Synthesis of a device for anti-jamming reception of signals of tone rail circuits on the background of additive five-component interference

Abstract

EN: An optimal receiving device for information signals of tonal rail circuits has been synthesized. The signals are observed against the background of an additive five-component interference. The first component of the interference is broadband Gaussian noise. The other four components of the interference are structurally determined: single impulse interference, interference from an adjacent tonal rail circuit, and multiharmonic interference from alternating traction current combined with the power line and from the locomotive traction converter. The presence of a complex of interference leads to errors in decisionmaking regarding the regulation of train traffic. This puts the participants in this movement before the danger of threatening emergencies. Therefore, it is necessary to develop and study means of noise-immune reception of information signals and the formation of dispatch decisions. The decision on the presence or absence of a signal is made by comparing two values of the mean square of the approximation error. This error is understood as the difference between the input voltage of the receiver and the sum of the signal with structurally determined interference. The first value of the error is calculated assuming the presence of a signal in a mixture with structurally determined noise. The second error value is calculated on the assumption that there is no signal in this mixture. The noise component is assumed to be present in both cases. The solution corresponds to a channel with a lower mean squared error. The block diagram of the device is presented. Analytically, it has been shown that the average value of the error in recognizing situations of presence or absence of a signal is two orders of magnitude less than the admissible value according to regulatory requirements. High noise immunity of the developed device will improve the safety of train traffic.

UA: Синтезовано оптимальний приймальний пристрій інформаційних сигналів тональних рейкових кіл. Сигнали спостерігаються на тлі адитивної п’ятикомпонентної завади. Перша компонента завади – широкосмуговий гаусівський шум. Інші чотири компоненти завади – структурно детерміновані: одиночна імпульсна завада, завада від сусіднього тонального рейкового кола й мультигармонійні завади від змінного тягового струму сукупно з лінією електропередач і від тягового перетворювача локомотива. Наявність комплексу завад призводить до помилок в прийнятті рішень щодо регулювання руху поїздів. Це наражає учасників даного руху на небезпеку загрозливих надзвичайних ситуацій. Тому необхідні розробка та дослідження засобів завадостійкого приймання інформаційних сигналів та формування диспетчерських рішень. Рішення про наявність або відсутність сигналу приймається шляхом порівняння двох величин середнього квадрата помилки апроксимації. Під даною помилкою розуміється різниця між вхідною напругою приймача й сумою сигналу зі структурно детермінованими завадами. Перша величина помилки обчислюється в припущенні про наявність сигналу в суміші зі структурно детермінованими завадами. Друга величина помилки обчислюється в припущенні про відсутність сигналу в цій суміші. Шумова компонента вважається присутньою в обох випадках. Рішення відповідає каналу з меншою величиною середнього квадрата помилки. Подана блок-схема пристрою. Аналітичним шляхом показано, що середня величина помилки розпізнавання ситуацій наявності або відсутності сигналу на два порядки менша, аніж припустима за нормативними вимогами. Висока завадостійкість розробленого пристрою дозволить підвищити безпеку руху поїздів.