МЕТОД И АЛГОРИТМ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ЛОКАЦИИ И БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ С ПОДВИЖНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ

  • А.А. Марьев Южный федеральный университет
  • З.А. Понимаш Южный федеральный университет
Ключевые слова: Локация, радиолокация, гидролокация, беспроводная связь, движение, эффект Доплера, моделирование, сигнал, численные методы

Аннотация

Работа посвящена вопросам моделирования сигналов в радиотехнических и гидроаку-
стических системах с подвижными объектами. Актуальность задачи определяется рас-
тущим интересом к применению сверхширокополосных сигналов, прогрессом в области
создания гиперзвуковых летательных и низкоорбитальных космических аппаратов, а так-
же широким распространением локационных систем с длительным накоплением сигналов.
Приводится геометрия задачи локации для достаточно общего случая (бистатическая
локация с подвижными передатчиком, отражателем и приемником), а также метод и
алгоритм решения задачи моделирования эхосигнала для упрощенного случая однородной и
изотропной среды. Обоснована необходимость применения численных методов для реали-
зации предложенного метода моделирования, даны предложения по выбору численных ме-
тодов: для решения дифференциальных уравнений предложено использование метода Рун-
ге-Кутта, для решения алгебраических уравнений – метода Ньютона. Даны рекомендации
по выбору параметров каждого из численных методов. Показана применимость предло-
женных метода и алгоритма к задаче беспроводной связи с подвижными объектами. Рас-
смотрены важные частные случаи для каждой из задач с указанием областей радиотех-
ники и гидроакустики, в которых актуален каждый из частных случаев. Показано, что в
ряде простых частных случаев предложенный метод приводит к решениям, полученным
другими авторами и опубликованным в открытых источниках. Даны рекомендации по
обобщению алгоритма на более сложные варианты постановки задачи

Литература

1. Kuk Ch., Bernfel'd M. Radiolokatsionnye signaly: Teoriya i primenenie [Radar signals: Theory
and application]: transl. from engl., ed. by V.S. Kel'zona. Moscow: Sov. radio, 1971, 567 p.
2. Goddard R.P. The Sonar Simulation Toolset, Release 4.6: Science, Mathematics, and Algorithms,
Tech. Rep. A352884, University of Washington Applied Physics Lab, 2008.
3. Amin Shoalehvar. Synthetic aperture radar (sar) raw signal simulation: M.Sc. Thesis, California
Polytechnic State University, CA, USA, 2012.
4. Gonorovskiy I.S. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly: ucheb. posobie dlya studentov vuzov,
obuchayushchikhsya po napravleniyu podgotovki "Radiotekhnika" [Radio engineering circuits
and signals: a textbook for university students studying in the field of training "Radio engineering"].
5th ed. Moscow: Drofa, 2006, 719 p.
5. Fedosov V.P. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly: ucheb. posobie [Radio engineering circuits
and signals: textbook]. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2017, 282 p.
6. Yablonskiy A.A., Nikiforova V.M. Kurs teoreticheskoy mekhaniki. Ch. 1. Statika. Kinematika
[Course of theoretical mechanics. Part 1. Statics. Kinematics]. Moscow: Vysshaya shkola, 1966.
7. Targ S.M. Kratkiy kurs teoreticheskoy mekhaniki: ucheb. dlya vtuzov [A short course in theoretical
mechanics: a textbook for colleges]. 10th ed. Moscow: Vyssh. shk., 1986, 416 p.
8. Nikitin N.N. Kurs teoreticheskoy mekhaniki: ucheb. dlya mashinostroit. i priborostroit. spets.
Vuzov [Course in theoretical mechanics: a textbook for mechanical engineering and instrument-
making specialties at universities]. 5th ed. Moscow: Vyssh. shk., 1990, 607 p.
9. Kalitkin N.N. Chislennye metody [Numerical methods]. Moscow: Nauka, 1978, 512 p.
10. Amosov A.A., Dubinskiy Yu.A., Kopchenova N.V. Vychislitel'nye metody: ucheb. posobie
[Computational methods: textbook]. 4th ed. Saint Petersburg: Izd-vo «Lan », 2014, 672 p.
11. Kondratenkov G.S., Frolov A.Yu. Radiovidenie. Radiolokatsionnye sistemy distantsionnogo
zondirovaniya Zemli: ucheb. posobie dlya vuzov [Radiovision. Radar systems for remote sensing
of the Earth: a textbook for universities], ed. by G.S. Kondratenkova. Moscow:
Radiotekhnika, 2005, 368 p.
12. Hawkins D.W. Synthetic aperture imaging algorithms: with application to wide bandwidth
sonar, Electrical and Electronic Engineering. University of Canterbury, Christchurch, New
Zealand, Oct. 1996.
13. Bakulev P.A. Radiolokatsionnye sistemy: uchebnik dlya vuzov [Radar systems: textbook for
universities]. Moscow: Radiotekhnika, 2004, 320 p.
14. Spravochnik po radiolokatsii [Handbook on radar: in 2 books]: In 2 books, ed. by Merrilla I.
Skolnika: transl. from engl. under general ed. V.S. Verby. Moscow: Tekhnosfera, 2015.
15. Medvedev P.A. Analiz osobennostey rasprostraneniya radiovoln v minisotovykh setyakh [Analysis
of the characteristics of radio wave propagation in minicellular networks]. Available at:
https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-osobennostey-rasprostraneniya-radiovoln-v-minisotovyhsetyah.
16. Kireev A.V., Fokin G.A. Izmerenie vremeni prikhoda signala v zadachakh pozitsionirovaniya v
mobil'nykh setyakh pri otsutstvii pryamoy vidimosti [Measuring signal arrival time in positioning
tasks in mobile networks in the absence of line of sight]. Available at:
https://www.sut.ru/doci/nauka/review/20174/36-41.pdf.
17. Preobrazhenskiy N.B., Fayzulkhakov Ya.R. Problema kompensatsii releevskikh zamiraniy v
radiokanalakh podvizhnykh sistem golosovoy svyazi [The problem of compensation for Rayleigh
fading in radio channels of mobile voice communication systems], Informatika i ee
primenenie [Informatics and its application], 2011, Vol. 5, Issue 2, pp. 82-89.
18. Collings I.B., Moore J.B. An HMM approach to adaptive demodulation of QAM signals in fading
channels, 1994. Available at: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/acs.4480080503.
19. Sun Q., Qi W. Soft-Demodulation Algorithm for 64-QAM And it's application in HSPA+.
School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiao tong University, Beijing, China.
2012.
20. Shilian Zheng, Xiaoyu Zhou, Shichuan Chen, Peihan Qi, and Xiaoniu Yang. DemodNet:
Learning Soft Demodulation from Hard Information Using Convolutional Neural Network,
2020.
21. Athar W., Sadath Hossain A.H.M, Erman M. MIMO Channel Equalization and Symbol Detection
using Multilayer Neural Network. School of Engineering, Dept of Electrical Engineering
Blekinge Institute of Technology. 371 79 Karlskrona. Sweden.
Опубликован
2024-01-05
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ II. АНАЛИЗ ДАННЫХ И МОДЕЛИРОВАНИЕ