Противодействие беспилотным летательным аппаратам - [52]

, достаточные для инженерного применения, в зависимости от энергетических соотношений ОСШ с АБГШ. На основе этих выражений, например, в работе[328] рассчитаны значения Pb для типовых сигнально-кодовых конструкций, используемых в линиях радиосвязи с БПЛА — рис. 4.9.

Рис. 4.8. Вариант взаимного положения в пространстве БПЛА, ПУ и станции РЭП[329]

Таблица 4.8. Требуемые значения достоверности передачи данных для КРУ и канала передачи данных

Параметры	КРУ «вверх»	КРУ «вниз»	Линия передачи данных «вниз»
Передаваемая информация	Команды управления	ТМИ	Данные от бортовых средств ОЭС, РЛС и т. д.
Протоколы передачи	IP/TCP, X.25, MAVlink, SLT.DSM, XBee, проприетарные протоколы		DVB, MPEG-TS, MPEG-2/4, H.264
Требуемая достоверность передачи данных, Pb тр	10-6		10-3

Для коррекции и экспериментальной проверки аналитических выражений оценки помехозащищенности P_b(q), для наиболее распространенных сигналов, типов кодирования (таблица 4.4 и 4.7), а также условий применения БПЛА были проведены экспериментальные исследования. Эксперименты проводилась по методике, представленной в работе[330]. При этом рассматривались нижеуказанные модели многолучевого распространения[331].

1. Модель гауссовской линии — соответствует радиолинии с АБГШ, в котором многолучевость полностью отсутствует, то есть рассматривается единственный прямой луч между ПРД и ПРМ. Таким образом, данная модель описывает идеальные условия распространения на трассе «ПУ — БПЛА», которые, как правило, не встречаются на практике, но зачастую соответствует верхней границе оценки помехозащищенности Pb, полученной расчетно-теоретическим путем[332].

Рис. 4.9. Зависимость вероятности битовой ошибки P_b от ОСШ для типовых сигнально-кодовых конструкций, используемых в линиях радиосвязи с БПЛА[333]

2. Модель райсовской линии — соответствует радиолинии с помехами (АБГШ, импульсные и гармонические помехи), моделирует наличие прямого луча и нескольких отраженных лучей с разными мощностью и задержками прихода в точку приема, статистические свойства которых описываются распределением вероятностей Райса. Данная модель соответствует условиям полета БПЛА в прямой радиовидимости ПУ, с учетом переотражения электромагнитных волн от поверхности Земли и других объектов.

3. Модель рэлеевской линии — отличается от райсовской отсутствием прямого луча, при этом статистические свойства отраженных лучей описываются распределением вероятностей Рэлея. Соответствует условиям полета БПЛА в отсутствие прямой радиовидимости ПУ на относительно низкой высоте в пересеченной местности или в высотной городской застройке.

Исследования линии радиосвязи ПУ — БПЛА проводились для QPSK, 16QAM, 64QAM сигналов. В качестве помехоустойчивого кода использовалось кодирование Витерби со скоростями R = 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. В качестве помехи рассматривалась шумовая помеха — АБГШ. При учете многолучевого распространения радиоволн использовались стандартные модели каналов RC20 и RL20[334]. Влияние доплеровского сдвига частот не учитывалось. Результаты экспериментальной оценки помехозащищенности КРУ с QPSK, 16QAM, 64QAM сигналами, при типовой скорости кодирования R=3/4, представлены в виде среднего значения вероятности ошибки на бит Pb, который соответствует вероятности ошибочного приема бита после различных этапов декодирования (рис. 4.10 и 4.11) — на входе декодера Витерби (P_{b in Vit}) и на выходе этого декодера (P_{b out Vit}).

Анализ графиков на рис. 4.10 показал следующее. Значения показателей P_{e out Vit} на выходе декодера Витерби в райсовской линии (полет БПЛА в прямой радиовидимости ПУ) соответствует ухудшению их на 1,5–5 дБ относительно гауссовой линии, что соответствует значению потерь за счет приема переотраженных сигналов. По мере роста ОСШ q увеличивается отклонение показателей P_{b out Vit}, что соответствует изменению структуры ошибок (наблюдается группирование ошибочно принятых бит) в радиолинии и на выходе декодера Витерби.

Аналогичный эффект характерен и для рэлеевской модели радиолинии (полет БПЛА в отсутствии радиовидимости ПУ в пересеченной местности или в городских условиях) — рис. 4.11. Наблюдается сдвиг значений P_{b out Vit} на выходе декодера Витерби на 10–20 дБ вправо, в рэлеевской линии относительно гауссовской, а также серии ошибочных битов (до 10 бит), разделенных интервалами безошибочного приема до нескольких десятков секунд. Данное исследование качественно и количественно соответствует результатам, полученным в работе[335].

Рис. 4.10. Зависимость P_b(q) на входе (P_{b in Vit}) и выходе кодера Витерби (P_{b out Vit}) для гауссовской и райсовской радиолиний

Рис. 4.11. Зависимость P_b(q) на входе (P_{b in Vit}) и выходе кодера Витерби (P_{b out Vit}) для гауссовской и рэлеевской радиолиний

Оценка вклада помехоустойчивого кодирования в повышение помехозащищенности радиолиний связи с БПЛА проводилось путем оценки значения вероятности ошибки на бит на входе (P_{b in Vit}) и на выходе декодера Витерби (P_{b out Vit}). Данные значения для райсовской и рэлеевской радиолиний для кодовых скоростей R = 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 для сигнала 64QAM представлены на рис. 4.12.