Автор: Н.К. Темкин, независимый исследователь, к.т.н.; naum. temkin@googlemail.com
Для идентификации источников радиоизлучений (ИРИ) по параметрам излучаемых сигналов необходимо, чтобы сигналы имели демаскирующие признаки, позволяющие выделить данный ИРИ из совокупности ИРИ и опознать его. Такими признаками при радиомониторинге сигналов частотной телеграфии являются отличительные особенности частотно-временных параметров излучаемых сигналов. Для того, чтобы идентифицировать ИРИ, необходимо измерить эти параметры и сравнить результаты измерения с данными, имеющимися в базе данных. Одним из таких параметров ИРИ сигналов частотной телеграфии являются величина и знак временных преобладаний телеграфных сигналов. В статье описывается устройство для измерения этих параметров.
Одним из синонимов слова идентификация является распознавание. Поэтому рассуждая об идентификации, в данном случае, источников радиоизлучения (ИРИ), следует руководствоваться общими принципами распознавания образов. Так, в фундаментальном труде «Принципы распознавания образов» [1], сказано, что «задачу распознавания образов можно рассматривать как задачу установления различий между исходными данными, причем не посредством отождествления с отдельными образами, но с их совокупностями». Следовательно, для достоверной идентификации ИРИ необходимо установление различий в совокупности параметров, которыми может обладать данный ИРИ. Таких параметров множество [2, стр.10], и все их проанализировать в одной статье не представляется возможным. Из них для идентификации ИРИ при радиомониторинге сигналов частотной телеграфии основное значение имеют особенности частотно-временных параметров сигнала. И если частотные параметры сигнала характеризуют радиопередающее устройство, формирующее излучаемый радиочастотный сигнал, то временные параметры сигналов характеризуют телеграфный аппарат, подключённый к радиопередающему устройству и формирующий сообщение.
Рассмотрим вопросы идентификации ИРИ по особенностям временных параметров сигналов частотной телеграфии, установив предварительно возможные отличия этих параметров. С этой целью рассмотрим
Из ГОСТа следует, что у телеграфных аппаратов допустимое отклонение скорости телеграфирования от номинального значения находится в пределах ± (0,1 -0,5) %, а допустимый уровень общих стартстопных искажений составляет ± (2 — 7) %. Поэтому источники сигналов телеграфии — телеграфные аппараты — могут отличаться друг от друга по этим параметрам, имея в допустимых пределах любые значения отклонений скорости телеграфирования от номинального значения и любую величину общего стартстопного искажения. Следовательно, измерив с необходимой точностью эти параметры в процессе радиомониторинга, мы можем получить данные для идентификации ИРИ. В данной статье рассматриваются вопросы измерения искажений длительностей телеграфных посылок; особенности измерения отклонений скорости телеграфирования от номинального значения рассмотрены в статье [4]. Итак, об искажениях длительностей телеграфных посылок.
При передаче и приёме телеграфных сообщений происходит искажение длительностей телеграфных посылок — их удлинение или укорочение. Такие искажения называются краевыми искажениями, представляющими собой смещения краёв посылок относительно их идеального положения. По характеру краевые искажения можно разделить на три вида [5]:
1) регулярные искажения, или преобладания, возникающие в передающем телеграфном аппарате, для которых величина и знак смещений остаются постоянными в течение длительного времени;
2) характеристические искажения, возникающие в тракте приёма радиосигнала, величина и знак которых меняются в зависимости от характера передаваемой информации;
3) случайные искажения, вызываемые мешающими воздействиями в канале связи (например, помехами различного вида).
Следовательно, задачей измерения для целей идентификации является измерение регулярных искажений или преобладаний, так как только искажения этого вида свойственны каждому экземпляру телеграфного аппарата. Но в связи с тем, что измерения производятся в процессе радиоприёма сигналов, на результат измерения оказывают влияние характеристические и случайные искажения, без исключения или минимизации которых получить достоверный результат невозможно. Что касается характеристических искажений, то их уровень может быть значительно снижен при применении, например, устройства, описанного в [6]. Подключённое между выходом промежуточной частоты радиоприёмного устройства и входом измерителя преобладаний, такое устройство минимизирует уровень характеристических искажений и поэтому делает возможным использование данных измерителя преобладаний в качестве идентификационного признака ИРИ. Значительные ошибки в результаты измерений вносят случайные искажения, поэтому при проектировании измерителей преобладаний применяют различные меры для снижения их влияния. Так, в устройстве для измерения искажений импульсов [7] имеется реверсивный счетчик, при помощи которого осуществляются измерения, индикаторное табло и вычислительное устройство.
Устройство работает в два этапа. На первом, подготовительном, оператор, наблюдая за показаниями светового табло, вводит в вычислительное устройство данные о ширине зоны искажений и её границах. На втором, заключительном, вычислительным устройством осуществляется измерение искажений. При этом в зависимости от ширины зоны искажений — разброса положений фронтов импульсов из-за влияния помех — вычислителем рассчитывается количество отсчётов, необходимых для обеспечения заданной точности измерений, а данные о границах зоны искажений используются в вычислительном устройстве для расчёта зоны стробирования, за пределами которой измерения не производятся. Однако точность устройства недостаточна для поставленной цели. Основным источником погрешности являются ошибки оператора при определении по световому табло ширины зоны искажений и её границ, т.к. индикаторные элементы светового табло загораются слишком хаотично. Недостатком устройства является также необходимость участия оператора на подготовительном этапе.
На рис. 1 приведена блок-схема устройства, обеспечивающего автоматизацию подготовительного этапа и повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, схему совпадения 2, входное устройство 3, узел считывания искажений 4, реверсивный счётчик 5, первое вычислительное устройство 6, второе вычислительное устройство 7, цифровой индикатор 8.
Устройство работает следующим образом. Анализируемые бестоковые посылки через входное устройство 3 поступают на схему совпадения 2. На другой вход схемы совпадений от генератора тактовых импульсов 1 подаются импульсы с частотой повторения fт, которая выбирается исходя из требований к дискретности младшего разряда результата измерения и номинальной длительности элементарной посылки.
Так, при τэл = 20 мси необходимости представления младшего разряда результата измерения с дискретностью 0,1%, тактовые импульсы должны иметь частоту 50 кГц. Число импульсов заполнения элементарной посылки равно Nэл= fтτэл ; в нашем случае Nэл = 103. Пачка импульсов с выхода схемы совпадения поступает на вход реверсивного счётчика 5, ёмкость которого выбирают равной 0,5Nэл . Перед началом заполнения импульсами реверсивный счётчик импульсом, вырабатываемым входным устройством по переднему фронту анализируемой посылки, сбрасывается в ноль и устанавливается в режим сложения. В счётчике импульсы суммируются и после поступления 0,5Nэл импульса на выходе счётчика возникает сигнал переполнения, переключающий его в режим вычитания. Вторая половина пачки импульсов начинает вычитаться из числа 0,5Nэл , записанного в счётчике. Если преобладания отсутствуют, то вторая половина также равна 0,5Nэл и поэтому после её поступления в счётчике будет записан ноль. Если имеются преобладания типа опережения, то во второй половине пачки число импульсов будет равно 0,5Nэл — δNэл , где δ - преобладание, %. Следовательно, после заполнения счётчика второй половиной пачки в счётчике останется записанным число δNэл , равное величине преобладаний. Если имеются преобладания типа запаздывания, то во второй половине пачки число импульсов будет равно 0,5Nэл + δNэл . Поэтому после вычитания 0,5Nэл импульсов на выходе счётчика вновь возникнет сигнал переполнения, переключающий его в режим сложения.
Следовательно, после окончания заполнения счётчика второй половиной пачки в нём также будет записано число δNэл , равное величине преобладаний. Аналогичный процесс происходит при поступлении на вход измерителя двойных, тройных
Выполняется следующее.
1. После поступления со входного устройства импульса, сформированного по заднему фронту анализируемой посылки, вычислительное устройство 7 считывает данные с узла считывания искажений 4.
2. Если абсолютная величина искажений ≤48%, данные загружаются в оперативную память вычислительного устройства 7 и его счётчик числа отсчётов наращивает своё содержимое на единицу. Если абсолютная величина искажений > 48%, данные игнорируются. Проверка по этому критерию позволяет отсеять аномальные значения, так как при искажениях, > 48%, правильный приём информации невозможен, а следовательно с такими искажениями передача информации осуществляться не может.
3. Когда число отсчётов оказывается достаточным для подготовительного этапа, (для этого этапа достаточно 20 — 25 отсчётов), вычислительное устройство 7 переходит к подпрограмме выявления возможных выбросов значений искажений, которые будучи ≤ 48%, всё же могут значительно отличаться от основного массива данных. Один из возможных алгоритмов такой процедуры — в приложении 1. Затем из массива данных, из которых исключены выбросы, рассчитывается среднее квадратичное отклонение измеренных краевых искажений
, где N — количество отсчётов, а xср — среднее арифметическое без выбросов [7]. Рассчитывается допустимые ширина зоны искажений = 6 · S и границы зоны = xср± 3S, которые передаются в вычислительное устройство 6. На этом подготовительный этап заканчивается и устройство переходит к заключительному этапу.
Этот этап выполняет вычислительное устройство 6.
1.Рассчитывается количество отсчётов, необходимых для получения результата с необходимой точностью; N=(S/ σдоп)², где σдоп — допускаемая погрешность
2.После поступления со входного устройства импульса, сформированного по заднему фронту каждой анализируемой посылки, вычислительное устройство 6 считывает данные с узла считывания искажений 4. Знак искажений считывается с реверсивного счётчика 5.
3.Учитывая только данные, которые попадают в пределы допустимой зоны искажений, вычислительное устройство 6 после набора необходимого числа отсчётов вычисляет среднее значение величины искажений, определяет его знак и передаёт эти данные на цифровой индикатор 8. При этом знак инвертируется — для того, чтобы обеспечить возможность представления результатов измерений в виде, аналогичном индицируемому при помощи типовых приборов. При измерении искажений однополюсных сигналов типовые приборы измеряют и индицируют искажения токовых посылок, в то время как предлагаемое устройство измеряет искажения бестоковых посылок.
Функционирование устройства от бестоковых посылок позволяет измерять искажения посылок как синхронных передач, так и стартстопных передач с произвольной длительностью токовых стоповых посылок. Устройство обеспечивает возможность анализировать передачи с различной скоростью телеграфирования путем изменения частоты повторения тактовых импульсов. Подключение данного устройства к выходу РПУ через устройство, минимизирующее характеристические искажения, позволяет значительно повысить точность измерения временных преобладаний и использовать результат измерения для идентификации ИРИ.
Вывод. Показана возможность создания автоматического устройства для измерения преобладаний телеграфных посылок синхронных и стартстопных передач в процессе радиомониторинга сигналов частотной телеграфии. Для получения результатов измерения с погрешностью, при которой эти результаты могут быть использованы для идентификации ИРИ, устройство необходимо подключать к выходу РПУ через дополнительное устройство минимизации характеристических искажений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гонсалес Дж. Ту. Р. Принципы распознавания образов / Пер. с англ. Гуревич И.Б. — М.: «Мир», 1978
2. Киселёв Д.Н. Радиомониторинг и распознавние радиоизлучений — Москва Горячая линия — Телеком 2015. — С.90
3.
4. Тёмкин Н.К. Измерение отклонений скорости телеграфирования от номинальных значений — www.elsv.ru/izmerenie-otklonenij-skorosti-telegrafirovaniya-ot-nominalnogo-znacheniya/
5. Копничев Л.Н., Сахарчук С.И. Телеграфия и оконечное оборудование документальной электросвязи Москва; Радио и связь, 1990. — 320с.
6. Тёмкин Н.К. Минимизация характеристических искажений при приёме телеграфных сигналов — www.elsv.ru/minimizatsiya-harakteristicheskih-iskazhenij-pri-priyome-telegrafnyh-signalov/
7. А.с. 400 859 СССР, МКИ G 01r 29/02 Устройство для измерения искажений импульсов Темкин Н.К. — № 1 681 521/26 — 9, опубл.
8. Министерство образования Российской Федерации Краткие сведения по обработке результатов физических измерений Екатеринбург Издательство Уральского университета 2001
