Исследование имитационных алгоритмов преобразований сложномодулированных радиолокационных сигналов для проведения измерений параметров радиолокационных станций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат технических наук Нгуен Хыу Тхань

• Нгуен Хыу Тхань
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нгуен Хыу Тхань

Перечень сокращений и условных обозначений.

V.' Введение.

1. Модели и методы радиолокационных сигналов, отраженных от целей и 17 морской поверхности.

1.1. Математические модели сигналов, отраженных от морских целей

1.1.1. Типы радиолокационных целей.

1.1.2. Модели эхо-сигнала от морских целей.

1.2. Модели эхо-сигналов, отраженных от морской поверхности.

1.3. Имитаторы радиолокационных сигналов.

1.3.1. Имитатор эхо-сигналов от морских целей.

1.3.2. Имитатор эхо-сигналов от морской поверхности.

2. Имитация пассивных помех и эхо-сигналов от целей с использованием сложных зондирующих сигналов.

2.1. Выбор метода имитации целей и пассивных помех. v 2.2. Модель сигналоподобной помехи.

2.2.1. Построение модели.

2.2.2. Характеристики сигналов, отраженных от морской поверхности.

2.2.3. Иллюстрация формирования сигналоподобной помехи от морской поверхности при использовании сложного сигнала.

2.2.4. Моделирование сигналоподобных пассивных помех.

2.3. Цифровая модель радиолокационных эхо-сигналов от целей.'

2.3.1. Построение модели.

2.3.2. Моделирование эхо-сигналов от цели. р 3. Исследование показателей качества систем обработки сложных у радиолокационных сигналов с использованием разработанных цифровых моделей сигналов и помех.

3.1. Обобщенная модель радиолокационного канала.

3.2. Оценка характеристик PJIC со сложным сигналом с помощью цифровых моделей сигналов и сигналоподобной помехи.

3.2.1. Цифровая модель радиолокационного канала для оценки характеристик обнаружения PJIC.

3.2.2. Моделирование обработки сигналов с использованием модели цели и сигналоподобной помехи.

3.3. Статистическое моделирование характеристик обнаружения цели для квазинепрерывной PJIC со сложномодулированными сигналами.

3.3.1. Пороговая обработка сжатых и накопленных сигналов и стабилизация уровня ложных тревог.

3.3.2. Моделирование характеристик обнаружения цели на фоне помех от морской поверхности при низком расположении антенны PJ1C над поверхностью.

3.3.3. Некоторые результаты моделирования характеристик обнаружения.

4. Построение имитаторов радиолокационного канала микроволнового диапазона с использованием цифровой линии задержки.

4.1. Разработка схемы имитатора эхо-сигналов с использованием циф- 138 ровой линии задержки.

4.2. Методики использования имитаторов в лабораторных и натурных условиях.

4.3. Ожидаемые результаты исследования на имитаторах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование имитационных алгоритмов преобразований сложномодулированных радиолокационных сигналов для проведения измерений параметров радиолокационных станций»

Актуальной проблемой современной радиолокации является повышение помехозащищенности PJTC, которая подразумевает обеспечение подавления естественных и искусственных помех, низкую вероятность перехвата излучения, электромагнитную совместимость в коллективе PJTC, высокие точности измерения параметров целей [29]. Процесс проектирования помехозащищенных радиолокационных станций (PJTC) включает в себя процедуры анализа и синтеза оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов формирования и пространственно-временной обработки сигналов. Особенностью помехозащищенных станций различного назначения является использование сложномодулированных когерентных зондирующих сигналов с большой базой. Для одноантенных PJTC, например, судовых и корабельных, особенно большой интерес вызывает использование сигналов с высоким разрешением по дальности и большой длительностью когерентного накопления и базой до 106. Такие сигналы позволяют существенно снизить пиковую мощность передатчика и обеспечить точное измерение дальности и скорости цели. Одним из существенных конструктивных особенностей морских PJTC со сложным сигналом большой длительности является использование одной антенны и квазинепрерывный режима работы [20]. При большой дальности обнаружения воздушных и надводных целей с зондирующим сигналом, превышающим по длительности максимальную задержку на инструментальной шкале дальности (речь идет о дальностях более 2 км) и использовании одной антенны на передачу и прием для достижения потенциальной чувствительности необходимо попеременное подключение антенны к выходу передатчика и на вход приемника. Исследованы регулярный и нерегулярный (псевдослучайный) законы коммутации приемо-передающего тракта и влияние искажений сигналов коммутации на форму функции неопределенности зондирующего сигнала [19, 20].

Было показано [20], что квазинепрерывный режим работы, который применяют в одноантенных PJTC со сложным сигналом большой длительности, отрицательно влияет на качество обнаружения в помехах (типа отражений от морской и земной поверхности), вследствие искажений функций неопределенности (ФН) сигнала и, естественно, отклика согласованного с сигналом фильтра при коммутации приемо-передатчика. Поставленная задача синтеза сигнала с учетом этого режима для устранения искажений не нашла пока окончательного общего решения. В ряде частных случаев удается найти сигнал с малыми искажениями при обработке или уменьшить их. В настоящее время интенсивно ведутся работы в области разработки новых методов синтеза зондирующего сигнала, которые ставят своей целью подавление боковых лепестков ФН в рабочей области задержек и доплеровских частот с учетом коммутирующих приемопередатчик сигналов.

Разработка новых методов анализа и синтеза PJIC со сложными квазинепрерывными сигналами и помехоустойчивыми алгоритмами обработки включают аналитический подход (синтез структуры алгоритмов формирования и обработки сигналов), моделирование процессов формирования сигналов и помех, распространения на трассе РЛС- цель, пространственно-временной обработки и, наконец, проведение испытаний прототипов по реальным целям в полигонных условиях.

Следует отметить и другой аспект теории и практики разработки РЛС со сложным сигналом. Так как теоретический анализ методов повышения помехозащищенности РЛС различного назначения со сложными квазинепрерывными сигналами большой длительности и базы чрезвычайно сложен и не дает точных результатов, большую роль для получения положительных результатов проектирования РЛС играют практические измерения тактико-технических характеристик (ТТХ), рассматриваемых в этой работе когерентных РЛС. Разработанные методы синтеза сигналов и алгоритмов [13, 15 - 17, 19, 32, 44, 66] обычно не учитывают их технической реализации. К примеру, найдены модулирующие последовательности с низким и нулевым уровнем боковых лепестков (УБЛ), однако при их использовании в реальной радиолокационной аппаратуре (особенно микроволнового диапазона) технический уровень остатков на выходе схем обработки намного выше, чем теоретический [32]. Поэтому важную роль при проектировании PJIC могут иметь методы моделирования процессов преобразования сигналов и оценки качественных показателей PJIC на моделях полезных сигналов, помех и алгоритмов их обработки [10].

Полученные данные на моделях радиолокационного канала используют для корректировки и выбора наилучших сигналов и алгоритмов пространственно-временной обработки. При этом важнейшую роль играют разработка и исследование методов моделирования и преобразования сигналов в радиолокационном канале РЛС, включающем в себя формирователь сложного сигнала, модели цели, помех, приемное устройство, устройство сжатия принимаемых сигналов и устройство принятия решения о наличии цели.

При проектировании и разработке РЛС чрезвычайно важно провести проверки ключевых параметров вновь разрабатываемой РЛС на имитаторах, работающих в реальном времени. Один из основных методов, с помощью которого можно получить достоверную информацию о качественных показателях и характеристиках морских РЛС с простыми и сложными сигналами, является метод натурных испытаний [49]. Как правило, возможности проведения таких испытаний существенно ограничены или вообще невозможны.

Испытания морских РЛС требуют больших затрат времени и средств. Поэтому целесообразно развитие новых высокопроизводительных методов и приборов, позволяющих проверить и измерить ТТХ когерентных РЛС на стадии проектирования и предварительных, ограниченных по масштабам и финансовым затратам заводских испытаниях, до установки их на борт. Большую роль здесь могут играть методы и аппаратура полунатурного моделирования с использованием современных быстродействующих ПЭВМ и специализированных стендов [34]. Применение этих средств позволит с большей уверенностью предполагать, что характеристики РЛС в рабочих условиях будут отвечать поставленным тактико-техническим требованиям. Оценку многих важнейших выходных (конечных) характеристик когерентных РЛС со сложным зондирующим сигналом на этапе их проектирования, изготовления опытных образцов и типовых испытаний, серийных образцов можно производить с помощью имитаторов радиолокационных сигналов различных диапазонов. Такие приборы позволяют имитировать отражения от нескольких неподвижных и движущихся целей на любых рабочих дистанциях и помеховую обстановку [10, 72].

Таким образом, исследовательскую работу по разработке методов имитации в реальном времени сложных когерентных сигналов, отраженных от флуктуирующих целей, и сигналоподобных помех, с различными законами плотности распределения можно считать актуальной.

Цель диссертационной работы состоит в исследовании и разработке имитационных алгоритмов преобразования сложных когерентных квазинепрерывных радиолокационных сигналов с большой базой в радиолокационном канале (РК) для проведения измерений параметров PJ1C в лабораторных и полигонных условиях.

Для реализации поставленной цели автором решаются следующие задачи:

• Анализ статистических параметров помех от взволнованной морской поверхности и имитационных алгоритмов формирования эхо-сигнала от цели и помехи от моря.

• Разработка метода моделирования сигналоподобной помехи от морской поверхности с заданными характеристиками функции рассеяния для сложно-модулированных когерентных сигналов большой длительности.

• Разработка цифровой модели сложного сигнала от цели и помехи и верификация модели.

• Сравнительные исследования прохождения сигналов и помех через РК и тракт обработки сигналов с оценкой качественных показателей PJ1C по основным параметрам (помехоустойчивости при действии отражений от морской поверхности).

• Разработка методик проверки показателей качества систем обработки сложных радиолокационных сигналов с использованием разработанных цифровых моделей сигналов и помех.

• Разработка схемных решений имитатора радиолокационных сигналов микроволнового диапазона и проверка ряда характеристик PJ1C со сложным сигналом.

В данной работе принципиальными условиями и ограничениями задачи будут следующие. Первое, не рассматриваются преобразования сигнала в пространственно-временном континууме и, следовательно, не рассматриваются вопросы имитации поляризационной матрицы рассеяния целей [40] (этот вопрос мог бы послужить темой обширного отдельного исследования). Не рассматривается вопрос преобразования радиосигналов в антенных системах. В ряде моделей учитывается только дополнительная модуляция сигналов при сканировании антенн. И второе, не учитываются мультипликативные преобразования сигнала, связанные с распространением сигналов в пространстве (среда распространения — линейна). Однако невозможно решать вторую задачу без понимания физики процесса отражения от сосредоточенной цели (объекта сложной структуры с конечными геометрическими размерами) или распределенной цели без четко ограниченных границ (облака, морская поверхность).

Задача моделирования сигнала от радиолокационной цели и сигналопо-добной помехи сводится к формированию задержки зондирующего сигнала на время, регулируемое в пределах, соответствующих дальности действия когерентной PJ1C. Решение даже этой задачи представляет значительные трудности, так как требуемая величина задержки может быть в пределах от нескольких наносекунд до нескольких миллисекунд [64].

Для формирования задержанного сигнала PJ1C часто используют обычные генераторы гармонических колебаний. Амплитуду, частоту или фазу когерентного колебания модулируют в соответствии с законом изменения соответствующего параметра зондирующего сигнала. Этот способ позволяет получить практически любую величину задержки и сдвиг по частоте, но не обеспечивает получение сигналов, полностью адекватных сигналам PJIC, особенно в микроволновом диапазоне волн. Поэтому метод не может быть применен для моделирования отражений сложных когерентных сигналов PJ1C. Основной трудностью здесь является сложность учета флуктуаций частоты и фазы моделируемого сигнала и помехи на высокой частоте, для независимых опорных автогенераторов (РЛС и имитатора).

Еще одна трудность возникает при создании модели распределенной сиг-налоподобной помехи на высокой частоте. Существующие в настоящее время модели помех создают путем поквантовой задержки исходного сигнала и соответствующего сдвига частоты для имитации доплеровского рассеяния (задержку осуществляют через время корреляции сигнала). Отметим, что для такой модели ширина спектра помехи практически не отличается от спектра зондирующего сигнала, если доплеровские сдвиги выбраны в соответствии с измеренными по морю. Эта грубая аппроксимация структуры помех приводит к скачкам по частоте и фазе и для ряда алгоритмов обработки возникает иллюзия возможности полной компенсации помехи в алгоритмах, где используют предварительное измерение параметров помехи (амплитуды, частоты, фазы) с последующим воссозданием компенсирующего напряжения с целью когерентной компенсации помехи [23]. Поэтому в работе принята другая концепция моделирования распределенной помехи, в частности помехи от моря. Приближение параметров модели к реальной помехе достигается путем использования формирователя случайного процесса с заданными узкополосным спектром, ПРВ амплитуд и типом нестационарности.

На первом этапе, с целью получения правдоподобных результатов параметры и форму узкополосного спектра отражений от моря устанавливают в соответствии с сечениями функции рассеяния моря на данной дистанции [20], а ПРВ амплитуд — в соответствии с законом распределения амплитуд помехи на этой дистанции. Для сантиметрового диапазона волн в зависимости от волнения полуширина спектра составляет 50 ч- 200 Гц [26, 20]. Формы спектра этого случайного процесса могут быть также разные, наиболее распространенные -гауссовские аппроксимации.

На втором этапе производят оцифровку узкополосного процесса с заданными параметрами с помощью комплексных отсчетов, формируя цифровую модель функции рассеяния помехи для каждого сечения по частоте, следующего через такт, получая матрицу комплексных векторов помехи для каждого сечения. На третьем этапе на основе матрицы цифровой модели формируют матрицу элементов сложного сигнала путем умножения элементов матрицы комплексных векторов помехи на исходный сигнал. Таким образом, для каждого элемента (вектора помехи) получают составляющие сигналоподобной помехи, которые складывают и получают совокупную цифровую модель сигналоподобной помехи.

Подобным же образом формируют и цифровую модель сложной цели со многими блестящими точками, распределенными по дальности, используя данные о дальностно-доплеровском портрете цели.

Техническая реализация модели следующая. В предлагаемом имитаторе осуществляют перенос исходного сигнала PJIC и сигналоподобной помехи на частоту, близкую к нулю, в квадратурах с помощью фазового детектора, изменения амплитуды, частоты и задержки сигнала в соответствии с законами флук-туаций цели и помехи и обратном переносе результата на ту же высокую частоту. Основным условием адекватности преобразований сигнала является достаточная кратковременная стабильность частоты и фазы опорного гетеродина, которая должна быть на порядок лучше стабильности опорного генератора когерентной PJ1C.

Новые научные результаты и их достоверность.

1. Предложен и реализован новый метод построения цифровой модели сложных радиолокационных сигналов, отраженных от сложных целей, и сигна-лоподобных помех на основе функции рассеяния морской поверхности.

2. В результате анализа и обработки реальных сигналов, отраженных морской поверхностью в трех сантиметровом диапазоне электромагнитных волн, были получены основные статистические характеристики, которые позволили разработать статистическую модель отражений от моря. Исходной характеристикой статистической модели помех от морской поверхности послужила функция рассеяния (ФР) морской поверхности при низком расположении антенны PJ1C.

3. Доказана адекватность цифровой модели помех, формируемой на ЭВМ (ПЭВМ) с реальными данными измерений отражений от морской поверхности на псевдокогерентной PJIC «Лоция-М». Показано, что на основе разработанной модели можно сформировать сигналоподобную помеху с заданными корреляционно-спектральными свойствами, плотностью распределения вероятностей амплитуд и нестационарностью.

4. Разработана цифровая модель радиолокационного канала с использованием сложного когерентного сигнала произвольной формы, включающая формирователь множества движущихся и неподвижных целей, сигналоподобную помеху с заданной ФР, систему обработки: обнаружитель-измеритель дальности целей на фоне помех и шума приемника при стабилизации ложных тревог.

Практическая ценность диссертационной работы. Новые технические возможности по разработке имитаторов радиолокационных сигналов появились в последнее время в связи с наличием на рынке быстродействующих цифровых процессоров и ЭВМ, высокостабильных СВЧ-генераторов, полосковой техники, используемой для разработки приборов и элементов СВЧ [2, 58]. На имитаторах можно будет проверять различные характеристики PJIC. В частности будут возможны проверки качества алгоритмов формирования и обработки сигнала, характеристик разрешения и точности измерения параметров целей, качество траекторной обработки массива целей, помехоустойчивость и энергопотенциал PJIC и т.д. В настоящее время для такой проверки используют микроволновые ультразвуковые линии задержки СВЧ (например, на кристалле, желе-зо-итриевом гранате), работающие на отражение. Они обладают существенными недостатками: фиксированная задержка малой величины (от 2 до 8 мкс), большие потери при отражении сигнала, отсутствие доплеровского сдвига эхо-сигнала, малая допустимая пиковая и средняя входная мощность сигнала, большая стоимость (до 2000 10000 $ USA) [64]. В других типах имитаторов проверку характеристик систем обработки осуществляют на промежуточных или видео частотах [10, 72]. На фиксированных линиях задержки СВЧ диапазона или линиях задержки, основанных на применении спинового эха [1, 67], невозможно проверить работу блоков первичной и вторичной обработки сигнала в РЛС совместно, учесть погрешности работы аппаратуры по высокой и сверхвысокой частоте и оценить вклад ошибок каждого блока в общие ошибки системы. В настоящее время приходиться осуществлять проверки РЛС по частям, а не в целом. Поэтому при установке на носителе часто оказывается, что аппаратура РЛС не удовлетворяет оговоренным ранее ТТХ.

В диссертационной работе для проверки ТТХ когерентных РЛС со сложным сигналом большой базы и длительности предлагается новая схемная реализация имитатора, который осуществляет преобразование сигнала РЛС в цифровую форму, трансформацию его при отражении от целей и подстилающей поверхности (моря, земли) и преобразование сигнала и помехи в аналоговую форму.

Произведены сравнительные оценки моделированных пассивных помех с реальными, которые доказали правдоподобность модели. Полученная модель использована в имитаторе микроволнового диапазона.

Предложены методики проверки ряда важнейших показателей РЛС. Для проверки РЛС по параметру помехозащищенности, в работе предложен и технически реализован новый способ формирования сигналоподобной помехи от подстилающей поверхности, гидрометеоров и других точечных и распределенных флуктуирующих целей.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на: ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ в 2002 - 2004 гг; научно-технических конференциях НИИ «Прогноз» СПбГЭТУ; конференции «Информационно-телекоммуникационные технологии», 2004 г. Сочи.

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 статьи [34,36], 3 тезиса докладов [35,37, 58].

Рекомендации по использованию полученных результатов. Используя предлагаемый автором имитатор, можно будет в заводских условиях выполнить все проверки, заменяющие и сокращающие комплекс полигонных испытаний бортовых и стационарных некогерентных и когерентных РЛС со сложными сигналами большой базы и длительности. Это существенно поможет снизить затраты на их проектирование, разработку и настройку РЛС, например, осуществляя проверки параметров на климатических и других видах испытаний в соответствии с существующими ГОСТами.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Она содержит список использованной литературы, перечень сокращений и условных обозначений.

Заключение диссертации по теме «Радиолокация и радионавигация», Нгуен Хыу Тхань

Выводы по главе 4

1. Разработана функциональная схема имитатора радиолокационных сложномодулированных когерентных сигналов большой базы. На вход имитатора поступает когерентный сложный сигнал с произвольным модулирующей функцией. Выходным сигналом имитатора является задержанные исходные и флуктуирующие сигналы от нескольких целей и помехи от подстилающей (морской) поверхности с заданной функцией рассеяния и ПРВ амплитуд (рис. 4.1).

2. Рассмотрен принцип функционирования некоторых основных блоков (рис. 4.2 и 4.3) цифрового радарного процессора имитатора, формирующего толкую структуру имитирующих сигналов с заданными характеристиками на низкой (нулевой) частоте.

3. Предложены методики измерения основных параметров когерентной РЛС со сложным сигналом в лабораторных и натурных условиях с использованием имитатора.

4. Проведена экспериментальная проверка и апробация методик измерения ряда параметров радиолокатора на прототипе имитатора совместно с РЛС со сложным сигналом «Альфа», разработанной в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» [3]. Для сравнения показателей качества обработки сигналов было произведено сравнение результатов обработки имитатора с имитатором на акустической линии задержки [64].

164

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Дан обзор математических моделей радиолокационных эхо-сигналов от целей и морской поверхности. Рассмотрены: плотности распределения вероятности флуктуаций амплитуд и ЭПР, корреляционные и спектральные функции эхо-сигналов, отраженных от морских целей.

2. На основе взятых из литературы математических моделей рассмотрен ряд известных методов и устройств имитации сигналов, отраженных от морских целей и морской поверхности по ВЧ, ПЧ и видеочастоте, и несколько типовых схем имитаторов.

3. Отмечены основные недостатки различных типов имитаторов, главным из которых является невозможность имитации сложномодулированных сигналов от многоточечных целей и подстилающей поверхности, т.е. формирования совокупной сигналоподобной помехи.

4. Предложен и обоснован новый метод имитации сигналоподобной помехи для зондирующих сложных сигналов с большой базой и произвольной модулирующей функцией. Метод основан на использовании: 1) функции рассеяния помехи снятой экспериментально на когерентной импульсной РЛС с коротким импульсом и большим интервалом когерентного накопления сигнала от подстилающей (морской) поверхности; 2) исходной цифровой комплексной модели спектральной функции помехи, адекватной по своим характеристикам такой же функции, снятой экспериментально; 3) функции, определяющей зависимость мощности помехи от дальности, с помощью которой задается закон изменения мощности помехи от дальности. Последняя функция определяет нестационарность процесса отражений от моря.

5. Разработан алгоритм моделирования сигналоподобной помехи для произвольного закона модуляции сложного сигнала. Произведена оценка параметров распределения помех (функции рассеяния, ПРВ амплитуд), полученных в экспериментах на когерентной импульсной PJIC «Лоция-М», с теоретическим рэлеевским законом. Показано, что статистические характеристики помехи (плотность распределения амплитуд, корреляционные и спектральные функции), полученные на компьютерной модели и на эксперименте, совпадают с достаточно большой степенью достоверности. Показано, что разработанный метод позволяет формировать сигналопо-добную помеху с заданными вероятностными характеристиками.

6. Разработана цифровая модель эхо-сигналов от целей со многими блестящими точками, распределенными по дальности, с заданным законом флуктуаций амплитуд (или ЭПР цели) для сложномодулированных сигналов большой базы и с учетом квазинепрерывного режима работы.

7. Разработана цифровая модель радиолокационного канала для оценки качественных показателей РЛС. Показано, что с помощью комплексных представлений цифрового сигнала в смеси с шумом и помехой можно исследовать и оценивать и качественные показатели зондирующего сигнала РЛС и системы его обработки по ряду критериев. В частности, можно оценивать помехоустойчивость алгоритмов обработки сигналов по виду зависимости мощности аддитивной смеси сигнала с помехой и шумом приемника от дальности (задержки) для РЛС со сложным квазинепрерывным сигналом.

8. Предложена и разработана процедура статистического моделирования обнаружителя сложных когерентных сигналов, отраженных от флуктуирующих целей на фоне отражений от морской поверхности. Качество обнаружения сигнала оценивают с помощью характеристик обнаружения цели. Разработанная процедура моделирования обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с существующими методами аналитического расчета или экспериментальными измерениями по реальным целям на образцах или прототипах РЛС. Показана работоспособность цифровой модели, метода моделирования сигналов, помехи с обработкой в согласованных и рассогласованных фильтрах (СФ и РФ).

9. Разработана методика и алгоритм вычисления вероятности правильного обнаружения флуктуирующей цели как функции от задержки сигнала в пространстве (ХО цели) для сложного квазинепрерывного сигнала в смеси сигналоподобной помехой и обоснованы параметры и критерии статистических испытаний для получения достоверных результатов. Предложена структурная схема стабилизации уровня ложных тревог при условии нестационарности помех от морской поверхности с учетом квазинепрерывного сигнала большой длительности.

10. На основе статистических расчетов, на разработанной цифровой модели РК с указанными сигналами и сопряженными фильтрами, получены сравнительные оценки, показывающие эффективность разработанной методики, на основе которой можно оптимизировать алгоритмы обработки и осуществлять выбор структуры зондирующего сигнала. Расчеты показывают влияние на вероятность обнаружения уровня боковых лепестков ВФН квазинепрерывного сигнала в РЛС с одной антенной, формы диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости и режима коммутации прием-передача. На основе моделирования процесса обнаружения цели на фоне разрывной помехи произведена оценка качества обработки сигнала по отклику на выходе схем обработки сигналов и по ХО цели.

11. Разработана функциональная схема имитатора радиолокационных слож-номодулированных сигналов и проведена оценка результатов экспериментальных измерений на имитаторе совместно с когерентной РЛС со сложным сигналом «Альфа», разработанной в лаборатории радиолокационного мониторинга Кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ и НИИ «Прогноз». Рассмотрен принцип функционирования некоторых основных блоков цифрового радарного процессора имитатора, формирующего толкую структуру имитирующих сигналов с заданными характеристиками на низкой частоте. Предложены методики измерения основных параметров когерентной РЛС со сложным сигналом в лабораторных и натурных условиях с использованием имитатора. Для сравнения показателей качества обработки сигналов было произведено сравнение результатов обработки имитатора с имитатором на акустической линии задержки.

Общий вывод. Полученные в диссертационной работе результаты исследования позволяют проанализировать и оценить характеристики обнаружения целей и помехоустойчивость морских РЛС со сложными квазинепрерывными зондирующими сигналами при низко расположенной антенне; оценить качество формирования и обработки сложных когерентных сигналов морских РЛС; осуществлять выбор пар «сигнал-фильтр» из множества в условиях интенсивных отражений от морской поверхности; обосновать целесообразность и полезность использования имитаторов целей и пассивных сигналоподобных помех при проектировании, настройках в лабораторных, цеховых и полигонных условиях морских РЛС со сложными зондирующими сигналами, решать задачи выбора параметров сигналов и схемных реализаций при оптимизации упомянутых РЛС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нгуен Хыу Тхань, 2005 год

1. Амбрамов О. Ю. Имитация отражений сложных зондирующих сигналов РЛС с использованием явления электронного спинового эха». — Диссертация канд. техн. наук. Л.: ЛЭТИ, 1992. .

2. Байрашевский А. М., Жерлаков А. В., Ильин А. А. и др. Судовая радиоэлектроника и радионавигационные приборы. Учеб. для высш. инж. мор. учил. -М.: Транспорт, 1988. 271 с.

3. Бакалов В. П. Цифровое моделирование случайных процессов. — М.: САЙНС-СПРЕСС, 2002. 88 е.: ил.

4. Бакулев П. А. Радиолокационные системы. Учеб. для вузов. М.: Радиотехника, 2004. - 320 е.: ил.

5. Бакулев П. А., Сосновский А. А. Радиолокационные и радионавигационные системы. Учеб. для вузов. — М.: Радио и связь, 1994. 296 с. .

6. Бакулев П. А., Степин В. М. Методы и устройства селекции движущихся целей. — М.: Радио и связь, 1986. 288 с.

7. Бакут П. А., Большаков И. А., Герасимов Б. М. и др.: Под общей ред. Г. П. Тартаковского. Вопросы статистической теории радиолокации. М.: Сов. радио, 1964, т.1.

8. Басс Ф. Г., Фукс И. М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. — М.: Наука, 1972.

9. Бескид П. П., Виноградов Е. М., Винокуров Е. И. и др. Моделирование и испытание радиооборудования. Л.: Судостроение, 1981. — 304 с.

10. П.Бусленко Н. П. Метод статистического моделирования. М.: Статистика, 1970.-112 с.

11. Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Сов. радио, 1971.-328 е.: ил.

12. Вакман Д. Е., Седлецкий Р. М. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. — М.: Сов. радио, 1973.

13. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции / Пер. с англ. — М.: Сов. радио, т.1,1972.

14. Варакин JI. Е. Теория систем сигналов. М.: Сов. радио, 1978. - 304 с.

15. Варакин JI. Е. Системы связи с шумоподопными сигналами.- М.: Радио и связь, 1985. 384 е., ил.

16. Варакин JI. Е. Теория сложных сигналов. М.: Сов. радио, 1970.

17. Вентцель Е. С. Теория вероятностей: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., ипр. - М.: Наука, 1964. - 576 с.

18. Винокуров В. И. и Гантмахер В. Е. Дискретно-кодированные последовательности. Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского университета, 1990.

19. Винокуров В. И., Генкин В. А., Калениченко С. П. и др.: Под ред. В. И. Винокурова. Морская радиолокация. — Л.: Судостроение, 1986. 256 е.: ил.

20. Власов В. И., Коган Н. Л., Раков В. И. и Тупысев А. Н.: Под общ. ред. В. И. Ракова. Судовые радиолокационные станции и их применение в 3-х томах (справочное руководство), т.1. Л.: Судостроение, 1969 - 1970. - 408 с.

21. Гавриленко В. "Цифровой синтезатор частоты", http://iss.hl .ru/r0043.html.

22. Гантмахер В. Е., Быстрое Н. Е., Чеботарев Д. В. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка. СПб.: Наука и техника, 2005. - 400 е.: ил.

23. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1969,400 с.

24. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1986. — 512 е.: ил.

25. Гонтарь И. Д., Кивва Ф. В., Рязанцев В. Ю. и др. Экспериментальное исследование радиолокационных сигналов, рассеянных морской поверхностью в диапазоне СВЧ. «Зарубежная радиоэлектроника», 1997, № 11, с. 32 - 50.

26. Гребцов Г. М. Эффективность обнаружения целей корабельными РЛС. — Л.: Изд. ВМА им. Маршала Советского союза Гречко А. А., 1988. 273с.

27. Евсиков Ю. А., Чапурский В. В. Преобразование случайных процессов в радиотехнических устройствах. Учеб. пособие для радиотех. спец. вузов. М.: Высш. школа, 1977. 264 е.: ил.

28. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. А. И. Канащенкова и В. И. Меркулова. М.: Радиотехника, 2003.-416 е.: ил.

29. Зуйков В. А., Кулемин Г. П., Луценко В. И. Особенности рассеяния СВЧ излучения морем при малых углах скольжения. — Изв. вузов, «Радиофизика», 1981, т. XXIV, № 7, с. 831 839.

30. Информационные технологии в радиотехнических системах: Учеб. пособие / В. А. Васин, И. Б. Власов, Ю. М. Егоров и др.; Под ред. И. Б. Федорова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. — 672 е.: ил. — (Сер. Информатика в техническом университете).

31. Ипатов В. П. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными свойствами. — М.: Радио и связь, 1992. — 152 е.: ил.

32. Калениченко С. П. Судовые навигационные РЛС со сложномодулированным сигналом // Известия ГЭТУ «Корабельные системы электрорадиотехники, управления и навигации»: сб. науч. труд., вып. 509, СПб ГЭТУ «ЛЭТИ». СПб, 1997, с. 30-35.

33. Калениченко С. П., Коновалов А.А., Михайлов В. Н., Нгуен Хыу Тхань. Имитатор радиолокационных сигналов микроволнового диапазона. — Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ», сер. «Радиотехника», 2004, вып. 1, с. 28 33.

34. Калениченко С. П., Михайлов В. Н., Нгуен Хыу Тхань. Моделирование отражений от морской поверхности в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн. Изв. вузов России, сер. «Радиоэлектроника», 2004, вып. 3, с. 19-27.

35. Калениченко С. П., Меттус JI. С. Помехоустойчивость PJ1C со сложным квазинепрерывным сигналом в условиях воздействия пассивных помех. — Изв. вузов России, сер. «Радиоэлектроника», 2003, №1, с. 72-81.

36. Кетков Ю. Л., Кетков А. Ю., Шульц М. М. Matlab 6.x.: Программирование численных методов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

37. Киселев А. 3. Теория радиолокационного обнаружения на основе использования векторов рассеяния целей. М.: Радио и связь, 2002. - 272 е.: ил.

38. Коростелев А. А., Клюев Н. Ф., Мельник Ю. А. и др.: Под ред. В. Е. Дулеви-ча. Теоретические основы радиолокации. — М.: Сов. радио, 1978. 608с.

39. Красюк Н. П. и др. Влияние тропосферы и подстилающей поверхности на работу РЛС. М.: Радио и связь, 1988. - 216 с.

40. Кузьмин С. 3. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974. - 432 с.

41. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Пер. с англ. под ред. В. С. Кельзона. — М.: Сов. радио, 1971. — 568 с.

42. Кулемин Г. П. Особенности обратного рассеяния радиоволн СВЧ морской поверхностью при очень малых углах скольжения. — «Зарубежная радиоэлектроника», 1998, № 12, с. 17-48.

43. Лебедев А. Н., Куприянов М. С., Недосекин Д. Д., Чернявский Е. А. Вероятностные методы в инженерных задачах: Справочник. — СПб.: Энергоатомиз-дат. Санкт-Петербургское отделение, 2000. — 333 е.: ил.

44. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. М.: Сов. радио, 1969. 752 с.

45. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга вторая. М.: Сов. радио, 1968 504 с.

46. Леонов А. И., Леонов С. А., Нагулинко Ф. В. и др.: Под ред. А. И. Леонова. Испытание РЛС (оценка характеристик). — М.: Радио и связь, 1990. 208 с.

47. Леонов А. И., Васенев В. Н., Гайдуков У. И. и др.: Под ред. А. И. Леонова. Моделирование в радиолокации. — М.: Сов. радио, 1979. — 264 е.: ил.

48. Леонтьев В. В. Вероятностная модель рассеяния сантиметровых радиоволн объектом вблизи взволнованной морской поверхности. «Радиотехника». 1998, №4, с. 3-8.

49. Леонтьев В. В. Методы теоретической и экспериментальной оценки радиолокационного рассеяния морских объектов. Диссертация док. техн. наук. СПбГЭТУ, СПб: 2000. 326 с.

50. Леонтьев В. В. Характеристики радиолокационного рассеяния морских объектов./ Учеб. пос. СПб ГЭТУ, 1999.

51. Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ: Пер. с англ. под ред. И. С. Рыжака. М.: Мир, 1990. 584 е.: ил.

52. Математические модели, методика и задачи моделирования радиосистем: Учеб. пос. // Л. Н. Медынцев, Л. Я. Новосельцев, Е. В. Носкова и др./ ГЭТУ. -СПб, 1994.

53. Мишель X. Отражение радиолокационных эхо-сигналов от морской поверхности (модели и экспериментальные результаты). «Зарубежная радиоэлектроника», 1972, № 7, с. 13 - 26 .

54. Моделирование радиотехнических систем: Учеб. пособие // Л. Н. Медынцев, С. А. Пыко, Л. Я. Новосельцев и др. / ГЭТУ. СПб, 1993.

55. Обработка сигналов в радиотехнических системах: Учеб. пособие / Далма-тов А. Д., Елисеев А. А., Лукошкин А. П. и др.; Под ред. А. П. Лукошкина. -Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. 400 с.

56. Построение судового радиооборудования. Бескид П. П., Валеев В. Г., Викторов А. Д., Винокуров В. И. и др. — Л.: Судостроение. 1982. 232 с.

57. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. Основы теории рассеяния волн фрактальной поверхностью. «Радиотехника и электроника». 2002, т. 47, №5, с. 517 544.

58. Применение цифровой обработки сигналов. / Под ред. Э. Оппенгейма. Пер. с англ. под ред. А. М. Рязанцева. — М.: Мир, 1980. 552 с.

59. Радиотехнические системы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» / Ю. П. Гришин, В. П. Ипатов, Ю. М. Казаринов и др.; Под ред. Ю. М. Казарино-ва. М.: Высш. шк., 1990. - 496с.: ил.

60. Разработка имитатора отраженных радиолокационных сигналов сантиметрового диапазона волн: Отчет о НИР. НИИ «Прогноз» СПбГЭТУ. ГР №01200117531; Инв. №02200205842. - СПб, 2001 г.

61. Разработка принципов построения радиолокационных систем экологического мониторинга с использованием РЛС со сложным сигналом: Отчет о НИР. НИИ «Прогноз» СПбГЭТУ. ГР №01200402927; Инв.№02200400989. - СПб, 2004 г.

62. Свердлик М. Б. Оптимальные дискретные сигналы. — М.: Сов. радио, 1975.

63. Слока В.К. вопросы обработки радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1970.-256 с.

64. Современная радиолокация (анализ, расчет и проектирование систем). / Под ред. Р. С. Берковица. Пер. с англ. под ред. Ю. Б. Кобзарева. М: Сов. радио, 1969.-704 с.

65. Справочник по радиолокации в 4-х томах. / Под ред. М. Скольника: пер. с англ./ Под общ. ред. К. Н. Трофимова, т. 1 «Основы радиолокации». — М.: Сов. радио, 1976.-456 с.

66. Справочник по радиолокации в 4-х томах. / Под ред. М. Скольника: пер. с англ./ Под общ. ред. К. Н. Трофимова, т. 2 «Радиолокационные антенные устройства». — М.: Сов. радио, 1977. 408 с.

67. Справочник по радиолокации в 4-х томах. / Под ред. М.Скольника: пер. с англ./ Под общ. ред. К.Н.Трофимова, т. 3 «Радиолокационные устройства и системы». М.: Сов. радио, 1978. - 528 с.

68. Тверской Г. Н., Терентьев Т. К., Харченко И. П. Имитаторы эхо-сигналов судовых радиолокационных станций. — Л.: Судостроение, 1973. — 224 с.

69. Теория обнаружения сигналов./ Под ред. П. А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984.

70. Ширман Я. Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974. — 360 с.

71. Ширман Я. Д., Голиков В. Н., Бусыгин И. Н. и др.: Под ред. Я. Д. Ширмана. Теоретические основы радиолокации. — М.: Сов. радио, 1970. — 560 с.

72. Ширман Я. Д., Манжос В. Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. — М.: Радио и связь, 1981. 416 с.

73. Шляхин В. М. Вероятностные модели нерэлеевских флуктуаций радиолокационных сигналов. «Радиотехника и электроника», 1987, т. 32, № 9, с. 1793 -1817.

74. Фельдман Ю. И., Мандуровский И. А. Теория флуктуаций локационных сигналов, отражённых распределёнными целями / Под ред. Ю. И. Фельдмана. — М.: Радио и связь, 1988. 272 с.

75. Финкельштейн М. И. Основы радиолокации. / Учебн. для вузов. М.: Сов. радио, 1973,496 с.

76. Фукс И. М. К теории рассеяния радиоволн на взволнованной поверхности моря. Изв. вузов. Сер. «Радиофизика», 1966, т. 9, № 3, с. 876 - 885.

77. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко СПб.: Питер, 2003. - 604 с.

78. Цифровая обработка сигналов: справочник. Л. М. Гольберг, Б. Д. Матюш-кин, М. Н. Поляк. М.: РиС, 1985. - 312 е.: ил.

79. Харкевич А. А. Спектры и анализ. М.: ФМ, 1962. 236 с.

80. Chanjuan Y., Wei Y., Wannai Y. Simulation of Compound K-distribution Seaclutter // CIE international conference of radar proceedings. Beijing, China. 8-10 October 1996. Publishing house of electronic industries: Beijing, 1996. — P. 219222.

81. Dome G. I., Fung A. K., and Moore R. K. An empirical model for ocean radar backscatter and it application in inversion routine to estimate speed and effect. URSI Commis. F. Colleg. Ouvert, La Baule 1977, c.r. La Baule, 1977, pp. 591 -596.

82. Giorgio F., Antonio I., Maurizio M. and Daniel R. "Scattering from Natural Rough Surfaces Modeled by Fractional Brownian Motion Two-Dimensional Processes". IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 47, pp. 1405 — 1415, no 9, Sept. 1999.

83. Fred E. N., Patrick J. Reilly, Marvin N. Cohen. Radar Design Principles Signal Processing and the Environment. 2-d Edition. Prentice-Hall of India. New Delhi, -713 pp.

84. Long M. W. Radar Reflectivity of Land and Sea. 3-d Edition. New York: Artech House, 2000. 560 pp.

85. Radar Handbook./Editor in chief, M. Skolnik. SE 1996. McGraw-Hill publishing company.

86. Shirman Y. D. Computer simulation of aerial target, radar scattering, recognition detection and tracking. Boston London: Artech House, 2002.

87. Sujuan F., Wugao L., Dejun Z. Modeling and simulation of non Gaussian correlated clutter // CIE international conference of radar proceedings. Beijing, China, 8 10 October 1996. Publishing house of electronic industries: Beijing, 1996. - P. 195-199.