Способ передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме (варианты)

Способ передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявленные технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к технике радиосвязи и могут быть использованы в целях повышения помехоустойчивости приема информации в условиях случайных и преднамеренных помех, а также увеличения ее энергетической скрытности.

Известен способ ведения радиообмена в неавтоматическом режиме с приемом на слух азбуки Морзе [1], который с начала первой мировой войны (более века) продолжает использоваться в декаметровом (ДКМ) диапазоне волн для связи с удаленными объектами наземного и морского базирования. В данном способе формируют бинарные посылки при помощи длинных и коротких сигналов в виде так называемых «точек» и «тире», причем единицей времени при кодировании букв алфавита, цифр, знаков препинания и других символов принимают длительность одной «точки». Длительность одного «тире» равна трем «точкам», пауза между знаками в одной букве - одна «точка», между буквами в слове - три «точки», между словами - семь «точек». Передают сигналы на фиксированных частотах волн в режиме амплитудной телеграфии (AT), а принимают на слух с использованием головных телефонов. В некоторых случаях данный способ является безальтернативным из-за уникальных возможностей слуха человека в сравнении с автоматическими системами по распознаванию радиосигнала на фоне шумов и помех.

Недостатками данного способа являются низкая помехозащищенность радиообмена из-за значительной загрузки ДКМ диапазона волн сосредоточенными помехами и наличие замираний сигнала в среде распространения, а также низкая скорость телеграфирования.

Также известен способ передачи данных по радиоканалу с использованием линейно-частотно-модулированных* (Линейная частотная модуляция (ЛЧМ) сигнала - это вид частотной модуляции, при которой частота несущего сигнала изменяется по линейному закону) (ЛЧМ) сигналов, описанный, например, в [2, 3]. В данном способе для передачи информационных «0» и «1» формируют два ЛЧМ-сигнала соответственно с линейно возрастающим и линейно убывающим законом изменения частоты, а для приема используют корреляционный метод или метод согласованной фильтрации.

Недостатком способа является низкая помехозащищенность радиообмена, что при автоматическом приеме влечет пропуск сигнала при распознавании на фоне шумов и помех.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному способу передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных и шумовых помех является способ визуального радиообмена QRSS, называемый в США как «сверхмедленный телеграф» [4]. Он основан на том, что на передающей стороне формируют на крайне низкой скорости передачи бинарные посылки в виде последовательности коротких и длинных элементов, передают их на фиксированных частотах волн, а принимают визуально по спектрограмме с экрана монитора. При этом длительность отдельных элементов телеграфных посылок кода Морзе может достигать от 3 с для «точки» и 9 с для «тире» до 60 с и 180 с соответственно (в QRSS-60). В результате чего прием на слух становится практически невозможным, а для регистрации сигналов используют компьютерную обработку сигнала с применением звуковой карты, после чего отображают их в виде телеграфного кода на спектрограмме в плоскости «время-частота» на экране монитора.

Недостатком данного способа является очень низкая скорость передачи информации. Так при передаче одного бинарного элемента (бита) знака за 180 с время передачи знака в целом (буквы, цифры) может достигать более 10 мин, а слова - более 1 часа. Кроме того, прием информации становится проблематичным при совпадении частоты передачи сигнала с частотой одной из мощных сосредоточенных помех, характерных для ДКМ диапазона волн.

Известен способ передачи и приема цифровой информации в радиолиниях с использованием сигнала с расширением спектра скачками частоты - FHSS* (FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum - расширение спектра скачками частоты) - расширенный сигнал получается путем изменения (сканирования) несущей частоты передатчика по псевдослучайному закону в соответствии со значениями символов передаваемой кодовой последовательности) [5], в соответствии с которым на передающей стороне величину несущей частоты модулируют информационной последовательностью по одному из известных узкополосных методов, изменяют расширяющей кодовой последовательностью по псевдослучайному закону и излучают в эфир. На приемной стороне частоту первого гетеродина изменяют в соответствии с расширяющей кодовой последовательностью, назначенной на передающей стороне, а принятый сигнал после гетеродинирования переносят на фиксированную промежуточную частоту, где осуществляют селективную фильтрацию.

Недостатком способа приема сигналов FHSS является необходимость динамической скоростной перестройки фильтров (их переключение), что усложняет приемник и не всегда позволяет получить требуемое качество фильтрации.

Известен способ сдвоенного приема с разнесением по частоте [6], при котором на одну антенну через дуплексор подается сигнал от двух передатчиков, работающих на разных частотах, к которым через общий модулятор поступает групповой сигнал от каналообразующей аппаратуры. Приемная станция также имеет одну антенну, к которой через дуплексор подключены два приемника, настроенные на соответствующие передатчикам частоты. При определенном разносе между этими заданными частотами замирания радиосигналов на входах приемников оказываются декоррелированными, благодаря чему и обеспечивается снижение влияния помех и быстрых замираний радиосигнала на качество приема.

Недостатком данного способа является то, что для повышения помехоустойчивости приема требуется R-кратное разнесение по частоте, но при этом требуется R передатчиков и R приемников. Мощные передатчики и чувствительные приемники всегда сложны, а к стабильности частоты их возбудителей и гетеродинов предъявляются весьма высокие требования.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному способу передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях преднамеренных помех является способ внутрибитовой псевдослучайной перестройки рабочих частот (ППРЧ), описанный, например, в [7, 8]. Он заключается в том, что повышение помехоустойчивости в условиях воздействия помех осуществляется за счет расширения спектра передаваемого сигнала, при этом формируют многочастотный сигнал, в котором каждый его частотный элемент передают на частоте псевдослучайного кода. На приемной стороне восстанавливают бинарные посылки путем преобразования принимаемого сигнала в исходную частотную форму, причем их длительность равна отношению длительности бита к числу скачков рабочей частоты внутри одного бита, изменяющихся по псевдослучайному коду. Восстановление принятого бита осуществляют путем преобразования принимаемого сигнала в исходную частотную форму за счет его перемножения с сформированным гетеродинным сигналом на частотах используемого псевдослучайного кода.

В этом способе использование метода анализа панорамных спектрограмм не позволяет оператору в реальном масштабе времени визуально демодулировать и декодировать группы коротких импульсов (менее 0,1 с), передаваемых на разных частотах в режиме ППРЧ. Прием таких сообщений осуществляется, как правило, только в автоматическом режиме, что в силу сложной помеховой обстановки в ДКМ канале требует для обеспечения устойчивой связи повышения мощности передачи. В свою очередь, это приводит к увеличению вероятности обнаружения сигнала и, в особых условиях, к постановке преднамеренных помех, что является недостатком данного прототипа. Также использование режима ППРЧ требует наличия в системе радиосвязи четкой синхронизации, особенно с побитовой и внутрибитовой (так называемой, «быстрой») ППРЧ [7].

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного способа, является повышение помехоустойчивости и энергетической скрытности принимаемой информации.

В заявленном способе передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных и шумовых помех технический результат достигается тем, что на передающей стороне формируют бинарные посылки и передают их на заданном интервале времени, принимают которые с использованием компьютерной обработки сигнала и отображают на экране монитора в виде спектрограммы. Причем бинарные посылки представляют отрезками линейно-частотно-модулированных сигналов с линейно возрастающим или линейно убывающим законами изменения частоты в зависимости от значения бинарной посылки «0» или «1», а на приемной стороне отображают их на экране монитора в виде элементов с различными градиентами* (на спектрограмме в частотно-временной области помеха отображается в виде вертикальной линии и любые одночастотные сигналы типа азбуки Морзе при совпадении с нею неразличимы (градиент отличия равен нулю)) наклона, не совпадающими с градиентом прямых, отображающих сосредоточенные помехи на спектрограмме в плоскости «время-частота». Далее принятый бит информационного сообщения декодируют по заданному образу из двоичного алфавита, после чего идентифицируют зрительный образ знака сообщения по принятой бинарной последовательности. В случае сложной помеховой обстановки по сохраняемой в цифровой форме спектрограмме восстанавливают принятые бинарные посылки по фрагментарным данным путем повторного анализа в режиме замедленного воспроизведения или в статике.

Благодаря новой совокупности существенных признаков способа передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных и шумовых помех и введенной последовательности действий, основанной на применении визуальной идентификации бинарных посылок, зрительный образ которых на спектрограмме существенно отличается от отображения сосредоточенных и шумовых помех, обеспечивается повышение помехоустойчивости за счет доведения до нейронной сети головного мозга оператора информации от зрительного анализатора, способного обеспечивать трансляции в мозг до 90% данных о внешней среде [9] (слуховой анализатор - 9%, вкусовые, обонятельные, тактильные анализаторы и др. - 1%).

В заявленном способе передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях преднамеренных помех технический результат достигается тем, что на передающей стороне формируют бинарные посылки в виде многочастотного дискретного сигнала, состоящего из n чипов, в котором каждый его i-й частотный чип ( i = 1, n ¯ ) передают на частоте псевдослучайного кода, а на приемной стороне их принимают и восстанавливают путем преобразования принимаемого сигнала в исходную частотную форму. Причем несущие колебания частот f i " 0 " ( f i " 1 " ) каждого i-го частотного чипа, информационной бинарной посылки «0» или «1» до частотного преобразования по псевдослучайному закону дискретно изменяют с равномерным шагом Δ f = f i " 0 " ( " 1 " ) − f i − 1 " 0 " ( " 1 " ) = f i + 1 " 0 " ( " 1 " ) − f i " 0 " ( " 1 " ) с постоянным дискретно повышающим или дискретно понижающим изменением частоты на заданных интервалах времени T б л " 0 " или T б л " 1 " , оставляя их постоянными на длительности i-го частотного чипа t_i ( f i " 0 " = c o n s t , f i " 1 " = c o n s t ). После приема и обратного преобразования по псевдослучайному закону на приемной стороне их отображают в виде группы n чипов, зрительно воспроизводящих вид бинарной посылки с соответствующим градиентом наклона на спектрограмме в плоскости «время-частота». Принятый бит информационного сообщения декодируют по заданному образу из двоичного алфавита, после чего идентифицируют зрительный образ знака сообщения по принятой бинарной последовательности. В случае сложной помеховой обстановки по сохраняемой в цифровой форме спектрограмме восстанавливают принятые бинарные посылки по фрагментарным данным путем повторного анализа в режиме замедленного воспроизведения или в статике.

Благодаря новой совокупности существенных признаков способа передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях преднамеренных помех и введенной последовательности действий, основанной на применении режима внутрибитовой псевдослучайной перестройки рабочих частот с уменьшением длительности частотного чипа до времени, меньшего времени реакции системы радиоэлектронного противодействия, обеспечивается повышение помехоустойчивости и фактический переход от канала с прицельной преднамеренной помехой к каналу со случайными сосредоточенными помехами, выделение сигнала на фоне которых осуществляется за счет визуальной идентификации принятых бинарных посылок. При этом их зрительный образ на спектрограмме отличается от отображения помех своими градиентами наклона и другими характеристиками, а также обеспечивается повышение помехоустойчивости за счет доведения до нейронной сети головного мозга оператора информации от зрительного анализатора, способного обеспечивать трансляции в мозг до 90% данных о внешней среде [9].

За простым чтением «точек» и «тире» на дисплее скрывается эффективная работа по выделению сигналов ниже уровня внешнего шума. Так к энергетическим характеристикам зрительного анализатора оператора, определяемым мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом, можно отнести диапазон яркостей, контраст, цветоощущение. Для примера, исследования Массачусетского технологического института показали, что мозг человека позволяет идентифицировать объект (зрительный образ) за 13 мс [10]. Это говорит о том, что даже слабейшие следы сигналов могут восприниматься зрением: мозг человека с высокой вероятностью определяет наличие заранее известного образа (фигуры, линии и т.п.) из зрительного хаоса. 10% сохранившихся на фоне помех элементов фигуры позволяют восстановить весь ее образ целиком. В условиях сложной помеховой обстановки и при наличии замираний в радиоканале увеличение времени визуального анализа спектрограммы (за счет медленного воспроизведения) на экране дисплея или на распечатке (в статике) значительно повысит вероятность восстановления бинарных посылок.

Заявленные технические решения поясняются чертежами, на которых показаны:

фиг. 1 - алгоритм заявленного способа передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных и шумовых помех;

фиг. 2 - алгоритм заявленного способа передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях преднамеренных помех;

фиг. 3 - а) частотно-временная характеристика ЛЧМ-сигнала с законом линейно возрастающего изменения частоты (в); б) частотно-временная характеристика ЛЧМ-сигнала с законом линейно убывающего изменения частоты (г); д) частотно-временная характеристика многочастотного дискретного сигнала с законом линейно возрастающего изменения частоты (ж); е) частотно-временная характеристика многочастотного дискретного сигнала с законом линейно убывающего изменения частоты (з);

фиг. 4 - сравнение величин выигрыша в скорости передачи группы бинарных посылок (знака): а) при передаче сигналов AT (азбуки Морзе); б) при передаче бинарных посылок в виде отрезков ЛЧМ-сигналов с защитными интервалами между ними; в) при передаче бинарных посылок виде отрезков ЛЧМ-сигналов без защитных интервалов между ними; г) при передаче бинарных посылок в виде многочастотного дискретного сигнала с защитными интервалами между ними; д) при передаче бинарных посылок в виде многочастотного дискретного сигнала, без защитных интервалов между ними, позволяющего обеспечить работу в режиме ППРЧ;

фиг. 5 - вид отображения на спектрограмме принимаемых групп (знаков) сообщения при использовании многоканальной передачи и познаковой идентификации сообщения: а) при передаче бинарных посылок в виде отрезков ЛЧМ-сигналов; б) при передаче бинарных посылок в виде многочастотного дискретного сигнала, позволяющего обеспечить работу в режиме ППРЧ; в) вариант чтения (идентификации) видеоизображения бинарных посылок при вертикальной и горизонтальной (д) развертках принятых групп знаков сообщения в виде ЛЧМ-сигналов; г) вариант чтения (идентификации) видеоизображения бинарных посылок при вертикальной и горизонтальной (д) развертках принятых групп знаков сообщения в виде многочастотного дискретного сигнала;

фиг. 6 - вариант визуализации сигналов AT (азбуки Морзе) в условиях сосредоточенных и шумовых помех: а) АЧХ и спектрограмма сигнала AT рядом с шумовой помехой; б) спектрограмма сигнала AT рядом с сосредоточенной помехой; в) спектрограмма сигнала AT под мощными шумовой и сосредоточенной помехами; г) спектрограмма сигнала AT под шумовой помехой;

фиг. 7 - вариант идентификации бинарных посылок в виде ЛЧМ-сигнала: а) без помех (фрагмент А); б) в условиях мощной сосредоточенной помехи с уровнями помехи и сигнала h_п = -100 дБ и h_c = -120 дБ соответственно (фрагмент Б);

фиг. 8 - фрагмент АЧХ и спектрограммы сигналов ДКМ диапазона волн в режиме внутрибитовой ППРЧ при длительности частотного элемента t_i=10 мс (меньше времени реакции системы радиоэлектронного противодействия t i < τ Р Э Б р е а к ц . ): фрагменты А-А - обратная свертка (декодирование) бинарной посылки и идентификация ее градиента наклона на приемной стороне; фрагменты Б-Б - декодирование и идентификация бинарных посылок (Б′-Б′′-Б′′′) в составе знака (буквы) сообщения на приемной стороне;

фиг. 9 - вид отображения на спектрограмме варианта визуального восстановления (идентификации) бинарной посылки по фрагментарным данным при приеме четырех (а), трех (б) и двух (в, г, д) частотных чипов (элементов бинарных посылок) в условиях сложной помеховой обстановки (вертикальные сплошные и пунктирные линии соответствуют на спектрограмме мощным сосредоточенным помехам);

фиг. 10 - вариант восстановления бинарных посылок по фрагментам принятых сигналов: а) АЧХ и спектрограмма многочастотного дискретного сигнала под мощными сосредоточенной и шумовой помехами (h_п = -100 дБ, h_c = -120 дБ); б) детализация фрагмента Α-A* и восстановление бинарной посылки при потере нескольких элементов многочастотного дискретного сигнала (1-1*, 2-2*); в) спектрограмма многочастотного дискретного сигнала (h_c = -110 дБ) под сосредоточенной помехой (h_п = -90 дБ) и шумами (h_ш = -130 дБ); г) спектрограмма многочастотного дискретного сигнала (h_c = -110 дБ) под шумовой помехой (h_ш = -120 дБ); д) спектрограмма широкополосного ЛЧМ-сигнала под помехой: фрагмент А - пилообразный ЛЧМ-сигнал под сосредоточенной помехой; фрагмент Б - сложный пилообразный ЛЧМ-сигнал под шумовой помехой; * - спектрограмма в градациях синего.

Реализация заявленных способов передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных, шумовых и преднамеренных помех стала возможной благодаря достижениям в последние годы в области SDR-технологий* (SDR (Software Define Radio) - программно определяемое радио), создании высокопроизводительных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и программно-логических интегральных схем (ПЛИС) 5 поколения. Это привело к появлению многоканальных перепрограммируемых радиоприемных устройств (РПУ) [3, 8], позволяющих получить максимально высокие характеристики приемного тракта с графическим представлением принимаемого сигнала.

Для радиоканала характерно наличие помех естественного и искусственного происхождения, а также искажение принимаемого сигнала из-за эффекта «многолучевости», что приводит к снижению вероятности приема сообщений в автоматизированных радиосистемах. С учетом этого для передачи сообщений в ряде случаев применяется параллельная передача: по автоматизированной радиолинии с соответствующей сигнально-кодовой конструкцией, а также передача текста в коде «азбуки Морзе» с последующим его приемом дежурным оператором в «слуховом режиме». Это связано с тем, что система слухового восприятия у человека способна адаптироваться к посторонним шумам и определять наличие полезного сигнала даже при соотношении сигнал/шум менее 1.

Вместе с тем, зрительное восприятие человеком заранее заданного образа (геометрической фигуры, отрезка линии и т.д.) обеспечивается при потере или искажении до 90% элементов изображения в результате воздействия помех (шумов) на его фрагменты, позволяя отождествить оставшиеся элементы изображения с заданным образом. Это определяется важной особенностью нейронной сети головного мозга человека по восстановлению полного ключевого образа, хранящегося в памяти, по неполным и искаженным данным [7].

Реализация заявленного способа передачи и приема бинарной информации по каналам радиосвязи в неавтоматическом режиме в условиях сосредоточенных и шумовых помех объясняется алгоритмом, который представлен на фиг. 1.

На шаге 1 осуществляется формирование бинарных посылок (информационного «0» и информационной «1») в виде отрезков ЛЧМ-сигналов с линейно возрастающим и линейно убывающим законами изменения частоты, где S₀ - амплитуда сигнала, f₀=(f_max+f_min)/2 - центральное значение несущей частоты, b=(f_max-f_min)/Т_с - параметр, равный скорости изменения частоты во времени, Т_с - длительность сигнала, φ₀ - начальная фаза, a f_max и f_min - максимальное и минимальное значения частот радиосигнала. Данный вид модуляции преимущественно используется в радиолокации и в системах мониторинга состояния ионосферы, и только в последнее время все чаще стал применяться для передачи информации. Процесс формирования сигналов с данным видом модуляции известен и подробно описан, например, в [2, 3, 6, 8]. ЛЧМ-сигналы, формируемые по линейно возрастающему (информационный «0») и линейно убывающему (информационная «1») законам изменения частоты приведены соответственно на фиг. 3в) г) и отображаются в частотно-временной плоскости наклонными линейными отрезками с положительной и отрицательной крутизной наклона (градиентом) линейного изменения закона модуляции, фиг. 4а) б).

На шаге 2 (фиг. 1) сформированные последовательности логических «0» или «1» для передачи знаков информационного сообщения представляют таким образом, что время передачи любой бинарной посылки Т_бп сопоставимо с временем передачи «точки» (70 мс) (фиг. 4а) в режиме AT при передаче азбуки Морзе. При этом необходимо учесть что «тире» в режиме AT при передаче азбуки Морзе передается в три раза длиннее «точки» (210 мс), защитный интервал Т_защ между «точками» и «тире» (бинарными посылками) внутри одного знака равен периоду передачи «точки», а межгрупповой интервал Т_мг (между знаками информационной последовательности) равен длительности «тире».

В заявленном способе предлагается сократить время для передачи бинарной посылки (увеличить скорость передачи) по сравнению с передачей азбуки Морзе в режиме AT, поскольку на приемной стороне возможно принятую бинарную последовательность анализировать как в режиме реального времени, так и в режиме записи с изменением скорости воспроизведения, а также в статике. Кроме того, передачу бинарных посылок внутри информационного знака можно осуществлять как с защитным интервалом Т_защ (фиг. 4б), так и без него (фиг. 4в), что дает дополнительную величину выигрыша Т_в в передаче знака.

Межзнаковый интервал внутри информационного сообщения необходимо оставить, но также сократить его по сравнению с режимом передачи азбуки Морзе, поскольку полное его отсутствие потребует ввода дополнительной системы синхронизации для эффективной идентификации знаков на приемной стороне. Для примера на фиг. 4 показана сравнительная оценка выигрыша в скорости передачи знаков информационной последовательности. Так при времени передачи бинарных посылок заявленным способом (Т_бп = 80 мс), величине защитного интервала между ними (Т_защ = 20 мс) и величине защитного интервала между знаками (группами бинарных посылок) (Т_мг = 40 мс) (см. фиг. 4б) величина выигрыша в скорости передачи группы бинарных посылок (знака) по сравнению с вариантом передачи азбуки Морзе в режиме AT (см. фиг. 4а) составит более чем в два раза - 600 мс, а в случае отсутствия защитных интервалов между бинарными посылками внутри знака (см. фиг. 4в) составит еще больше - 680 мс. Следовательно, и скорость передачи увеличится.

Длительность бинарных посылок и межзнаковых интервалов можно уменьшать и далее, а скорость передачи наращивать, поскольку современные радиоприемные устройства на SDR технологиях позволяют вести запись принимаемой бинарной последовательности с последующим анализом и идентификацией на медленной скорости воспроизведения или в статике.

На шаге 3 (фиг. 1) осуществляется передача сформированных ЛЧМ-сигналов известными в радиотехнике способами [2]. При этом осуществляют согласование частотных характеристик разверток для каждой несущей S Л Ч М " 0 " ( t ) и S Л Ч М " 1 " ( t ) (фиг. 3а, б) в отношении их длительности Т_бп в соответствии с условиями канала передачи (для радиоканалов со сложной помеховой обстановкой Т_бп может быть увеличена). После чего на интервале Т_бп модулируют информационный сигнал несущей частотой, линейно изменяющейся от f_min до f_max или наоборот, в зависимости от передаваемой информационной бинарной посылки «0» или «1» и передают сформированный сигнал.

На шаге 4 (фиг. 1) прием сигнала осуществляют известными в радиотехнике способами [2]. При этом после фильтрации сигнала осуществляют согласование с ЛЧМ пилот-сигналом, оцифровку и преобразование в другую частотную форму посредством смешивания или перемножения принимаемого сигнала с сформированным гетеродинным сигналом, имеющим знак изменения частоты, противоположный знаку изменения частоты несущей волны передаваемого сигнала, так что частота несущей волны преобразованного сигнала является постоянной, либо частотные составляющие соответствующего спектра представляют собой постоянные частоты. Также существует возможность обработки спектральных составляющих принятого частотно-преобразованного сигнала с применением более сложных фильтровых систем по одиночке, параллельно в блоке, в случае необходимости комбинируя их друг с другом с целью восстановления, или извлечения, или выделения параметров, несущих информацию. Для этого могут применяться способы, известные из общедоступных источников по цифровой обработке сигналов [13].

На шаге 5 (фиг. 1) осуществляют отображение принятых бинарных посылок информационной последовательности на экране монитора автоматизированного рабочего места оператора (радиотелеграфиста) радиолинии.

Для отделения/очистки от различных помеховых составляющих может оказаться достаточным применение простых фильтров, например полосно-пропускающих фильтров (ППФ). При этом такие фильтры могут настраиваться на интересующие составляющие, или, с другой стороны, соответствующие составляющие могут переноситься в заданный частотный диапазон, например, посредством синхронизации соответствующей вспомогательной частоты с соответствующей многолучевой составляющей. Также для повышения помехоустойчивости в сложной помеховой обстановке может использоваться согласованная фильтрация с блоком защиты от сосредоточенных помех [14, 15].

На шаге 6 (фиг. 1) отображенную на экране монитора бинарную посылку декодируют, ставя ей в соответствие заданный образ из двоичного алфавита «0» или «1». Необходимо отметить, что во всех используемых до настоящего времени ЛЧМ несущие частотные градиенты устанавливаются слишком малыми (около ±20° от вертикали развертки типа «Водопад»), что важно для функции мониторинга радиочастотного спектра. Однако при передаче данных для эффективного декодирования оператором принятых бинарных посылок, а также для получения наилучшего технического результата по повышению помехоустойчивости и зрительной различимости информационных «0» и «1» величину градиента отображаемых на экране монитора бинарных посылок с линейно возрастающим или линейно убывающим законами изменения частоты необходимо поддерживать около ±45° от вертикали, как показано на фиг. 3а), б). Поскольку только противоположные градиенты наклона, близкие к ±45°, от вертикали (горизонтали) в отображении бинарных посылок наиболее различимы нейронной сетью головного мозга оператора при идентификации, в том числе и в условиях помех. Это доказано продолжительной изотерической практикой с использованием «карт Зенера» [16], в соответствии с которой наиболее различимыми фигурами для лучшего зрительного восприятия человеком являются: , «/», «\», , , , «≈», причем отображение градиентов «/» «\» (отрезков с противоположной крутизной наклона) на экране монитора, фиксирующих линейно убывающий (возрастающий) закон изменения частоты, можно менять путем регулировки скорости развертки в ручном режиме оператора на приемной стороне, придерживаясь оптимальной величины в 45°.

На шаге 7 (фиг. 1) осуществляют идентификацию знака (буквы) принимаемого сообщения с априори известной оператору кодировкой (МТК-2, КОИ-8 и др.) в режиме реального времени. Причем, обычно, при нормальном изображении, целостность восприятия формируется эмпирически, а при недостаточно полном отображении действительности у оператора включается мыслительная деятельность. Фрагментарность зрительных представлений проявляется в том, что в образе объекта зачастую отсутствуют многие существенные детали, что в значительной мере преодолевается благодаря развитию навыков зрительного обследования объектов в совокупности с деятельностью мышления при формировании целостного образа объекта в сумме его свойств: фрагментарность восприятия, схематизм, неточное отражение в сознании внешнего мира. Если к этому процессу добавляется еще один канал восприятия - слух человека, процесс отображения объекта в сознании внешнего мира значительно улучшается. При этом визуальная идентификация принимаемой информации (в неавтоматическом режиме) значительно увеличивает скорость приема по сравнению с используемым до настоящего времени слуховым приемом, поскольку слух человека принципиально не позволяет из радиоэфира принимать знак в целом. В то же время визуально оператору проще идентифицировать (читать) принимаемый текст познаково. Визуальная идентификация принятого знака (буквы) при этом осуществляется в целом, так называемыми «образами». Как отмечается в [10], мозг человека позволяет идентифицировать известный заранее зрительный образ всего за 13 мс и с высокой вероятностью восстанавливает весь образ (фигуры, отрезка линии и т.п.) целиком при сохранившихся всего лишь 10% его элементов на фоне помех и зрительного хаоса. При этом прием информации визуально познаково с использовании кода МТК-2 фактически повышает скорость приема в пять раз в сравнении со слуховым приемом каждой бинарной посылки знака (буквы используемого алфавита) раздельно и последовательно (фиг. 5а).

На шаге 8 (фиг. 1) в случае сложной помеховой обстановки, а также при высокой скорости передачи и малой длительности бинарных посылок, по сохраняемой в цифровой форме спектрограмме осуществляют восстановление принятых бинарных посылок в информационной последовательности по фрагментарным данным путем повторно визуального анализа в режиме замедленного воспроизведения или в статике. Фактически заявленный способ пригоден для передачи любой двоичной информации с любой скоростью, поскольку все современные средства имеют возможность записи (сохранения в карте памяти) для дополнительного просмотра и восстановления информации. При этом сохраненный сигнал, переданный с высокой скоростью, может быть проанализирован (визуально просмотрен) и восстановлен в группе сообщения как познаково (буквы, цифры, знаки) в целом, так и поэлементно (побитно) в статике или на медленной скорости воспроизведения. Причем восстановление информации по видеоизображению возможно при значительном превышении уровня сигнала над уровнем помех, когда исключена возможность автоматического приема или приема на слух (при использовании азбуки Морзе). На спектрограммах фиг. 6 приведены возможности визуальной идентификации сигналов азбуки Морзе (AT) при попадании «точек» и «тире» рядом с шумовой помехой (фиг. 6 а), под сосредоточенной помехой (фиг. 6 б) и под шумовыми помехами (фиг. 6 в) и г). При этом в условиях помеховой обстановки, представленной на фиг. 6 а), пока еще возможен слуховой прием, а в случаях, представленных на фиг. 6 б) в) и г), слуховой прием невозможен.

Вариант восстановления бинарных посылок в заявленном способе приведен на фиг. 7. Так сигнал (левый и правый градиенты наклона бинарных посылок) явно просматривается в режиме реального времени на фрагменте А на свободном от помех и шумов участке диапазона частот в правой части спектрограммы фиг. 7а). При переносе передачи сигнала заявленным способом в полосу частот, занятую мощной сосредоточенной помехой, левый и правый градиенты наклона бинарных посылок также легко восстанавливаются визуально, что продемонстрировано на фрагменте Б фиг. 7б), несмотря на превышение мощности помехи над сигналом на 35 дБ.

Также для восстановления принятой бинарной информации цветовая гамма фона и сигнала (помех) может быть изменена по усмотрению оператора, например, в градации синего, см. фиг. 10 д). Это значительно улучшает различимость сигналов на фоне помех и шумов, поскольку энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: диапазон яркостей, контраст, цветоощущение и др. Так на выносках Α-A* фи