Модели радиолокационных объектов, построенные из зависимых отражателей, и имитация эхосигналов на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат технических наук Тырыкин, Сергей Владимирович

• Тырыкин, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тырыкин, Сергей Владимирович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭХОСИГНАЛОВ ОТ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ ИХ ИМИТАЦИИ.

1.1. Радиолокационные объекты, их классификация и основные характеристики.

1.2. Особенности эхосигналов от сложных радиолокационных объектов.

1.3. Замещение радиолокационных объектов геометрическими моделями с зависимыми отражателями.

1.4. Основные задачи исследования.

1.5. Выводы по разделу 1.

2. АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОДЕЛИ, ОБРАЗОВАННОЙ ЗАВИСИМЫМИ

ОТРАЖАТЕЛЯМИ.

2.1. Функция ошибки и её свойства.

2.1.1. Функция ошибки для двухточечной модели.

2.1.2. Зависимость функции ошибки от числа отражателей модели.

2.1.3. Функция ошибки для несинфазной модели.

2.1.4. Связь функции ошибки с эквивалентной искаженной нормированной диаграммой направленности.

Нормированная функция ошибки.

2.2. Определение ошибок моделирования как эквивалентного изменения параметров нормированной диаграммы направленности.

2.2.1. Ошибки моделирования как эквивалентное изменение ширины нормированной диаграммы направленности.

2.2.2. Ошибки моделирования как эквивалентное изменение основных параметров разностных диаграмм направленности.

2.3. Интегральная ошибка.

2.4. Нормированная интегральная ошибка.

2.5. Ошибки моделирования как эквивалентное смещение пространственного положения моделируемого отражателя.

2.6. Выводы по разделу 2.

3. АНАЛИЗ ОШИБОК ИМИТАЦИИ ЭХОСИГНАЛА

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДВУХ И ТРЕХМЕРНЫХ

МОДЕЛЕЙ.

3.1. Ошибки моделирования во временной области.

3.1.1. Ошибки моделирования для функций отклика линейного тракта, содержащих точки излома.

3.1.2. Влияние параметров модели на параметры эхосигнала, определяющие его временное положение.

3.1.2.1. Оценка временного положения имитируемого эхосигнала по положению максимума отклика.

3.1.2.2. Оценка временного положения имитируемого эхосигнала по положению центра тяжести отклика.

3.1.2.3. Оценка временного положения имитируемого эхосигнала по положению фронта отклика.

3.1.3. Выводы по подразделу 3.1.

3.2. Ошибки двумерного моделирования.

3.3. Общие рекомендации по синтезу моделей.

Алгоритм синтеза моделей.

3.4. Выводы по разделу 3.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

АПРОБАЦИЯ.

• 4.1. Модель двухмоторного турбовинтового самолета.

4.1.1. Синтез четырехточечной модели турбовинтового самолета.

4.1.2. Проверка адекватности синтезированной четырехточечной модели самолета.

4.1.3. Оценки эквивалентных искажений нормированных диаграмм направленности по четырехточечной модели самолета.

4.1.4. Выводы по подразделу 4.1.

4.2. Модель фрагмента неоднородной поверхности Земли.

4.2.1. Синтез малоточечной модели фрагмента подстилающей поверхности и проверка её адекватности.

4.2.2. Фильтровой способ формирования эхосигналов от отражателей малоточечной модели фрагмента подстилающей поверхности.

4.2.3. Обнаружение подвижных объектов на фоне модели фрагмента подстилающей поверхности.

4.2.4. Выводы по подразделу 4.2.

4.3. Использование полученных результатов для анализа работы и выбора параметров матричных имитаторов подвижных точечных целей.

4.4. Выводы по разделу 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели радиолокационных объектов, построенные из зависимых отражателей, и имитация эхосигналов на их основе»

Исследования в области имитационного моделирования эхосигналов, рассеянных радиолокационными объектами, ведутся практически с момента возникновения радиолокации. Одной из причин этого является стремление упростить и удешевить процесс разработки и отладки программно-аппаратных средств радиолокационных станций за счёт апробации оборудования и алгоритмов без проведения натурных испытаний, в условиях моделирования радиолокационной (р/л) обстановки. Такая идеология получила название полунатурного моделирования [1-13]. Особый интерес и перспективу представляют имитационные комплексы, реагирующие в реальном масштабе времени на изменения состояния испытуемой PJIC и условий эксперимента [14-23]. Поэтому актуальна задача создания моделей р/л объектов, позволяющих осуществить такую имитацию.

К настоящему моменту сформировались две большие группы физико-математических моделей р/л объектов: электродинамические и феноменологические [24-27].

Электродинамические модели основаны на непосредственном математическом описании отражающих свойств р/л объекта [26-38]. При этом точность моделирования определяется в первую очередь точностью математического описания геометрии и электродинамических характеристик объекта. Несомненным достоинством электродинамических моделей является их непосредственная связь с физическими свойствами цели и процессами, происходящими при рассеянии электромагнитных волн. Во многом это гарантирует адекватность результатов моделирования [27, 28]. Однако, вследствие большого объема вычислений, необходимых для расчета поля обратного рассеяния, возможности электродинамической модели сколько-нибудь сложного объекта для имитации эхосигналов (э/с) в реальном масштабе времени весьма ограничены.

Феноменологический подход заключается в создании искусственных моделей, которые воспроизводят свойства моделируемых объектов с заданной точностью [41-45]. Из группы феноменологических моделей набольшее распространение получили так называемые геометрические модели. Они базируются на представлении р/л объекта как совокупности большого числа отражающих элементов. В геометрических моделях цель описывается набором независимых точечных отражателей, расположенных в пространстве в соответствии с геометрической конфигурацией замещаемого объекта [46]. Независимость отражателей модели выражается в отсутствии жесткой функциональной связи между доплеровскими флуктуациями эхосигналов от них. Статистические и спектральные характеристики сигналов, рассеиваемых отражателями модели, определяются свойствами замещаемых фрагментов цели. Эти характеристики могут быть рассчитаны теоретически (например, с использованием электродинамической модели фрагмента) или получены экспериментально при натурных испытаниях.

Достоинством геометрических моделей является высокая точность моделирования пространственной структуры р/л объектов и, как следствие этого, высокая точность имитации шумов р/л координат и флуктуаций э/с [24]. Недостатком является существенный объем вычислений, необходимый для имитации э/с в реальном масштабе времени, пропорциональный числу отражателей модели. Высокая точность имитации может быть достигнута только при большом числе отражателей модели, которое может колебаться от 10-?-1000 для сосредоточенных объектов - самолетов, кораблей и т.д.) до 10 -И 0 (для распределенных объектов - подстилающей поверхности, метеообразований и т.д.) [24, 43]. Обычно это ограничивает применение геометрических моделей для имитации э/с в реальном масштабе времени. Данная работа посвящена развитию одного из путей преодоления этих трудностей.

Известно [46], что совокупность неразрешаемых отражателей воспринимается РЛС как точечный отражатель, пространственное положение которого совпадает с эквивалентным центром излучения (ЭЦИ). Пространственное положение ЭЦИ зависит от амплитудно-фазовых соотношений между э/с от отражателей [46]. До сих пор это явление использовалось в основном для имитации подвижных точечных целей в матричных имитаторах [51-53]. Предлагается использовать его для сокращения числа отражателей геометрических имитационных моделей сложных р/л объектов [94-97]. Под сложным р/л объектом здесь понимается объект, пространственной структурой которого нельзя пренебречь. Идея заключается в замене множества независимых отражающих элементов, образующих моделируемый объект, группой из меньшего числа отражателей, формирующих зависимые сигналы. Это достигается замещением отражающих точек реального объекта эквивалентными центрами излучения модели, что позволяет сократить число отражателей модели без потери числа моделируемых отражателей реального объекта (каждый отражатель объекта замещается не отражателем модели, а своим ЭЦИ). Эхосигнал от отражателя такой модели представляет собой сумму эхосигналов от отражающих точек замещаемого объекта. При этом эхосигналы от отражателей объекта входят в эту сумму со своими строго определенными амплитудными и фазовыми множителями. Таким образом, эхосигналы от отражателей такой модели имеют между собой жесткую функциональную связь. Будем называть эти отражатели зависимыми отражателями, а отражатели, эхосигналы от которых не имеют функциональной связи, будем называть независимыми отражателями.

Для успешного использования предложенного подхода необходимо решить вопросы, связанные с адекватностью замещения точечного отражателя (точечной цели или отражающей точки сложного р/л объекта) набором зависимых отражателей. В общетеоретических работах [46, 50, 55, 57], посвященных геометрическому подходу, этот вопрос не поднимается, а в работах, посвященных матричным имитаторам, исследовались лишь некоторые частные результаты, применимые к конкретной специфической ситуации [51].

В итоге до настоящего времени оказались нерешенными некоторые вопросы, связанные с адекватностью моделирования точечных целей матричными имитаторами и осталась нереализованной возможность создания экономичных имитационных моделей сложных р/л объектов на основе геометрической модели с зависимыми отражателями, что и определило цель данной работы.

Цель работы - теоретически обосновать метод синтеза имитационных моделей сложных радиолокационных объектов, использующих принцип замещения фрагмента сложного радиолокационного объекта эквивалентным 4 центром излучения группы отражателей, формирующих взаимозависимые сигналы.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач.

1. Выявить причины возникновения ошибок имитации эхосигнала, вызванных применением моделей с зависимыми отражателями.

2. Установить зависимости, связывающие параметры модели с величинами ошибок моделирования.

3. Разработать рекомендации по синтезу моделей, содержащих минимальное число отражателей при заданном уровне ошибок имитации.

4. На основе разработанных рекомендаций синтезировать модели наиболее распространенных р/л объектов.

5. Произвести экспериментальную проверку полученных теоретических результатов.

Структура и содержание работы

Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, шести приложений и списка литературы.

Во введении сформулированы цель и основные задачи исследования, а также коротко изложено основное содержание работы, отмечена её научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе раскрыты идеи, лежащие в основе замещения сложных р/л объектов геометрическими моделями с зависимыми отражателями. Рассмотрены нерешенные научные задачи, препятствующие применению данного подхода, и на основании этого конкретизированы задачи исследования.

Показано, что геометрические модели с независимыми отражателями, ^ часто не удовлетворяют требованиям к точности имитации при ограниченных вычислительных ресурсах имитатора (увеличение точности достигается увеличением числа отражателей модели, что ведет к росту вычислительных затрат на формирование э/с). Рассмотрена модель, состоящая из зависимых отражателей, позволяющая примирить требования к точности моделирования с возможностями аппаратных средств имитации.

Показано, что замещение точечного отражателя моделью из зависимых отражателей приводит к появлению специфических ошибок, связанных с пространственной распределенностью модели. Предложены критерии, определяющие эти ошибки. А именно: функция ошибки, эквивалентная искаженная нормированная диаграмма направленности, нормированная функция ошибки, интегральная ошибка, нормированная интегральная ошибка, эквивалентное смещение пространственного положения моделируемого объекта.

Второй и третий разделы посвящены исследованию вопросов точности моделирования точечного отражателя моделью, образованной группой зависимых отражателей.

Во втором разделе рассмотрены вопросы адекватности моделирования точечного отражателя (точечной цели или отражателя сложного р/л объекта) моделью, состоящей из двух зависимых отражателей, имеющих одинаковые координаты по азимуту или углу места (одномерная двухточечная модель).

Математически строго доказано, что двухточечная модель дает наибольшие ошибки по сравнению с эквивалентными ей моделями, состоящими из большего числа отражателей. Это позволяет по двухточечной модели оценивать максимальные значения ошибок.

Установлены зависимости, связывающие параметры двухточечной модели с величиной ошибок моделирования по введенным в первом разделе критериям. Они позволяют определить параметры синтезируемых моделей, исходя из допустимого значения ошибки.

В третьем разделе развиты результаты, полученные в разделе 2 для одномерной двухточечной модели.

Проанализированы особенности двумерных (распределенных в плоскости азимут-угол места) моделей. Показано, что произвольный выбор конфигурации двумерной модели может приводить к увеличению ошибок. Получены условия, при выполнении которых этого не происходит. Найдена конфигурация четырехточечной модели и соотношения между параметрами эхосигналов от её отражателей, удовлетворяющие этим условиям.

Исследованы ошибки имитации эхосигнала во временной области, вызванные распределенностью модели по координате наклонная дальность. Показано, что во многих случаях эти ошибки подчиняются тем же закономерностям, что и ошибки одномерного моделирования в области угловых координат. Исключение составляют ошибки для откликов линейного тракта приемника PJIC, содержащих точки излома. Этот случай был проанализирован отдельно. В результате были получены соотношения, связывающие искажения огибающей отклика линейного тракта приемника PJ1C на эхосигнал от модели с её параметрами. Кроме того, было проанализировано влияние этих искажений на точность оценки временного положения эхосигнала от модели.

Обобщены результаты исследований, проведенных в разделах 2 и 3, и на их основе разработаны рекомендации по синтезу трехмерных моделей.

Четвертый раздел посвящен развитию полученных в разделах 2 и 3 теоретических результатов в направлении их практического использования для синтеза моделей распространенных р/л объектов, а также их экспериментальной проверке.

Синтезирована четырехточечная модель двухмоторного турбовинтового самолета (как сложного р/л объекта). Характеристики эхосигналов от синтезированной модели, полученные методами цифрового моделирования, практически совпали с результатами натурных экспериментов [57]. Это подтверждает адекватность модели и правильность математических соотношений, использованных при её синтезе.

Синтезирована малоточечная модель статистически неоднородной поверхности Земли. Численными экспериментами подтверждено, что синтезированная модель адекватно замещает подстилающую поверхность для систем обзора земной поверхности и систем селекции наземных движущихся целей.

Результатами численных экспериментов с моделью самолета и моделью фрагмента подстилающей поверхности подтверждены теоретические результаты, полученные в разделах 2 и 3.

На примере синтезированных моделей получены оценки сокращения объема вычислений, выполняемых имитатором в реальном масштабе времени, которые дает предложенная модель при имитации эхосигналов от сложных р/л объектов по сравнению с классической геометрической моделью. Полученные оценки подтверждают целесообразность использования предложенного подхода и практическую значимость полученных математических соотношений.

В заключительной части четвертого раздела рассмотрена возможность использования полученных в работе теоретических и экспериментальных результатов при разработке матричных имитаторов электромагнитных полей, а также при анализе результатов моделирования, полученных с помощью таких имитаторов.

В заключении перечислены основные результаты работы.

В приложения вынесена вспомогательная информация, используемая при синтезе и проверке моделей самолета и фрагмента поверхности Земли. Кроме того, в приложениях коротко рассмотрено программное обеспечение, разработанное на основе полученных в работе результатов, а также приведены акты, подтверждающие внедрение результатов работы.

Научная новизна работы

1. Доказано, что модели, составленные из 2ч-8 зависимых отражателей, позволяют с заданной точностью имитировать отражения от радиолокационных объектов, состоящих из существенно большего числа отражающих элементов.

2. Получены соотношения для оценки адекватности замещения точечного излучающего объекта совокупностью дискретных отражателей, формирующих зависимые сигналы. А именно, установлена связь параметров модели, составленной из малого числа зависимых отражателей, с эквивалентными изменениями пространственной конфигурации замещаемого объекта и эквивалентными изменениями параметров PJ1C, для которой осуществляется имитация эхосигнала. К этим параметрам относятся - параметры диаграммы направленности антенны PJ1C, параметры эхосигнала на выходе антенно-фидерного тракта PJIC, а также параметры отклика линейного тракта приемника PJIC на зондирующий сигнал.

3. Предложены и теоретически обоснованы структура и алгоритм синтеза геометрической модели сложного р/л объекта, состоящей из 2-^8 зависимых отражателей, основанной на замещении отражающих точек реального объекта эквивалентными центрами излучения модели.

Практическая значимость

1. На основе полученных теоретических результатов сформулированы рекомендации по синтезу моделей, построенных из зависимых отражателей. Эти модели требуют как минимум в М /(2 -г 8) раз меньших вычислительных затрат на формирование эхосигналов в реальном масштабе времени, чем модели, построенные из независимых отражателей (М - число отражающих точек моп делируемого р/л объекта, которое может колебаться в пределах 100 4-10 ). Это позволяет имитировать отражения от сложных радиолокационных объектов в реальном масштабе времени, используя универсальные вычислительные устройства с относительно небольшим быстродействием, а также увеличить количество радиолокационных объектов, участвующих в полунатурном эксперименте, и повысить точность моделирования их характеристик.

2. Осуществлен синтез и экспериментальная проверка четырехточечной модели самолета и малоточечной модели фрагмента статистически неоднородной поверхности Земли. Результаты цифрового моделирования эхосигналов, полученные с использованием синтезированных моделей, согласуются с результатами натурных экспериментов. Этим подтверждена достоверность полученных в работе теоретических результатов.

3. Полученные в работе математические соотношения позволяют осуществлять оценку точностных характеристик и обоснованный выбор параметров матричных имитаторов подвижных точечных целей.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Возможно адекватное замещение сложных радиолокационных объектов, образованных большим числом отражающих элементов, геометрической моделью, составленной из 2-5-8 точечных отражателей, формирующих взаимозависимые эхосигналы. Применение этих моделей позволяет сократить объем вычислений, выполняемых при имитации эхосигналов в реальном масштабе времени.

2. Максимальный уровень ошибок, вызванных замещением реального радиолокационного объекта малоточечной моделью с зависимыми отражателями, может быть оценён по эквивалентным двухточечным моделям. Эти ошибки целесообразно оценивать через эквивалентные изменения параметров диаграммы направленности антенны PJ1C, а также отклика линейного тракта приемника PJ1C на зондирующий сигнал. Для оценки величин ошибок служат полученные в работе соотношения и зависимости, связывающие параметры двухточечной модели с параметрами PJIC и величиной ошибок.

3. Структура и соотношения для расчета параметров модели, составленной из минимального числа зависимых отражателей, замещающей трехмерный объект или его фрагмент и гарантирующей при этом заданную точность моделирования.

4. Результаты экспериментальной проверки предложенного подхода к моделированию сложных радиолокационных объектов на примере синтеза и анализа четырехточечной модели самолета и малоточечной модели статистически неоднородного фрагмента подстилающей поверхности.

Методы исследований

При теоретических исследованиях были использованы: статистическая теория радиолокации, теория радиолокационных измерений, теория антенн, а также методы математического и цифрового моделирования.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на шестой международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, 2002), на седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2001), на Всероссийской научно-технической конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (Таганрог, 2001), на Региональной научно-технической школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы радиотехники» (Новосибирск, 2003).

Реализация и внедрение результатов исследований

Работа выполнена в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве между НГТУ и ОАО «НИИ измерительных приборов» (г. Новосибирск). На базе полученных результатов разработано программное обеспечение для имитации эхосигналов от протяженных радиолокационных объектов. Оно используется в настоящее время на предприятиях ОАО «НИИ измерительных приборов» и ОАО «Октава» (г. Новосибирск) для отработки перспективных РЛС.

Внедрение результатов подтверждено соответствующими актами.

Публикации

Основные результаты работы опубликованы в трёх статьях, одной депонированной рукописи и тезисах восьми докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях.

Заключение диссертации по теме «Радиолокация и радионавигация», Тырыкин, Сергей Владимирович

4.4. Выводы по разделу 4

1. На основе полученных в разделах 2 и 3 теоретических результатов произведен синтез экономичных в вычислительном плане моделей двух сложных радиолокационных объектов различных типов: двухмоторный турбовинтовой самолет и фрагмент статистически неоднородной поверхности Земли. Проведен сравнительный анализ характеристик эхосигналов от моделируемых объектов, рассчитанных с помощью синтезированных моделей, с результатами натурных экспериментов [57], а также с характеристиками, заданными при синтезе моделей. Совпадение расчетных и экспериментальных зависимостей подтверждает адекватность синтезированных моделей.

2. В результате численных экспериментов с синтезированными моделями самолета и фрагмента поверхности Земли были получены экспериментальные оценки ошибок, вызванных замещением реального объекта его малоточечной моделью, составленной из зависимых отражателей. Проведено сравнение теоретических значений ошибок, рассчитанных по соотношениям, полученным в разделах 2 и 3, с их экспериментальными оценками. Результаты сравнения не выявили расхождений, превышающих погрешности получения самих экспериментальных оценок.

3. В целом, результаты исследования характеристик синтезированных моделей подтверждают возможность адекватного замещения радиолокационных объектов, образованных большим числом отражающих точек, моделями, составленными из существенно меньшего числа отражателей, формирующих зависимые сигналы, а также подтверждают правильность полученных в работе математических соотношений, позволяющих синтезировать такие модели. Использование моделей с зависимыми отражателями позволяет получить выигрыш в объеме вычислений, выполняемых при имитационном моделировании радиолокационных объектов, от десятков раз (для воздушных целей) до нескольких порядков раз (для подстилающей поверхности).

4. На основе полученных в работе теоретических и экспериментальных результатов разработано программное обеспечение для имитации эхосигналов от сложной целевой обстановки. Основу разработанного программного обеспечения составляет модуль, реализующий в полном объеме предложенный в данной работе подход к синтезу малоточечных моделей сложных радиолокационных объектов. Разработанное программное обеспечение представляет собой универсальный инструмент для синтеза экономичных в вычислительном плане моделей сложных радиолокационных объектов, используемых для полунатурного и цифрового моделирования сложной целевой обстановки.

5. Показана возможность практического использования полученных в данной работе результатов для оценки точности имитации эхосигналов от подвижных точечных целей матричными имитаторами электромагнитных полей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе развит геометрический подход к построению моделей радиолокационных объектов.

1. Обоснован метод синтеза геометрических моделей сложных радиолокационных объектов или их фрагментов, основанный на замещении отражающих элементов реального объекта эквивалентными центрами излучения модели, состоящей из 2-=-8 отражателей, формирующих зависимые эхосигналы. Эти модели требуют существенно меньших вычислительных затрат на формирование эхосигналов, чем модели, составленные из независимых отражателей, что позволяет имитировать отражения от сложных радиолокационных объектов используя для этого вычислительные устройства с относительно небольшим быстродействием.

2. Определены связи параметров модели, составленной из зависимых отражателей, с точностью моделирования, которые позволяют синтезировать модели из минимального числа отражателей, обеспечивающие заданную точность моделирования характеристик реального радиолокационного объекта.

3. Осуществлен синтез и экспериментальная проверка моделей распространенных радиолокационных объемов. Сравнение результатов моделирования с данными натурных экспериментов подтвердило правильность полученных в работе теоретических результатов.

4. Проведенные исследования являются теоретической базой для разработки математических моделей сложных радиолокационных объектов, программного обеспечения и аппаратных средств имитационных комплексов, предназначенных для использования при разработке РЛС различного назначения.

5. На основе результатов исследования разработано программное обеспечение для имитации эхосигналов от совокупности воздушных целей и пассивных помех, используемое в настоящее время для отработки перспективных РЛС.

В целом рассмотренный подход к синтезу моделей сложных радиолокационных объектов перспективен не только в качестве теоретической основы для создания алгоритмов имитации эхосигналов, используемых в лабораторных имитаторах, но и может найти применение, например, в постановщиках имитирующих помех радиолокационным системам. В частности, системам распознавания типа воздушной цели по сигнальным и структурным признакам.

В качестве путей дальнейшего развития полученных результатов можно предложить решение задач имитации воздушных, наземных и надводных целей постановщиками активных помех.

174

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тырыкин, Сергей Владимирович, 2005 год

1. Веников В. А., Веников Г. В. Теория подобия и моделирования. — М.: Высш. шк., 1984. - 439 с.

2. Урсатьев А. А., Погребня Н. П. Полунатурная модель сигнально-помеховой радиолокационной обстановки. // Управляемые системы и машины. 1991. -№4. - С. 102-111.

3. Ахметов Д. X., Ситников Ю. К. Имитация внешней электромагнитной среды и работы бортовых подсистем при полунатурных испытаниях радиоэлектронных систем // Прием и обработка информации в сложных информационных системах, 1988, С. 72—91.

4. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем — искусство и наука: Пер. с англ. / Под ред. Е. К. Масловского. — М.: Мир, 1987. — 418 с.

5. Вируев А. А., Зайко Е. С., Курапов В. А., Субботин С. В. Цифровое моделирование радиолокационных устройств и систем. Сб. трудов МЭИ. — М.: 1982, вып. 593, С. 30-35.

6. Натурный эксперимент: Информационное обеспечение экспериментальных исследований / А. Н. Белюнов, Г. М. Солодихин и др.; Под ред. Н. И. Баклашова. — М.: Радио и связь, 1982. — 302 с.

7. Иванов И. С. Имитационное моделирование радиолокационных изображений. // Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции. Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров. Пенза, 1988г.-С. 73-74.

8. Рассел, Масси. Комплекс моделирования радиообстановки // Вопросы военной техники. — 1973, № 6.

9. Миронов В. М. Некоторые вопросы теории проектирования высокоточных имитационных систем РЛС. // Сб. трудов Ленинградского института авиационного приборостроения. — Л., 1968. вып. 55. - С. 151—157.

10. Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. — М.: Сов. радио, 1971. — 326 с.

11. Романов А. Н. Тренажеры для подготовки операторов РЛС с помощью ЭВМ. М.: Воениздат, 1980. - 126 с.

12. Пат. 23180011 Великобритания, МПК G 05 G 7/78. Simulator for radar retwins.

13. Deliberis Romeo А. Имитатор радиолокационных эхосигналов измерения дальности до цели, находящейся вблизи Земной поверхности // Пат. 6075480 США, G01 S 7/40 МПК.

14. Пат. 5892476 США, МПК G 08 S 7/40. Electromagnetic target generator.

15. Li Dan, Ren Lixiang, Long Teng. Моделирование видеосигналов в моноимпульсных РЛС в реальном времени при сопровождении цели /(краткий перевод с китайского) // Beijing ligong daxue xuebao. Beijing Inst. Technol. 1999. - №1. - pp. 68-72.

16. Тверской Г. H., Харченко Г. К., Терентьев И. П. Имитаторы эхосигналов судовых радиолокационных станций. Л.: Судостроение, 1973. — 224 с.

17. Michaels J. В. Report on radar electromagnetic environment simulation // International Conf. Radar-82, London, 18-20 Oct., 1982, pp. 245-249.

18. Hill D. J., Morgan J. R., Sherlock P. E. Simulation of radar returns from land using a digital technique // International Conf. Radar-82, London, 18—20 Oct., 1982, pp. 240-244.

19. Флеров А. Г. Имитаторы доплеровских измерителей для авиационных тренажеров и испытательных стендов полунатурного моделирования. // Сборник трудов Рижского ин—та инженеров гражданской авиации. — 1963. — вып. 27.

20. Архипец Г. А., Киселев А. В. Двухэтапный экономичный алгоритм имитации сигналов. // Тр. второй междунар. научно-технической конференции. Актуальные проблемы приборостроения, (в 7 томах), Новосибирск, Ноябрь, 1994г. т. 7. - С. 29-30.

21. Киселёв А. В. Экономичный алгоритм имитации эхосигналов от распределенных пассивных помех // Радиоэлектроника. — 1997, №5. — С. 7780. (Изв. высш. учеб. заведений).

22. Бакулев П. А., Джавадов Г. Г., Соколов Д. А. Шумы мерцания в радиолокации // Радиотехника. — 1991. — № 1. — С. 3—10.

23. Монаков А. А. Дальномерный шум протяженных целей // Радиотехника 2002, №7. - С. 37-41.

24. Жуковский А. П., Оноприенко Е. И., Чижов В. И. Теоретические основы радиовысотометрии. Под ред. А. П. Жуковского. — М.: Сов. радио, 1979.-320 с.

25. Андреев П. Г., Якимов А. Н. Математическое моделирование отражателя электромагнитных волн И Информационные технологии в проектировании и производстве. — 2000. -№4. — 63 с.

26. Дмитриенко А. Г., Корогодов С. В. Численный метод решения задач электромагнитного рассеяния на идеально проводящих телах в магнитоди-элеюрической оболочке // Радиотехника и электроника. — 1998. — №12. С. 1463-1468.

27. Гандурин В. А., Милонов Г. А. Модель радиолокационного сигнала, отраженного от вертолета // Радиотехника. — 2001, №8. — С. 82-87.

28. Elizavetin I., Paillou P. The ground surface backscattering modeling using Integral Equation Model // European Conference on Synthetie Aperture Radar, Friedrichshafen, 25-27 May, 1998. Berlin: VDE, 1998, pp. 153-156.

29. Лучин А. А. Методы приближенного решения обратной задачи дифракции в радиолокации // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. — 1999. — №8. С. 30-44.

30. Кравцов С. В., Лещенко С. П. Моделирование рассеяния электромагнитного поля на пропеллере аэродинамической цели // Электромагнитные волны и электронные системы. — 1999. — №4. — С. 39—44.

31. Семин А. И. Радиолокационная математическая модель самолета // Труды ГосНИИАС. 1999. - №1. С. 29-34.

32. Гандурин В. А. Экспериментальное исследование отраженного от вертолета радиолокационного сигнала // Радиотехника — 2002, №12. — С. 8— 12.

33. Давидович И. В., Жуковский А. П. Описание сигнала, отраженного от протяженной статистически неровной поверхности, с помощью модели зеркальных точек. // Сб. науч. трудов МЭИ. — 1987. — т. 126. — С. 22—26.

34. Савиных И. С. Требования к параметрам дискретной модели распределенной пассивной помехи // Труды 5 международной конференции

35. Актуальные проблемы электронного приборостроения». — Новосибирск, НГТУ, 2000 г., т. 7., С. 49-52.

36. Киселёв А. В. Характеристики оценки координат точечной цели, визируемой на фоне распределенной пассивной помехи, моделируемой набором дискретных отражателей ./ /Радиоэлектроника. 1997. — №10. — С.55-59. (Изв. высш. учеб. заведений).

37. Козлов И. М. Параметры двухточечной статистической модели для имитации сложного радиолокационного объекта // Известия вузов. Радиоэлектроника. -2000-№ 5-6. С. 19-23.

38. Островитянов Р. В., Басалов Ф. А. Статистическая теория радиолокации протяженных целей. — М.: Радио и связь, 1982. — 232 с.

39. Джавадов Г. Г. Координаты целей и шумы мерцаний в радиолокации // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы 2 международной научно-технической конференции., Владимир, 25— 27 июня, 1997. -Гаврилов Посад, 1997. С. 92-95.

40. Джавадов Г. Г. Алгоритм классификации радиолокационных целей по структурным признакам // Цифровые радиоэлектронные системы. — 2000.— №3.— С. 54-63.

41. Фельдман Ю. И., Мандуровский И. А. Теория флуктуаций локационных сигналов, отраженных распределенными целями. Под ред. Ю. И. Фельдмана. М.: Радио и связь, 1988. — 272 с.

42. Вайсберг А. И, Шейнман Д. И. Анализ работы имитатора подвижного излучающего объекта. // Широкополосные устройства СВЧ и системыоптимальной обработки сигналов. — Новосибирск: НЭТИ, 1976. — С. 151— 157.

43. Pollon G. Е., Walker J. F. MORTAR, a mobile dynamic radar test target system // IEEE Nat. Radar Conf., 1984. pp. 22-26.

44. Kefals G. P., Stroupe C. P. A phasse center scanned antenna array for microwave guidance simulation. // Proc. SOUTHEASTON, Reg.3 Conf.: Invent Model 1 Future, New-York, 1974. pp. 55-58.

45. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника,— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Радио и связь, 1982. — 624 с.

46. Теоретические основы радиолокации. Под ред. В. Е. Дулевича. — М.: Советское радио, 1978. — 608 с.

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

48. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К. Н. Трофимова. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я. С. Ицхоки. — М.: Сов. радио, 1976. — 456 с.

49. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К. Н. Трофимова. Том 4. Радиолокационные станции и системы. Под ред. М. М. Вейсбейна. — М.: Сов. радио, 1976. — 456с.

50. Ширман Я. Д., Горшков С. А., Лещенко С. П. Братченко Г. Д., Ор-ленко В.М. Методы радиолокационного распознавания и их моделирование // Зарубежная радиоэлектроника . — 1996. — №11. — С. 3-62.

51. Башкиров Л. Г. К вопросу распознавания класса объекта по траек-торным признакам // 5-я международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, Связь», Воронеж, 20-23 апр., 1999. Т.2.— Воронеж, 1999.-С. 823-831.

52. Li Q., Uavarasan P., Ross J. E., Rothwell E. J., Chen K.-M., Nyquist D.P. Radar target identification using a combined early-time/late-time E-pulse technique // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1998. - №9. - pp. 1272-1278.

53. Kim K.-T., Kim H.-T. Onedimensional scattering centre extraction for efficient radar target classification // IEEE Proc. Radar, Sonar and Navigation. — 1999. -№3-pp. 147-158.

54. Ширман Я. Д., Лещенко С. П., Орленко В. М. О моделировании вторичного излучения воздушных целей и его использовании в технике радиолокационного распознавания // Вестник МГТУ. Серия Приборостроение. -1998.-№4. С. 14-24.

55. Макаев В. Е., Васильев О. В. Метод радиолокационного распознавания воздушной цели по турбинному эффекту // Радиотехника. — 2000, №11. -С. 30-33.

56. Аганин А. Г., Васильев О. В., Макаев В. Е. Распознавание воздушной цели класса «самолет с винтовым двигателем» // Радиотехника. — 2001, №8.-С. 69-81.

57. Черных М. М., Васильев О. В., Богданов А. В., Савельев А. Н., Макаев В. Е. Экспериментальные исследования информационных свойств когерентных радиолокационных сигналов // Радиотехника. — 2000, №3. — С. 47— 54.

58. Облака и облачная атмосфера. Справочник. /Под ред. Мазина И. П., Хргиана А. X. — Л. Гидрометеоиздат, 1989. — 648 с.

59. Атмосфера. Справочник: (Справ, данные, модели)/ Подгот.: Е. П. Борисенков и др.; Редкол.: Ю. С. Седунов и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 509 с.

60. Марпл-мл. Стенли Лоренс. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 584 с.

61. Бендат Дж., Пирсол А. Применения спектрального и корреляционного анализа: Пер. с англ. — М.: Мир, 1983. 312 с.

62. Цифровая обработка сигналов: Справочник. / Л. М. Гольденберг, Б. Д. Матюшкин, М. Н. Поляк. — М.: Радио и связь, 1985. — 312 с.

63. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. / В. С. Королюк, Н. И. Портенко, А. В. Скороход, А. Ф. Турбин. — М.: Наука, 1985.

64. Кожевников Ю. В. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Машиностроение, 2002, 414 с.

65. Арлей Н., Бух, Рандер К. Введение в теорию вероятностей и математическую статистику / Пер. с англ. А. С. Монина, А. А. Петрова / Под ред. Б. А. Севастьянова. -М.: Иностр. лит., 1951, 247с.

66. Radar cross section of complex objects / Edited by W. Ross Stone, IEEE PRESS, New-York, 1989. 535 p.

67. Митрофанов Д. Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета // Радиотехника и электроника 2002, том 47, №7. - С. 852-859.

68. Стайнберг Б. Д. Формирование радиолокационного изображения самолета в диапазоне СВЧ // ТИИЭР 1988, том 76, №12. - С. 26-46.

69. Андреев Г. Н. Статистические характеристики сигналов, отраженных от р/л целей, при наблюдении через сильный дождь при различных поляризация // Научный вестник МГТУ ГА. 1999. - №14. - С. 29-33.

70. Walden С. J., Kuznetsov G. G., Holt A. R. Topology-dependent modeling of microwave scattering from melting snow flakes // Electron. Lett — 2000. — №17.-pp. 1494—1496.

71. Вагапов P. X., Мухай A. H. Использование поляризационной селекции для подавления отражений от гидрометеоров // Обеспечение безопасности полетов в сложных метеоусловиях. — МГУТ гражданской авиации. — М.: 1996.-С. 85-90.

72. Федоров И. Б., Слукин Г. П., Ахияров В. В., Шустиков В. Ю. Моделирование радиолокационного сигнала метрового диапазона, рассеянного морской поверхностью // Вестник МГТУ, серия Приборостроение. — 1999. — №4.-С. 8-14.

73. Киселёва Ю. Н., Кренёв А. Н. Моделирование отражений от Земной поверхности в СВЧ диапазоне // Тезисы докладов 2-й межрегиональной конференции «Интеллект. Технологии двойного применения», Ярославль, 11—13 апр., 2000. ч. 1. Ярославль: 2000. - С. 24-26.

74. Орлов Р. А., Торгашин Б. Д. Моделирование радиолокационных отражений от земной поверхности. /Под ред. А. А. Капустина — Л.: Изд-во ЛГУ, 1978.-148 с.

75. Rino Charles L. Ngo Ное D. Numerical simulation of low-srazing-angle ocean microwave backscatter and its relation to sea spikes // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1998. -№1. pp. 133-141.

76. Кораблёв А. Ю. Взаимосвязь ЭПР радиолокационных объектов, измеренных на разных поляризация падающей волны // Научный вестник МГТУ ГА. — 1999. №14. — С. 135-136.

77. Козлов А. Н. Логвин А. И. Некоторые вопросы моделирования р/л целей // 52-ая научная сессия посвященная Дню радио, тезисы докладов 4.1. -1997,-С. 261.

78. Логачев В. П. Метод имитации радиолокационных эхосигналов. // Сб. трудов МЭИ. М.: 1974. - вып. 193. - С. 157-159.

79. Соколов А. В. Методы моделирования радиолокационных целей. // Зарубежная радиоэлектроника. — 1974. №6. — С. 10-20.

80. Пат. 5583504 США, МПК G 01 S 7/38. Method and system of producing phase front distortion.

81. Тырыкин С. В., Киселёв А. В. Экономичный алгоритм имитации сложных радиолокационных целей // Радиоэлектроника — 2003, №4. — С. 76— 80 (Изв. высш. учеб. заведений).

82. Тырыкин С. В., Киселёв А. В. Экономичный алгоритм имитации сложных радиолокационных объектов // Материалы Сибирской научно-технической конференции «Наука, промышленность, оборона», Новосибирск, 19-20 апреля 2001г. Новосибирск, НГТУ, 2001., С. 51-54.

83. Замещение сложных радиолокационных объектов малоточечной моделью // Тырыкин С. В., Киселёв А. В., Савиных И. С.; Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск, 2002.- 23 е.: ил.- Библиогр.: 4 назв.- Рус.- Деп. в ВИНИТИ. 18.07.2002, № 1357-В2002.

84. Тырыкин С. В., Киселёв А. В. Искажения пеленгационной характеристики при имитации подвижной точечной радиолокационной цели // Радиоэлектроника 2003, №10. — С. 76-80 (Изв. высш. учеб. заведений).

85. Тырыкин С. В., Киселёв А. В. Ошибка оценки задержки эхосигнала от сложного радиолокационного объекта, моделируемого набором дискретных отражателей // Сборник научных трудов НГТУ, Новосибирск, НГТУ, 2001. -№4(26)., С. 63-68.

86. Тырыкин С. В. Четырехточечная модель самолета // Материалы Российской научно-технической конференции «Наука, промышленность, оборона», Новосибирск, 24-26 апреля 2002г. — Новосибирск, НГТУ, 2002г., С. 77-79.

87. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры/ Под ред. Р. Г. Варламова. — М.: «Сов. радио», 1972. — 856 с.

88. Потемкин В. Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x: в 2-х т. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999.

89. Колчинский В. Е., Мандуровский И. А., Константиновский М. И. Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов / Под ред. В. Е. Колчинского. — М.: «Советское радио», 1975. — 432с.

90. Радиолокационные станции воздушной разведки / Под ред. Г. С. Кондратенко ва. — М.: Воениздат, 1983. — 152с.

91. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. / В. Н. Антипов, В. Т. Горяинов, А. Н. Кулин и др. — М.: Радио и связь, 1988.

92. Хлебников А. М. Статистические методы обработки радиосигналов, отраженных от естественных поверхностей, представленных феноменологической моделью // Сб. науч. тр. МЭИ 1987, т. 129. - С. 96-100.

93. Потапов А. А. Исследование влияния растительного покрова на обратнорассеянное поле миллиметровых волн // Радиотехника и электроника 1991, вып. 2.-С. 239-246

94. Андреев Г. А., Потапов А. А. Миллиметровые волны в радиолокации // Зарубежная радиоэлектроника — 1984, №11. — С. 28—40

95. Ильин JI. А., Маров М. Н., Корсунов Г. В. Корреляционные характеристики изображений земной поверхности, получаемых радиолокатором с синтезированной апертурой // Радиотехника и электроника — 1987, т. 32, №11.-С. 2332-2341.

96. Жуковский А. П., Малько В. Г. Композиционные модели рассеяния радиоволн на статистически неровных и неоднородных поверхностях // Радиотехника — 1988, №5.

97. Киселёв А. В. Фильтры-формирователи доплеровских флуктуаций для имитаторов эхосигналов от подстилающей поверхности // Радиоэлектроника — 2001, №1. — С. 32—37.

98. Тырышкин И. С., Киселев А. В., Савиных И. С. Алгоритм имитационного моделирования эхосигналов PJIC обзора поверхности земли // Радиоэлектроника — 2001, №6. — С. 43^47.

99. СИНТЕЗ И ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МНОГОТОЧЕЧНОЙ МОДЕЛИ ДВУХМОТОРНОГО ТУРБОВИНТОВОГО САМОЛЕТА

100. В этом случае комплексную огибающую эхосигнала от отражателя модели, замещающего фрагмент из М элементарных отражателей, можно определить как:1 М1. U(t) = Е— £ ехр Mk=1с1. П. 1.2)где Е — амплитуда эхосигнала от отражателя модели.

101. Таким образом, необходимо задать величины и зависимости, входящие в (ПЛ.2).

102. Е амплитуда эхосигнала от отражателя модели

103. Рис. П. 1.1. Распределение амплитуд эхосигналов от отражателей многоточечной моделисамолет лежит в азимутальной плоскости)

104. Фок ~ фаза отражения от к-го элементарного отражателяфок является случайной величиной, равномерно распределенной в интервале 0,2 к .

105. Rjz (t) — закон изменения наклонной дальности до k-го элементарного отражателя

106. Движение элементарного отражателя можно описать выражением:где Ъ, = {x,y,z} — обобщенная координата; V^ ={Vx,Vy,Vz) средние значенияскорости движения самолета; Vz — путевая скорость; Vy — скорость снижения;

107. Vx скорость сноса; — траекторные колебания самолета, вызванныенеравномерностью тяги двигателей, маневрированием, турбулентностью атмосферы и т.д.; Е,кк({) ~ движение отдельных отражателей, вызванное колебаниями элементов конструкции самолета.

108. Средние значения скорости V^ учитываются постоянным доплеровскимсдвигом частоты эхосигнала от элементарного отражателя:

109. Rk (0 = хк (0 cos а к + У к (0 cos Рк + zk (0 cos У к>1. П. 1.3)0 = ^ + ^(0+^(0,1. П. 1.4)1. П. 1.5)

110. Колебательные движения элементарных отражателей 105. синтезируемой модели самолёта учитывались как вибрационные колебания элементов фюзеляжа £,виб.к (0 и первая мода колебания крыльев (см. рис. П. 1.2)fepJfcC):

111. Кк (0=Ъкрх (0+$виб.к (0. СП. 1.6)Аmax-!-► X0 1К

112. Рис. П.1.2. Колебание крыла в плоскости X0Y