Глава 5. Особенности радиосистемы как объекта изучения методами моделирования на ЭВМ

Объектами изучения методами моделирования являются радиосистемы и устройства. Радиосистемой называется совокупность технических средств, предназначенных для выполнения определенного круга задач, в которой при обмене информацией между отдельными частями системы используются радиосигналы s=s(t, λ), способные переносить информационные процессы λ = λ (t).

Классы радиосистем

Информационная сущность, являющаяся важной особенностью радиосистем определяется их функциональным назначением. С этой точки зрения радиосистемы подразделяют на следующие классы:

· системы передачи информации (СПИ) от отправителя к получателю;

· радиолокационные системы (РЛС), обеспечивающие обнаружение, сопровождение движущихся объектов и измерение их координат;

· радионавигационные системы (РНС), предназначенные для определения местоположения движущихся объектов на самих объектах;

· радиосистемы управления (РСУ) технологическими процессами и различными объектами на расстоянии;

· системы радиоразведки (СРР), обеспечивающие обнаружение радиосигналов, излучаемых различными радиосредствами, анализ и измерение их параметров и определение направления их прихода;

· системы радиопротиводействия (СРП), используемые для разрушения полезной информации в точке приема радиосигналов с целью нарушения нормального функционирования заданной радиосистемы.

Для решения практических задач отдельные радиосистемы часто приходится объединять в комплексы. Современные комплексы радиосистем обычно содержат несколько радиосистем из перечисленных выше классов. Примерами таких комплексов являются системы передачи информации через ИСЗ, автоматизированные комплексы радиосистем гидрометеослужбы и т. п. В процессе проектирования отдельных радиосистем, работаю­щих в составе комплексов, часто приходится рассматривать их во взаимодействии с другими радиосистемами. Так, например, в состав спутникового комплекса систем радиосвязи входят многоканальные СПИ, РЛС, обеспечивающие сопровождение спутников-ретрансляторов. Комплексы радиоуправления летательными аппаратами могут содержать РНС, РЛС, СПИ. Необходимо также учитывать вопросы их электромагнитной совместимости, а также наличие систем радиоразведки и радиопротиводействия.

Радиосистемы относятся к весьма специфичному классу систем. При исследовании и проектировании подобных систем методами моделирования на ЭВМ мы встречаемся с проблемой сложности, которая проявля­ется в том, что это:

· многомерные системы с очень большим числом элементов, функциональных связей между ними и статистическим характером их возникновения;

· системы, находящиеся под постоянными случайными воздействиями;

· быстродействующие системы, в которых имеют место преобразования радиосигналов одновременно со сравнительно медленно протекающими информационными процессами.

При проектировании радиосистем необходимо учитывать значительное число показателей качества.

Указанные обстоятельства приводят к тому, что без применения специальных методов упрощения математического описания моделирование радиосистем на ЭВМ оказывается практически невозможным. При этом необходимо решить следующие основные задачи, непосредственно связанные с оптимизацией процесса моделирования радиосистем на ЭВМ.

1. Разработка теории формирования математических моделей радиосистем минимальной сложности при условии обеспечения заданной точности на различных информационных уровнях их описания. При оптимизации структуры математических моделей радиосистем должны быть решены такие важные вопросы, как:

· минимизация размерности модели и упрощение связей между ее компонентами, что обусловлено выбором соответствующего способа декомпозиций радиосистемы при формировании ее модели;

· оптимизация способа дискретизации процессов в модели и методов цифрового моделирования элементов радиосистемы;

· минимизация числа реализаций процесса функционирования модели при условии получения достоверной информации о радиосистеме.

2. Развитие прогрессивных методов моделирования, позволяющих за минимальное время извлечь максимум информации об исследуемой радиосистеме. К ним, в частности, относятся методы разработки алгоритмов и сервисных программ, обеспечивающих автоматический поиск лучшего решения, оптимальных параметров радиосистемы при заданной структуре, оптимальной структуры радиосистемы по заданному критерию.

3. Создание систем автоматизированного проектиро­вания радиосистем (САПР), в которых используются методы автоматизированного математического моделирования и диалоговые режимы и процедуры.