Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Гуляев Ю. В., Калинин В. И., Колесов В. В., Мясин Е. А. Информационные технологии на основе шумоподобных сигналов // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 5. С. 629-656. DOI: 10.18500/0869-6632-003185, EDN: BICJXM

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2025-5_gulayev_et-al_629-656.pdf
(загрузок: 0)
Полный текст в формате PDF(En):
Иконка PDF and_2025_5_gulayev_en.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Бифуркации в динамических системах. Детерминированный хаос. Квантовый хаос.
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
004.93, 621.391
DOI: 
10.18500/0869-6632-003185
EDN: 
BICJXM

Информационные технологии на основе шумоподобных сигналов

Авторы: 
Гуляев Юрий Васильевич, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Калинин Валерий Иванович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Колесов Владимир Владимирович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Мясин Евгений Анатольевич, Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Аннотация: 

Целью настоящей статьи является краткий обзор результатов исследований по применению шумоподобных сигналов в широкополосных радиосистемах, проведенных под руководством Юрия Васильевича Гуляева.

Методы. Проводимые исследования основывались на предыдущем опыте научного коллектива ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, связанном с разработкой аналоговых шумоподобных устройств (шумотронов) на основе концепции динамического хаоса. Продолжение этих исследований было связано с разработкой цифрового хаоса, основанного на целочисленных порождающих алгоритмах, которые легко воспроизводились на любой цифровой технике.

Результаты. Рассмотрены перспективные направления использования информационных технологий с использованием динамического хаоса для передачи, обработки, хранения и защиты информации. Представлены широкополосные системы передачи информации, использующие сложные сигналы с большой базой, построенные на основе систем с хаотической динамикой. Предложены конечномерные математические алгоритмы для расчета хаотических сигналов методом реконструкции нелинейной динамики в диссипативных системах с запаздыванием.

Заключение. Показано, что цифровая система передачи информации с расширением спектра и динамической сменой хаотических кодов обладает высокой помехозащищенностью, скрытностью, электромагнитной совместимостью и обеспечивает надежную и конфиденциальную передачу сообщений в условиях сложной электромагнитной обстановки. На основе оригинальных хаотических алгоритмов реализованы схемы для маскировки, защиты, обработки и передачи информации. Экспериментальное исследование макета шумового радиолокатора в лабораторных условиях продемонстрировало достаточно высокую точность радиолокационных измерений дальности во всем диапазоне измерений при двойной спектральной обработке сигнала, а также высокую разрешающую способность по дальности 15 см (при эффективной ширине полосы 800- 900 МГц).
 

Ключевые слова: 
широкополосные информационные технологии
хаотические кодирующие алгоритмы
технология расширения спектра
шумоподобная несущая
обработка сигнала на несущей
шумовая радиолокация
Список источников: 
  1. Мясин Е. А., Кислов В. Я., Богданов Е.В. Способ генерирования электромагнитных шумовых колебаний / А.с. № 1125735, опубл. 23.11.84 г. БЛ № 43.
  2. Lorenz E. N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos. Sci. 1963, Vol. 20, no. 2. P. 130–141. DOI: 10.1175/1520-0469(1963)020<0130:DNF>2.0.CO;2.
  3. Ландау Л. Д. К проблеме турбулентности // Докл. АН СССР. 1944. Т. 44, № 8. С. 339–342.
  4. Кислов В. Я., Залогин Н. Н., Мясин Е. А Исследование стохастических автоколебаний в генераторе с задержкой // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24, № 6. C. 118–127.
  5. Кислов В. Я. Теоретический анализ шумоподобных колебаний в электронно-волновой системе // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 25, № 8. C. 1683–1692.
  6. Кислов В. Я., Залогин Н. Н., Мясин Е. А О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, № 10. С. 2160–2168.
  7. Кальянов Э. В., Иванов В. П., Лебедев М. Н. Экспериментальное исследование транзисторного автогенератора с запаздывающей обратной связью // Радиотехника и электроника. 1982. Т. 27, № 5. С. 982–986.
  8. Калинин В. И., Залогин Н. Н., Кислов В. Я. Нелинейный резонанс и стохастичность в автоколебательной системе с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 1983. Т. 28, № 10. С. 2001–2007.
  9. Калинин В. И., Залогин Н. Н., Мясин Е. А. Переход к хаосу в параметрической системе с нелинейным ферритовым резонатором и запаздыванием // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10, № 21. С. 1311–1314.
  10.  Анисимова Ю. В., Дмитриев А. С., Залогин Н. Н., Калинин В. И., Кислов В. Я., Панас А. И. Об одном механизме перехода к хаосу в системе «электронный пучок – электромагнитная волна» // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 37, № 8. С. 387–390.
  11.  Дмитриев А. С., Панас А. И. Стохастические колебания в радиотехнике и электронике. М.: Наука, 1989. 278 c.
  12.  Дмитриев А. С., Панас А. И. Динамический хаос. Новые носители информации для систем связи. М.: Физматгиз, 2002. 252 c.
  13.  Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В. Новый класс сигналов для передачи информации — широкополосные хаотические сигналы // Докл. РАН. 1998. Т. 359, № 6. С. 750–754.
  14.  Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В., Калинин В. И., Колесов В. В., Беляев Р. В., Воронцов Г. М. Широкополосные телекоммуникационные средства с кодовым разделением каналов на основе хаотических сигналов // Радиотехника. 2002. Т. 10. С. 3–15.
  15.  Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Колесов В. В. Случайные последовательности, формируемые нелинейным алгоритмом с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45, № 8. С. 954–960.
  16.  Shannon C. E. A mathematical theory of communication // Bell System Techn. J. 1948. Vol. 27, no. 3. P. 379–423.
  17.  Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 c.
  18.  Котельников В. А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Радио и связь. 1998. 152 c.
  19.  Kolesov V. V., Belyaev R. V., Vorontsov G. M., Popov A. M., Ryabenkov V. I. The complex chaotic discrete signals in systems of radiolocation and navigation // In: Proceedings of XI Int. scientificresearch conference “Radiolocation, Navigation, Communications”. 12–14 April, 2005, Voronezh, Russia. Voronezh: NPF “Sakvoee”, 2005. P. 292–307.
  20.  Rossler O. E.  Chemical turbulence: Chaos in a simple reaction-diffusion system // Z. Naturforsch. A. 1976. Vol. 31, no. 10. P. 1168–1172. DOI: 10.1515/zna-1976-1006.
  21.  Chua L. O., Komuro M., Matsumoto T. The double scroll family // IEEE Transactions on Circuits & Systems. 1986. Vol. 33, no. 11. P. 1073–1118. DOI: 10.1109/TCS.1986.1085869.
  22.  Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Кислов В. Я., Колесов В. В., Крупенин С. В., Попов А. М., Рябенков В. И. Сложные хаотические дискретные сигналы в системах телекоммуникации, радиолокации и навигации // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, № 9. С. 1116–1128.
  23.  Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение. М.: Мир, 1988. 240 с.
  24.  Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Кислов В. Я., Колесов В. В., Рябенков В. И. Спектр периодов псевдослучайных последовательностей, формируемых алгоритмом с задержкой // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49, № 3. С. 325–332.
  25.  Колесов В. В. Оценка структурной сложности псевдослучайной последовательности целых чисел // В сб.: 7-я Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение». 16-18 марта, 2005, Москва, Россия. С. 3–7.
  26.  Кальянов Э. В. Передача информации при использовании кодирования маскирующих хаотических колебаний // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 4. С. 469–476.
  27.  Верба B. C., Дод В. К., Трофимов А. А., Чернышев М. И. Применение сверхкоротких импульсов в радиолокационных системах авиационных комплексов дозора // В сб.: Материалы I международной конференции «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». 27–29 сентября, 2005, Суздаль, Россия.
  28.  Скосырев В. К., Осипов М. Л. Особенности и свойства короткоимпульсной радиолокации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1999. № 4. C. 21–30.
  29.  Чапурский В. В. Функции неопределенности СШП многочастотных сигналов // В сб.: Материалы I международной конференции «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». 27–29 сентября, 2005, Суздаль, Россия.
  30.  Быстров Р. П., Дмитриев В. Т., Потапов А. А., Соколов А. В. Проблемы радиолокационного обнаружения малоконтрастных объектов // В кн.: Вопросы перспективной радиолокации (Коллективная монография) / под ред. А. В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003. С. 20–48.
  31.  Kalinin V. Wide band interferometry with spectral analysis of noise signal // In: Proc. of the PIERS Workshop on Advances in Radar Methods. 20–22 July, 1998, Baveno, Italy. P. 222–224.
  32.  Кислов В. Я., Мясин E. A., Залогин Н. Н. О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, № 10. С. 2160–2168.
  33.  Кальянов Э. В., Калинин В. И., Кислов В. Я. Параметрическое возбуждение сложных и хаотических колебаний в динамической системе с резонатором в цепи запаздывающей обратной связи // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 8. C. 984–997.
  34.  Мясин Е. А., Котов В. Д. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн // Радиотехника. 2005. № 3. С. 46–50.
  35.  Мясин Е. А., Котов В. Д., Ильин А. Ю., Чмиль А. И. Шумовой радиолокатор с аналоговой и цифровой обработкой сигнала // Радиотехника. 2005. № 3, С. 36–40.
  36.  Калинин В. И., Чапурский В. В. Эффективность двойного спектрального анализа в шумовой радиолокации при действии отражений от местных предметов // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, № 3. C. 303–313.
  37.  Kalinin V., Panas A., Kolesov V., Lyubchenko V. Ultra wideband wireless communication on the base of noise technology // In: Proceedings of 2006 International Conference on Microwaves, Radar & Wireless Communications. 22–24 May, 2006, Krakow, Poland. P. 615–618. DOI: 10.1109/ MIKON.2006.4345254.
  38.  Ивашина А. В. Тенденции развития средств радиотехнического мониторинга земной поверхности // Радиотехника. 2024. Т. 88, № 5. С. 122–128. DOI: 10.18127/j00338486-202405-14.
  39.  Mandal P., Sarkar N., Atta R., Patra A. S. Recent advancement of RB noise alleviation techniques in different communication networks and its lacunae: a review // Journal of Optical Communications. 2024. Vol. 45, no. s1. P. s2339–s2371. DOI: 10.1515/joc-2023-0248.
  40.  Galati G, Pavan G, Wasserzier C Signal design and processing for noise radar // EURASIP J. Adv. Signal Process. 2022. Vol. 2002. P. 52. DOI: 10.1186/s13634-022-00884-1.
  41.  Николенко Б. Б., Кузнецов Д. И., Подковкин В. А., Попов П. Б., Никулина А. Н. Использование методов искусственного интеллекта для распознавания радиолокационных станций по радиотехническим параметрам сигналов с фильтрацией сигналов, неучтенных в обучающей выборке радиолокационных станций // Радиотехника. 2024. Т. 88, № 5. С. 15–27. DOI: 10.18127/j00338486-202405-02.
Поступила в редакцию: 
24.04.2025
Принята к публикации: 
02.07.2025
Опубликована онлайн: 
09.07.2025
Опубликована: 
30.09.2025
  • 817 просмотров