Сверхширокополосная радиолокация воздушных объектов с безынерционным обзором пространства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, доктор технических наук Вовшин, Борис Михайлович

• Вовшин, Борис Михайлович
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Вовшин, Борис Михайлович

Введение.

1. Широкополосность и информативность PJIC. Критерии широкопо-лосности радиолокационных сигналов.

1.1. Анализ состояния теории и практики СШП локации. (Обзор литературы).

1.2. Связь широкополосности зондирующих сигналов с информативностью PJIC на различных этапах радиолокационного наблюдения.

1.3. Качественные критерии широкополосности сигналов.

1.3.1. Критерий на основе адекватной модели сигнала.

1.3.2. Критерий абсолютной ширины полосы сигнала.

1.3.3. Критерий относительной ширины полосы сигнала.

1.4. Количественные критерии широкополосности сигналов в PJIC с АР.

1.4.1. Взаимное влияние зондирующих сигналов и АР.

1.4.2. Обобщение принципа пространственно-частотной эквивалентности.

1.4.3. Количественные оценки искажений и потерь.

1.4.4. Классификация сигналов и ее физический смысл.

1.5. Выводы.

2. Безынерционный обзор пространства в СШП PJIC.

2.1. Методы обзора пространства в PJIC с антенными решетками.

2.2. Анализ возможностей применения традиционных способов обзора пространства в СШП PJIC.

2.3. Обоснование способа обзора пространства на основе систем ортогональных ЗС и апертурного синтеза.

2.4. Безынерционный обзор пространства при использовании пространственно-временных СШП сигналов.

-52.5. Безынерционный обзор пространства при использовании пространственно-частотных СШП сигналов.

2.5.1. Эффекты сверхбыстрого сканирования луча и синтеза короткого импульса в режиме передачи.

2.5.2. Безынерционный обзор пространства на основе сверхбыстрого сканирования луча на прием (томографический обзор).

2.5.3. Безынерционный обзор пространства на основе синтеза приемной АР.

2.6. Выводы.

3. Согласованная пространственно-временная обработка СШП сигналов. Синтез и анализ.

3.1. Простые и сложные СШП сигналы во временной области.

3.2. Пространственно-временные фильтры для простых видеоимпульсных сигналов.

3.2.1 .Модели сигналов и шумов, постановка задачи синтеза.

3.2.2. Синтез согласованного пространственно-временного фильтра на фоне белого гауссова шума.

3.3. Структуры синтезированных ПВФ и их модификации.

3.4. Характеристика неопределенности и неоднозначности.

3.5. Пространственно-временные фильтры для сложных видеоимпульсных сигналов.

3.5.1. Сложные видеоимпульсные сигналы на основе кода Баркера и М-последовательностей.

3.5.2. Сложные видеоимпульсные сигналы на основе функций и последовательностей У олша.

3.6. Сравнительный анализ безынерционного и последовательного методов обзора пространства в СШП PJIC с ВИС. ^

3.7. Выводы. J7Q

-64. Согласованная пространственно-частотная обработка СШП сигналов. Синтез и анализ.

4.1 Простые и сложные СШП сигналы в частотной области.

4.2. Пространственно-частотные фильтры для многочастотных сигналов на основе простых радиоимпульсов.j g j

4.2.1. Модели сигналов и шумов, постановка задачи синтеза.j g j

4.2.2. Синтез согласованного пространственно-частотного фильтра на фоне белого гауссова шума.j gy

4.3. Структуры синтезированных ПЧФ и их модификации.j ^

4.4. Характеристики неопределенности и неоднозначности.

4.5. Пространственно-частотные фильтры для многочастотных сигналов на основе JI4M радиоимпульсов.

4.6. Выводы.2Ю

5. Функции неопределенности пространственно-временных и пространственно-частотных СШП радиолокационных сигналов.

5.1. Определения и свойства функций неопределенности.

5.1.1. Функции неопределенности в теории радиолокации.

5.1.2. Особенности функций неопределенности сигналов с неразде-ляющимися частотно-временными и пространственными параметрами.

5.2. Многомерные функции неопределенности пространственно-временных СШП сигналов.

5.2.1. Определения и свойства МФН ПВС.

5.2.2. Двумерное сечение МФН «дальность-угол».

5.2.3. Двумерное сечение МФН «скорость-угол».

-75.2.4. Двумерное сечение МФН «дальность-скорость».

5.2.5. Характеристики МФН сложных ПВС.

5.3. Многомерные функции неопределенности пространственно-частотных СШП сигналов.

5.3.1. Определение и свойства МФН ПЧС.

5.3.2. Двумерное сечение МФН «дальность-угол».

5.3.3. Двумерное сечение МФН «скорость-угол».

5.3.4. Двумерное сечение МФН «дальность-скорость».

5.3.5. Характеристики МФН сложных ПЧС.

5.4. Выводы.

6. Обнаружение целей в СШП PJIC на фоне помех.

6.1. Дальность действия СШП РЛС.

6.1.1. Обобщенное уравнение дальности и особенности определения его параметров в СШП радиолокации.

6.1.2. Методика определения дальности действия СШП РЛС на основе обобщенного уравнения радиолокации.

6.1.3. Методика определения дальности действия СШП РЛС на основе формуляров Блэйка.

6.1.4. Зоны видимости СШП РЛС.

6.2. Обнаружение протяженной цели на фоне шума приемника СШП РЛС.

6.3. Особенности защиты СШП РЛС от пассивных помех.^

6.3.1. Относительная интенсивность пассивных помех в СШП РЛС.

6.3.2. Оптимальная междупериодная обработка СШП сигналов на фоне пассивных помех.

-86.3.3. Показатели качества обнаружения на выходе междупериодной обработки.

6.4. Особенности защиты СШП PJIC от активных шумовых помех.

6.5. Выводы.

7. Результаты экспериментальных исследований и рекомендации по применению СШП PJIC с безынерционным обзором пространства.

7.1. Создание и исследования экспериментального образца (ЭО) СШП PJIC с многочастотным сигналом.

7.1.1. Цели экспериментальных исследований и построение ЭО.

7.1.2. Основные параметры составных частей ЭО.

7.1.3. Основные результаты натурных экспериментов.

7.2. Экспериментальные исследования лабораторного макета с видеоимпульсным сигналом.

7.3. Рекомендации по использованию результатов работы при создании СШП РЛС.

7.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сверхширокополосная радиолокация воздушных объектов с безынерционным обзором пространства»

Постановка решаемой проблемы. Актуальность работы.

Современные и перспективные средства радиолокационного наблюдения воздушных объектов должны решать широкий круг задач, из которых к числу наиболее важных можно отнести [1,2,3]:

- своевременное обнаружение воздушных объектов (ВО), в том числе малозаметных, малоскоростных и низколетящих;

- устойчивое сопровождение плотных групп маневрирующих целей и определение их количественного состава;

- преодоление факторов, снижающих радиозаметность ВО за счет применения технологий STELTH;

- распознавание классов и типов ВО с требуемым качеством на рубежах, близких к рубежам обнаружения.

Сложность решения этих, а также целого ряда других задач существенно увеличивается из-за воздействия на PJIC помех различного физического происхождения. Существующие импульсные PJIC с узкополосным зондирующими сигналами (ЗС) и круговым механическим обзором пространства не способны качественно решать указанные задачи в быстро изменяющейся сигнально-помеховой обстановке. Во многом это связано с их недостаточной разрешающей способностью по дальности и угловым координатам и низким темпом обновления информации [4-7].

В этих условиях перспективным направлением совершенствования PJIC является расширение спектра сигналов, вплоть до перехода к сверхширокополосным (СШП) сигналами, в сочетании с использованием пространственно-многоканальных антенных систем - антенных решеток (АР). Такое количественное наращивание информационных возможностей создает предпосылки для качественного роста показателей PJIC. Так, расширение полосы ЗС до десятков-сотен МГц позволяет разрешать не только плотные группы ВО, но и блестящие точки на их поверхности. При этом общепринятое утверждение о высокой информативности СШП PJIC следует понимать не только в смысле увеличения количества лоцируемых ячеек пространства [8-11], но и в связи с принципиальной возможностью извлекать из отклика объекта на СШП сигнал информацию о его геометрических размерах и форме [12-14].

Помимо повышения информативности по координате «дальность» от применения СШП ЗС ожидают [15-19]:

- эффективного решения задач распознавания классов и типов ВО за счет получения их дальностных портретов и выделения собственных резонансных частот;

- уменьшения влияния интерференции при рассеянии ВО электромагнитных волн и их переотражений от подстилающей поверхности;

- повышения защищенности PJIC от воздействия пассивных помех за счет уменьшения импульсного объема;

- повышения защищенности PJIC от воздействия активных заградительных помех за счет возможности их режекции без заметных потерь энергии полезного сигнала;

- улучшения радиозаметности лоцируемых ВО за счет попадания части спектра СШП сигнала в область резонансов их конструкций, а также снижения эффективности радиопоглащающих покрытий, имеющих конечный частотный диапазон действия;

- повышения скрытности работы СШП радиолокатора из-за уменьшения удельной спектральной плотности сигнала в полосе разведприемника, и как следствие, практической невозможности постановки имитирующих и ответных помех.

Еще в большей степени достоинства СШП ЗС должны проявиться, если PJIC обладает возможностью гибкого электронного или безынерционного обзора пространства, однозначно определяющего применение АР. Под безынерционным обзором пространства здесь и в дальнейшем будем понимать возможность обзора всего заданного углового сектора пространства за время, не превышающее длительности ЗС, иначе говоря, обзор без использования элементов управления в каналах АР. В этом случае в СШП PJIC также повышаются характеристики разрешения и точности измерения пространственных координат целей, обеспечиваются условия накопления большого числа импульсов и многофункциональности работы [20,21, 22].

Теоретически прогнозируемые достоинства СШП PJIC вызвали повышенный интерес российских и зарубежных специалистов. Пожалуй, никакому другому направлению современной радиолокации в последние годы не уделено столько внимания в литературе, на научных конференциях и симпозиумах, как теории и технике СШП локации. В процессе проведенных исследований [10, 23-29] выявлены специфические особенности генерации и усиления СШП сигналов, их излучения и рассеяния на телах сложной формы. Созданы первые экспериментальные образцы СШП PJIC с механическим вращением антенны, работающие на высоких несущих частотах > 10 ГГц, на которых проведены исследования ЗС с эффективной шириной спектра ~ 60^-100 МГц. Результаты экспериментов, в частности подтвердили возможности повышения на их основе разрешающей способности по дальности и защищенности PJIC от пассивных помех [30,31].

Все эти исследования также способствовали внедрению СШП сигналов в целый ряд смежных с радиолокацией областей, таких как связь, зондирование сред, медицина, системы неразрушающего контроля и т.п. [32-35].

Существенно в меньшей степени к настоящему времени проработаны принципы построения PJIC, достаточно полно реализующие достоинства СШП ЗС. В большинстве работ предполагалось, что PJIC с такими сигналами будут иметь традиционные основу и технические решения, что не может считаться очевидным.

Требования к PJIC отнюдь не исчерпываются повышением точности и разрешающей способности по дальности, являющейся лишь одной координатой ВО. Практически отсутствуют рекомендации по организации обзора пространства в СШП РЛС и, как следствие, требования к их пространственным характеристикам, определяющие качество разрешения и измерения угловых координат.

Традиционный круговой обзор пространства обладает известными недостатками, связанными с низким темпом обновления информации, сложностью сочетания режимов обнаружения и сопровождения и т.д. [36, 37]. Эти недостатки усугубляются естественными ограничениями числа накапливаемых импульсов, которые в условиях СШП ЗС имеют малую длительность и при однозначном измерении дальности - малую среднюю мощность (при реально конечной импульсной).

Известными способами преодоления недостатков кругового механического обзора является использование последовательного электронного сканирования луча или параллельного, безынерционного обзора пространства, которые обеспечиваются управляемыми по фазе или многолучевыми АР. Сочетание последовательного обзора с применением СШП ЗС требует сложно реализуемого прецизионного временного управления задержками сигналов в каналах АР, как в режиме передачи, так и на прием [38]. Кроме того, здесь не исключен эффект «импульсного голода», вследствие которого последовательный обзор практически не используется и в традиционных (узкополосных) РЛС с широким сектором обзора, работающих без целеуказания [7, 39].

Параллельный, безынерционный обзор пространства, не требует управления параметрами сигналов в каналах АР и снимает ограничение на число накапливаемых импульсов, которое определяется только скоростью и размерами ВО. Он базируется на применении расширенной диаграммы направленности (ДН) на передачу и веера узких лучей на прием, которые формируются многолучевыми матрицами [40, 41]. Эти матрицы синтезируются на несущей монохроматической частоте /0 при условии

M = (B1)

J 0 где А/ - ширина спектра ЗС.

Неравенство (В 1) является основополагающим в теории антенн и вследствие этого вопрос об организации безынерционного обзора при использовании СШП ЗС остается открытым.

Отметим, что и в базовой теории радиолокации неравенство (В 1) должно удовлетворяться. Следствиями этого теоретического допущения являются возможности:

- синтезировать антенные системы, в том числе многолучевые диа-граммообразующие матрицы АР, для центральной частоты спектра сигнала, пренебрегая отличием от нуля его ширины;

- синтезировать устройства внутриимпульсной частотно-временной обработки без учета влияния антенны на структуру принятого сигнала в полосе А/, вне зависимости от значения /0;

- возложить функции разрешения и измерения угловых координат ВО на антенную систему, а функции разрешения и измерения дальности и скорости - на частотно-временную обработку;

- факторизовать многомерную функцию неопределенности радиолокационных сигналов на две двумерные: пространственную - диаграмму направленности (ДН) и частотно-временную - функцию Вудворта.

Указанные возможности раздельного рассмотрения АР и ЗС заложены и в методы расчета основных технических характеристик традиционных РЛС, в частности в обобщенное уравнение дальности.

Высокочастотная часть радиолокационного канала: передатчик - передающая антенна - цель - приемная антенна характеризуются интегральными энергетическими параметрами: импульсной мощности, КНД, ЭПР и эффективной площадью (КНД) соответственно, определенными только для одной частоты /0. В свою очередь, при определении показателей качества радиолокационного наблюдения на выходе устройств обработки эхо-сигналов, например, вычислении коэффициента различимости, от значения несущей частоты /0 можно абстрагироваться.

Очевидно, что по мере роста А/ при фиксированном значении /0 и ослабления неравенства (В 1), вышеназванные допущения приводят к потерям точности теории при определении показателей качества PJIC. Более того, применительно к PJIC с АР, которые в общем случае в силу своих дисперсионных свойств представляют собой частотные фильтры, с параметрами зависящими от пространственных координат [42], условие справедливости этих допущений трансформируется к виду [43,44] e = J^Lsine0« 1, (В 2)

0,5 где А0О 5 - ширина луча АР по уровню половинной мощности на частоте /0, в градусах) при его нормальной ориентации; в0 - угол отклонения луча от направления нормали к АР; л% = 100 - относительная ширина полосы ЗС, (в %).

Неравенство (В 2) отражает наличие пространственно-частотной (временной) корреляции сигнала, обусловленное взаимным влиянием АР на частотную (временную) структуру принятого сигнала, а самого сигнала - на направленные свойства АР.

Из (В 2) следует, что понятия «узкополосный» (УП), «широкополосный» (ШП) и «сверхширокополосный» (СШП) сигналы, широко используемые в литературе, нельзя связывать только с шириной их абсолютной (А/) или относительной (ц) полосы. В PJIC с АР эти понятия не могут быть определены без учета параметров АР: ширины луча (А0О 5) - связанной с размерами апертуры, и сектора обзора (6>0). Так, для АР с А6>05 =1° при 0й =45° не является узкополосным в смысле (В 2) даже сигнал с /л -1%, так как обобщенный параметр е = 1. Этот же сигнал можно считать узкополосным для АР с Д0О5 =5° и 0О =30° (е = 0,12).

Как показано в [45, 46], нарушение неравенства (В 2) до определенных пределов может быть учтено введением поправок в методы расчета характеристик PJIC с АР при сохранении базовых принципов их построения. Такие PJIC естественно отнести к промежуточному классу широкополосных.

Превышение параметром s определенных пределов, может привести к тому, что вытекающие из (В 1) и (В 2) следствия, не просто теряют необходимую точность, устраняемую введением корректирующих поправок, но становятся принципиально несостоятельными, т.е. не отражающими физической сущности происходящих процессов.

В связи с этим, наряду с уточнением, требуется и пересмотр основополагающих принципов построения и методов расчета PJIC. Необходимость поиска новых подходов диктуется тем, что здесь требуется учитывать не только взаимное влияние АР и сигнала, но и тот факт, что АР может непосредственно участвовать в формировании ЗС и обработке эхо-сигналов, а сам СШП сигнал - определять пространственные характеристики PJIC. Относя именно такие PJIC к классу сверхширокополосных, следует признать, что в известной литературе подходы к их теории и практике к настоящему времени не разработаны.

Несомненным достоинством СШП PJIC в указанном смысле следует считать возможность такого безынерционного обзора пространства (БОП), который теоретически не ограничивает ширину спектра сигнала и его вид, в том числе позволяет использовать многочастотные (МЧ) или видеоимпульсные сигналы (ВИС) без несущей частоты, снимающие ограничения на относительную полосу ЗС. Их применение также позволяет сочетать в одной PJIC достоинства высокого разрешения и точности измерений с работой в диапазонах волн (дециметровом или метровом), где отражающие свойства (ЭПР) ВО максимальны, а влияние помех минимально.

Однако реализовать СШП PJIC с совокупностью указанных достоинств на основе базовых принципов построения традиционных PJIC невозможно. Поэтому комплексное решение задачи разработки теоретических основ и создания СШП PJIC с безынерционным обзором пространства в дециметровом и метровом диапазонах волн и их экспериментальное подтверждение представляет сложную научно-техническую проблему, имеющую важное S значение для развития радиолокационной науки и техники. Эта проблема включена в Федеральную целевую программу «Национальная технологическая база» и ее решению посвящена данная работа, что определяет ее актуальность и своевременность.

Целью работы является разработка принципов построения и развитие теории нового класса PJIC дециметрового и метрового диапазонов, реализующих безынерционный обзор пространства сверхширокополосными сигналами с неразделяющимися пространственно-временными параметрами.

Для достижения этой цели поставлены задачи:

- определить новые критерии широкополосности пространственно-временных ЗС в PJIC с антенными решетками;

- разработать способы безынерционного обзора пространства в СШП PJIC на основе взаимосвязанного выбора совокупности параметров ЗС и антенной системы;

- синтезировать алгоритмы и схемы оптимальной (согласованной) обработки СШП пространственно-временных (частотных) сигналов на фоне белого гауссова шума приемника;

- определить и исследовать свойства нефакторизуемых многомерных функций неопределенности СШП сигналов на выходе согласованных устройств обработки;

- проанализировать потенциальные возможности раздельного и совместного разрешения и измерения информативных параметров СШП сигналов;

-17- получить уравнения дальности СШП радиолокации точечных и протяженных ВО и исследовать характеристики обнаружения протяженных ВО;

- исследовать защищенность СШП РЛС от пассивных и активных помех и предложить методы их защиты;

- экспериментально исследовать и подтвердить базовые принципы построения и методики расчета СШП РЛС с БОП;

- разработать рекомендации по применению СШП РЛС предлагаемого построения для решения гражданских и военных задач.

Методы исследований.

При решении поставленных в работе задач использовались методы статистической теории радиолокации, теории антенных решеток, теории систем сигналов, матричный анализ, методы теории вероятностей и математической статистики, методы моделирования и натурного эксперимента.

Научная новизна. В процессе проведения исследований получены новые научные результаты:

- обобщен принцип пространственно-частотной эквивалентности, на основе которого получены количественные критерии и предложена классификация пространственно-временных (частотных) сигналов по степени их широкополосности в РЛС с АР;

- разработаны методы безынерционного обзора пространства в СШП РЛС, основанные на применении ортогональных ЗС, излучаемых каналами передающей АР, в сочетании с апертурным синтезом на прием;

- методом максимального правдоподобия синтезированы пространственно-временные и пространственно-частотные согласованные фильтры, обеспечивающие синтез приемной апертуры и формирование дальностно-угло-скоростных каналов приема на выходе одиночной приемной антенны;

- введены и исследованы нефакторизуемые многомерные функции неопределенности и их главные сечения, определяющие потенциальные точности измерений и меры разрешения пространственных и частотно-временных информативных параметров СШП сигналов с учетом их корреляции, отличающиеся от традиционных;

- для СШП РЛС получены основные уравнения дальности и зон видимости точечных и протяженных ВО, разработана методика отыскания параметров этих уравнений, и определены характеристики обнаружения, отличающиеся от традиционных;

- разработаны и исследованы алгоритмы обнаружения протяженных целей на фоне пассивных и активных помех и методы защиты от них СШП РЛС, имеющие специфические особенности по сравнению с известными.

Практическая ценность результатов работы определяется тем, что они позволяют:

- определить построение перспективных СШП РЛС с безынерционным обзором пространства и методы расчета их характеристик;

- обоснованно и взаимосвязано выбирать параметры ЗС и многоканальной антенной системы;

- оптимизировать СШП РЛС по энергетическим и точностным характеристикам и адаптировать их к специфике радиолокационных средств различного назначения;

- использовать созданные устройства и методики анализа экспериментального образца СШП РЛС с многочастотным сигналом в качестве апробированных прототипов для проектирования перспективных СШП РЛС;

- обосновать тактико-технические требования к СШП РЛС предложенного построения и выбрать рациональный вариант их реализации.

Реализация и внедрение результатов исследований.

Рекомендации, разработанные и предложенные автором, использовались при проведении исследований в следующих организациях:

-191. Всероссийский НИИ радиотехники (1972-1993г.г.) - при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по темам: «Сопровождение» «Перспектива», «Сравнение-3», «Первоисточник» и др., выполненных по заказам Министерства Обороны СССР и РФ.

2. Научно-технический центр Министерства оборонной промышленности РФ (1993-1997г.г.) - при проведении научно-исследовательских работ по темам: «Прогресс-1-5», выполненных по заказу Миноборонпрома РФ, а также по темам: «Шум-АН», «Штабель-АН», «Штандарт» - по заказам Секции прикладных проблем Российской АН, а также в ОКР по Федеральной целевой программе «Национальная технологическая база» (2003^-2006 г.г.).

3. ЗАО «Радиоэлектронных систем» (1997-2005 г.г.) - при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ по темам: «Виола», «Визирь», выполненных по заказам Департамента радиопромышленности Минэкономики России, а также по темам: «Переполох» и «Свияга» - по заказу Военно-научного комитета ВВС Министерства обороны РФ.

Акты о реализации прилагаются.

Достоверность полученных результатов обеспечена корректностью постановки задач, выбором адекватных методов их решения с использовани-- ем апробированного математического аппарата, наглядностью физических интерпретаций, сходимостью в предельных частных случаях к известным положениям традиционной теории. Основные теоретические выводы работы подтверждены результатами экспериментальных исследований и математического моделирования.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительные оценки на международных научно-технических конференциях: «XXVII Международная конференция «Теория и техника антенн»», Москва, 1994; Международная конференция «Современная радиолокация», Киев, 1994; Международная конференция «Радар-94», Париж (Франция), 1994; Международная конференция «Радар-95», Арлингтон (США), 1995; «25-ая Европейская конференция по микроволнам», Болонья (Италия), 1996; Международный симпозиум по прогрессу в электромагнитных исследованиях «PIERS-96», Бонн (Германия), 1996; Международная конференция «Crossbow-99», Сан-Диего (США), 1999; III Международная конференция по обработке сигналов и информации, Сингапур, 2001; 1-ый и 2-ой Международные радиоэлектронные форумы «Прикладная радиоэлектроника», Харьков, 2002, 2005; Международная конференция «Радар-2004», Тулуза (Франция), 2004 и др., а так же на всесоюзных и всероссийских научно-технических конференциях: Научно-технический семинар 3-го ГУ МРП СССР «PJIC с плоскими ФАР», Москва, 1982; XXXIV военно-техническая конференция ВИРТА им. JI.A. Говорова, Харьков, 1987; Юбилейные научно-технические конференции ЦНИИРЭС, Москва, 1996, 2001; Юбилейная научно-техническая конференция «Теория и техника передачи информации», Туапсе, 2004; XXX Военно-научная конференция 2 ЦНИИ МО РФ, Тверь, 2004 и др.

Публикации. По основным результатам проведенных исследований опубликовано более 45 печатных работ (в том числе в журналах «Антенны», «Радиотехника», «Радиотехника и электроника»), выполнено более 40 разделов отчетов о НИР и выпущено учебное пособие, а также получено 7 авторских свидетельств на изобретения. Результаты диссертации использованы и реализованы на четырех предприятиях отечественной промышленности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенные количественные критерии широкополосности зондирующих сигналов в PJIC с ФАР определяют границу применимости традиционных теоретических подходов к их проектированию, основанных на возможности независимого выбора параметров сигналов и характеристик антенной системы при заданном секторе обзора.

-212. Развитые теоретические положения сверхширокополосной радиолокации, основанные на использовании ортогональных пространственно-разнесенных сигналов в сочетании с апертурным синтезом на прием, снимают принципиальные ограничения на относительную широкополосность зондирующих сигналов, позволяют реализовать безынерционный обзор пространства в заданном секторе и определяют пути построения нового класса СШП РЛС.

3. Синтезированные методы пространственно-временной обработки оптимизируют энергетические показатели качества обнаружения точечных и протяженных целей на фоне собственных шумов приемника СШП РЛС, а в сочетании с предложенными методами защиты - на фоне пассивных и активных помех.

4. Введенные и исследованные многомерные функции неопределенности пространственно-временных (частотных) сигналов с нефактори-зуемыми информативными параметрами позволяют определять и исследовать потенциально достижимые точности измерений и разрешения всех координат цели в СШП РЛС.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут служить методической базой обоснования требований к СШП РЛС и выбора рациональных путей их достижения за счет совместной оптимизации зондирующих сигналов и многоканальной антенной системы.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы и Приложения. Она изложена на 402 страницах машинописного текста, включает 102 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 231 наименования.

Заключение диссертации по теме «Радиолокация и радионавигация», Вовшин, Борис Михайлович

7.4. Выводы

Результаты проведенных исследований на экспериментальном образце и лабораторном макете СШП РЛС позволяют сделать следующие выводы.

7.4.1. На основе теоретических принципов построения СШП РЛС с безынерционным обзором пространства, разработанных в данной диссертации, в VHF диапазоне волн создан и испытан ЭО ПЧРС с излучаемой импульсной мощностью более 3 кВт. В ЭО применены: 5-элементная передающая АР, излучающая МЧ сигнал в полосе 80 МГц (с шагом 20 МГц) и сектором сверхбыстрого сканирования луча ~ ±14°, а также приемная СНА, на выходе которой реализован синтез приемной АР.

7.4.2. За счет использования цифровых формирователей-синтезаторов в передающей АР достигнута высокая когерентность и временная стабильность парциальных МЧ РИ (а^ < 0,5°), которые формируются способом прямого синтеза непосредственно на высокой частоте. Методом цифровой коррекции в приемных частотных каналах, разнесенных по частоте, обеспечена высокая идентичность их ФЧХ.

7.4.3. Приемное устройство ЭО обеспечивает фильтрацию, двойное ге-теродинирование («вверх-вниз») и усиление принятого сигнала в полной полосе МЧ РИ, а также его оцифровку (8-разрядную) с тактовой частотой F-f=500 МГц, и удовлетворяет требованиям работы в широкой полосе.

Система цифровой обработки ЭО реализует алгоритмы, предложенные в разделе 4 данной работы, и позволяет формировать 25 дальностно-угловых каналов приема в синтезированной апертуре приемной АР.

7.4.4. Результаты натурных испытаний подтвердили исследованные в работе эффекты СБСЛ и синтеза СКИ в пространстве, характерные для ПЧРС. В частности, теоретически предсказанный эффект СБСЛ в ЭО наблюдался 7 раз с периодом 50 не, а длительность СКИ составила 12 не, что соответствует А/о =20 МГц и А/сш =(М-1)д/0=80 МГц.

-3797.4.5. Экспериментально доказано, что разрешающая способность ЭО по дальности в различных угловых направлениях хорошо согласуется с расчетным значением, составляет ~ 2,4 м, и соответствует длительности СКИ. В ЭО также получено угловое разрешение ~ 7,4°, соответствующее отношению размеров САР к длине волны на центральной частоте спектра МЧ сигнала. Таким образом, в ходе натурных экспериментов ЭО ПЧРС нашли подтверждение основные теоретические положения данной работы.

7.4.6. На лабораторном макете методом масштабного физического моделирования получены дальностные портреты целей, облучаемых ВИС. При этом размеры цели и длительность ВИС были уменьшены в 40 раз по сравнению с реальными значениями. Экспериментально показано, что в полученных дальностных портретах с высокой степенью точности соблюдаются характерные размеры между элементами конструкций макетов целей.

7.4.7. Разработаны рекомендации по практическому применению СШП PJIC с безынерционным обзором пространства военного и гражданского назначения. В частности, СШП PJIC военного назначения в предлагаемом построении могут комплексно решать задачи обнаружения и распознавания классов и типов целей, в том числе маловысотных. В первую очередь это позволяет существенно повысить информативность радиолокационных средств обнаружения и целеуказания. Для этих целей особое внимание следует уделить СШП PJIC VHF диапазона волн с кольцевыми АР.

В качестве примера гражданского применения таких СШП PJIC можно рассматривать PJIC обзора летного поля, которые в аэродромных комплексах УВД решают задачи посадки и определения занятости взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек. От PJIC ОЛП требуется сочетание высокого разрешения по дальности и углу с высоким темпом обновления информации (1-3 с), которому удовлетворяют предложенные в работе принципы построения СШП РЛС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны и комплексно исследованы теоретические основы построения нового класса СШП PJIC дециметрового и метрового диапазонов волн с безынерционным обзором пространства на основе применения ортогональных зондирующих сигналов с неразделяющейся пространственно-временной (частотной) обработкой и апертурного синтеза на прием. Таким образом, развита теория и определены принципы построения таких PJIC, предназначенных для наблюдения воздушных объектов, и тем самым достигнута цель диссертации.

Подробные результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований изложены в выводах по разделам. Итогом работы в целом можно полагать следующие результаты.

1. Развита и обобщена теория нефакторизуемой пространственно-временной обработки радиолокационных сигналов в СШП PJIC.

2. Разработаны критерии и предложена количественная классификация радиолокационных сигналов по степени их широкополосности в PJIC с антенными решетками, определяющие границы применимости традиционной теории их построения.

3. Разработаны способы безынерционного обзора пространства в СШП PJIC и пути их реализации на основе применения ортогональных пространственно разнесенных простых и сложных зондирующих сигналов, включающие в себя методы «сверхбыстрого сканирования луча» и синтеза «сверхкороткого импульса» в пространстве.

4. Синтезированы пространственно-временные (для видеоимпульсных сигналов) и пространственно-частотные (для многочастотных радиоимпульсов) согласованные фильтры, формирующие каналы приема для набора ожидаемых значений параметров (дальности, скорости и угловых координат) целей.

5. Введены и исследованы многомерные функции неопределенности СШП сигналов и их главные сечения. На их основе определены потенциальные точности раздельных и совместных регулярных измерений, меры разрешения целей по координатам, характеристики неопределенности и неоднозначности.

6. Разработаны методы анализа и расчета дальности и зон видимости СШП РЛС с простыми и сложными сигналами, определены характеристики обнаружения СШП сигналов в реальных условиях априорной неопределенности их параметров.

7. Исследованы особенности работы СШП РЛС предлагаемого построения в условиях воздействия пассивных и активных помех, разработаны методы и устройства их компенсации и оценены потенциальные возможности обнаружения сигналов на их фоне.

8. На основе предложенных принципов построения создан экспериментальный образец СШП РЛС, на котором в условиях натурного эксперимента подтверждены основные теоретические результаты работы и возможность их практической реализации на современной элементной базе.

9. Разработаны практические рекомендации по созданию СШП РЛС различного назначения с безынерционным обзором пространства, основанные на теоретических и экспериментальных результатах работы и позволяющие выбрать рациональный вариант построения перспективных изделий данного класса.

10. Актуальными и перспективными направлениями дальнейших исследований по теме диссертации автор считает ее развитие на СШП РЛС с кольцевыми АР дециметрового и метрового диапазонов волн, а также получение экспериментальных результатов по распознаванию классов и типов ВО в РЛС предложенного построения.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Вовшин, Борис Михайлович, 2005 год

1. Скольник М. Пятьдесят лет радиолокации,- ТИИЭР № 2,1985.

2. Делаией В.П. Изменяющийся мир, изменяющийся характер конфликтов: критическая роль военных радаров. Пер. с анг.- НИИЭИР. Труды Массачусетской Лаборатории им. Линкольна (США), 1998.

3. НИР «Переполох». Прогнозные исследования в области развития методов и средств радиолокационного наблюдения целей.- Итоговый отчет о НИР, ЗАО РЭС, инв. № 96, Москва, 2002.

4. Лобанов М.М. Развитие советской радиолокационной техники. М: Воениздат, 1982.

5. Шувертков В.А., Захаров М.Л. Кризис активной локации. Воздушно-космическая оборона, № 2 (21), 2005, с 26-29.

6. Iutroduction to Ultra Wideband Radar Systems. Edited by James D. Taylor. - CRC Press, Boca Raton, Ann Arbor, London, 1995.

7. Chernyak V.S., Immoreev I. Ya., Vovshin B.M. Brief of The History and Development of Radar in Soviet Union and Russia. In: 100 Years of Radar (Special issue). German Institute of Navigation, 2005, pp 59-90.

8. Астанин Л.Ю., Костылев A.A. Основы сверхширокополосных радиолокационных имерений. М.: Радио и связь, 1989 - 190с.

9. OSD/DARPA, Wideband Radar Review Panel, Assesment of Ultra Wideband (UWB) Technology, DARPA, Arlington, VA, 1990.

10. Ю.Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. М: Радио и связь. 1985 - 376с.

11. Barnes М., Nag S., Payment Т. Covert Situational Awaraness with Handheld Ultra-Wideband Short Pulse Radar. Proc. of SPIE, vol 4374,2001.

12. Костылев A.A. Идентификация радиолокационных целей при использовании сверхширокополосных сигналов: Методы и приложения. Зарубежная радиоэлектроника, №6,1992.

13. White C.E. The singularity expansion method, in Transient Electromagnetic Fields.Edited by Felsen, L.B. Ed. New York, Springer, 1976.

14. Person, L.W., Van Blaricim, M.L., Mittra R.A., A new method for radar target recognition based oh the Singularity expansion for the target, IEEE Int. Radar Conf. Reports, April 1975, pp 452-457.

15. Ширман П.Д., Гомозов В.И., Лещенко С.П., Орленко В.М. Перспективы широкополосной активной радиолокации. Труды 1-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития», Т1, г. Харьков, 2002, с 3-5.

16. Ширман Я.Д., Алмазов В.Б., Голиков В.Н., Гомозов В.И. О первых отечественных исследованиях по сверхширокополосной радиолокации. -Радиотехника и электроника, № 1,1991.17.0сипов М.Л. Сверхширокополосная радиолокация. Радиотехника, №3,1995.

17. Ultra Wideband Radar Technology. Edited by James D. Taylor, CRC Press., Boca Raton, London. N.Y., 2000.

18. Immoreev I, Vovshin B. Features of Ultra Wideband Radar Projecting. -Proc. On Int. Conference Radar-95, Arlingtone (VA), 1995, pp 720-728.

19. Сколник M. Справочник по радиолокации в 4-х т. M.: Советское радио, 1976-1979.

20. Проблемы антенной техники. Под ред. Л.Д. Бахраха и Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1989.С. 6-31.

21. Журавлев А.К., Хлебников В.А., Родимов А.П. и др. Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками. Изд-во Ленинградского Университета, 1991.

22. Скосырев В.Н. Осипов М.Л. Особенности и свойства короткоимпульс-ной локации. М.: Вестник МГТУ им. Баумана, вып. 4,1999.

23. Бункин Б.В., Кашин В.А. Особенности, проблемы и перспективы суб-наносекундных видеоимпульсных PJIC. Радиотехника, № 4-5, 1995, с. 128-133.

24. Кузнецов Ю.В. Выделение импульсных характеристик рассеяния объектов в сверхширокополосной радиолокации. Антенны. -М.: Радио и связь, вып. № 6,2004.

25. Morgan D.High Repetition Frequency Power Nanosecond Pulse Generation, Proc. on 11 th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Mariland, 1997.

26. Лаговский Б.А., Мировицкий Д.И. Особенности отражения сверхкоротких импульсов радиопоглащающими покрытиями. Антенны. М: Радио и связь, вып. 3-4, 2003, с 32-36.

27. Авдеев В.Б. Энергетические характеристики направленности антенн и антенных систем при излучении и приеме сверхширокополосных сигналов и сверхкоротких импульсов. Антенны. М.: Радио и связь, вып. 7 (62), 2002.

28. Борисов В.В. Электромагнитные поля неустановившихся токов. Изд-во Санкт-Петербургского университета, 1996.

29. Скосырев В.Н. Особенности сверхкороткоимпульсной локации. Сверхширокополосные системы в радиолокации и связи. Конспект лекции. Полиграфический центр МИР ГУ, 2003, 67-91.

30. Подповерхностная радиолокация. Под ред. М.И. Финкельштейна. М.: Радио и связь, 1994.

31. Astanin L.Yu. Some problems in GPR soft ana harware for importing mine detection and classification. Proc. on Euro 2000 Conf. Edinburgh, 2000.

32. Калинин Ю.Н., Кононов А.Ф., Костылев A.A., и др. Сверхширокополосные методы и средства контроля радиолокационной заметности объектов. Зарубежная радиоэлектроника. № 6,1994, с. 17-36.

33. Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринева, -М.: Радиотехника, 2005.

34. Fowler С. 55 Years of Trying to Avoid Mechanical Scan, IEEE AES. Systems Magazine, September 1998,406 c.

35. Радиоэлектронные системы. Основы проектирования и теории. Справочник под ред. Я.Д. Ширмана, М.: Маквис, 1998, 826 с.

36. Бахрах Л.Д., Литвинов О.С. Характеристики направленности сканирующих антенных решеток, возбуждаемых сверхкороткими импульсами, имеющими «джиттер». Антенны. М.: Радио и связь, вып. № 3-4,2003. с 24-31.

37. Vovshin В. The Main Principles of Construction and the Specific Features of PAA Designs Radar Systems. Proc on Russian Radar Technologies (Lectures Curriculum), Atlanta, 1997, pp 4-31.

38. Воскресенский Д.И., Максимов B.M. Развитие антенных систем. Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника т.ЗО, № 2,1987, с. 3-32.

39. Сканирующие антенные системы СВЧ. в Зт. Под ред. Р. Хансена. Пер. с англ. Под ред. Г.Т. Маркова и А.Ф. Чаплина. М.: Радио и связь. 1966-1971гг.

40. Вовшин Б.М., Иммореев И.Я. Диаграмма направленности фазированной антенной решетки, возбуждаемой широкополосным сигналом. Антенны. М.: Радио и связь, вып. 30, 1982 с 95-107.

41. Вовшин Б.М., Иммореев И.Я. Влияние дисперсионных свойств ФАР на отношение сигнал/шум в РЛС с широкополосным сигналом. М.: Радиотехника, № 7,1985 с 74-79.

42. Вовшин Б.М. Сверхширокополосные радиолокационные системы: новый подход к принципам построения. В сб.: Труды Юбилейной научно-технической конференции, ЦНИИ РЭС, 2001. с 139-149.

43. Вовшин Б.М., Иммореев И.Я. Анализ многомерной корреляционной функции сигнала в широкополосной PJIC с ФАР. В сб.: Тезисы докладов XXXI Научно-технической конференции ВИРТА им. Говорова Л.А., г. Харьков 1981, с 120-127.

44. Rao, S.M., Wilton D.R. Transient Scattering by Conducting Surfaces of Ar-bitraty Shape. IEEE Trans on Antennas and Prop., vol 39, # 1, 1991 pp 5661.

45. Злобин C.M., Осипов M.M., Скосырев B.H. Оценка эффективности поверхности рассеяния при сверхкороткоимпульсной локации. М.: Радиотехника, № 12,1999.

46. Computer Simulation of Aerial Radar Sattering, Recognition, Detection and Tracking. Editor Y.D. Shirman. Boston, London, Artech House, 2002.

47. Лещенко С.П. Информативность и достоверность распознавания воздушных целей по их дальностным портретам. В сб.: Научные труды Харьковского Военного Университета, вып. 7,2001, с 69-72.

48. Селекция и распознавание на основе локационной информации. Под ред. А.Л. Горелика М: Радио и связь, 1990.

49. Rothwell, E.J., Chen, К.М. etc. Radar target discrimination by controlation of radar return with extinction-pulses and single-mode extraction signals. -IEEE Trans Antennas and Prop., vol. AP-34,1986, pp 896-904.

50. Методы и средства высокоинформативных радиолокационных измерений. Зарубежная радиоэлектроника № 1 (спец. выпуск), 1991.

51. Herman G., Kelley I. Enhanced Resolution in simple Radars IEEE Trans. V.AES-25,№ 1,1989.

52. Кардо-Сысоев А.Ф., Зозулин С.В., Флеров А.П., Французов А.Д. Активная фазированная решетка излучения субнаносекундных импульсов. -М.: Изв. Вузов, 1998, с 179-192.

53. Баум К.Э. Новые методы нестационарного (широкополосного) анализа и синтеза антенн и рассеивателей.- ТИИЭР, т. 64, № 11, 1976 с 5-35.

54. Benett C.L., Ross G.F., Time Domain Electromagnetics and its Applications, Proc on the IEEE, vol 66, № 3,1978, pp 299-318.

55. Chu, S. and Wang, S. Linear pulse propagation in an absorbing medium. Phys. Rev. Let., 48. 1982. pp 738-741.

56. Marmeliaz V.Z., Sheby D. Evolutionary Enhancements of Broadband Radars for Improved Stelth Surveillance, Low Probability of Intercept, and Covent Communications Capabilities. Impulse Radar Workshop, Roslyn, V.A., March 1988.

57. Sheinshleiger V.B. Study of the Effect of Nonlinear Scattering of Radio Waves by Real Metallic Objects. Proc. on IEEE Int. Radar Conf. On Ra-dar-95, Arlingtone, 1995.

58. Mugnay D., Ranfagny A., Raggery R., Super-light speed of Wave propagation. Phys. Rev. Lett., vol 84, № 21, 2000.

59. Harris, S.E., Electromagnitically Induced Transparency with Matched Pulses. Phys. Rev. Lett., vol 70., 1993. pp 552-555.

60. Wu, T.T., Shen, H.M., and Myers, J.M. A review of electromagnetic missiles. SPIE O-E/LASE 89, Jan. 15-20,1989.

61. Содин. Теория электромагнитного снаряда. Радиотехника и электроника. Т 8, №4, 1997.64.0раевский А.Н. Сверхсветовые волны в усиливающих средах. М.: Успехи физических наук, № 12,1998.

62. Jouny, I.I. and Walton, E.K. Target indentification using bispectral analysis of Ultra-Wideband radar data. Ultra-Wideband Radar: Proc. on the First Alamos Symp.,: CRC Press, Boca Raton, FL, 1991. 405-416.

63. Пастухов А.А., Ширман Я.Д. Закономерности изменения вторичного излучения при расширении спектра зондирующего сигнала. М.: Радиотехника, № 1,1990.

64. Dalle Mansianti М., Verrazzani L. Target identification by means of radar. -Microwave J., № 12, 1984, pp 85-99.

65. Фельдман Ю.И., Мандуровский И.А. Теория флуктуаций локационных сигналов, отраженных распределенными целями М: Радио и связь, 1989.

66. White, W.D., Low angle tracking in the presence of multipath. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Systems, № 10,1974, pp 835-852.

67. Вовшин Б.М., Иммореев И .Я. Современное состояние и перспективы развития видеоимпульсных радиолокационных систем. В сб.: Труды Междунарадной научно-технической конференции «Современная радиолокация», г. Киев, 1994, с 15-20.

68. Davis, J.R., Baker, D.J., Shelton, J.P., Ament., W.S. Some physical constrains on the use of "carrier, free" waveforms in radio-wave transmission systems. Proc IEEE, 67,1979, pp 884-890.

69. Эффективная площадь отражения сложных радиолокационных объектов. ТИИЭР, № 5, (спец. выпуск), 1989.

70. Immoreev I, Vovshin В. Radar observation using the Ultra Wide Band Signals (UWBS). Proc. On International Conference on Radar - 94, Paris, 1994, pp 305-308.

71. НИР «Первоисточник». Итоговый отчет о НИР. М.: ВНИИРТ, 1993.

72. Barton D.K. Modern Radar Systems Norwood, Ma: Artech House, 1989.

73. Skolnik M., Hinde G., Meaks K., «Senrad.» An advanced. Wideband Air

74. Surveillance Radar. IEEE Trans. AES-34, № 4, 2001.

75. Кочемасов B.H., Белов JI.A., Оконешников B.C. Формирование сигналов с ЛЧМ.-М.: Радио и связь, 1983.

76. Скосырев В.Н., Сапрыкин С.Д., Валуев В.В. Высокоинформативный радар малой дальности. В сб.: Научные труды 1-го Международного радиоэлектронного Форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития». Т 1,г. Харьков, 2002, с 38-40.

77. Курикша А.Ф., Омельченко И.Д., Шмелев А.Б. и Якунин В.А. Радиолокация космических объектов. В сб.: Радиолокационная промышленность, вып. 1,2,1995.

78. Хармут Х.Ф. Теория секвентного анализа, Пер. с англ. Под ред. Л.А. Сороко. -М.: Мир, 1980-574с.

79. Числов В. Подавление систем ПВО,- Зарубежное военное обозрение. № 1,1993.

80. Larry, T.L., and Van Blaricum, M.L. Transient Scattering from bodies designed with loads or layers. -Ultra-Wideband Radar: Proc. of the first Los Alamos Symp, Noel, В., Ed., CRC Press, 1991, pp 173-190.

81. Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: Новые возможности, необычные проблемы, системные особенности. М.: Вестник МГТУ им. Баумана, вып. 4,1998.

82. Кардо-Сысоев А.Ф., Французов А.Д. Энергетика импульсной активной фазированной антенной решетки. Проблемы транспорта.-СПб.: № 5, 2001.

83. Zucker O.S. and Mcintyre, I.A. The Generation of High Energy Ultra Wide Band Pulses, Proc. On IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Albuquerville, NM, June 1992.

84. Hussain M.G. Principles of High Resolution Radar based on Nonsinusoudul Waves. Part II. Generalized Ambiguity Function. IEEE Trans. Electromag. Compab, EMC 31,1989, pp 369-375.

85. Mohamed, N.J., Resolution of nonsinusoidal signals. Rapid Velocity Resolution with Pulse Compression Techniques. IEEE Trans. Electromag. Compab., EMC-33,1991, pp 51-58.

86. Астанин Л.Ю., Флерова А.А. Характеристики антенн при формировании и излучении сверхширокополосных импульсов. В сб.: Доклады Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике» - Муром. 2003, с 67-73.

87. Nikolas М., Pirolli J., Balayadgec Rapide par traitement du signals. Laude elektrique, vol. 49, fasc 2,1969.

88. Dorey G., Gamier G. et Aunray G. "RIAS- radar" a impulsion et antenne synthetiane. Colloque International surle Rada. Paris, April, 1989, pp 556562.

89. Dorey G., Blanshard Y., Chtisophs F. Le Project RIAS: une approche nou-velle du radar sursurveir Elance actinne. Col. Int sur le Radar. Paris, 1984 pp 505-510.

90. Вовшин Б.М., Пахомов C.B. О принципах работы радиолокатора со сверхбыстрым сканированием луча. Вопросы радиоэлектроники. Сер. РЭ, вып. 14, 1991, с. 14-26.

91. Кучеров Ю.С., Чапурский В.В. Антенные решетки со сверхбыстрым сканированием луча. Радиотехника и электроника, том 39, № 4,1994.

92. Wu Jiandi, Jiand Kai, He Rulong. Researches of New Kind of Advanced Meter Wave Radar. CIE International Conference on Radar (RADAR-2001), 2001, pp 76-80.

93. Гинзбург В.М. Формирование и обработка изображений в реальном времени. М.: Радио и связь, 1986,308 с.

94. ЮО.Конторов Д.С., Конторов М.Д., Слока В.К. Радиоинформатика. М.: Радио и связь, 1993,286 с.

95. ЮЬШирман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов.- М.: Сов. радио, 1974.

96. Analog Devices. Products and Data Sheets. Prospect, 2005.

97. Слока В.К. Вопросы обработки радиолокационных сигналов,- М.: Сов. радио, 1980,256 с.

98. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. М.: Радио и связь, 1992, - 304с.

99. Ю5.Бакут П.А., Большаков А.В., Герасимов Б.С. Вопросы статистической теории радиолокации. Под ред. Г. Тартаковского М.: Сов. радио, 1963.

100. Carpentier М. Principles of modern radars. London, Boston: Artech House, 1988.

101. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Иностр. литература, 1963.

102. Бриллуэн JI. Наука и теория информации. -М.: Физматгиз, 1980.

103. Ю9.Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. -М.: Радио и связь, 1981., 416с.-392110. Радиотехнические системы. Под ред. Казаринова Ю.М., М.: Высшая школа; 1990, - 495с.

104. Ш.Слока В.К., Конторов Д.С. Радиофизика на рубеже веков. М.: Радиотехника, № 2,1990, с. 103-110.

105. Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: Сов. радио, 1977.

106. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. -М.: Наука, 1971.

107. Лернер P.M. Представление сигналов. В кн: «Лекции по теории систем связи». Перевод с англ. Под ред. Левина Б.Р. - М.: Мир, 1964.

108. Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям. -М.: Сов. радио, 1978.

109. Dalle Mese Е., Mancianti М., Verrazzani L. Target identification by means radar. Microwave J, № 12, 1984.

110. И7.Кочемасов B.H., Белов Л.А., Оконешников B.C. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. -М.: Радио и связь, 1983.

111. И8.Варакин Л.Е., Гусель А.С. Сравнение аналитического и экспоненциального сигналов. -М.: Радиотехника № 1,1975, с 14-20.

112. И9.Вольперт А.Р. О частотной зависимости ориентации диаграммы направленности в сканирующих антенных решетках с фазируемыми элементами. В сб.: Антенны. Вып. 17, М.: Связь 1973, с 35-42.

113. Patel M.R., Arora R.K. Array dispersion effects on matched filter output for lihear FM. IEEE Trans, vol AES-14, № 12, 1978 pp 73-77.

114. Вовшин Б.М. Некоторые вопросы анализа характеристик широкополосной РЛС с ФАР. В сб.: Тезисы докладов Юбилейной конференции ГНИИРТ, г. Горький, 1982, с 17-22.

115. Skolnik М. Application of Space Frequency Equivalence to Radar. IEEE Conv. Rec. p.v., 1962.

116. Вовшин Б.М., Пышняк В.И., Чкалова B.B. Гидроакустическое моделирование процесса возбуждения ФАР широкополосным сигналом. В сб.: Доклады научно-технического семинара 3-го ГУ МРП СССР «РЛС с плоскими ФАР», ВНИИРТ, г. Москва, 1982.

117. Белов Л.А., Томский A.M. Искажения широкополосных сигналов в фазированных антенных решетках. Обзор. Зарубежная радиоэлектроника № 10, 1979, с 42-58.

118. Вовшин Б.М. Синтез амплитудного распределения широкополосной фазированной антенной решетки по критерию максимума отношения сигнал/шум. Вопросы радиоэлектроники, сер. ОТ. вып. 12, 1982, с 3-10.

119. Обработка сигналов в многоканальных РЛС. Под ред. А.П. Лукошки-на. М.: Радио и связь, 1983, - 327 с.

120. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенн. Под ред. В.Т. Горяинова. М.: Радио и связь, 1988.

121. Fitch J. Synthetic Aperture Radar.- N.Y.: Springer, 1988.

122. Максимов B.M. Многолучевые антенные решетки. В сб.: Проблемы антенной техники. Под ред. Л.Д. Бахраха и Д.И. Воскресесенского. -М.: Радио и связь, 1989. с 142-167.134.3елкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн. М.: Радио и связь, 1980,226с.

123. Бендат Дж, Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа. Пер. с англ. -М.: Мир, 1983.

124. Л.Е. Варакин. Теория систем сигналов. М.: Сов. Радио, 1978, - 305с.

125. Дялюнов Н.Г., Сенин А.И. Ортогональные и квазиортогональные сигналы-М.: Связь, 1977.

126. Караваев В.В., Сазонов В.В. Основы теории синтезированных антенн, -М.: Сов. Радио, 1974, с 165.

127. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Радио и связь, 1975, - 582с.

128. Вовшин Б.М. Анализ характеристик антенн, возбуждаемых сверхширокополосными видеоимпульсными сигналами. В сб.: Тезисы докладов XXVII Международной конференции. «Теория и техника антенн». -М.: 1994, с 54-60.

129. Vovshin В. Ultrawideband Signals for Radar Systems With Aperture and Signals Synthesis. Proc. on. Int. Symp. "Crossbow-99", San Diego, 1999.

130. Кюн. Микроволновые антенны. M.: Судостроение, 1967.

131. Вовшин Б.М., Пахомов С.В. О разрешающей способности PJIC с «сверхбыстрым» сканированием луча. М.: Вопросы радиоэлектроники, сер РЭ, вып. 4.1991, с 27-38.

132. Vovshin В. Ultra wideband Signals for Radar Systems. Proc. On Russian Radar Technologyes. (Lectures 'Curriculum), Atlanta, 1997, p 47-72.

133. Варакин JI.E. Теория сложных сигналов. M.: Сов. радио, 1970, 364с.

134. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. М.: Сов. радио, 1978,208с.

135. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов. радио. 1971.-568с.

136. Helm Н.А. Group Codes and Walsh Functions. IEEE Trans Electromag. Сотр., EMC-13, №3,1981.

137. Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. -М.: Связь, 1975, 272с.

138. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под ред. В.Б. Пестрякова. М.: Сов. радио, 1973.

139. Левенштейн В.И. Применение матриц Адамара к одной задаче кодирования. -М.: Проблемы кибернетики, вып. 5,1961.

140. Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы. М.: Сов. радио, 1977.

141. Вовшин Б.М. Сверхширокополосная видеоимпульсная система с синтезированной апертурой для параллельного обзора пространства. -Радиотехника и электроника, том 44, № 12,1999, с 1478-1486.

142. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохаотических сигналов. М.: Сов. радио, 1978.

143. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.П. Выделение сигналов на фоне случайных помех. М.: Сов. радио, 1960.

144. Кобин С.В. Особенности пространственно-временной обработки сигналов в антеннах с синтезированием апертуры. В сб.: Техника средств связи. Сер. СС, № 2, 1988.

145. Noel В. Fd. Ultra-Wideband Radar: Proceeding of the First Los Alamos Symp, CRC Press. Boca Raton, FL, 1991.

146. Диксон P.K. Широкополосные системы. Пер. с англ. Под ред. В.И.Журавлева.-М.: МИР, 1979.

147. Vovshin В. Space-Time Processing for UWB radars with antenna arrays. -Proc. Ill Int. Symp. on Signal Data Processing, Singapour, 2001, pp 191-195.

148. Harmuth H.F. Antennas and Waveguides for Nonsimesoidal Waves. Academic Press, New Jork , 1984.

149. Логинов В.П. Функции Уолша и области их применения. «Зарубежная радиоэлектроника» т 27, № 24,1973.

150. Вовшин Б.М. Особенности радиолокационного наблюдения целей при использовании сверхширокополосных сигналов с пространственно-временным и частотным разносом. В сб.: Тезисы докладов Юбилейной НТК ЦНИИРЭС. -М.: 1996, стр. 54-61.

151. Алмазов В.Б., Манжос В.Н. Получение и обработка радиолокационной информации. ВИРТА им. Говорова Л.А., МО СССР, г. Харьков, 1985.

152. Bloomfild P. Fonrier Analysis of Time Series: An Introduction. Sonc. Inc, New York, 1976.

153. Вовшин Б.М. Исследования сверхширокополосных локационных систем с синтезированием «импульса» и пространственных каналов приема. В сб.: Доклады симпозиума по прогрессу в электромагнитных исследованиях «PIERS-96», Бонн, 1996, с 157-160.

154. Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974.

155. Вайнштейн А.А., Вакман Д.Е. Разделение частот в теории колебаний и волн.- М.: Наука, 1983.

156. Костос Д. Свойства сигналов с почти идеальной функцией неопределенности в координатах «дальность доплеровская частота». - ТИИЭР, №6, 1984.

157. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов.- М: Радио и связь, 1973.

158. Rihaczek A. Principles of High Resolution Radars, N-Y.: - Mc Grae Hill: 1969.

159. Фалькович C.E., Хомяков Э.Н. Статистическая теория измерительных радиосистем. М: Радио и связь, 1981, 312 с.

160. Вовшин Б.М., Иммореев И.Я. Радиолокационные системы с фазированными антенными решетками. Учеб. пособие, МАИ, 1993.

161. Пространственно-временная обработка сигналов. Под. ред. И.Я. Кре-мера. М.: Радио и связь, 1984-224с.

162. Ширман Я.Д. Статистический анализ оптимального разрешения. -Радиотехника и электроника, № 8, 1961.

163. Ширман Я.Д., Манжос В.Н., Леховицкий Д.И. Некоторые этапы развития и проблемы теории и техники разрешения сигналов. М.: Радиотехника № 1,1997.

164. Фалькович С., Пономарев В., Шкварко Ю. Оптимальный прием пространственно временных сигналов в радиоканалах с рассеянием. М.: Сов. Радио, 1989.

165. Вопросы статистической теории радиолокации. Под ред. Тартаков-ского Г.П. т 1,2.-М.: Сов. радио, 1963-1964.-398181. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983.

166. Ван-Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции в 3-х т. М.: Сов. радио, 1972-1977.

167. Вовшин Б.М., Жаворонко О.А. Многомерные функции неопределенности сверхширокополосных видеоимпульсных сигналов в радиолокационной системе с синтезированной апертурой. -Радиотехника и электроника, Том 44, № 12,1999, с 1487-1495.

168. Вакман Д.Е. Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М.: Сов. радио, 1965,304 с.

169. Вудворт Ф.М. Теория вероятностей и теория информации с применением в радиолокации. -М.: Сов. радио, 1955.

170. Теоретические основы радиолокации. А.А. Коростелев, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др. Под ред. A.M. Дулевича. М.: Сов. радио, 1978.

171. Юрьев А.Н. К теории синтеза антенн с минимальным уровнем боковых лепестков. Радиотехника Т 26, № 11,1971.

172. Корн Г. и Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1974.

173. Голев К.В. Расчет дальности действия радиолокационных станций. -М.: Сов. радио, 1963.

174. Современная радиолокация. Пер. с англ. Под ред. Ю.Б. Кобзарева -М.: Сов. радио, 1969.

175. Vovshin В. Features of radiation characteristics determination of received and transmitting antennas of ultrawideband (UWB) radar systems. Proc on. 25th European conference Microwaves, Bologna, 1995.

176. Кенно А., Моффат Д., Аппроксимация переходных и импульсных переходных характеристик. ТИИЭР, т. 53, № 8, 1965, с 1025-1034.

177. Bell S., Grubber R. JEM Modelling and Measurement for Radar Target Identification. IEEE Trans. On Aerosp. And El Syst., № 1,1993.

178. Вовшин Б.М. Принципы построения сверхширокополосных PJIC наблюдения воздушных объектов. В сб.: Труды 10-ой Юбилейной Международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», Т. 1, Туапсе, 2004, с 36-45.

179. Blake L.V. Guide to Basic Pulse-Radar Maximum Range Calculation. -Naval Res. Lab. Rept 5868, Dec. 1962.

180. В.И. Тихонов. Оптимальный прием сигналов.-М.: Радио и связь, 1983.

181. Иммореев И.Я., Федотов Д.В. Оптимальная обработка радиолокационных сигналов с неизвестными параметрами. М.: Радиотехника, № 10,1998.

182. Винокуров В.И., Ваккер Р.А.Вопросы обработки сложных сигналов в корреляционных системах. -М.: Сов. радио, 1972,226 с.

183. Skolnik M.I. Radar Handbook. Boston: Artech House 1989.

184. Истребитель-бомбардировщик малой дальности F-117A. Начало испытаний малозаметного бомбардировщика В-2. Экспресс информация. Авиастроение, № 16,1990.

185. Радиолокационные характеристики метательных аппаратов. Под ред. JI.T. Тучкова. М.: Радио и связь, 1986.

186. Natauson F. Radar Design Principles. N.Y. Mc. Graw Hill, 1969.

187. D.R. Wehner. High Resolution Radar. Boston, London: Artech House, 1987.

188. Вовшин Б.М. СШП PJIC с безынерационным обзором пространства. -В сб.: Труды 2-го Международного радиоэлектронного форума. МРФ-2005. «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития», т. 2, Харьков, 2005, с 20-33.

189. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи: в 2-х т. М.: Сов. радио, 1963.

190. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988.

191. Хастингс Н., Пикок Дж. Справочник по статистическим распределениям.-М.: Статистика, 1980.

192. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Наука, 1976.

193. Van der Spec G.A. Detection of distributed Target. IEEE Trans. AES-7, № 5 pp 922-931,1971.

194. Ван.дер Спек Г. Обнаружение пространственно-распределенной цели. Зарубежная радиоэлектроника № 9, 1972.

195. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971.

196. Ю.И. Фельдман, Ю.Б. Гидаспов, В.Н. Гомзин. Сопровождение движущихся целей. -М.: Сов. радио, 1978.

197. Иммореев И.Я. Сверхширокополосная локация: основные особенности и отличия от традиционной радиолокации. Электромагнитные волны и электронные системы. Т. 2, № 1, 1997, с 81-88.

198. Репин В.Г., Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. -М.: Сов. радио, 1977.

199. Беллман Р. Введение в теорию матриц. М.: Наука, 1968.

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

201. Спэффорд А. Оптимальная обработка радиолокационного сигнала при наличии отражений от местных предметов. Зарубежная радиоэлектроника, № 10, 1969.

202. Манзинго Р., Миллер Т. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986,448 с.

203. Gabriel W. Adaptive Processing Array Systems. Proc. IEEE, № 1,1992.

204. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1989.

205. Черемисин О.П. Эффективность адаптивных методов пеленгации помех. Радиотехника и электроника, № 9,1989.

206. Райе Дж. Матричные вычисления и математическое обеспечение. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.

207. Уидроу А., Гловер Д., Макул Ф. Адаптивные компенсаторы помех. Принципы построения и применения. ТИИЭР. 1975, Т. 63, № 12, с 69-98.

208. Леховицкий Д.И., Кириллов И.Г., Милованов С.Б. Универсальные адаптивные решетчатые фильтры. Адаптация при заданной оценкекорреляционной матрицы помех. Известия Вузов. Радиофизика №1112, 1992.

209. Журавлев А.К., Ермолин М.В. Быстрая адаптация антенной решетки при наличии пространственно-коррелированных помех. Изв. Вузов, Радиоэлектроника. Т. 29, № 2,1986.

210. Шишков В .А. Радиолокатор. Патент RU 2178185 №2000103296 Гос. реестр изобр. РФ, Бюл. №1 от 10.01.2002.

211. Примеры расчетов дальности действия СШП РЛС на основе формуляров Блэйка

212. Проиллюстрируем методику расчета дальности действия СШП РЛС на конкретных примерах ПВРС и ПЧРС, предложенных в данной работе. Для получения сопоставимых результатов для обоих вариантов, будем полагать одинаковыми:

213. Широкополосность ЗС (д/шя)

214. При заданной широкополосности, характеристики простых ВИС выбираются на основе однозначной связи параметра а в аппроксимации (2.12) и ширины спектра сигнала в (3.2). Для трех значений А/Сшп эту связь иллюстрирует таблица П. 1.