Интеллектуальные модели и методы повышения стабильности функционирования распределенных инфокоммуникационных систем на базе вариационно-статистического подхода

Распределенные информационно-телекоммуникационные, в том числе информационно-измерительные системы, способы и методы повышения стабильности частотно-временных параметров формируемых в системах сигналов. Целью данного проекта является повышение стабильности функционирования распределенных инфокоммуникационных систем на основе разработки интеллектуальных моделей и методов с использованием аппарата нечетко-логического вывода в пространстве замкнутых структур, полученных как решения экстремальных задач синтеза в различных режимах функционирования при ограничениях детерминированного и стохастического характера. Методы или методология проведения работы. Для реализации задач проекта использовался подход, отличительной особенностью которого являлось: - использование двух- и трехмерных (в общем случае многомерных) функций правдоподобия, что позволяет получить оценки не только длительности измерительного интервала, но и значения отклонения средней частоты и относительной нестабильности генераторов, объединенных в систему, от номинальных значений; - использование экспертных систем для получения оценок параметров одновременно и независимо функционирующих генераторов, что позволяет рассматривать случаи с произвольными законами распределения случайных значений указанных параметров; - построение алгоритма оценки фазы сигнала потребовало кусочно-разностной аппроксимации синтезированной с использованием объединенного принципа максимума математической модели, что позволило получить новую структуру модели состояния в форме разностного уравнения. Результаты работы и их новизна. Направление, связанное со стабилизацией частотно-временных параметров сигналов на основе использования двух- и трехмерных функций распределения, является принципиально новым. По своей сути совместная обработка фаз сигналов, формируемых системой одновременно и независимо функционирующих генераторов, представляет собой виртуальный высокостабильный генератор, обеспечивающий реализацию способа ФАПЧ. Такой подход дает возможность вывести долговременную стабильность систем генераторов на уровень 10-15…10-16 при снижении требований к стабильности температуры окружающей среды, напряжения и изменению параметров генераторов, что соответствует мировому уровню достигаемой стабильности частотно-временных параметров. Сравнение результатов, полученных на основе синтезированной модели системы фазовой автоподстройки частоты и традиционного фильтра позволило установить, что уравнения последовательного оценивания в среднем обеспечивают относительный выигрыш по скорости сходимости на 12% и дисперсии оценки фазы сигнала на 9% при сохранении объема вычислительных затрат. Теоретические аспекты достигнутых результатов позволяют дать обобщение на случай получения несмещенных, асимптотически эффективных и состоятельных оценок при одновременном наблюдении совокупности независимых случайных процессов. Данные результаты обладают научной новизной по отношению к известным теоретическим работам в данном направлении. Область применения результатов. Полученные результаты могут использоваться: - в системах и устройствах формирования высокостабильных колебаний в системах связи, радиолокации, радионавигации, в том числе широкополосных системах наземного, морского, воздушного и космического базирования; - при формировании единой частотно-временной шкалы на территории РФ; - для формирования единой частотно-временной шкалы системы радиоинтерферометров со сверхдлинной базой в составе глобальной РСДБ-сети Международной службы РСДБ (IVS). Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результат НИР. Приоритетное направление развития науки, технологий и техники РФ, которому, по мнению исполнителей, соответствуют результаты данного проекта - информационно-телекоммуникационные системы; перспективные виды вооружения, военной и специальной техники. Значимость полученных в работе результатов заключается в возможности повышения стабильности частотно-временных параметров сигналов, формируемых в сетях и устройствах связи, в измерительных устройствах и системах на один-два порядка, что позволяет: уменьшить вероятность ошибок при демодуляции символов сложных сигналов с большой базой; повысить точность позиционирования объектов в сетях связи, что обеспечивает повышение эффективности применения сетей 5G и следующих поколений; обеспечить устойчивую связанность распределенных систем, таких как система управления транспортом, система геодезического обеспечения крупноразмерных объектов, система наблюдения за космическим пространством. В качестве прогнозных предложений о развитии объекта исследования можно, в первую очередь, выделить развитие сетей 5G и следующих поколений, что потребует дальнейшей проработки и практической реализации предложенных способов и методов повышения стабильности частотно-временных параметров сигналов.