Наведено порівняльний аналіз потенційних показників якості виявлення та вимірювання координат повітряних цілей у разі двох підходів до побудови автоматичних виявлювачів-вимірювачів координат повітряних цілей модернізованого посадочного радіолокатора.

Висвітлено основи статистичної теорії радіоелектронних систем (РЕС). Наведено основні положення оптимального виявлення сигналів. Розглянуто принципи побудови РЕС різного призначення (радіолокаційних, радіонавігації, передавання інформації, керування, оптичних й акустичних систем), наведено їх структури, проаналізовано методи побудови та визначено перспективи розвитку.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ц82

Рубрики:

Військова кібернетика. Військова радіоелектроніка

Шифр НБУВ: Ж70455 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто особливості визначення ширини (W) доплерівського спектру швидкостей (ДСШ) метеоутворень (МУ) методом - парних імпульсів - при різних алгоритмах і умовах оцінювання модулів коефіцієнтів кореляції (К.К.) відліків сигналів, відбитих від МУ, в імпульсних доплерівських метеорологічних радіолокаторах з довільною вобуляцією інтервалів зондування. Показано, що в режимі вобуляції міжімпульсних інтервалів зондування помилки оцінювання W алгоритмами, що використовують модулі усереднених значень К.К., зростають пропорційно збільшенню середньої швидкості руху МУ. Запропоновано алгоритм усунення цього недоліку, що базується на апріорній інформації про радіальну швидкість МУ.

Розглянуто точність визначення параметрів метеоутворень (МУ) системами міжперіодної обробки (МПО) сигналів імпульсних ДМРЛ в умовах заважаючого впливу відбиттів від місцевих предметів (МП). Описано методику і результати аналітичного й експериментального порівняння точності оцінювання параметрів МУ при придушенні відбиттів від МП неадаптивними фільтрами різної структури. Показано, що ефект від їх використання залежить від середньої радіальної швидкості МУ, ширини спектра швидкостей (турбулентності) МУ, параметрів і структури неадаптивних фільтрів придушення (НФП). Установлено, що помилки вимірів параметрів МУ знижуються пропорційно збільшенню крутості й глибини зони режекції НФП, якщо спектри МУ перебувають поза цією зоною. Помилки істотно збільшуються, якщо ці спектри розташовані в зоні режекції фільтрів. Наведено рекомендації з вибору НФП і їх використанню в системах МПО існуючих і перспективних імпульсних ДМРЛ. Показано, що через складності у виборі параметрів НФП системи МПО повинні комплектуватися наборами фільтрів з різними параметрами й можливістю оперативного включення кожного з них у систему МПО.

Визначено сучасний стан радіолокаційної складової існуючої мережі спеціалізованих засобів метеорологічного обслуговування авіації, що містить імпульсні доплерівські метеорологічні радіолокатори та аеродромні радіолокаційні комплекси з каналами обробки відбиттів від метеоутворень. Надано розрахунки радіолокаційного поля, що створюється цією мережею. Показано, що вона не забезпечує потрібне суцільне радіолокаційне покриття на усіх заданих висотах. Обгрунтовано пропозиції щодо створення суцільного метеорологічного радіолокаційного поля на основі перспективної мережі метеорологічних радіолокаційних засобів, в яку до існуючого парку імпульсних доплерівських метеорологічних радіолокаторів долучені радіолокаційні засоби сантиметрового діапазону із каналами обробки метеосигналів. Проаналізовано можливості радіолокаційних засобів радіотехнічних військ (РТВ) щодо спроможності ведення радіолокаційної метеорологічної розвідки і видачі радіолокаційних даних про небезпечні для авіації явища природи за умови їх оснащення каналами обробки сигналів, відбитих від метеоутворень. Визначено потенційні можливості вказаних радіолокаційних засобів щодо виявлення і розпізнавання метеоявищ різних типів і метеоутворень різних форм, а також необхідні технічні умови, за яких можлива реалізація цих можливостей. Показано, що радіолокаційні засоби РТВ сантиметрового діапазону хвиль можуть розглядатись як основні джерела метеоінформації при створенні локальної військової метеомережі попередження про небезпечні явища природи, або як джерела додаткової інформації при їх інтеграції до Національної інтегрованої інформаційної мережі гідрометеорологічного забезпечення та обслуговування, яку планують створити на Україні. Надано розрахунки радіолокаційного поля, що створюється запропонованою мережею метеорологічних радіолокаційних засобів.

Розглянуті три інтегровані фактори щодо використання дистанційного навчання у військовій освіті: технологічний, педагогічний та організаційний. Запропоновані прийнятні для військової освіти типи технологій дистанційного навчання, показані їх переваги та недоліки. На основі аналізу основних типів організаційних структур дистанційної освіти показані шляхи їх використання для підготовки військових фахівців. Проведений аналіз основних типів організаційних структур дистанційної освіти дозволяє виділити ті з них, які можливо застосувати у сфері військової освіти. Показані особливості їх застосування у освітньому процесі військових навчальних закладів. Розгляд основних типів організаційних структур дистанційної освіти показує, що серед існуючих на сьогодні типів вищезгаданих структур прийнятними для сфери військової освіти є підрозділи заочної (дистанційної) освіти в традиційних університетах, консорціум університетів, а також відкриті університети. При цьому заходи практичної підготовки неможливо здійснювати за допомогою дистанційного навчання, яке тільки дає теоретичну підготовку та підготовку до практичного навчання. Результати впровадження дистанційного навчання обов'язково мають бути проаналізовані з отриманням перших результатів для подальшого його удосконалення та подальшої адаптації до сфери військової освіти.

Проаналізовано точність визначення параметрів відбиттів від метеоутворень системами міжперіодної обробки сигналів в імпульсних доплерівських метеорологічних радіолокаторах (ІДМРЛ) при можливому на практиці впливі активних завад природного і штучного походження. Для цього обгрунтовано модель роздільної просторово-часової обробки сигналів. Для вказаних умов і моделі обробки визначається кореляційна матриця вхідних впливів системи міжперіодної обробки сигналів ІДМРЛ. В елементах цієї кореляційної матриці міститься інформація про параметри спектра відбиттів від метеоутворень, по яким в свою чергу визначаються метеорологічні характеристики метеоутворення і рівень його небезпеки. Показано, що кореляційна матриця вхідних впливів системи міжперіодної обробки складається із кореляційних матриць перетворених на етапі просторової обробки шумових випромінювань від постановників активної завади, шумів просторових каналів прийому, відбиттів від місцевих предметів і власне відбиттів від метеоутворень. На основі аналізу цієї матриці досліджено вплив активних завад на точність визначення параметрів метеоутворень системами міжперіодної обробки сигналів ІДМРЛ. Показано, що заважаючий вплив активної завади еквівалентний зростанню внутрішніх шумів часових каналів прийому, що спричинює зростання помилок оцінювання параметрів відбиттів від метеоутворень. Запропоновано спосіб зниження негативного впливу активної завади, який використовує часто доступну на практиці оцінку потужності суміші активної завади і внутрішніх шумів просторових каналів прийому. Показано, що даний спосіб істотно знижує негативний вплив активної завади і підвищує точність визначення параметрів відбиттів від метеоутворень системами міжперіодної обробки сигналів в імпульсних доплерівських метеорологічних радіолокаторах.

Запропоновано систему міжперіодної обробки (МПО) метеосигналів для РЛС з метеоканалом. Обгрунтовано структуру і розглянуто особливості побудови її окремих елементів. Показано, що вона вигідно відрізняється від існуючих можливістю знижувати заважаючий вплив завад різного фізичного походження і кращими оцінками параметрів спектру відбиттів від метеоутворень. Негативний вплив завад типу "місцеві предмети (МП)" знижують за рахунок фільтрів придушення (ФпрМП) з контрольованою шириною і глибиною зони режекції, що мають кращі характеристики, ніж ті, що використовуються в існуючих спеціалізованих метеорологічних РЛС. Постійно включені ФпрМП можуть збільшувати помилки вимірів параметрів МУ по сумішам, що не містять заваду. Запропоновано виявлювач відбиттів від МП, який реалізує багатопорогову процедуру оцінки складу суміші та керує включенням (виключенням) ФпрМП. Усунення негативного впливу відбиттів від точкових цілей і дипольних відбивачів реалізується процедурою їх виявлення з подальшим вилученням із пакету вхідних впливів, що підлягає обробці. В основу алгоритму виявлення покладені поляризаційні відмінності метеоб'єктів і диполів. Запропоновано та обгрунтовано структурну схему пристрою обробки. Наведено дані його ефективності. Виявлення сигналів від точкових цілей здійснюється в процесі обробки відбиттів метеоутворень, що є однією з особливостей запропонованої МПО. Покращення оцінок параметрів спектру відбиттів від метеоутворень забезпечується удосконаленою процедурою і модифікованими алгоритмами вимірювань. Показано, що рішення навіть різних завдань МПО можуть містити, крім специфічних, й загальні операції алгоритмів рішення інших завдань. Це створює передумови для розробки уніфікованої системи обробки, у якій загальні операції різних завдань МПОВМ виконуються тільки один раз. Обгрунтовано уніфіковану структуру запропонованої системи МПО, де всі завдання вирішуються на єдиній основі адаптивних решітчастих фільтрів. Показано, що дана структура вигідно відрізняється від цілої низки відомих структур обробки гаусових сигналів.

Розглянуто сучасні методи захисту когерентно-імпульсних РЛС від комбінованих завад (адитивної суміші внутрішнього шуму, маскувальних активних шумових і пасивних завад). Для радіолокатора програмного огляду описано дослідний зразок системи адаптивної цифрової послідовної просторово-часової обробки сигналів (ПЧОС) на тлі маскувальних комбінованих завад на основі 15-входового 13-ступеневого паралельного та п'ятиступінчастого послідовного адаптивних решітчастих фільтрів, що виконані на базі програмованої логічної інтегральної схеми та цифрового сигнального процесора. Наведено результати випробувань дослідного зразка адаптивної послідовної системи ПЧОС за адитивною сумішшю змодельованих активних шумових завад від п'яти джерел і цифрових записів реальних пасивних завад діючого радіолокатора, які підтвердили високу ефективність адаптації до маскувальних комбінованих завад на основі адаптивних решітчастих фільтрів.

Для багатьох РЛС автономні системи виявлення нешумливих повітряних цілей (ПЦ) і пеленгації джерел шумових випромінювань (ДШВ) можна замінити одною економною системою виявлення ПЦ-пеленгації ДШВ, в яких загальні операції, що використовуються в процесі виявлення ПЦ і пеленгації ДШВ виконуються тільки один раз. Для такої системи розглядаються групи непараметричних і параметричних "надрозділяючих" методів спектрального аналізу (СА) для обгрунтування доцільного методу пеленгації ДШВ. Мета роботи - порівняльний аналіз ефективності методів СА різних груп за сукупністю критеріїв і пропозиції щодо їх практичного застосування. Метод. Ефективність методів визначається аналітично, за результатами імітаційного моделювання та їхнього порівняння з новими результатами, викладеними у відкритій літературі. У процесі моделювання непараметричних методів СА використовувалась обгрунтована й практично перевірена програмно-алгоритмічна база адаптивних решітчастих фільтрів. Результати. Показано, що методи СА обох груп не мають обмежень на конфігурацію антенної решітки (плоска, кільцева і т.п.), в тому числі в ході використання в нееквидистантних "розріджених" антенних решітках (АР) з міжелементними відстанями більше половини довжини хвилі РЛС. Порівняно роздільну здатність (визначення кількості ДШВ) і ефективність пеленгації ДШВ методами різних груп під час використання різних АР. Показано, що методи першої групи (непараметричні) за ймовірністю правильного розділення майже не поступаються відомим і новим методам другої групи (параметричним). За сукупністю критеріїв і практичних умов використання для пеленгації джерел шумових випромінювань доцільно використовувати метод мінімуму дисперсії Кейпона, якщо існують обмеження на обчислювальну складність методу. За відсутності таких обмежень доцільно використовувати набір методів. Висновки: для практичної реалізації комбінованої системи виявлення нешумливої точкової цілі і пеленгації джерел шумових випромінювань пропонується структурно-алгоритмічна основа адаптивного решітчастого фільтра. На ньому поряд з формуванням вагового вектора для виявлення цілі можна для пеленгації ДШВ реалізувати не тільки метод Кейпона, а і набір методів, якщо різним чином комбінувати квадрати модулів компонент його вихідних векторів.

Вирішено науково-технічну проблему точного визначення параметрів метеоутворень радіотехнічними засобами в умовах складної сигнально-завадової обстановки та високих вимог до якості метеорологічного обслуговування авіації шляхом створення мережі метеорадіолокаторів та нових алгоритмів, що функціонують в умовах апріорної невизначеності завад. Вперше запропоновано концепцію створення інтегрованої мережі радіолокаційних метеорологічних спостережень, яка відрізняється від існуючої додаванням до цивільних метеорадіолокаторів радіолокаційних станцій військового призначення з вбудованими метеоканалами та спільним їх використанням для створення суцільного метеорологічного поля над територією України. Набули подальшого розвитку адаптивні методи визначення параметрів метеоутворень радіотехнічними засобами, а саме: вперше отримані закони розподілу похибок оцінок параметрів відбиттів від метеоутворень, які забезпечили аналітичне порівняння методів оцінювання параметрів відбиттів від метеоутворень та дозволили створити нові методи з покращеними властивостями; вперше запропонований метод оцінювання середньої доплерівської швидкості метеоутворень, в якому високоточні оцінки швидкості з малим інтервалом однозначності виміру швидкості комбінуються з менш точною оцінкою, але з великим діапазоном однозначності, що дозволяє адаптувати діапазон вимірювань до можливих радіальних швидкостей метеоутворень та зменшити похибку оцінки швидкості від двох до двадцяти разів; вперше запропонований метод вимірювання ширини доплерівського спектра швидкостей метеоутворень при довільних інтервалах зондування, в якому використовується інформація про середню радіальну швидкість метеоутворень, що зменшує помилку вимірювання в середньому від двох до десяти раз та усуває фізично неіснуючі значення оцінок ширини доплерівського спектра швидкостей метеоутворень. Набула подальшого розвитку теорія і техніка спектрального аналізу випадкових процесів з неперервними енергетичними спектрами, а саме: запропоновано новий критерій “розділення - відтворення" спектрів, який відслідковує похибки між спектральними функціями методів спектрального аналізу і справжнім спектром в околиці його вершини, що дозволяє більш повно визначати потенційні можливості методів спектрального аналізу. Вперше аналітично визначено потенційні можливості методів по відтворенню спектрів метеоутворень за відомим та новим критеріями, що дозволило визначити методи, які можуть бути основою для створення нових з підвищеною точністю відтворення спектру. Вперше проведено статистичний аналіз ефективності методів по відтворенню спектрів метеоутворень в умовах параметричної апріорної невизначеності. Запропоновано процедуру оцінювання параметрів метеоутворень на тлі завад від місцевих предметів, яка адаптивно враховує інформацію про склад вхідної суміші корисного сигналу та завади, що забезпечує більш, ніж у двічі вищу точність оцінок параметрів метеоутворень у порівнянні з точністю оцінок, яка отримується відомими процедурами оцінювання; запропоновано метод виявлення-розпізнавання вибірок пасивних завад штучного походження з подальшим їх вилученням з навчаючої вибірки, що дозволяє знизити вплив цих завад на рівень похибок оцінок параметрів відбиттів від метеоутворень. Вперше для метеолокаторів запропоновано спрощену комбіновану систему виявлення нешумливих рухомих точкових цілей на тлі зовнішніх активних завад з одночасною пеленгацією їх джерел за допомогою єдиного фільтра з трикутною матрично-імпульсною характеристикою, що приблизно вдвічі спрощує обробку. Вперше для метеоканалів військових радіолокаційних засобів запропоновано уніфіковану систему первинної міжперіодної обробки метеосигналів, яка базується на використанні адаптивних решітчастих фільтрів, і забезпечує компактність системи міжперіодної обробки, високу точність виміру параметрів метеоутворень та менші обчислювальні витрати.

вирішена науково-технічна проблема точного визначення параметрів метеоутворень радіотехнічними засобами в умовах складної сигнально-завадової обстановки та високих вимог до якості метеорологічного обслуговування авіації шляхом створення мережі метеорадіолокаторів та нових алгоритмів, що функціонують в умовах апріорної невизначеності завад; новизна - вперше запропонована концепція створення інтегрованої мережі радіолокаційних метеорологічних спостережень, яка відрізняється від існуючої додаванням до цивільних метеорадіолокаторів радіолокаційних станцій військового призначення з вбудованими метеоканалами та спільним їх використанням для створення суцільного метеорологічного поля над територією України. Набули подальшого розвитку адаптивні методи визначення параметрів метеоутворень радіотехнічними засобами, а саме: вперше отримані закони розподілу похибок оцінок параметрів відбиттів від метеоутворень, які забезпечили аналітичне порівняння методів оцінювання параметрів відбиттів від метеоутворень та дозволили створити нові методи з покращеними властивостями; вперше запропонований метод оцінювання середньої доплерівської швидкості метеоутворень, в якому високоточні оцінки швидкості з малим інтервалом однозначності виміру швидкості комбінуються з менш точною оцінкою, але з великим діапазоном однозначності, що дозволяє адаптувати діапазон вимірювань до можливих радіальних швидкостей метеоутворень та зменшити похибку оцінки швидкості від двох до двадцяти разів; вперше запропонований метод вимірювання ширини доплерівського спектра швидкостей метеоутворень при довільних інтервалах зондування, в якому використовується інформація про середню радіальну швидкість метеоутворень, що зменшує помилку вимірювання в середньому від двох до десяти раз та усуває фізично неіснуючі значення оцінок ширини доплерівського спектра швидкостей метеоутворень. Набула подальшого розвитку теорія і техніка спектрального аналізу випадкових процесів з неперервними енергетичними спектрами, а саме: запропоновано новий критерій “розділення-відтворення" спектрів, який відслідковує похибки між спектральними функціями методів спектрального аналізу і справжнім спектром в околиці його вершини, що дозволяє більш повно визначати потенційні можливості методів спектрального аналізу; вперше аналітично визначені потенційні можливості методів по відтворенню спектрів метеоутворень за відомим та новим критеріями, що дозволило визначити методи, які можуть бути основою для створення нових з підвищеною точністю відтворення спектру; вперше проведено статистичний аналіз ефективності методів по відтворенню спектрів метеоутворень в умовах параметричної апріорної невизначеності, обґрунтувати рекомендації для реалізації ”граничних” переваг параметричних методів у порівнянні з непараметричними. Удосконалена процедура точного оцінювання параметрів метеоутворень в умовах дії пасивних завад різного фізичного походження, а саме: запропонована процедура оцінювання параметрів метеоутворень на тлі завад від місцевих предметів, яка адаптивно враховує інформацію про склад вхідної суміші корисного сигналу та завади, що забезпечує більш, ніж у двічі вищу точність оцінок параметрів метеоутворень у порівнянні з точністю оцінок, яка отримується відомими процедурами оцінювання; запропоновано метод виявлення-розпізнавання вибірок пасивних завад штучного походження з подальшим їх вилученням з навчаючої вибірки, що дозволяє знизити вплив цих завад на рівень похибок оцінок параметрів відбиттів від метеоутворень. Вперше для метеолокаторів запропонована спрощена комбінована система виявлення нешумливих рухомих точкових цілей на тлі зовнішніх активних завад з одночасною пеленгацією їх джерел за допомогою єдиного фільтра з трикутною матрично-імпульсною характеристикою, що приблизно вдвічі спрощує обробку. Вперше для метеоканалів військових радіолокаційних засобів запропонована уніфікована система первинної міжперіодної обробки метеосигналів, яка базується на використанні адаптивних решітчастих фільтрів, і забезпечує компактність системи міжперіодної обробки, високу точність виміру параметрів метеоутворень та менші обчислювальні витрати; ступінь впровадження – в підприємстві “НВК ”Іскра”, в Науково-дослідному інституті радіолокаційних систем “Квант-Радіолокація”, в навчальному процесі Харківського національного університету радіоелектроніки; галузь використання – телекомунікації та радіотехніка.

Розглянуто точність визначення параметрів метеоутворень системами міжперіодної обробки сигналів імпульсних доплерівських метеолокаторів в умовах впливу відбиттів від землі і місцевих предметів. Ці відбиття можуть сильно спотворювати сигнали метеоутворень, зумовлюючи похибки в оцінках параметрів метеоутворень і тим самим штучно знижувати ступінь небезпеки погодних явищ. Сутність сучасних підходів до зниження вплив у заважаючих відбиттів зводиться до збільшення кількості параметрів, що використовуються для виявлення завад й комбінації результатів їх застосування для декількох елементів розділення радара. Для спрощення алгоритму обробки системою міжперіодної обробки запропоновано оцінювати параметри метеоутворень безпосередньо по доплерівському спектру їх суміші з відбиттями від землі і місцевих предметів. Описано методику і результати аналітичного й експериментального порівняння точності оцінювання параметрів МУ відомими і запропонованими алгоритмами обробки суміші завади і відбиттів від метеоутворень. Визначені критерії і пов'язані з ними методи виявлення бімодовості спектру. Показано, що метод, у якому для ідентифікації бімодового спектру використовуються параметри адаптивного решітчастого фільтру без явного формування спектра, вигідно відрізняється від інших, і тим самим, визначає корисність для практики. Наведено методику відновлення унімодових гаусівських спектрів ВП по параметрах бімодового спектру суміші двох процесів. На відміну від відомих алгоритмів обробки, що передбачають придушення завади, в запропонованому параметричному алгоритмі оцінювання параметрів метеоутворень відбувається безпосередньо по доплерівському спектру, що зменшує вимоги до засобів обчислення. Визначено точність вимірів характеристик МУ в реальних умовах заміни апріорі невідомої КМ вхідних впливів їх оцінками, сформованими по навчальній вибірці обмеженого обсягу. Показано, що найбільш стійка до зміни параметрів відбиттів від землі і місцевих предметів і метеоутворень комбінована методика вимірів. Вона в основному забезпечує прийнятні похибки оцінювання для різних ситуацій та значень параметрів. Однак, алгоритми, які використовують вибірки одного елементу розділення радара краще підходять для оперативної реалізації і інтеграції з іншими функціями обробки сигналів.