Скачать

УДК 621.396.96

 

АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ

ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДОПЛЕРОВСКОЙ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ

 

И.В. Головкина, М.Н. Васильева,

научный руководитель канд. техн. наук Лютиков И.В.

Учебно-военный центр Военно-инженерного института

Сибирский Федеральный университет

 http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2014/pdf/d03/s61/s61_007.pdf

Как известно, для многофункционального истребителя задача по обнаружению воздушных целей (ВЦ), в том числе гиперзвуковых (ГЗВЦ) является первичной и весомо влияющей на исход предстоящего воздушного боя [1]. Некоторые существующие однопозиционные импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станции (ИД БРЛС) обладают рядом недостатков,  обусловленных следующими особенностями решения ими задачи обнаружения. Использование нескольких  частот повторения зондирующих импульсов  с целью устранения, так называемых «слепых» зон, обусловленных бланкированием приемника на время излучения и для однозначного измерения дальности до ВЦ [2, 3], реализует согласованную обработку принимаемой пачки импульсов и принятие решения о её наличии или отсутствии за время каждого интервала её накопления (когерентного и (или) некогерентного). Объединение информации о результатах обработки сигналов за интервалы накопления на нескольких частотах повторения  при этом не производится. Это приводит к нерациональному расходу энергетического ресурса станции, к потере потенциальной возможности использования результатов обработки сигналов за всё время облучения цели (все интервалы накопления на различных частотах повторения). Из работы [4] известно, для устранения указанных недостатков в теории синтезированы алгоритмы обнаружения ВЦ (не ГЗВЦ) для ИД БРЛС отличающиеся от существующих использованием многоканальной корреляционно-фильтровой обработки с частой во время-частотной  области сеткой, учитывающей априорную неопределенность по трем параметрам (частоте Доплера, времени задержки и длительности принимаемых импульсов), а также некогерентной обработки на основе метода отношения правдоподобия за несколько частот повторения  зондирующих импульсов). Из работы [15] известен синтез эффективного алгоритма обнаружения ВЦ, осуществляющих интенсивное маневрирование в условиях, при которых резко проявляются ракурсные зависимости как радиальной, так и тангенциальной составляющих вектора скорости ВЦ (при выполнении фигур высшего пилотажа, «зависания» её в воздухе, выполнения противоракетного манёвра, движения по касательной), особенно на малых дальностях.

Учитывая зависимость (1) девиации частоты  принимаемого эхо-сигнала на фиксированной длине волны , отраженного от ГЗВЦ на большей дальности  можно сделать вывод о том, что алгоритм [15] можно адаптировать под обнаружение ГЗВЦ путём его оптимизации по критерию увеличения максимальной дальности её обнаружения, при заданных ресурсных ограничениях и качестве не хуже требуемого.

По мере сближения  ИД БРЛС истребителя с ГЗВЦ, находящейся на дальности , тангенциальная составляющая скорости  растёт и соответственно увеличивается частотная девиация  принимаемого на фиксированной длине волны  отраженного сигнала от ВЦ.

 .                                                                       (1)

 

Это обстоятельство потребует увеличения размерности параметрического пространства и её учёт при создании дополнительной многоканальности путем введения в алгоритм обнаружения линейки ЛЧМ-фильтров, тем самым устраняя априорную неопределенность девиации частоты принимаемого сигнала и увеличивая тем самым степень согласованности его обработки. Этот сигнальный признак может быть использован  в алгоритмах  сопровождения и наведения для оценки угловой скорости линии визирования (по координатной информации измерений частотной девиации).

В [5-11] также представлены различные варианты построения обнаружителей сигналов, отражённых от маневрирующих воздушных целей, показаны их недостатки и достоинства.

Учитывая указанные недостатки существующих однопозиционных ИД БРЛС по обнаружению интенсивно маневрирующих целей, а также ГЗВЦ, предлагается аналогично [4] использовать многоканальную корреляционно-фильтровую обработку с частой время-частотной  сеткой, но учитывающей априорную неопределенность уже по четырем параметрам (частоте Доплера,  девиации частоты,  времени задержки, длительности принимаемых импульсов), а также некогерентную обработку на основе метода отношения правдоподобия за несколько частот повторения  зондирующих импульсов (т.е. за всё время облучения цели, используя при этом результаты наблюдений за время предыдущих интервалов накопления). Решить поставленную задачу позволит разрабатываемый алгоритм.

Цель работы  − синтез  алгоритма обнаружения гиперзвуковых воздушных целей для ИД БРЛС устраняющего априорную неопределенность по времени задержки, длительности, частоте Доплера,  девиации частоты принимаемого сигнала.

Синтез алгоритма осуществлен в следующей последовательности [12-14]:

  1. Определение максимального значения отношения правдоподобия по информации с выходов частотно-временных каналов ИД БРЛС, вычисление решающей статистики ;
  2. Получение закона распределения решающей статистики ;
  3. Определение критической области критерия отношения правдоподобия по распределению решающей статистики путем нахождения значения порога , обеспечивающего заданную условную вероятность ошибки первого рода – условную вероятность ложной тревоги .

Выводы

 Таким образом, предполагается, что применение разработанного алгоритма обнаружения гиперзвуковых ВЦ для ИД БРЛС на основе метода отношения правдоподобия за несколько  интервалов когерентного накопления, устраняющего априорную неопределенность по времени задержки, длительности импульсов, частоте Доплера и девиации частоты приведет к существенному увеличению условной вероятности правильного обнаружения гиперзвуковых ВЦ, а значит и максимальной дальности её обнаружения, что в дальнейшем требует подтверждения результатами имитационного моделирования с использованием метода Монте-Карло.

Литература

 

  1. Канащенков А.И. и др. Облик перспективных бортовых радиолокационных систем. Возможности и ограничения. – М.:ИПРЖР, 2002.
  2. Многофункциональные радиолокационные системы: учеб. пособие для вузов / П. И. Дудник, А. Р. Ильчук, Б. Г. Татарский; под ред. Татарского. - М.: Дрофа, 2007. -283, [5] c. : ил. – (Высшее образование. Радиотехнические системы).
  3. Черных М.М., Богданов А.В., Буров А.С. и др. Анализ информационных свойств когерентных радиолокационных сигналов//Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер «Приборостроение», 1999 г., №4. 16 -26 с.
  4. Лютиков, И. В. Алгоритм обнаружения воздушных целей на основе совместного отношения правдоподобия для двухпозиционного авиационного радиолокационного комплекса / Лютиков И.В., Замараев В.В // Радиотехника (журнал в журнале), №10 – г. Москва, 2008.
  5. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей. - М. : Радио и связь, 1993. 320 с.
  6. Логвинов М. А., Буров А. С., Барцевич С. Н. Алгоритм сопровождения маневрирующих целей с учетом данных первичной обработки сигнала // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование», 2012 г., №1.
  7. Ильчук А.Р., Жуков М.Н., Ладыгин В.А. Обнаружитель сигналов маневрирующих воздушных целей в бортовых РЛС с использованием дискриминаторов // Радиотехника 2010 г., №7.
  8. Ильчук А.Р., Меркулов В.И., Самарин О.Ф., Юрчик И.А. Влияние интенсивного маневрирования целей на показатели эффективности системы первичной обработки сигналов в бортовых РЛС // Радиотехника. 2003. № 6.
  9. Ильчук А.Р., Меркулов В.И., Юрчик И.А. Особенности обнаружения сигналов в бортовых РЛС при наблюдении интенсивно-маневрирующих целей // Радиотехника. 2004. № 10.
  10. Кошелев В.И., Белокуров В.А. Синтез и анализ обнаружителей радиолокационных сигналов, отраженных от маневрирующей цели // Радиоэлектроника. 2005.№ 3.
  11. Ильчук А.Р., Киселев В.В., Ладыгин В.А. Структура обнаружителя сигналов от маневрирующих целей на основе метода разладки случайных процессов. Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы // Материалы Международной научно-технической конференции. Дивноморское. Россия. 2007.
  12. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я. Д. Ширмана. – М.: Радиотехника, 2007. – 512 с.: ил.
  13. Статистические выводы и связи. М. Кендалл, А. Стюарт, Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1973.
  14. Теория вероятностей: Учебник для студ.вузов/Е.С. Вентцель.-9-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2003.–576 с.
  15. Дипломная работа Петрова М.А. «Разработка алгоритма обнаружения интенсивно-маневрирующих воздушных целей для импульсно-доплеровской бортовой РЛС». ВИИ СФУ 2013 г.