Алгоритм наведения

В системах лазерной связи в свободном пространстве приходиться иметь дело с чрезвычайно узкими пучками выходного излучения, угловая величина которых измеряется десятками и даже единицами секунд. При столь малой расходимости лазерные пучки даже на значительном удалении корреспондентов линии связи друг от друга имеют в поперечном сечении пятно малой площади. Например, лазер с расходимостью излучения 10» засвечивает на расстоянии 10 км пятно диаметром около 5 см. В таких условиях взаимный поиск и наведение корреспондентов превращается в сложную задачу, а процедура «вхождения» в связь может трактоваться как марковский стохастический процесс. Корреспонденты А и В неподвижны и излучают непрерывно в течение всего времени взаимонаведения; пункты А и В симметричны по техническим параметрам аппаратуры; оптические антенны приемника и передатчика одинаковы [10].

QА, QВ-углы расходимости излучения в Пунктах А и В; ФА,ФВ - угловой размер секторов обзора из пунктов А и В

Модель системы наведения

Вероятностный марковский процесс взаимного нацеливания А и В иллюстрируется следующей диаграммой состояний и переходов.

Вероятностный марковский процесс взаимного нацеливания А и В

На рисунке обозначено: a1 - непоглощающее состояние (чаще всего исходное), когда ни одна из антенн (А или В) не ориентирована в правильном направлении; а2, а3 - непоглощающие состояния, в которых либо антенна А, либо антенна В ориентированы правильно (на противоположного корреспондента); а4 - поглощающее (конечное) состояние, когда антенны А и В ориентированны друг на друга; Pij - вероятность перехода системы связи из i-го состояния в j-ое.

Увеличение дальности действия лазерных систем связи, при сохранении требуемой достоверности передачи сообщений является одной из первостепенных задач. Основным фактором, определяющим увеличение дальности действия при постоянной мощности передатчика, является сужение диаграммы направленности антенных устройств.

Для получения угла раствора луча примерно около одного градуса в свч диапазоне необходим диаметр антенны более 10 м. В то же время в оптических системах связи при очень малых габаритах антенн можно сформировать в пространстве чрезвычайно узкие диаграммы направленности (до нескольких десятков угловых секунд).

Использование узких диаграмм направленности лазера позволит обеспечить требуемую достоверность передачи информации при малых мощностях передающих устройств. Однако одной из трудностей, связанных с использованием лазеров в системах связи, является проблема нацеливания узкого луча лазера и удержания его в требуемом направлении. При использовании систем на подвижных объектах эта проблема усугубляется еще необходимостью стабилизации объектов с высокой точностью.

Современное развитие квантовой радиоэлектроники позволяет надеяться на успешное решение проблемы нацеливания узких лучей ОКГ. Разработка, например, электрооптического метода отклонения светового луча позволит осуществить точное быстродействующее сканирование луча при решении задач обнаружения и слежения.

При сканировании узкого луча в пределах фиксированного углового конуса (зоны неопределенности положения объекта) возникает задача оценки времени, затрачиваемого на поиск заданной точки (объекта) в пространстве, или оценки времени, затрачиваемого на поиск друг друга двумя объектами, снабженными системами сканирования. Интересны также вопросы выбора метода сканирования (случайный или регулярный поиск) и сравнения различных методов сканирования.

При сканировании узких диаграмм приемопередатчиков процесс «вхождения» в связь, т.е. точное нацеливание диаграмм друг на друга и взаимное обнаружение сигналов может трактоваться как Марковский стохастический процесс. Такой подход обусловлен тем, что событие вхождения в связь зависит от вероятности ориентирования диаграмм двух объектов в требуемом направлении (нацеливание) и от вероятности взаимного обнаружения сигналов в шумах, когда диаграммы совпадают. Следовательно, время вхождения в связь есть случайная величина, обладающая математическим ожиданием, дисперсией и т.д. Очевидно, для нахождения этой величины необходимо пользоваться вероятностными методами.

Марковская цепь характеризуется состояниями, между которыми существует вероятность перехода. Если образовать матрицу вероятностей перехода между состояниями данной марковской цепи, то, пользуясь алгебраическими методами исследования марковских цепей, можно определить среднее число шагов, затрачиваемое на переход процесса из одного состояния в любое другое. Умножив среднее число шагов на время длительности одного шага, получим среднее время, затрачиваемое на переход из одного состояния в любое другое, и, в частности, в конечное состояние, соответствующее полному установлению связи между двумя объектами.

Лучшие статьи по информатике

Применение аппаратно-вычислительной платформы Arduino для программирования автомобильных компьютерных систем
Если у нас нет GPS Приемника, а мы хотим, как то ориентироваться в пространстве, то можно использовать цифровой компас, который ре ...

Расчёт электронно-дырочного перехода
Полупроводниковый диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие "Полупроводниковый диод" объединяе ...

Проектирование коммутационной системы узловой АТС
Цель Разработка и настройка местной телефонной сети для узловой АТС. 1 Сформировать данные заказчика для проектирования сети связи. 2 Пр ...