Спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури

Реферат: UA 76905 U UA 76905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі радіолокації, 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. 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 особливостях роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. Відомий спосіб виявлення і ідентифікації літальних апаратів та космічних об'єктів, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами неідентифікованого літального апарата, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури літального апарата, реєструють сигнали, обробляють різнорідну вхідну інформацію, по якій ідентифікують літальний апарат [1]. 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 різнорідну вхідну та додаткову інформацію, приймають рішення про достовірність всіх видів інформації, та ідентифікують повітряне судно характеристиках повітряних суден [2]. 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 бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами неідентифікованого космічного апарата, приймають/отримують радіотехнічними засобами випромінювання бортової апаратури космічного апарата, обробляють отриману інформацію, по якій ідентифікують космічний апарат [3]. До недоліків відомого способу, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить те, що не забезпечується точність ідентифікації космічних об'єктів - космічних апаратів (потрібна велика кількість вихідних даних). До недоліків відомого способу, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить й те, що для ідентифікації космічних об'єктів з великою точністю потрібно вводити до системи розпізнавання/ідентифікації додаткове наземне обладнання. До недоліків відомого способу, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить також й те, що відсутня математична модель, яка може виділити шуми із загального потоку шумів обуреної іоносфери. 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 1 UA 76905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підвищення точності ідентифікації космічних об'єктів при одночасному підвищенні швидкодії процесу ідентифікації та його автоматизації, та, у свою чергу, якості функціонування системи контролю космічного простору. Суть технічного рішення в способі ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами неідентифікованого 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 приймального 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. 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, а при визначенні спектральної нестабільності вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти. Новим в корисній моделі є те, що при порівняння отриманої інформації з математичними моделями процесів, які ідентифікуються, як моделі використовують змодульовані частоти джерел шуму. Рішення технічної задачі в способі ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню 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 визначення/виявлення наявності на орбіті космічного апарата, а після визначення/виявлення наявності на орбіті космічного апарата визначають характеристики орбіти з наступним визначенням в космічному просторі місцезнаходження зазначеного космічного апарата, при цьому по бібліотеці шумів можна визначити у подальшому тип і належність космічного апарата; - шляхом визначення параметрів неконтрольованого випромінювання бортової апаратури космічного апарата забезпечують визначення по бібліотеці шумів тип і належність космічного апарата; - шляхом визначення спектральної нестабільності здійснюють розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора космічного апарата; - шляхом отримання інформації щодо частот коливань задавальних генераторів забезпечують визначення по бібліотеці шумів тип і належність космічного апарата; - шляхом порівняння отриманої інформації із змодульованими частотами джерел шуму забезпечують аналіз характеру змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора космічного апарата від іншого; - шляхом застосування математичних моделей процесів (що ідентифікуються) забезпечують підвищення якості функціонування системи контролю космічного простору, а також забезпечують отримання додаткової інформації про роботу бортової апаратури космічного апарата, що, як наслідок, дозволяє класифікувати космічний об'єкт по особливостях роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. Таким чином спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, який заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть способу ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, який заявляється, пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на Фіг. 1 показано загальну схему ідентифікації космічного апарата по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури космічного апарата, на Фіг. 2 показано блок-схему послідовного виконання операцій, за допомогою яких реалізується спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, який заявляється, на Фіг. 3 показано схему послідовності процесів, покладених в основу способу 2 UA 76905 U 5 10 15 ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, який заявляється. Необхідність ідентифікації космічних апаратів в умовах малопунктної мережі вимірювальних засобів полягає в тому, що кількість космічних об'єктів на орбіті постійно збільшується. Це призводить до того, що високоточних даних про параметри їх орбіт недостатньо для виконання завдань контролю та аналізу космічної обстановки. Дані можна отримати, якщо аналізувати, наприклад, такі інформаційні потоки, як неконтрольовані випромінювання постійно діючих блоків бортової апаратури (а саме, частоти коливань задавальних генераторів). Це дає можливість забезпечити ідентифікацію космічних апаратів в умовах зазначеної малопунктної мережі вимірювальних засобів (з метою підвищення істинності аналітичної інформації про космічний апарат). Тому ідентифікація космічних апаратів на основі аналізу особливостей неконтрольованого випромінювання бортового обладнання (аналіз характеру зміни параметрів коливань гетеродинів та виділення ознак, які відрізняють коливання одного генератору від іншого) отримує виняткову актуальність. Для вирішення поставленої задачі в способі ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, що заявляється, використане спектральне визначення нестабільності, при якій розглядається розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора (яка визначається виразом):  20 25 30 35 40 45 50 55 F  4 R  r  cos2fr dr 0  , де R  r - функція автокореляції, f - частота сигналу, r - інтервал усереднення при зміни частоти. Щільність розподілення потужності процесу нестабільності занадто важко оцінити безпосередніми вимірюваннями тому, що її складові малі по відношенню до потужності складової основної частоти. Більш доступним є вимірювання тимчасових характеристик нестабільності частоти. Таким чином спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури (що заявляється) в узагальненій формі полягає в аналізі випромінювання бортової апаратури виявленого космічного об'єкта та порівнянні з математичними моделями процесів, які ідентифікуються (див. схему на Фіг. 1). Зазначене дозволить підвищити якість функціонування системи контролю космічного простору, а також забезпечить додаткову інформацію про роботу бортової апаратури космічного апарату. Новим в способі є те, що спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури (що заявляється) дозволяє класифікувати космічний об'єкт по особливостях роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації. На підставі визначених вище теоретичних висловлювань спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, який заявляється, здійснюється таким чином (див. блок-схему на Фіг. 2 і схему на Фіг. 3). За командою пункта керування (1) вводиться в роботу малопунктна мережа вимірювальних засобів (2) (радіотехнічних вимірювальних засобів - радіолокаційних станцій). Зазначеними радіотехнічними засобами (2) здійснюється (1-й етап) пошук у космічному просторі не ідентифікованого космічного апарата (3). Радіотехнічними засобами (2) здійснюється прийом/отримання (2-й етап) випромінювання (4) бортової апаратури (5) космічного апарата (3), при цьому отримують інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів, які входять до складу бортової апаратури (5) космічного апарата (3) - див. схему на Фіг. 3. Після отримання радіотехнічними засобами (2) інформацію щодо частот коливань задавальних генераторів, здійснюють обробку (3-й етап) отриманої інформації. На етапі обробки виділяють (4-й етап) з потоку отриманої інформації неконтрольоване випромінювання (4) постійно діючих блоків бортової апаратури (5) космічного апарата (3). Далі (5-й етап) здійснюють визначення параметрів неконтрольованого випромінювання (4) бортової апаратури (5) космічного апарата (3), а саме, неконтрольованого випромінювання гетеродинів приймального тракту. Продовжують (6-й етап) процес ідентифікації космічного апарату (3) тим, що порівнюють отриману інформацію, при цьому аналізують характер змін параметрів коливань гетеродинів та виділяють ознаки, які відрізняють коливання одного генератора від іншого - див. схему на Фіг. 3. 3 UA 76905 U 5 10 15 20 25 30 По закінченні етапу порівняння здійснюють (7-й етап) визначення спектральної нестабільності, при якій здійснюється розподіл щільності потужності фази чи частоти сигналу генератора (позиція 5), при цьому вимірюють тимчасові характеристики нестабільності частоти. Для підвищення достовірності процесу ідентифікації космічного апарату (3) здійснюють (8-й етап) порівняння отриманої інформації з математичними моделями (6) процесів, які ідентифікуються, при цьому як моделі (6) використовують змодульовані частоти джерел шуму. По закінченні процесу порівняння проводять заходи (9-й етап) щодо ототожнення порівняної з математичними моделями (6) процесів (які ідентифікуються) інформації з інформацією про космічний апарат (3). Закінчують процес ідентифікації космічних апаратів по не контрольованому випромінюванню бортової апаратури тим (10-й етап), що ідентифікують космічний апарат по особливостях роботи внутрішніх систем функціонуючих космічних апаратів у пасивному режимі локації (див. схему на Фіг. 3). Підвищення ефективності застосування способу ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, що заявляється, у порівнянні із прототипом, досягається шляхом введення у процес ідентифікації космічних об'єктів 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, що, у свою чергу, дозволяє забезпечити надійне підвищення точності ідентифікації космічних об'єктів при одночасному підвищенні швидкодії процесу ідентифікації та його автоматизації, та, у свою чергу, якості функціонування системи контролю космічного простору. Джерела інформації: 1. Небибин В.Г., Сергеев В.В. "Методы и техника радиолокационного распознавания". - М. // Радио и связь, 1984, с. 48-69 - аналог. 2. 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. 3. Кузнецов Ю.В., Щекатуров В.Ю., Баев А.Б. Сравнительная характеристика алгоритмов оценки параметров резонансной модели объектов. - Вестник МАИ, 1997, т. 4, № 2 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб ідентифікації космічних апаратів по неконтрольованому випромінюванню бортової апаратури, при якому здійснюють пошук радіотехнічними засобами неідентифікованого 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 приймального 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. 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 змодульовані частоти джерел шуму. 4 UA 76905 U 5 UA 76905 U 6 UA 76905 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7