WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«УДК 621.396 О.В. Стрельцов АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Воронежский институт высоких ...»

УДК 621.396

О.В. Стрельцов

АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Воронежский институт высоких технологий

Рассматриваются вопросы, связанные с прогнозированием характеристик

электромагнитных волн. Описаны особенности статистических, детерминированных

численных методов. Отмечены основные факторы, влияющие на точность прогнозирования.

Ключевые слова: электромагнитная волна, прогнозирование.

Изучение особенностей рассеяния электромагнитных волн (ЭМВ) на различных сложных дифракционных структурах имеет важное значение, обусловленное работами, которые проводятся по созданию СВЧустройств, антенн и антенных систем с требуемыми свойствами, различных объектов техники, содержащих в своем составе такие структуры. При этом необходимо обращать внимание на то, какие используются методы моделирования.

Целью данной работы являлся анализ современных методов прогнозирования характеристик ЭМВ.

Моделирование распространения ЭМВ заключается необходимости создания математического аппарата, модели.

Среди множества подходов можно выделить статистические методы.

При статистическом подходе по анализу характеристик рассеяния

ЭМВ можно использовать несколько методов [1]:

1.Метод экспоненциального сглаживания Этот метод представляет собой один из не очень сложных и достаточно известных способов выравнивания ряда. Экспоненциальное среднее имеет математическое ожидание, которое равно математическому ожиданию. Можно отметить, что среднеквадратичное отклонение меньше среднеквадратичного отклонения.



Есть в модели параметр сглаживания. Чем меньше его величина, тем в большей степени уменьшается среднеквадратичное отклонение. В этом случае говорят о том, что в экспоненциальном сглаживании есть определенная фильтрация, которая дает возможность для прогнозирования характеристик.

2. Метод скользящего среднего.

Такой метод можно достаточно просто использовать, но он не всегда дает хорошие результаты для очень точного прогноза. При реализации такого метода прогноз любого периода может быть рассмотрен с точки зрения изучения среднего показателя по нескольким результатам наблюдений ряда.

Для того чтобы оценить требуемое число наблюдений следует включить в скользящее среднее, следует опираться на имеющуюся информацию о наборе данных.

3. Метод Брауна.

Метод Брауна базируется на том, что в нем есть адаптивные модели различных порядков. Например, адаптивные модели первого порядка рассматривают возможности использования экспоненциальной средней.

Можно выделить один параметр в ряде, который называется параметром сглаживания. При его изменении происходит адаптация модели.

4.Метод среднего темпа.

При рассмотрении особенностей этого метода в моделях принимается во внимание вся информация по ряду. Модель определяет ограничения по совокупности на уровни роста функции исходя из начальных значений и среднего роста функции.

5. Корреляционный анализ.

Использование методов корреляционного анализа дает возможность показать связь между признаками на основе формул, то есть, в виде уравнения.

Рассмотрение различных функций в качестве уравнения связи может быть описано в рамках определения параметров уравнения с использованием метода наименьших квадратов на основе системы нормальных уравнений.





Для измерения тесноту прямолинейной связи между двумя признаками, используют парный коэффициент корреляции.

В работе [2] говорится о том, что статистические и эмпирические методы описывают канал лишь с точки зрения потерь, что конечно же является недостаточным для оценки характеристик существующих систем обработки сигналов (особенно при большом числе антенн, работающих в разных диапазонах). Для построения модели радиоканала в таких системах используются его пространственные и временные характеристики: профиль временного рассеяния, угловое распределение принимаемой мощности.

Литературные источники [3] говорят о том, что во многих случаях, несмотря на применение детерминированных моделей, точность прогнозирования характеристик радиоканала в ряде случаев могла бы быть лучше.

Это связано, прежде всего, с недостаточно подробным описанием среды, а также ее нестационарными характеристиками. Таким образом, актуальным является вопрос, связанный с развитием методов повышения точности детерминированных моделей расчета характеристик канала.

В [2] впервые развит общий детерминированный метод расчета характеристик информационного канала (пространственные распределения пропускной способности, вероятности ошибки на бит, скорости передачи и др.) на основе известных данных о свойствах среды. Разработанный метод был проверен экспериментально с использованием, созданных в рамках работы экспериментальных измерительных комплексов.

Для описания точности методов прогнозирования используется средняя ошибка прогнозирования и среднеквадратическое отклонение ошибки прогнозирования (стандартный разброс отклонений расчета от измерений).

Предложенный детерминированный метод расчета характеристик канала передачи информации может быть непосредственно применен в практических задачах планирования беспроводных систем передачи информации. Результаты расчета с помощью метода могут быть использованы для определения зон покрытия, для выбора оптимальных положений базовых станций, минимизации их количества и определения требуемых параметров приемо-передатчиков.

Для расчета характеристик рассеяния ЭМВ в беспроводных системах связи на основе лучевого метода можно воспользоваться результатами работ [4-8]. За счет оптимизации существует возможность сокращения времени анализа.

В [9] говорится о создании двух систем прогнозирования.

В конце 70-х 20 в. была создана первая система прогнозирования IREPS (Integrated Refractive Effects Prediction System). В дальнейшем была построена система EREPS. Методы прогноза в этих системах были, в основном, полуэмпирическими, основывались на лучевых подходах.

За последние несколько лет можно отметить развитие ряда методов численного решения волновых уравнений на основе численных методов. В конце 90-х была построена система AREPS (Advanced Refractive Effects Prediction System), в значительной степени определившая пути развития других подобных систем. Первая в России система прогнозирования, основанная примерно на тех же принципах, была создана в ТУСУРе.

В качестве исходных данных для оценки ожидаемой напряженности поля в заданной области прямоугольного вида «дальность - высота над поверхностью земли», которая находилась в заданном направлении от источника, выбирались характеристики источника излучения (мощность, характеристика диаграммы направленности антенны, то, насколько она высоко находится над поверхностью земли и т.д.).

Следует отметить, что указанные системы оперативного прогнозирования состоят из двух частей: подсистемы измерения и обработки данных, характеризующих текущее состояние тропосферы и подстилающей поверхности, и программного комплекса, с помощью которого производится непосредственно оценка зон радиовидимости.

В [9] проведена многопараметрическая оптимизация схемы КранкаНиколсон для установления оптимальных, по критерию точности расчетов, а также значений коэффициентов, шагов по дальности и высоте. Отмечается, что впервые в России был реализован эксперимент по рассмотрению оценки эффективности методов прогнозирования.

Работа [10] посвящена вопросам прогнозирования характеристик рассеяния радиоволн в помещениях. Расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки исходит из разработки электродинамических моделей технических средств, которые представляют собой источники электромагнитного поля, которые, конечно, должны обеспечивать возможность принятие во внимание в алгоритме действия стен. Создано методическое обоснование методики анализа ЭМП, создаваемого объемными источниками сложной конфигурации, с использованием аппроксимации проводящих поверхностей проволочными сетками и плоскими экранами и решения соответствующих интегро-дифференциальных уравнений.

Необходимо понимать, что вклад в рассеянное поле всего объекта определяется вкладом каждых из его составляющих [11-16].

В [17] приведена методологическая база для решения конкретных задач расчетного прогнозирования электромагнитной обстановки вблизи излучающих технических средств радиосвязи, радиовещания и телевидения.

Главная роль при этом принадлежит улучшению подходов по проектированию на основе использования математических методов и средств вычислительной техники. Применение эффективных, правильно отражающих существенные особенности математических моделей проектируемых объектов является одним из важных условий достижения целей создания автоматизированных систем.

Основные положения методики расчетного прогнозирования, изложенные в работе [18], заключаются в следующем. Особенностью электромагнитного прогнозирования в НЧ, СЧ и ВЧ диапазонах является то, что поле необходимо определять в ближней зоне излучения. Исходя из разработанного математического аппарата напряженность поля вычисляется на основе суперпозиции полей источников излучения и вторичных полей, создаваемых токами, которые были наведены этими источниками. В качестве металлических поверхностей помещений рассматриваются корпуса передатчиков, материалы труб водопровода, и др.).

Учесть эти факторы можно на основе решения соответствующих электродинамических задач, которые, прежде всего, основываются на определении токов на поверхности рассматриваемых тел.

В связи с тем, что создание крайне точных и статистически информативных экспериментальных исследований свойств рассеивания различных объектов является непростой задачей, то поэтому большую актуальность имеет создание теоретических моделей и методик для исследования радиолокационных характеристик электродинамических сложных тел с учетом различных факторов [18, 19].

Отметим также, что необходимо обращать внимание на развитие методов, связанных с разнесенным приемом, что дает повышение эффективности распознавания целей в развивающихся радиолокационных системах.

В статье [20] рассматривается модель городского многолучевого радиоканала, в которой используются предварительно обработанные данные о городской застройке. Указанная модель связана с применением методов геометрической оптики, а также трехмерного детерминированного описания городской застройки. Предварительная обработка данных о городских сооружениях дает возможность значительно повысить скорость расчета без существенных потерь в точности прогноза. Модель позволяет проводить прогноз основных характеристик городского радиоканала в диапазоне УВЧ/СВЧ.

Следует сказать, что что если функция рассеяния системы является относительно простой, то прогнозирование характеристик рассеяния возможно в достаточно широком диапазоне длин волн [21-24]. При нанесении на поверхность металлического рассеивателя радиопоглощающих покрытий этот диапазон сужается [25, 26].

Модели прогнозирования для трехмерных объектов значительно сложнее моделей двумерных объектов [27].

Сейчас идет развитие новых методов прогнозирования, основанных на использовании искусственного интеллекта, например [28, 29].

Вывод. Проведенный в работе анализ основных методов прогнозирования характеристик ЭМВ позволяет оценить возможности их использования при процессах дифракции, рассеяния и распространения радиоволн в различных условиях.

Литература

1. Грешилов А. А., Стакун В. А., Стакун А. А. Математические методы построения прогнозов. — М.: Радио и связь, 1997.- 112 с.

2. Захаров П.Н. Передача информации в условиях многолучевого распространения радиоволн : диссертация... кандидата физикоматематических наук, МГУ,.- Москва, 2010.- 149 с.

3. Карпов А. А. Модель городского многолучевого радиоканала с предварительной обработкой данных о городской застройке / Журнал радиоэлектроники, 2010, № 8. (http://jre.cplire.ru/jre/aug08/2/text.html).

4. Головинов С.О., Преображенский А.П., Львович И.Я. Моделирование распространения миллиметровых волн в городской застройке на основе комбинированного алгоритма / Телекоммуникации. 2010. № 7. С. 20Львович Я.Е., Львович И.Я., Преображенский А.П., Головинов С.О. Исследование метода трассировки лучей для проектирования беспроводных систем связи /Электромагнитные волны и электронные системы.

2012. Т. 17. № 1. С. 32-35.

6. Львович Я.Е., Львович И.Я., Преображенский А.П., Головинов С.О. Исследование методов оптимизации при проектировании систем радиосвязи / Теория и техника радиосвязи. 2011. № 1. С. 5-9.

7. Львович Я.Е., Львович И.Я., Преображенский А.П., Головинов С.О.

Разработка системы автоматизированного проектирования беспроводных систем связи /Телекоммуникации. 2010. № 11. С. 2-6.

8.Милошенко О.В. Методы оценки характеристик распространения радиоволн в системах подвижной радиосвязи / Вестник воронежского института высоких технологий, 2012, № 9, с.60-62.

9. Ваулин И.Н. Способы повышения точности численного решения параболического уравнения для прогнозирования характеристик поля УКВ над морем : диссертация... кандидата технических наук ТУСУР. - Томск, 2008. - 180 с.

10. Маслов М. Ю. Исследование электромагнитных полей в помещениях для целей электромагнитной и информационной безопасности / Автореф ерат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Самара, 2003.

11. Гульшин В. А. Расчет характеристик рассеяния сложной радиолокационной цели методом простейших компонентов (http://www.confulstu.ru/p6_13.php)

12. Борзов А.Б., Соколов А.В., Сучков В.Б., Засовин Э.А.Результаты цифрового моделирования характеристик рассеяния объектов сложной электрофизической структуры и формы. /Успехи современной радиоэлектроники. 2003, № 5, с. 68 – 76.

13.Головинов С.О., Круглякова Е.А., Преображенский А.П. Разработка алгоритма оценки характеристик объектов сложной формы с использованием метода краевых волн / Вестник воронежского института высоких технологий, 2007, № 1, с.25-27.

14.Головинов С.О., Миронченко С.Г., Щепилов Е.В., Преображенский А.П. Цифровая обработка гармонических сигналов / Вестник воронежского института высоких технологий, 2008, № 4, с.64-65.

15. Дуденков И.Н., Преображенский А.П. Исследование возможностей обработки радиолокационных сигналов с помехами / Вестник воронежского института высоких технологий, 2007, № 1, с.65-68.

16. Я. Е. Львович, И.Я. Львович, А.П. Преображенский. Решение задач оценки характеристик рассеяния электромагнитных волн на дифракционных структурах при их проектировании / Вестник воронежского института высоких технологий, 2010, № 6, с.255-256.

17.Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. – М.: Радио и связь, 2000. – 240 с.

18.http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/43/43197/

19.Рассеяние электромагнитных волн воздушными и наземными радиолокационными объектами: монография / О.И. Сухаревский, В.А. Василец, С.В. Кукобко и др. // Под ред. О.И. Сухаревского. - Харьков: ХУПС, 2009. - 468 с.

20. Карпов А. А. Модель городского многолучевого радиоканала с предварительной обработкой данных о городской застройке (Проектирование РЭА CHIP NEWS №3, 2009, http://www.chipnews.ru/archive/chipnews/200903/Article_12.pdf)

21.Преображенский А.П., Чопоров О.Н. Методика прогнозирования радиолокационных характеристик объектов в диапазоне длин волн c использованием результатов измерения характеристик рассеяния на дискретных частотах / Системы управления и информационные технологии.

2004. № 2 (14). С. 98-101.

22.Преображенский А.П. Прогнозирование радиолокационных характеристик объектов в диапазоне длин волн c использованием результатов измерения характеристик рассеяния на дискретных частотах / Телекоммуникации. 2004. № 5. С. 32.

23.Преображенский А.П., Чопоров О.Н. Алгоритмы прогнозирования радиолокационных характеристик объектов при восстановлении радиолокационных изображений /Системы управления и информационные технологии. 2004. № 5 (17). С. 85-87.

24.Преображенский А.П. Прогнозирование радиолокационных характеристик идеально проводящей полости в диапазоне длин волн / Телекоммуникации. 2005. № 12. С. 29.

25.Преображенский А.П. Прогнозирование радиолокационных характеристик объектов с радиопоглощающими покрытиями в диапазоне длин волн / Телекоммуникации. 2003. № 4. С. 21.

26. Юров Р.П., Преображенский А.П. Прогнозирование характеристик рассеяния электромагнитных волн периодических структур с радиопоглощающими покрытиями / Информационные технологии моделирования и управления. 2006. № 8 (33). С. 1003-1007.

27.Преображенский А.П. Прогнозирование радиолокационных характеристик для трехмерных тел / Информационные технологии моделирования и управления. 2005. № 5 (23). С. 707-712.

28.Питолин А.В., Юров Р.П., Преображенский А.П. Прогнозирование характеристик рассеяния объектов сложной формы на основе нейросетевых технологий /Антенны. 2007. № 8. С. 59-61.

29. Тышкевич О. В., Преображенский А.П. Реализация алгоритма исследования сигналов на основе методов искусственного интеллекта / Вестник воронежского института высоких технологий, 2009, № 5, с.199O.V. Streltsov

ANALYSIS OF FEATURES OF PREDICTION THE

CHARACTERISTICS OF ELECTROMAGNETIC WAVES

–  –  –

The questions related to the prediction of the characteristics of electromagnetic waves are considered in this paper. The features of the statistical, deterministic numerical methods are given. The key factors affecting the accuracy of forecasting are stressed.




Похожие работы:

«Владимир Дэс Колбаса "Автор" Дэс В. Колбаса / В. Дэс — "Автор", ISBN 978-5-457-30597-7 "Плакат уходит вверх. Сцена раскрывается. Открывается квартира Художника, она же мастерская. Позднее утро. Кругом картины на разных стадиях завершенности. В углу – небольшая пальмочка. Слева и чуть впереди стоит мольберт, а на не...»

«ВОЗМОЖНОСТИ МР-ТОМОГРАФИИ В ДИАГНОСТИКЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТФХК ДИСТАЛЬНОГО ЛУЧЕЛОКТЕВОГО СУСТАВА Гончаров А.В., врач-рентгенолог, главный врач ООО "МРТ-Эксперт Владивосток", г. Владивосток Актуальность. Проблеме поврежд...»

«Содержание стр. Цели и задачи дисциплины (модуля) 1. 3 Место дисциплины (модуля) в структуре ОПОП. 2. 3 Требования к результатам освоения дисциплины 3. 3 (модуля) Объем дисциплины (модуля) и виды учебной работы 4. 4 Содержание дисциплины (модуля) 5. 4 5.1 Содержание разделов и тем дисциплины (модуля) 5.2...»

«Проблемы бытия личности Проблемы бытия личности Дмитрий Колесов МНОЖЕСТВЕННОСТЬ РАЗЛИЧИЙ НРАВСТВЕННОСТИ И МОРАЛИ Этика – наука Этика – это наука о поведении человека (индиви о поведении да и общества) с позиций добра и зла, а не "наука о мо челов...»

«КОРОТКО В ДОЧЕРНИХ ОБЩЕСТВАХ КОМПАНИИ ОАО "ВЕРХНЕВОЛЖСКНЕФТЕПРОВОД" СОД. Из 3000 опор высоковольтной линии смонтировано 2800. НАДЕЖНОСТЬ НА ВЫСШЕМ УРОВНЕ Готовность головной НПС "Пурпе" – более 65 %. На промежуточной НПС "Вынгапур" смонтированы фильтВ Марийском РНУ проведено полное обследование ры-грязеуловители...»

«Инструкция по применению аппаратов для раструбной сварки KERN Welder R40; R63; R63E; R110E Обязательно прочитайте данную инструкцию перед использованием оборудования ООО "ПрофТехСнаб", +7 (495) 777-17-71 www.tool-tech.ru, info@tool-tech.ru Краткое описание: Профессиональный ручной аппарат для раструбной сварки пластиковых труб и ф...»

«одСОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Зам. руководителя Генеральный директор Испытательного лабораторного центра ООО "РОСХИМ" ФГБУ "РНИИТО им. Р.Р. Вредена" Минздравсоцразвития России _ д.б.н., вед.н.с. А.Г. Афиногенова С.А. Щербаков " _" 2012 г. "" 2012г. ИНСТРУКЦИЯ № 16/12 по применению дезинфицирующего средства "Бактол форте" д...»

«117312, Москва, ул. Губкина, д. 8 info@tekmi.ru +7 (495) 221-27-20 www.tekmi.ru Виртуальный номер Tekmi Инструкция по применению Объединенные коммуникации | Телефония | Почта | Чат | Файлы | Конференцсвязь Москва | Санкт-Петербург | Екатеринбург | Новосибирск | Нижний Новгород |...»

«2 Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 39.03.01. Социология (уровень бакалавриата), утвержденного Приказом Министерства образования и науки РФ от 12 ноября 2015 г. № 1328.Разработчик: СФ ГАОУ ВО МГПУ,...»

«ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СВЕЙ" Код ОКП 42 2180 УТВЕРЖДАЮ Директор ООО “СВЕЙ” _ А.М.Шуман "_"_2009 г. МП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СПЦ Руководство по эксплуатации РЭ 4221 – 002 – 12325925 2009 Разработчик Зам. главного инженера ООО "СВЕЙ _ М.Н.Черепанов Нормоконтроль _ В.И.Кали...»









 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.