Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 21

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

 

0,00

 

 

 

-1 00

-0 50

0 00 0 50

log shape parameter; CNR=0 dB, N=100

1 00

1 50

Рис. 2. Оценки параметра формы методом КС и моментов для разных истинных значений параметра формы. Сумма ^-распределенной помехи и известного шума приемника.

о

со

й

сл

О)

со Е Ъ

О)

ter et

m

ra ra p

e p a h

S

СРРСН'2008

1-ч.1 - 130

МРФ'2008


 

-♦-KS

 

20,00

 

 

f

 

m1-m2-m3 true nu

 

18,00

 

 

i

 

16,00

 

 

1

 

14,00

 

 

 

 

12,00 10 00

 

 

f

 

 

 

/

 

 

8,00

 

/

 

 

6,00

 

J?

 

 

4,00

 

 

 

■ ■

2,00

-0:00-

 

^^^^

 

-1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50

log shape parameter; N=100

Рис. 3. Оценки параметра формы методом КС и моментов для разных истинных значений параметра формы. Сумма K-распределенной и гауссовской помех с неизвестными параметрами

 

 

 

 

 

 

I

 

—•—KS, N=100 -■-log z, N=100 —*—log z, N=1000

 

 

 

 

 

 

true nu

 

16,00

 

 

I-

 

14,00

 

 

w

 

12,00

10 00

 

//

J

/

 

 

 

/ //

 

 

8,00

 

/ //

 

 

6,00

/

 

 

 

4,00

 

 

 

 

2,00

"    "      *      ' 0,00-

 

 

 

-1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50

log shape parameter

Рис. 4. Оценки параметра формы методом КС и "log z" для разных истинных значений параметра формы. K-распределенная помеха

СРРСН'2008

1-ч.1 - 131

В заключение можно отметить, что известные в литературе методы оценивания па­раметра формы основаны на использовании специфических свойств K-распределения, гамма-распределения или распределения Вейбулла. В отличие от них, предложенный ме­тод весьма универсален. Для применения предлагаемого метода требуется только, чтобы существовала пригодная для вычислений интегральная функция распределения.

В данной работе этот метод применен для решения сложной и не имевшей удовле­творительного решения задачи оценивания параметра формы в смеси не гауссовской и гауссовской помехи. По-видимому, этот подход в силу его универсальности можно рас­пространить и на другие задачи оценивания. В частности, в принципе возможно также совместное оценивание нескольких неизвестных параметров распределения с использо­ванием алгоритмов многомерной максимизации.

Литература

1. K.D.Ward, RJ.A.Tough, S.Watts, Sea Clutter: Scattering, the K Distribution and Ra­dar Performance, The Institution of Engineering and Technology, London, 2006.

2. Billingsley, J.B., Low-Angle Radar Land Clutter, William Andrew Publising, 2002.

3. Рао С.Р., Линейные статистические методы и их применения, М., 1968.

4. Kuiper, N. H. (1962). "Tests concerning random points on a circle". Proceedings of the Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Series A 63: 38-47.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 132

СОЗДАНИЕ НИЖНЕГО ЯРУСА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ПОЛЯ НА ОСНОВЕ СЕТИ СТАЦИОНАРНЫХ ПОСТОВ РТВ, ОСНАЩЕННЫХ НЕОБСЛУЖИВАЕМЫМИ УНИФИЦИРОВАННЫМИ РЛС Х - ДИАПАЗОНА

Литвинов В.В., Зюкин В.Ф., Климченко В.И.

Харьковский университет Воздушных Сил имени Ивана Кожедуба (ХУ ВС) 61023, Украина, Харьков, ул. Сумская, 77/79; тел. (057) 343-40-26

For detection of low-altitude targets, control of small aviation flights, protecting the ob­jects from terrorism it is suggested to create the continuous low-altitude radar field on the basis of radar troops site network, as well as unattended unified radars of X-band (8 - 12,5 GHz), placed on stationary towers. Collection (for further processing and display in radio-technical centers) of radio-location signals and information got from radars, can be carried out in the auto­matic mode by means of tower radio communication channels. A technical design and advan­tages of such radar network comes into a question. Standard airborne meteorological and navi­gation radars of civil aviation airplanes of type «Groza-26» («Buran») can serve as their proto­type.

Введение. Создание и поддержание эффективного сплошного радиолокационного (РЛ) поля (РЛП) на малых высотах (до 3 км с нижней кромкой 50-100 м) всегда было важнейшей задачей радиотехнических войск (РТВ) Противовоздушной обороны [1,2].

С течением времени острота проблемы маловысотного (МВ) РЛП для развитых стран не уменьшается, а возрастает, в т.ч. и для Украины - несмотря на снижение уровня военных угроз и её внеблоковый статус. Это связано с бурным развитием малой - в основном частной - авиации, ростом террористических угроз и разного рода попыток незаконного использования воздушного пространства.

Мировая тенденция - интеграция военных и гражданских (УВД) систем РЛ контроля воздушного пространства в системы единого РЛП [1,2]. Однако стратегия ИКАО в целом стимулирует снижение роли первичной радиолокации (Концепция CNS/ATM), что чётко просматривается и в Украине [1]. Взаимодействие УВД с РТВ имеет место лишь в трассовом полётном пространстве, т.е. на средних и больших высотах. Следовательно, РТВ должны строить собственную достаточно густую сеть РЛС МВ поля.

При подъёме антенн на 30...50 м для покрытия всей территории Украины необходимы 120...150 позиций МВ РЛП. Такая сеть традиционных маловысотных РЛ рот экономически и организационно совершенно неприемлема, что было очевидно уже к началу 80-х годов [1]. Необходимо переходить к системе РЛ постов по принципу: один пост - один постоянно работающий РЛ комплект максимальной надёжности и минимальной сложности и стоимости. К тому же отечественные номинально маловысотные РЛС фактически являются радиолокаторами средних и малых высот; для класса МВ они слишком тяжелые, громоздкие, энергоёмкие и дорогие. Для МВ РЛ постов нужно и можно создавать специализированные РЛС с небольшой дальностью и потолком зоны. Естественно использовать коротковолновую часть сантиметрового (X-band) диапазона волн: 8..12,5 ГГц.

Принципы построения и рекомендуемые ТТХ X- band РЛС МВ. 1. Укорочение длины волны при уменьшении размеров зоны обзора - распространенная практика [1], например, при переходе от трассовых РЛС больших и средних высот (радиус зоны обзора гм ~ 200 nm ~ 370 км, длина волны X ~ 23 см) к аэродромным или «МВ» м ~ 100 nm ~ 180 км, X ~ 10 см). Дальнейшее уменьшение зоны по дальности - до гм ~ 50 nm ~ 90 км ведёт в Х-диапазон: X ~ 2,3.. .5 см.

2. Маловысотные РЛС нового поколения целесообразно выполнять как масштабированные «копии» 3-координатных импульсных обзорных РЛС (рис. 1) S-диапазона волн (X 10 см). Рекомендуется выбор X ~ 2,3...3 см, что позволит ограничить размеры антенн до 2 м х 2 м (рис. 2). Коэффициент масштабирования антенн - около 3. Сохраняются: однозначное измерение и высокое разрешение по дальности, многолучевое

СРРСН'2008

1-ч.1 - 133построение «косекансной» зоны обнаружения, малая ширина лучей диаграммы направленности антенны - около 1,5о. Частота посылок импульсов - 500 / 1000 Гц. Радиоимпульсы - простые, длительностью 1 / 0,5 мкс, разрешение по дальности - 150 / 75 м.

Рис. 1. РЛС 19Ж6 на позиции (1=10 см, Аэф -5 м2, Рср =3 кВт, гм -150 км при ЭПР цели 1 м2, масса более 35 т)

до 50 м

Рис. 2. Схематическое представление РЛС Х - диапазона ( под обтекателем) на вышке

3. В качестве конструктивной основы МВ РЛС целесообразно принять самолётные РЛС типа «Буран», «Гроза» (Украина), «Контур-10Ц» (РФ, рис. 3): рабочая длина волны - 3 см, эффективная площадь раскрыва антенны Аэф - до 1 м2, средняя мощность излуче­ния передатчика до 50 Вт при потребляемой мощности до 500 Вт, масса менее 100 кг. РЛС скомпонованы в виде функциональных блоков и волноводно-кабельных соединений. Достоинства: блочная модульность, простота защиты от метеофакторов, малые габариты и масса блоков, и комплекта в целом, малое энергопотребление, простота ремонта и об­служивания. Могут быть использованы наработки и других украинских производителей наземных (береговых) и корабельных РЛС Х-диапазона (НПО «Квант» и его «наследни­ки»).

4. Рекомендуемый потолок (по легкомоторному самолету) косекансной зоны обнаружения пм - около 3 км, радиус зоны обзора гм ~ 80 км.

В режиме регулярного кругового обзора из обобщенного уравнения радиолокации следует:

гм =РсрGэАэф,

где, Оэ - эквивалентный коэффициент усиления (коэффициент формы зоны обнаружения). Для косекансной формы зоны обнаружения («мертвой воронкой» пренебрегаем) Оэ=2/81и(Ьмм)[2-81п(Ьмм)]-[81и(Ьмм)]-1.

Будем считать остальные параметры, входящие в обобщенное уравнение радиолокации, неизменными. При этом потребный для РЛС Х-диапазона энергопотенциал ниже на 27 дБ относительно РЛС 19Ж6. С учётом меньшей площади антенны РЛС Х-диапазона эф=2...4 м2) средняя мощность излучения Рср < 50 Вт (возможно - 20...30 Вт).

Например, увеличив в РЛС «Контур-10Ц» (рис. 3) Аэф до 3 м2, Рср до 50 Вт, нарастим её потенциал на 20 дБ. Это позволит увеличить дальность зоны обзора (узким

Рис. 3. Метеонавигационная бортовая РЛС «Контур-10Ц» =3,2 см, Аэф - до 0,15 м2, Рср - до 10 Вт, гм ~30 км в реж. «Метео», масса 12 кг):

а) антенный блок (щелевая антенная решетка);

б) многофункциональный индикатор; в) приемопередающий блок

в

СРРСН'2008

1-ч.1 - 134лучом, с шириной по углу места - около 1,5°) в 3 раза: гм ~90 км. Для заполнения изовысотного участка (hM=3 км) косекансной зоны обнаружения лучами такой же ширины (достаточно 3 луча) потребуется увеличить потенциал РЛС всего на ~1 дБ.

В генераторе СВЧ можно использовать маломощный магнетрон украинского производства с перестройкой несущей частоты.

5. Необходимая дальность радиогоризонта достигается установкой РЛС на вышках (мачтах) высотой 40..50 м (рис. 4), защита от метеофакторов и малое потребление привода вращения - размещением РЛС под радиопрозрачным обтекателем (рис. 2) и применением экономичных и надёжных безредукторных приводов вращения (соответствующий отечественный опыт, в частности на НПО «Квант», имеется).

6. Безотказность достигается полным дублированием функциональных модулей.

Плотность МВ РЛ постов позволяет использовать "безлюдные" технологии за счёт трансляции в радиотехнические центры по радиолиниям Х-диапазона РЛ информации и даже эхо-сигналов для последующей обработки (аналогично корреляционно-базовому многопозиционному РЛ комплексу 5Д37 «База»).

Профессиональные кадры при этом на МВ РЛ постах не потребуются.

Информативность МВ РЛС Х-диапазона, системные эффекты. 1. Размеры элемента разрешения по азимуту, дальности и углу места минимальны. Они соответствуют рациональным для обзорной радиолокации стандартам, обеспечивают хорошие точности отсчётов координат объектов локации, трассовую обработку РЛ информации и высокое качество информационного обеспечения любых задач разведки и управления.

Сужение лучей диаграммы направленности антенны до 1о технически возможно, но нецелесообразно.

Рекомендуемая ширина спектра излучения - 1...2 МГц. Дальнейшее    расширение    спектра    «дробит»    объект на «блестящие точки», но реального прироста информативности не даёт (40-летний опыт неудачных попыток [1], включая серийную РЛС 22Ж6М).

2. Основной темп кругового обзора - классические 6 об/мин или 10 с/обзор. Удвоенный темп (5 с/обзор) возможен, но в сплошном МВ поле практически не нужен и даже вреден (повышенный расход мощности и ресурса привода вращения антенны).

3. Низкая частота посылок (500 Гц) устраняет опасность наложения пассивных помех второго такта (от гор и метеообразований), особо опасных для слабых сигналов на границе зоны обнаружения. При этом гарантируются [1] высокоэффективная адаптивная селекция движущихся целей (практически без эффекта «слепых» скоростей) и обеспечивается доплеровско-спектральная идентификация (классификация) объектов локации, включая отождествление отметок в трассах и разделение летательных аппаратов и наземного транспорта. Для распознавания «спектральный портрет» значительно удобнее, информативнее и проще, чем «дальностный портрет»; есть положительный опыт ЗРВ и исследований на РЛ технике РТВ [1].

4. В малые антенны не «вписываются» привычные каналы определения госпринадлежности (свой/чужой или IFF - друг/враг), однако надобность в них отпадает по мере всемирного внедрения обязательной технологии ADS-B (broadcast) - трансляции каждым летательным аппаратом своих точных координат в широковещательном режиме. Опасным будет считаться «молчащий» воздушный объект, либо сообщающий ложные данные.

Рис. 4. Мачта (высота 30...50 м) с антенной бистатической РЛС «Струна» (ОАО НИТЕЛ, РФ)

СРРСН'2008

1-ч.1 - 135

5. Переходить к более плотным боевым порядкам (при соответствующем снижении потенциала РЛС) с энергетической точки зрения выгодно, так как энергетический выигрыш при каждом уменьшении радиуса зоны обнаружения (зоны ответственности) отдельной РЛС в 2 раза (на октаву) достигает 12 дБ. С учетом того, что число потребных позиций для сплошного МВ РЛП при этом увеличивается в 4 раза, энергетический выигрыш для всей системы МВ постов составит 6 дБ на октаву. Кроме того, высота нижней кромки МВ РЛП уменьшается примерно в 1,4 раза.

Оптимизация пунктов размещения постов с учетом рельефа местности позволит решить задачи формирования сплошного РЛП и функционирования системы связи между пунктами при числе позиций для Украины - около 100, с радиусом зоны ответственности поста - 50 км (пространственный шаг постов - 80...100 км) и нижней кромкой сплошного

РЛП - до 50 м.

Суммарные затраты электроэнергии при функционировании РЛС всех позиций не превысят 50 кВт, что примерно на порядок меньше, чем при создании нижнего яруса РЛП традиционными методами.

Рекомендуемые МВ РЛ посты могут применяться в комплексе с существующими РЛС для наращивания зоны обнаружения в ответственных направлениях, при создании локального (очагового) РЛП для прикрытия важных объектов.

6. Обслуживание постов будет сводиться к пополнению запасов горючего и замене вышедших из строя модулей РЛС и элементов каналов связи; охрана может осуществляться наемным персоналом.

7. Стоимость (на мировом рынке) береговых, бортовых (корабельных, авиационных) РЛС Х-диапазона в типовой комплектации обычно не превышает $10 тыс. В совокупности с вышкой (аналогичной вышке мобильной связи, рис. 4) оборудование МВ РЛ поста будет стоить примерно на 2 порядка меньше, чем соответствующее оборудование позиции с РЛС типа 19Ж6 (рис. 1).

8. Ввиду высокой пространственной направленности и низкого уровня излучений МВ РЛ поста степень его воздействия на окружающую среду будет не большей, чем вышек мобильной связи, что позволит избежать конфликтов с местным населением, обусловленных экологическими соображениями .

9. Можно определить ряд проблемных вопросов, связанных с построением сети стационарных МВ постов РТВ, оснащенных необслуживаемыми унифицированными РЛС Х - диапазона:

^ апробация основ функциональной модульности и технической унификации РЛС

РТВ;

^ освоение распознавания объектов по спектральному портрету;

^ определение госпринадлежности объектов с использованием технологии ЛБ8-Б;

> конструкция вышки, энергоснабжение, оснащение территории МВ РЛ постов; ^ частотный ресурс, землеотвод - их законодательное обеспечение;

^ организация сетевой связи с опорой на систему РЛ постов;

> возможности коммерческого использования избытка информационно-связных ресурсов.

Литература

1. Литвинов В.В. Радиолокаторы систем контроля воздушного пространства: ретроспектива и современные проблемы интеграции и унификации // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Том 3, № 4. - С. 61-74.

2. Литвинов В. В., Зюкин В.Ф., Маляренко А. С. «Пути развития системы и средств радиолокационного контроля воздушного пространства» // Наука 1 оборона. -1994.- № 3.-Киев: Варта. - С. 10 - 16.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 136

СОВРЕМЕННАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ В ФОРМИРОВАНИИ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА

Кучеров Ю.С.1, Назаренко И.П. 1, Гапотченко О.О.2, Шентябин А.Н.2 1 ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники» 105082, г. Москва, ул. Б. Почтовая, 22. Тел. (495) 267-66-04, е-mail: skala@aha.ru

2 ФГУП «НТЦ Промтехаэро» 105120, г. Москва, Сыромятнический пр. 6. Тел. (495) 917-28-25, е-mail: ale1284@yandex.ru In the article the place and the state of contemporary radar in the traditional fields of ap­plication is shown. Are examined the new possibilities of increasing in the effectiveness, reti­cence and vitality of radar equipment, the versions of systems approach to the solution of the prevailing problems. The survey of the directions of giving to the developed means of radar re­connaissance of new properties is made.

В настоящее время значение радиолокации в применении для хозяйственных, про­мышленных и оборонных нужд не снижается. Без применения радиолокации не обходят­ся в сельском и лесном хозяйстве, геофизике и географии, гидрологии и океанографии. Но основное предназначение радиолокация по-прежнему находит в традиционных облас­тях применения: военном деле и гражданской авиации.

Решение основных проблем, связанных с совершенствованием современных систем и подсистем разведки и наблюдения за обстановкой в воздушном пространстве различ­ных уровней и направленности, во многом зависит от создания единого информационно­го пространства сетевого типа. Его основное свойство - способность интегрировать по­токи данных от различных средств и систем обзора воздушного пространства, обеспечи­вать обработку, преобразование, отождествление и распределение информации в про­странстве с темпом и качеством, достаточным для выбора и применения эффективных исполнительных систем для каждого типа воздушного объекта.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа