ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (НДС) В ЛИНЕЙНУЮ ДИНАМИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ (ЛДС)

№75-1,

Физико-математические науки

Разработан программный продукт защиты от перегрузки приемного тракта широкополосной радиолинии.

Похожие материалы

В последнее время интенсивно развиваются радиолинии связи коротковолнового диапазона, использующие радиосигналы с дополнительной частотной модуляцией, т.н. широкополосные линии радиосвязи. В передатчике модулятор преобразует передаваемое сообщение в узкополосный радиосигнал любым известным способом, а дополнительный модулятор плавающей частоты при помощи плавания или прыгания по ряду частот производит дополнительную вторичную модуляцию узкополосного радиосигнала, преобразуя его спектр в широкополосный ниже уровня шумов. На другом конце радиолинии сигнал, пройдя широкополосный приемный тракт, преобразуется синхронно-следящим гетеродином в узкополосный радиосигнал, а при помощи демодулятора узкополосного радиосигнала выделяется полезное сообщение. Вместе с принимаемым сигналом в широкополосном приемном тракте действует множество сильных узкополосных помех от коротковолновых радиостанций. Наличие многочисленных помех приводит к перегрузке усилителей тракта, вызывая нелинейные искажения и переводя работу тракта такой ШПС в нелинейную динамическую систему (НДС) [1] . В тракте такой радиолинии уровень нелинейных помех контролируют на выходе приемного устройства и за счет обратной связи уменьшают уровень нелинейных помех [2]. Преобразователь НДС в ЛДС осуществляет защиту от перегрузки по входу без обратной связи (по состоянию тракта линейной динамической системы). В качестве алгоритма контроля состояния широкополосного приемного тракта и возможности преобразования НДС в ЛДС целесообразно применить непараметрическую статистику Кендалла [4] и использовать критерий инверсий [3]. Критерий инверсий отличает независимость его работы от изменения уровня помех, что позволяет создавать защиту от перегрузки помехами любого уровня. Разработка такого программного продукта защиты от перегрузки усилителей помехами представляется актуальной.

Так как динамические процессы в частотном спектре и временной областях аналогичные, целесообразно в качестве примера преобразования НДС в ЛДС применить тесты скачков (фракталов) из временной области рыночной НДС.

Фрактальные скачки цикла в НДС, как известно, могут существовать в режиме устойчивого детерминированного хаоса и отсутствуют в ЛДС. Известно [5], что фрактальные процессы в такой НДС 70-80% времени имеют устойчивое среднее значение (фракталы c направлениями движения вверх и вниз), а 20-30% времени отсутствуют. Но когда появляются фракталы во времени и когда они заканчиваются во времени не известно никому.

Графики состояний широкополосного приемного тракта при отсутствии нелинейных помех и их наличии приведены на рисунках 1,2 и 3,4

Кривая инверсий цикла ЛДС на входе программного продукта.
Рисунок 1. Кривая инверсий цикла ЛДС на входе программного продукта.
Кривая инверсий цикла ЛДС на выходе программного продукта.
Рисунок 2. Кривая инверсий цикла ЛДС на выходе программного продукта.
Кривая инверсий цикла НДС на входе программного продукта.
Рисунок 3. Кривая инверсий цикла НДС на входе программного продукта.
Кривая инверсий цикла ЛДС на выходе программного продукта.
Рисунок 4. Кривая инверсий цикла ЛДС на выходе программного продукта.

Для роботизации преобразования цикла НДС в цикл ЛДС целесообразно также использовать стандартную программу ОС WINDOWS “Планировщик заданий”.

  1. Она обеспечивает запуск алгоритмов по имени задания и его адреса в определенное время, день, месяц, год .
  2. Создает условия запуска однократного задания или повтора его на необходимое время.

Программный продукт с устойчивым средним значением цикла в НДС для преобразования в цикл ЛДС содержит алгоритмы устранения локальных неоднородностей с заданной вероятностной ошибкой, программу Планировщик задач для запуска алгоритмов и программу Блокнот из ОС Windows для вывода результатов на экран монитора.

Тестирование разработанных алгоритмов по защите усилителей тракта от перегрузки проведено по 120-ти минутной реализации в цикле ЛДС и устойчивой по среднему значению 120 минутной реализации в цикле НДС ГАЗПРОМа. Данные для теста в цикле ЛДС и для теста в цикле НДС, приведены в Таблицах 1 и 2,

Таблица 1. N = 120

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1891699982E+03

0.1781699982E+03 0.1796699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1787699890E+03 0.1747700043E+03 0.1777699890E+03

0.1776699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1724700012E+03 0.1704700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1791699982E+03

0.1781699982E+03 0.1796699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1787699890E+03 0.1747700043E+03 0.1777699890E+03

0.1776699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1724700012E+03 0.1704700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1891699982E+03

0.1781699982E+03 0.1796699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1787699890E+03 0.1747700043E+03 0.1777699890E+03

0.1776699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1724700012E+03 0.1704700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

Таблица 2. N = 120

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1891699982E+03

0.1881699982E+03 0.1896699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1887699890E+03 0.1847700043E+03 0.1877699890E+03

0.1876699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1824700012E+03 0.1804700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1891699982E+03

0.1881699982E+03 0.1896699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1887699890E+03 0.1847700043E+03 0.1877699890E+03

0.1876699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1824700012E+03 0.1804700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1891699982E+03

0.1881699982E+03 0.1896699982E+03 0.1704700012E+03 0.1727699890E+03

0.1717699890E+03 0.1887699890E+03 0.1847700043E+03 0.1877699890E+03

0.1876699982E+03 0.1726699982E+03 0.1734700012E+03 0.1704700012E+03

0.1824700012E+03 0.1804700012E+03 0.1744700012E+03 0.1742699890E+03

0.1739700012E+03 0.1747699890E+03 0.1737700043E+03 0.1713699951E+03

0.1726699982E+03 0.1697700043E+03 0.1721699982E+03 0.1736699982E+03

0.1713699951E+03 0.1721699982E+03 0.1714700012E+03 0.1721699982E+03

0.1739700012E+03 0.1777699890E+03 0.1757700043E+03 0.1763699951E+03

а рисунки реализаций без постоянных составляющих приведены на рисунках 5 и 6.

Реализация цикла ЛДС.
Рисунок 5. Реализация цикла ЛДС.
Реализации цикла НДС.
Рисунок 6. Реализации цикла НДС.

Закрытие каждого процесса преобразования цикла НДС в цикл ЛДС происходит автоматически, а запуск алгоритмов проводит Планировщик задач.

Алгоритмы преобразования НДС в ЛДС всегда адаптируются к результатам оценки состояния линейности приемного тракта.

В состав бат файла продукта входят 8 файлов и файлы звуковой сигнализации начала и конца работы. Время работы бат файла с используемой вычислительной техникой составляют около 20 секунд.

Разработанный программный продукт преобразования цикла НДС в цикл ЛДС позволяет сделать вывод о целесообразности использования его для защиты от перегрузок входных устройств широкополосного тракта системы такой радиолинии при любых значениях помех.

Список литературы

  1. Литвин В.М. Переходные искажения радиосигналов в приемном тракте из-за нелинейности его входной активной проводимости. Вопросы радиоэлектроники, сер ТРС, 1972г, N3
  2. Литвин В.М. Воздействие переходных помех на сигнал. Вопросы радиоэлектроники, сер ТРС, 1970г, N4
  3. Литвин В.М. Повышение устойчивости среднего значения цикла НДС. Журнал НовоИнфо N 65 2017г
  4. Кендалл М. Статистический анализ и временные ряды. Наука 1976г.
  5. Чеботарев Ю.Н. Охота на случайный процесс. Валютный Спекулянт 2006. г. №8.