Спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури

Реферат: Спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого космічного апарата, приймають/отримують випромінювання бортової апаратури космічного апарата, обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат. Крім цього, в процесі обробки отриманої інформації виділяють неконтрольоване випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата, визначають параметри випромінювання бортової апаратури космічного апарата - неконтрольоване випромінювання гетеродинів прийомного тракту, порівнюють отриману інформацію, визначають спектральну нестабільність, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора, порівнюють отриману інформацію з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, ототожнюють порівняну з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, інформацію з інформацією про космічний апарат, а ідентифікацію космічного апарата проводять за особливостями роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. UA 109171 U (12) UA 109171 U UA 109171 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі космонавтики, зокрема до систем виявлення, визначення просторових координат, класифікації, траєкторії супроводження та ідентифікації як повітряних об'єктів (суден), так і космічних апаратів, а саме до способів ідентифікації космічних апаратів. Питання контролю космічного простору постійно актуальне. Ця актуальність не тільки обумовлена завданнями оборонного характеру, а й необхідністю перевірки працездатності космічних систем різного призначення, що мають космічні апарати (КА) в зоні видимості наземного радіотехнічного комплексу (РТК). При цьому особливий інтерес представляють такі комплекси, які забезпечують визначення знаходження в своїй зоні видимості КА незалежно від часу доби, погодних умов і активного випромінювання КА (роботи радіопередавальних пристроїв бортового обладнання) [1]. У той же час оцінка очікуваного значення потужності неконтрольованого випромінювання для основних типів КА складає близько 10-8 Вт [2]. Як ідентифіковані показники при цьому доцільно використовувати результати постійно функціонуючих блоків бортової апаратури КА, вибравши їх характеристиками неконтрольовані випромінювання (МКІ), "просочуються" через антенні системи КА. Зокрема як такі блоки можуть використовуватися гетеродини і задавальні генератори приймального тракту постійно функціонуючих блоків бортової апаратури КА. Проведення ідентифікації космічних апаратів можна здійснювати по характеристиках МКІ гетеродинів приймального тракту і задавальних генераторів на підставі аналізу характеру зміни параметрів коливань гетеродинів і виділення ознак, що відрізняють коливання одного генератора від іншого. Оскільки МКІ гетеродинів є гармонійними коливаннями, то параметрами даних сигналів є амплітуда, частота і початкова фаза. Використання для цілей ідентифікації амплітуди сигналу і початкової фази не представляється можливим, тому що на дані параметри сильно впливає середовище поширення. Найбільш інформативною для цілей ідентифікації є частота коливання, а точніше, характер трансформаційних змін частоти в часі. Така зміна пов'язана з нестабільністю частоти бортових задавальних генераторів (ЗГ). Характер зміни частоти залежить від поекземплярних особливостей кожного бортового генератора [3] що і є основою ідентифікації. При цьому слід зазначити, що процес ідентифікації умовно можна розділити на два етапи: перший етап пов'язаний з вирішенням завдання обґрунтування моделей і алгоритмів обробки (оцінювання), а також другий етап, який передбачає класифікацію результатів оброблення (оцінювання). Підвищення ефективності прийняття рішення щодо ідентифікації повітряних суден і космічних апаратів можливе за рахунок здійснення автоматизації відповідного процесу з використанням інтелектуальної системи ідентифікації повітряних об'єктів і космічних апаратів, що дозволить підвищити якість функціонування системи контролю повітряного та космічного простору. При цьому треба зазначити, що процеси прийняття рішень щодо ідентифікації повітряних суден та космічних апаратів у ході контролю повітряного та космічного простору традиційно вважаються найбільш складними з точки зору формалізації на етапі розробки системи контролю повітряного та космічного простору. Це пов'язане, в першу чергу, з наявністю невизначеності та нечіткості знань і даних про процеси прийняття рішень щодо ідентифікації космічних апаратів по їх ознаках - по інформації неконтрольованого випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата. Здійснення даного процесу дозволить класифікувати космічний об'єкт по особливостям роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації [4]. Відомий спосіб виявлення і ідентифікації літальних апаратів та космічних об'єктів, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого літального апарату, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури літального апарату, реєструють сигнали, обробляють різнорідну вхідну інформацію, по якій ідентифікують літальний апарат [5]. До недоліків відомого способу належить те, що не забезпечується автоматизація процесу ідентифікації літальних апаратів та комічних об'єктів, а склад та структура системи, що забезпечує реалізацію зазначеного способу, не забезпечує підтримку прийняття рішення щодо ідентифікації літальних апаратів та комічних об'єктів, а сам процес їх ідентифікації є тривалим за часом. Відомий спосіб ідентифікації повітряних суден, які можуть використовуватись для здійснення терористичних актів в повітряному просторі, при якому зондують за допомогою радіолокаційного комплексу ППО повітряний простір, отримують по N каналах інформацію про повітряне судно (N - число/кількість інформаційних даних), реєструють сигнали, класифікують цілі, обробляють різнорідну вхідну інформацію, зберігають інформацію про повітряні судна, вводять допоміжну/додаткову інформацію про характеристики повітряних суден, обробляють 1 UA 109171 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 різнорідну вхідну та додаткову інформацію, приймають рішення про достовірність всіх видів інформації та ідентифікують повітряне судно характеристиках повітряних суден [6]. До недоліків відомого способу належить те, що складовими частинами системи не забезпечується повнота вхідної інформації, достовірність класифікації повітряних суден, використовується незначна кількість та деталізація ознак, що використовуються у ході ідентифікації. Зазначене не забезпечує точності ідентифікації повітряних суден, а система, що забезпечує здійснення способу, має малу швидкодію процесу ідентифікації. Автоматизація процесу ідентифікації (при відомому конструктивному виконанні системи, що забезпечує здійснення способу) не забезпечує оперативності обробки інформації щодо ідентифікації повітряного судна, наприклад, яке являє собою загрозу терористичного акту. Найбільш близьким технічним рішенням як по суті, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого космічного апарата, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури космічного апарата, обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат [7]. До недоліків відомого способу, який обрано за найближчий аналог (прототип), відноситься те, що не забезпечується отримання повноти інформації, достовірності класифікації космічних об'єктів, збільшення та деталізації ознак, що використовуються у ході ідентифікації космічних об'єктів для точної ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом введення до технологічного процесу здійснення способу додаткових операцій, за допомогою яких здійснюються заходи щодо забезпечення повноти Інформації, достовірності класифікації космічних об'єктів, збільшення та деталізації ознак, що використовуються у ході ідентифікації космічних об'єктів, забезпечити підвищення точності ідентифікації космічних об'єктів при одночасному підвищенні швидкодії процесу ідентифікації та його автоматизації, та, у свою чергу, якість функціонування системи контролю космічного простору. Суть технічного рішення в способі ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого космічного апарата, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури космічного апарата, обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат, полягає в тому, що в процесі обробки отриманої інформації виділяють з потоку зазначеної отриманої інформації неконтрольоване випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата, визначають параметри неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата неконтрольоване випромінювання гетеродинів прийомного тракту, порівнюють отриману інформацію, визначають спектральну нестабільність, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора, порівнюють отриману інформацію з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, ототожнюють порівняну з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, інформацію з інформацією про космічний апарат, а ідентифікацію космічного апарата проводять за особливостями роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. Суть корисної моделі полягає і в тому, що як вихідну інформацію з космічного об'єкта, що ідентифікується, отримують інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що при порівнянні отриманої інформації аналізують характер змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора від іншого, при визначенні спектральної нестабільності вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти, а при порівнянні отриманої інформації з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, як моделі використовують змодельовані частоти джерел шуму. Рішення технічної задачі в способі ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, дійсно можливе тому, що: - шляхом виділення з потоку отриманої інформації неконтрольованого випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата (а саме неконтрольованого випромінювання гетеродинів прийомного тракту) забезпечують виділення інформації, що присутня тільки цьому космічному апарата; - шляхом визначення параметрів неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата забезпечують виділення інформації щодо частотних та іншого типу 2 UA 109171 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 характеристик випромінювання бортової апаратури, що належить тільки цьому космічному апарату; - шляхом визначення спектральної нестабільності здійснюють розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора космічного апарата; - шляхом отримання інформації щодо частот коливань задавальних генераторів забезпечують виділення інформації щодо частот, що належить тільки цьому космічному апарату; - шляхом порівняння отриманої інформації із змодельованими частотами джерел шуму забезпечують аналіз характеру змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора космічного апарата від іншого і є тотожними тільки цьому космічному апарату. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, який заявляється, відрізняється тим, що в процесі обробки отриманої інформації виділяють з потоку зазначеної отриманої інформації неконтрольоване випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата, визначають параметри неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата - неконтрольоване випромінювання гетеродинів прийомного тракту, порівнюють отриману інформацію, визначають спектральну нестабільність, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора, порівнюють отриману інформацію з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, ототожнюють порівняну з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, інформацію з інформацією про космічний апарат, а ідентифікацію космічного апарата проводять по особливостях роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, який заявляється, відрізняється й тим, що як вихідну інформацію з космічного об'єкта, що ідентифікується, отримують інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів, при порівнянні отриманої інформації аналізують характер змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора від іншого, при визначенні спектральної нестабільності вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти, а при порівнянні отриманої інформації з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, як моделі використовують змодельовані частоти джерел шуму. Таким чином спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, що заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть способу ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, що заявляється, реалізується таким чином. Попередньо здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого космічного апарата і приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури космічного апарату, наприклад, як вказано в [8], при цьому отримують інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів. Далі обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат. Продовжують технологічний процес ідентифікації тим, що виділяють з потоку отриманої інформації неконтрольованого випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата і визначають параметри неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата - неконтрольоване випромінювання гетеродинів прийомного тракту. Далі здійснюють порівняння отриманої інформації (що зазначена вище), при цьому аналізують характер змін параметрів коливань гетеродинів прийомного тракту та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора космічного апарата від іншого. Після порівняння отриманої інформації визначають спектральну нестабільність, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора, при цьому вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти. Далі порівнюють отриману інформацію з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, при цьому як моделі використовують змодельовані частоти джерел шуму. Після порівняння отриманої інформації з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, ототожнюють порівняну з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, інформацію з інформацією про космічний апарат. 3 UA 109171 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Закінчують технологічний процес (який покладено в основу способу ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, що заявляється) тим, що ідентифікацію космічного апарата проводять за особливостями роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації, а саме за інформацією роботи бортової апаратури, отриманою у попередніх процесах зняття інформаційних параметрів частот коливань задавальних генераторів, параметрів коливань гетеродинів та виділених ознак, які відрізняють коливання одного генератора від іншого, тимчасових характеристик нестабільності частоти та інше. Підвищення ефективності застосування способу ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, що заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом введення до технологічного процесу здійснення способу додаткових операцій, за допомогою який здійснюються заходи щодо забезпечення повноти інформації, достовірності класифікації космічних об'єктів, збільшення та деталізації ознак, що використовуються у ході ідентифікації космічних об'єктів, чим забезпечують підвищення точності ідентифікації космічних об'єктів при одночасному підвищенні швидкодії процесу ідентифікації та його автоматизації, та, у свою чергу, якість функціонування системи контролю космічного простору. Джерела інформації: 1. Радиосистемы межпланетных космических аппаратов. Под ред. А.С. Винницкого. - М: Радио и связь, 1993. 2. Бахшиян Б.Ц., Назиров P.P., Эльясберг П.Е. Определение и коррекция движения. - М.: Наука, 1980. 3. Лебедев Д.В. Навигация и управление ориентацией малых космических аппаратов / Д.В. Лебедев, А.И. Ткаченко // Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН Украины и МОН Украины. - К.: "Наукова думка". 2006-298 с. - ISBN 966-00-0765-5. 4. Збруцкий А.В. Навигация космического аппарата дистанционного зондирования Земли по съемке земной поверхности / А.В. Збруцкий, А.П. Ганжа. - К.: НТУУ "КПИ", 2011, - 160 с. - ISBN 978-966-622-373. 5. Небибин В.Г., Сергеев В.В. "Методы и техника радиолокационного распознавания". - М.:, Радио и _віязь, 1984, с. 48-69 - аналог. 6. Журнал "Радиотехника" № 3, 2001. Ю.В. Кузнецов, А.Б. Баев. Статья "Теоретическое и экспериментальное исследование алгоритма идентификации летательных аппаратов на основе метода Е-импульса" (с. 28-36). Раздел 6. "Структурная схема идентификации летательных аппаратов", рис. 2, с. 35. // Издательство МАИ. Факультет радиоэлектроники летательных аппаратов. - М: 2001 - аналог. 7. Кузнецов Ю.В., Щекатуров В.Ю., Баев А.Б. "Сравнительная характеристика алгоритмов оценки параметров резонансной модели объектов". - Вест ник МАИ, 1997, т. 4, № 2 - прототип. 8. Патент Російської Федерації № 2363099 "Способ и устройство бескодового приема сигналов спутниковых навигационных систем", МПК Н 04 В 1/06 (2006.01) / Дубинко Ю.С. (RU), Латюк А.Ф. (UA); заявитель и патентообладатель ЗАО "КБ НАВИС" (RU). (заявка № 2007109008/09; заявлено 12.03.2007; опубл. 27.07.2009-9 с.). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню їх бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами не ідентифікованого космічного апарата, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури космічного апарата, обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат, який відрізняється тим, що в процесі обробки отриманої інформації виділяють з потоку зазначеної отриманої інформації неконтрольоване випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури космічного апарата, визначають параметри неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата - неконтрольоване випромінювання гетеродинів прийомного тракту, порівнюють отриману інформацію, визначають спектральну нестабільність, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора, порівнюють отриману інформацію з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, ототожнюють порівняну з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, інформацію з інформацією про космічний апарат, а ідентифікацію космічного апарата проводять за особливостями роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. 4 UA 109171 U 5 10 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як вихідну інформацію з космічного об'єкта, що ідентифікується, отримують інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при порівнянні отриманої інформації аналізують характер змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора від іншого. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при визначенні спектральної нестабільності вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при порівнянні отриманої інформації з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, як моделі використовують змодельовані частоти джерел шуму. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5