкополосного сигнала.

Кроме того, данный подход позволил предложить уникальные по своей простоте и эффективности методы подавления мощнейших узкополосных помех - наиболее опасных для широкополосных систем радиосвязи и повысить (при прочих равных условиях) помехозащищенность предлагаемых систем еще на два порядка по сравнению с любыми традиционными широкополосными аналогами. Конечно, «за удовольствия надо платить». В данном случае «расплатой» за все перечисленные выше преимущества, является принципиальная необходимость увеличения излучаемой мощности в 1.4 раза (для достижения той же дальности, что и у традиционных радиосистем). Но это «ничто» по сравнению с открывающимися возможностями. Особенно, если принять во внимание тот факт, что на практике элементарные потери на согласовании антенн обычно значительно превышают эту разницу.

Что бы понять каким образом и в какой мере достигаются все перечисленные выше преимущества и, соответственно, подтвердить достижимость тех требований, которые предъявляются к системам целеуказания и опознавания в военных применениях, рассмотрим принципы организации и работы C-UWB систем, т.е. способы формирования сигнала в передатчике и его обработки в приемнике на примере одного из возможных вариантов реализации C-UWB-системы.

Формирование структуры C-UWB сигнала. По способам формирования структуры сигнала C-UWB технология в некотором смысле близка к CDMA-технологии (Code Division Multiple Access), запатентованной Qualcomm Corp.USA. В рамках традиционной CDMA-технологии используется расширение спектра сигнала методом прямой последовательности (DSSS), т.е. для формирования спектра непосредственно несущий высокочастотный сигнал перемножается с псевдослучайной последовательностью (ПСП). Спектр такого сигнала носит ярко выраженный характер вида (Sin(x)/x)² (Фиг.1). Но близость этих технологий заключается собственно только в использовании цифровых технологий для формирования сигнала, т.е. участия псевдослучайной последовательности (ПСП) в создании информационного сигнала для обеспечения принципа кодового разделения каналов, но не более того. Используемые в C-UWB системах способы модуляции близки к предложенным для UWB-систем компанией Time Domain (США) в том смысле, что в обоих случаях используется модуляция импульсов мощности сигнала во времени. Форма спектра сигналов, используемых в таких (классических) UWB-системах приведена на Фиг.2. ПСП в таких системах может формироваться различными способами, с применением самых различных способов кодирования (вплоть до криптографических) и самых различных псевдослучайных последовательностей, например, на основе бинарного линейного кода с возвратом к нулю. При этом получается последовательность импульсов определенной длительности, следующих с заданной частотой. В зависимости от значения бита исходного информационного сигнала, соответствующий ему импульс ПСП смещается по временной оси вперед или назад (не изменяя общую частоту следования импульсов, например, на 1/4 периода повторения импульсов). В более общем случае для модуляции может использоваться и полная «инверсия» модулируемых, например, как информационный ноль битов ПСП. Использование псевдослучайных последовательностей обеспечивает возможность кодового разделения каналов при обработке в приемнике исходного сигнала, в то время, как информационная составляющая закладывается во временные параметры такта ПСП или в наличие или в отсутствие импульса как такового.

В предлагаемых нами C-UWB системах используются псевдослучайные кодовые последовательности, формируемые методами дискретной стохостической криптографии, специально созданными для сред с дефицитом аппаратных ресурсов. В рамках C-UWB технологии промодулированный тем или иным способом во времени цифровой (информационный) сигнал в виде ПСП далее дискретно модулирует заранее подготовленную широкополосную несущую, структура которой максимально приближена к белому шуму. Результирующий сигнал с информацией будет представлять собой псевдослучайные посылки импульсов идеального шума (Фиг.3). В качестве широкополосной «несущей» возможно использование сложных сигналов (любого уровня сложности), различного вида и происхождения.

Например, для формирования широкополосной несущей можно использовать ДЧМ (дискретный частотно-модулированный) сигнал с непрерывной фазой, формируемый на основе высокочастотного опорного сигнала и псевдо-случайной последовательности, который занимает фиксированную полосу частот [F₁, F₂] с центральной частотой F₀ (очевидно, что F₀-F₁=F₂-F₀=F_пcп - это ширина полосы используемой ПСП). Такой сигнал дополнительно модулируется ПСП с периодом повторения в несколько лет, спектр которой имеет вид (Sin(x)/x)². В итоге формируется результирующий сигнал, спектр которого, являясь результатом перемножения полосового спектра и спектра вида (Sin(x)/x)², теряет характерный колоколообразный вид (Sin(x)/x)², и принимает более равномерную, практически прямоугольную, в полосе [F₁, F₂], форму (Фиг.4). Классическую UWB-технологию компании Time Domain можно рассматривать, как предельный случай C-UWB-технологии, в которой длительность шумовой посылки выходного сигнала сделали равным одному периоду сверхкороткого импульса, вместе с тем спектр C-UWB сигнала будет иметь существенно более сглаженную форму и соответственно более высокую, чем спектр CDMA (Фиг.1) имитоскрытность - т.е. скрытность в смысле возможности обнаружения источника радиосигнала и возможности обнаружения наличия радио-сигнала в радиоспектре (Прим. Автора: не путать с имитостойкостью). Структура C-UWB-сигнала полностью скрывается, представляя собой совершенно случайный (шумовой) сигнал без периодического повторения мощности на любой конкретной частоте как в основной полосе, так и на кратных гармониках. Поэтому данный шумоподобный сигнал практически невозможно идентифицировать ни специальными приемниками, ни панорамными сканерами, что имеет принципиальное значение при создании систем класса «свой-чужой» и систем целеуказания.

Обработка сигнала, подавление помех. Классические шумоподобные системы обеспечивают наивысшую помехозащищенность по сравнению с любыми другими классами систем радиосвязи. Тем не менее, попадание помех любого вида в приемный радиотракт не только существенно ухудшает соотношение сигнал/шум и соответственно ухудшает все качественные характеристики системы шумоподобной радиосвязи (в соответствии с теоремой Шеннона-Котельникова), но легко может привести к превышению предельного соотношения сигнал/шум и полному выводу из строя даже шумоподобной системы связи. Поскольку широкополосные шумоподобные системы по своей природе (в этом суть механизма корреляции) не восприимчивы ко всем подряд широкополосным помехам, а восприимчивы лишь к помехам с очень сходной структурой сигнала, да еще и синхронизированным с работой приемника, то такие «специальные» помехи действительно большой мощности, в большой полосе и на большом пространстве - исключительная редкость, даже в военное время. Наиболее реальный и опасный тип помех, критически влияющих на работоспособность систем широкополосной связи, - это мощные помехи (случайные и преднамеренные) от близкорасположенных мощных узкополосных станций, попавшие в полосу пропускания приемника.

Для борьбы с такого рода помехами в рамках C-UWB технологии предлагаются новые способы повышения помехозащищенности, обеспечивающие дополнительное ее повышение на несколько порядков (при прочих равных условиях) по отношению к классическим широкополосным шумоподобным системам, в которых помехозащищенность обеспечивается исключительно за счет увеличения базы сигнала. Эти способы определяют структуру приемника и отличаются предельной простотой реализации его аналоговой части.

Рассматриваемый способ подавления узкополосной помехи в рамках C-UWB технологии работает следующим образом. В передающем тракте формируют широкополосный шумовой сигнал в полосе частот [F₁, F₂], мощность которого модулируют по заданному закону модуляции с частотой модуляции F_мод<<(F₂-F₁), например, как это было описано ранее. Полученный сигнал передается в среду распространения, например, радиоэфир. Предположим, что в среде распространения на сигнал передатчика накладывается узкополосная помеха (узкополосный шум) и широкополосный шум (Фиг.5). Под узкополосным шумом понимаем сигнал с частотой Р_уз ∈ [F₁, F₂] и шириной спектральной полосы ΔF_уз<<F₂-F₁.

Узкополосная помеха (или группа узкополосных помех в ограниченной полосе частот), накладываемая в среде распространения (Фиг.5) на широкополосный шумовой сигнал может быть амплитудно-модулированной, частотно-модулированной, сканирующей и т.д., но должна удовлетворять следующим, отнюдь не жестким, условиям: частота узкополосной помехи F_узк должна удовлетворять условию F₁<Fyзк<F₂, a частотная полоса спектра изменения квадрата амплитуды напряжения помехи (ΔF_узк) должна быть много меньше, чем частотная полоса спектра изменения квадрата амплитуды напряжения модулированного широкополосного шумового сигнала в точке приема. Иными словами ширина спектра изменения мощности помехи должна быть много меньше ширины спектра изменения мощности полезного широкополосного сигнала. Итак, сформированный генератором 1 широкополосного шумового сигнала (см. Фиг.6) и промодулированный во времени модулятором 2 информационный радиочастотный сигнал через антенну 3 транслируется в радиоэфир, после чего принимаются антенной приемного устройства 4. В радиоэфире на информационный сигнал накладываются помехи, наиболее опасными из которых являются узкополосные. Таким образом, на вход принимающего устройства (Фиг.6) поступает сигнал, равный векторной сумме напряжений полезного сигнала U_сиг и узкополосной помехи U_узк. Этот смешанный сигнал поступает на вход полосового фильтра 5 с полосой пропускания частот [F₁, F₂]. Затем отфильтрованный сигнал, предварительно усиленный усилителем 6, разделяют на два сигнала. При этом первый сигнал получают после усиления отфильтрованного в указанной полосе частот сигнала и ограничения его по амплитуде в усилителе-ограничителе 8. При прохождении сигнала с помехой через усилитель-ограничитель помеха подавит полезный сигнал и на его выходе формируется сигнал нормированной величины U_узк/IU_узкI В качестве второго сигнала используют упомянутый отфильтрованный сигнал или отфильтрованный сигнал, усиленный линейным усилителем 7. Линейный усилитель 7 не изменяет форму отфильтрованного сигнала. Полученные два сигнала поступают на соответствующие входы блока умножения, который перемножает их, обеспечивая на выходе результирующий сигнал, спектр которого представлен на Фиг.7. Затем результирующий сигнал фильтруют полосовым фильтром 10 с полосой пропускания частот [ΔF_узк, (F₂-F₁)].

Таким образом, узкополосная помеха является гетеродином для полезного сигнала и в случае выполнения условия, при котором частотная полоса спектра ΔF_узк много меньше частотной полосы спектра изменения квадрата амплитуды напряжения модулированного широкополосного шумового сигнала, после пропускания результирующего сигнала перемножения через полосовой фильтр 10 с полосой пропускания частот [ΔF_узк, (F₂-F₁)] исключается сама узкополосная помеха (см. Фиг.8). Выделяя далее огибающую из отфильтрованного сигнала в блоке 11 выделения огибающей, получаем полезный сигнал, модулированный по мощности, который в дальнейшем обрабатывается корреляционным способом в корреляторе-демодуляторе 12 по известным законам демодуляции для получения информационного сигнала. При этом теоретически модуляция мощности F_мод может быть осуществлена самыми различными способами, например с использованием амплитудно-частотной модуляции или импульсной модуляции с применением любых способов кодирования, псевдослучайных и криптографических последовательностей.

Главным в этом методе является то, что информация закладывается в изменение мощности сигнала и передается во всей полосе частот (F₁, F₂), а при переносе спектра во время обработки в приемнике переносится вместе со спектром. Следует заметить, что описанные выше методы повышения помехозащищенности применимы и для других систем на основе широкополосных радиосигналов, передача информации у которых основана на модуляции мощности широкополосного сигнала и даже могут осуществляться процессорными методами цифровой обработки сигналов.

Определяющим фактором для данного способа подавления узкополосной помехи является частотная полоса спектра изменения мощности помехи, а не частотная полоса, занимаемая помехой в эфире. Это позволяет подавить и относительно широкополосные сканирующие помехи или даже группы помех (с собственной шириной помехи до 20% от полосы пропускания приемника), включая сканирующие помехи, причем сканирующие с любой скоростью и во всей полосе пропускания, не зная реального месторасположения помехи в спектре сигнала. Причем мощные узкополосные помехи, у которых модуляция мощности отсутствует вообще, не будут являться помехами для систем радиосвязи, основанных на C-UWB технологии. Как показали испытания, проведенные в ряде ведущих российских научных институтов, рассмотренные выше способы обеспечивают повышение помехозащищенности широкополосной шумоподобной системы связи более, чем на два порядка, по сравнению с традиционной ее реализацией.

Эффект Доплера. Большинство RF-систем дальнего радиуса действия, относящихся к рассматриваемомму сектору применений, предполагают работу с высокоскоростными мобильными объектами, поэтому, помимо высокого уровня информационной безопасности и высокого уровня помехозащищенности требуют некоторых весьма специфических качеств, связанных с мобильностью объектов. Это во-первых требование повышенной термостабильности и требование невосприимчивости в воздействию эффекта Доплера, характерного для высокоскоростных объектов, требование противодействия эффектам «Замирания сигнала» возникающих в результате интерференции сигналов, отраженных от плоских поверхностей что чрезвычайно актуально для морских и наземных мобильных объектов. Сокращение влияния эффекта Доплера на несколько порядков по сравнению с любыми другими технологиями, в рамках C-UWB технологии осуществляется благодаря использованию некогерентной (энергетической) обработки шумоподобных сигналов и отказа от частотно-фазовых методов модуляции. Действительно, в предлагаемой C-UWB технологии весь прием и вся обработка высокочастотного сигнала, включая помехоподавление и переход на низкую частоту осуществляется без использования сигналов и каких-либо конкретных частот, вырабатываемых внутренними схемами приемника (как, например, это имеет место в супергетеродинных приемниках). Поэтому каких-либо смещений фаз и изменения частот принимаемого высокочастотного сигнала (относительно сигнала гетеродина), рассогласования фильтров, обусловленного Доплеровским смещением частоты принимаемого высокочастотного сигнала оборудованию C-UWB-приемника «заметно не будет». Следовательно при обработке высокочастотного сигнала не будет необходимости ни в автоподстройке частоты ни в использовании прецизионных внутренних частот, высокочастотных генераторов и фильтров. Процесс демодуляции (т.е. непосредственно процесс выделения информационной составляющей сигнала) осуществляется корреляционным способом уже на низкой частоте - без использования непосредственно каких-либо свойств фазы и частоты высокочастотного сигнала. Вполне понятно, что проявление влияния эффекта Доплера на низкочастотный сигнал на несколько порядков слабее, чем его влияние на фазу и частоту высокочастотного радиосигнала. Все эти особенности C-UWB технологии действительно позволяет избавиться от традиционного гетерогинирования, прецизионных фильтров, кварцевых генераторов, прецизионной автоподстройки на высокой частоте и т.п. - т.е. от всех тех элементов, которые весьма трудно интегрировать на кристалле. Что кардинально упрощают ее интегральную реализацию и позволяет на порядки ослабить влияние эффекта Доплера на C-UWB системы. Наиболее критичны к эффекту Доплера сверхвысокочастотные системы, поэтому C-UWB-технология еще скажет свое слово в создании авиационных, спутниковых, ракетных и, связанных с ними, наземных комплексов и систем.

Эффект «замирания сигнала». Одним из важных достоинств широкополосных и UWB-систем, основанных на корреляционных принципах обработки сигнала является отсутствие интерференции прямо распространяющегося сигнала с сигналами, отраженными от плоских морских и наземных поверхностей. Переотражения и последующая интерференция радиоволн - это бич всех систем радиосвязи, за исключением широкополосных и сверхширокополосных шумоподобных, в которых явление «замирания» выражено не так резко. Благодаря тому, что получить сложение прямого и отраженного сигналов строго в противофазе причем сразу на всех конкретных частотах (имеющих разную длину волны, частоту и периоды колебаний) в пределах всей полосы пропускания приемника - дело такое же непростое, как и получить отраженный сигнал, строго синхронный работе коррелятора по основному сигналу. В большинстве шумоподобных систем отраженный сигнал просто поступает в коррелятор с запозданием и воспринимается им как случайная помеха, никак не воздействующая на демодуляцию прямого сигнала. Поэтому сверхширокополосные системы весьма слабо подвержены воздействию эффекта «замирания сигнала». В широкополосных шумоподобных системах, даже наоборот, существует возможность использовать переотраженные сигналы для повышения достоверности принимаемого сигнала, т.е. повышения качества радиосвязи. Для этого используется структура, называемая Rake-приемник, в котором, помимо приема прямого сигнала, параллельно работают еще несколько каналов приема с собственными корреляторами, автоматически настраивающиеся на прием отраженных сигналов, а результирующая информация либо берется с приемника, принимающего самый мощный сигнал, либо с нескольких каналов на мажоритарной основе в пределах одного или нескольких информационных пакетов. Но для целей позиционирования в реальном масштабе времени в этом, разумеется, нет необходимости.

Термостабильность. Термостабильность оборудования является обязательным требованием, предъявляемым к любым военным системам. К счастью, C-UWB технология обеспечивает на порядок более высокую термостабильность изделий, чем другие радиочастотные технологии, ведь температурные изменения характеристик радиоэлементов оказывают на порядок меньшее воздействие на энергетические компоненты сигнала (основной информационный параметр C-UWB систем), по сравнению с их воздействием на фазу и частоту - основной информационных параметр традиционных частотно-фазовых систем радиосвязи. Кроме того C-UWB технология являет собой тот редкий образец радиосистемы в которой отсутствуют и потери амплитуды и накопление постоянной составляющей при переносе (преобразовании) полосы спектра полезного широкополосного сигнала в процессе его обработки, что делает радиосистему чрезвычайно устойчивой в плане термостабильности ее рабочих характеристик. Дополнительным фактором, повышающим термостабильность, является отсутствие какого-либо взаимодействия высокочастотного полезного сигнала в процессе его обработки (на фазовом уровне) с ВЧ-сигналами, формируемыми собственными схемами приемника (такими, например, как сигнал гетеродина и т.п.) вплоть до стадии демодуляции, которая осуществляется корреляционным способом на низкой частоте - что, помимо дополнительного повышения термостабильности, делает ВЧ-тракт приемника «нечувствительным» к эффекту Доплера, но, тем не менее, сохраняет за технологией возможность и все преимущества, которые дает кодовое разделение каналов.

Имитоскрытность. Информационная безопасность характеризуется двумя главными показателями - имитоскрытностью, характеризующей возможность обнаружения радиосигнала или получения сведений о его наличии и имитостойкостью, характеризующей возможность расшифровки информации в обнаруженном и даже записанном на тот или иной носитель радиосигнале. Имитоскрытность важна в основном как раз для военных систем дальнего радиуса действия (системы позиционирования, опознавания и т.п.), для которых противопоказана радиопеленгация и справедлив принцип: «обнаружен - значит уничтожен». Для остальных систем достаточно иметь весьма сложную структуру сигнала и криптографическую защиту собственно информации. Именно сложностью структуры сигнала будет определяться возможность вскрытия его структуры. Поэтому большой практический интерес представляют RF-системы, в которых формирование самой структуры сигналов осуществляется на базе криптографических алгоритмов. Для систем опознавания и целеуказания важными являются оба свойства радиосистемы: и Имитоскрытность и имтостойкость.

Главным преимуществом C-UWB технологии с точки зрения применений для целей опознавания и целеуказания является уровень обеспечиваемой ей имитоскрытности, т.е. практическая невозможность обнаружения радиосигнала в эфире на определенном, причем уже на весьма незначительном расстоянии от передатчика. C-UWB технология является одной из немногих, если не единственной RF-технологией, которая имеет действительно «плоскую» форму спектра, и действительно шумоподобную структуру сигнала, структуру любой степени сложности, причем обеспечивающую принципиальное отсутствие периодического повторения мощности на любой конкретной частоте как в полосе передачи, так и на кратных гармониках. Обеспечивая передачу информации глубоко под уровнем радиофона местности, обеспечивая идеальную энергетическую скрытность радиосигнала, обеспечивая работу военных радиосистем (использование радиодиапазона) на вторичной основе - данная технология, по нашему мнению должна исключать возможность обнаружения средствами РЭБ противника (развед-приемниками и панорамными сканерами) как самих C-UWB радиосредств, так и факта передачи информации в эфире. Немаловажным моментом является кодирование (вплоть до криптографического уровня) самой структуры RF-сигнала, осуществляемое наряду с кодированием собственно передаваемой информации, что позволяет обеспечить практически любой требу