Д.В. Иванов1, В.А. Иванов2, М.И. Рябова3, В.В. Овчинников4, Н.А. Конкин5

1–5 Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола, Россия)

1 IvanovDV@volgatech.net, 2 IvanovVA@volgatech.net, 3 RyabovaMI@volgatech.net, 4 OvchinnikovVV@volgatech.net, 5 KonkinNA@volgatech.net

Постановка проблемы. Известно, что главными недостатками дальней ионосферной связи в коротковолновом диапазоне являются изменчивости параметров частотно-временной межмодовой дисперсии и спектральной плотности мощности канальных помех. Для адаптации системы связи к состоянию частотного канала начинают применяться методы их диагностики с помощью создаваемых активных, малогабаритных радиосенсоров, построенных по технологии программно-конфигурируемого радио. Получаемая при этом информация отображается в виде частотной зависимости профилей задержки мощности в совокупности с частотными зависимостями спектральных плотностей мощности канальных помех. В практике ионосферной связи результаты диагностики используются, как правило, для частотно-временного обеспечения пользователей. Существующее противоречие заключается в том, что реализации процедуры автоматического извлечения из получаемых в результате диагностики сведений о состоянии параметров упорядоченного по частоте множества частотных каналов и параметрах радиолинии в настоящее время препятствует недостаточное развитие интеллектуальных составляющих комплекса методов. Решение данной проблемы поспособствует развитию способов автоматической адаптации систем дальней связи к изменчивому состоянию среды распространения сигнала.

Цель. Разработать комплексный метод решения задачи автоматической фильтрации матриц частотных зависимостей профилей задержки мощности каналов от антропогенных помех с применением технологии машинного обучения.

Результаты. Представлен автономный программно-конфигурируемый радиосенсор для диагностики каналов дальней радиосвязи. Описан комплекс первичной (адаптивная фильтрация и кластеризация) и вторичной (оценка межмодовых задержек, одно-, многомодовых диапазонов частот, величин защитного интервала, поиск каналов с наибольшим отношением сигнал/шум и определение значений наименьшей и максимально применимых частот) обработок.

Практическая значимость. Рассмотренный подход развития методов и средств сенсорной диагностики на основе технологий программно-конфигурируемых систем при использовании для обработки и анализа получаемых данных методов искусственного интеллекта актуален для систем радиосвязи в условиях, когда требуется повышение достоверности и скорости передачи данных при существенном влиянии на ее качество изменчивости среды распространения связных сигналов и изменяющейся помеховой обстановки.

Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова М.И., Овчинников В.В., Конкин Н.А. Комплексный метод и средства сенсорной диагностики каналов дальней радиосвязи для увеличения достоверности и скорости передачи данных // Электромагнитные волны и электронные системы. 2026. Т. 31. № 1. С. 38−53. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202601-04

1. Ivanov V., Ivanov D., Ryabova N., Ryabova M., Chernov A., Elsukov A. Computer filtering of images of ionograms of HF ionospheric radio communication paths and an algorithm for determining signal-to-noise ratio // Journal of Applied Engineering Science. 2018. V. 16. № 1. P. 116–124. DOI 10.5937/jaes16-11790.
2. Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова Н.В., Бельгибаев Р.Р., Елсуков А.А., Кислицын А.А., Овчинников В.В. Активно-пассивный радиосенсор для повышения эффективности КВ-связи // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2023. Т. 3. № 1. С. 7–12.
3. Furman W.N., Nieto J.W., Batts W.M. Wideband HF Channel Availability – Measurement Techniques and Results // 14th International Ionospheric Effects Symposium. Alexandria, Virginia, USA. 2015.
4. Belgibaev R.R., Ivanov D.V., Ivanov V.A., Ryabova N.V. Dependence of the Availability of Radio Channels on the Threshold Level of Man-Made Interferences // Wave Electronics and Its Application in Information and Telecommunication Systems. 2022. V. 5. № 1. P. 27–31.
5. Грозов В.П., Куркин В.И., Пономарчук С.Н. Методы обработки и интерпретации данных зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ сигналом // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1. № 3(4). С. 33–41.
6. Иванов М.С., Шушков А.В., Макаренко С.И. Повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного сетевых ресурсов. Часть 1. Модели и методика повышения скорости передачи данных // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 125–219. DOI 10.24412/2410-9916-2023-1-125-219.
7. Иванов Д.В. Методы и математические модели исследования распространения в ионосфере сложных декаметровых сигналов и коррекции их дисперсионных искажений: монография. Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет. 2006. 266 с.
8. Иванов Д.В., Иванов В.А., Елсуков А.А., Рябова Н.В., Овчинников В.В., Исаев Н.Р. Метод и алгоритмы автоматического обнаружения сигнала в задаче сенсорной диагностики КВ-радиоканала // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12. С. 158−170. DOI 10.18127/j00338486-202312-17.
9. Иванов В.А., Овчинников В.В., Елсуков А.А., Катков Е.В., Чернов А.А. Фильтрация помех при приёме широкополосных сигналов в системе диагностики ионосферных линий КВ-связи // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 1(45). С. 18–29. DOI 10.25686/2306-2819.2020.1.18.
10. Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова Н.В., Рябова М.И., Овчинников В.В., Елсуков А.А. Алгоритмы обнаружения полезного сигнала на фоне помех и их верификация для универсального цифрового ионозонда, созданного по SDR-технологии // Труды XV конф. молодых ученых «Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике». Иркутск: Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук. 2017. С. 181–183.
11. Grus J. K-means and hierarchical clustering with Python. O'Reilly Media, Inc. 2016.
12. Ivanov D., Ivanov V., Ryabova N., Konkin N., Ovchinnikov V. Method for Detecting Modes of Received Echo Signal on Image of Ionogram of Radio Sounding with the Use of Machine Learning // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems. St. Petersburg, Russian Federation. 2022. P. 1–5. DOI 10.1109/WECONF55058.2022.9803515.
13. OpenCV. Open Source Computer Vision Library: OpenCV modules. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://docs.opencv.org/4.x/, дата обращения 23.10.2025.
14. Ivanov V.A., Ryabova N.V., Belgibaev R.R., Chernov A.A. Efficiency of HF Communication Modems Operating Over a Mid-latitude Long-Range Propagation Path // Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications. Minsk, Belarus. 2018. P. 1–5. DOI 10.1109/SYNCHROINFO.2018.8457021.
15. Warrington E.M., Stocker A.J. Measurements of the Doppler and multipath spread of HF signals received over a path oriented along the midlatitude trough // Radio Science. 2003. V. 38. № 5. P. 1–12.