Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 23

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 

Седышев Ю.Н., Седышев П.Ю., Тютюнник В. А., Шевченко А. Ф. Харьковский университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба ул. Сумская 77/79, 61023, Харьков, Украина, кафедра радиотехнических систем

Тел. (057) 341-22-71, e-mail poulsed@yandex.ru. The comprehensive simulation model of 3D multiposition active-passive radars (MP APRs) with spatial coherence is considered and results of statistical experiments are repre­sented. It is shown, that at coincidence of measuring baselines and uses of principle of informa­tion complementarity for modes of MP APRs, it appears possible to solve a problem of the uni­fied hardware-software means on modern analogue and digital element base. Also the consider­able the economic expenditures connected to full-scale tests decrease as with the help to gaug­ing of model blocks by restricted experiment data it is possible to embrace assemblage of alter­natives scenarios and diversity of build-up structures of MP APRs with adapting to exterior cir­cumstances and interaction with dynamic environment.

Введение. Для решения основных проблем построения многопозиционных мало­базовых систем активно-пассивной радиолокации (МП АП РЛС) с когерентной простран­ственно-временной обработкой сигналов известной и неизвестной структуры необходима разработка комплекса аппаратно-программных средств, обеспечивающих техническое воплощение таких систем на современной аналоговой и цифровой элементной базе. Это относится как аппаратно-программной реализации систем обнаружения и оценки пара­метров пространственно-временных сигналов в активных и пассивных каналах РЛС, так и к каналам и алгоритмам межпозиционной обработки сигналов и данных, в которых не­обходимо учитывать наличие средств информационного обмена.

Натурные испытания подобных систем по известному опыту их проведения тре­буют больших экономических затрат и не могут охватить всех вариантов сценариев внешней обстановки и многообразия методов и структур построения МП АП РЛС, что при практически неограниченных количествах комбинаций их взаимодействия предпола­гает необходимость адаптации к внешней обстановке [1, 2, 3]. Решить подобную сово­купность задач невозможно без всеобъемлющего имитационного математического моде­лирования (ИММ) с использованием базы знаний в предметной области[1, 4, 5, 6].. Это позволяет кроме решения общесистемных вопросов разработки и применения МП АП РЛС по предназначению учесть опыт и данные частных результатов натурных испытаний при калибровке имитационных моделей по видам и параметрам радиолокационных сиг­налов МП АП РЛС, методами пространственно-временной обработки и алгоритмам оценки координат. Кроме того, при моделировании процессов обработки сигналов и ин­формации должен быть учтен технологические и физические ограничения, связанные с реализуемостью разработанных методов многопозиционной радиолокации и требования­ми пространственной когерентности отраженных сигналов и сигналов излучателей для заданной номенклатуры целей. В течение последних десятилетий опубликовано масса результатов, относящихся к потенциальным оценкам характеристик таких систем. По­этому моделирование должно обеспечивать оценку степени приближенным полученных характеристик к потенциально возможным при случайном потоке измерений при адап­тивном измерении структур и методов оценок параметров сигналов и координат целей в трехмерном пространстве.

Таким образом, назначение Имитационной Математической Модели (ИММ) опре­деляется следующими задачами построения многопозиционных систем активно - пас­сивной радиолокации:

• Разработка адаптивных методов и алгоритмов решения функциональных задач, специального программного обеспечения для перспективных угломерно-дальномерных, угломерно-суммарно-дальномерных, угломерно-разностно-дальномерных комплексов.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 145

• Обоснование выбора рациональных вариантов построения МП АП РЛС и прин­ципов аппаратно- программной реализации процессоров обработки сигналов известной и неизвестной структуры, а также других компонентов в каналах РЛС с использованием новых информационных технологий.

• Автоматизированная поддержка проведения системных оценок тактико-технических характеристик и технико-экономических показателей существующих и пер­спективных вариантов построения МП АП РЛС и составляющих их систем;

• Имитация условий применения МП АП РЛС, взаимодействия с внешними потре­бителями информации и статистическая оценка показателей качества по установленным критериям и требованиям интегрированной информационной сети;

• Оценка эффективности выполнения целевых задач, режимов функционирования и целесообразности использования МП АП РЛС, как в конкретных ситуациях, так и на всех этапах жизненного цикла без использования масштабных натурных испытаний.

Важнейшей задачей использования комплексной ИММ является отработка методов информационного взаимодействия при интегрировании разнородных источников инфор­мации и поиск рациональных путей унификации и модульности систем обработки сигна­лов и данных

Структура комплексной ИММ МП АП РЛС. При создании комплексной ИММ МП АП РЛС, представленной на рис. 1, были учтены пять основных принципов тео­рии моделирования:

- информационная достаточность - обеспечивается базой знаний в предметной области целевого назначения МП АП РЛС, которое связано с использованием свойств электромагнитного поля и поэтому необходимо учитывать свойства среды распростране­ния, характеристик вторичного излучения целей и методов формирования и обработки пространственно-временных сигналов во всем диапазоне частот интегрируемых актив­ных и пассивных каналов. Это гарантирует уровень априорных данных, обеспечивающий построение адекватной модели.

- осуществимость - связана с наличием доступных информационных технологий, возможностью программирования на языках высокого уровня в комбинированных вы­числительных средах при больших объемах памяти и скорости вычислений в локальных компьютерных сетях.

- множественность - в представленной модели, имитирующей систему МП АП РЛС, размещенную на четырех позициях, обеспечивается моделирование неограниченно­го количества ситуаций. Это достигается благодаря сценариям, в соответствии с которы­ми управляется имитатор (конструктор) ансамблей (счетного множества) пространст­венно-временных сигналов, а также геометрические конфигурации системы, количество и типы измерителей в пунктах излучения и приема сигналов.

- агрегатирование - Возможность быстрой и гибкой перестройки модели при из­менении задач исследования. МП РЛС и МП КПЛ представляют собой иерархическую ветвящуюся структуру, основанную на выделении уровней и ветвей в организации логи­ческих и вычислительных процедур, имеющих чётко выраженные семейства управляю­щих и подчинённых элементов.

Иерархическая структура предполагает необходимость использования при исследова­нии каналов МП АП РЛС их комплексной модели с оценкой эффективности функциониро­вания по интегральному показателю, а также обеспечивает декомпозицию на блоки частных функциональных моделей с оценкой эффективности по заданным показателям.

- Параметризация - блоки системы в модели выполнены по функционально-модульному принципу и для ускорения процесса всеобъемлющего моделирования их ха­рактеристики можно задавать в виде таблиц или стандартных процедур с обоснованием и контролем адекватности по данным частного имитационного моделирования или калиб­ровки данными натурных экспериментов.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 146

Одним из фундаментальных принципов построения ИММ является наличие в ней общего имитатора воздушной, наземной и морской электромагнитной обстановки и соот­ветствующей базы данных, обеспечивающих формирование имитирующих воздействий, адекватно преобразованных предыдущими блоками ИММ, к входам каждого блока ин­формационного конвейера.

В соответствии с требова­ниями выполнения функцио­нальных задач в различных ре­жимах работы структура и со­став ИММ активных и пассив­ных каналов МП АП РЛС вклю­чает аппаратно-программные средства, которые обеспечивает совместную оценку угловых ко­ординат, формирование вектора признаков объектов и определяет приоритетность обслуживания распознанных целей базово -корреляционными каналами об­работки. С использованием дан­ных об угловом положении це­ли в антенных системах разне­сенных в пространстве пере­дающих и приемных позиций системы обеспечивается син­хронный обзор по времени за­паздывания сигнала в корреля­ционных измерителях угловых координат, суммы и разности дальностей на измерительных базах (ПОИ КО). При этом для

Рис. 1. Структура комплексной ИММ

МП АП РЛС

обеспечения формирования расширенного вектора состояния каждой цели применяются ал­горитмы устранении ложных пеленгов и корреляционное отождествление. Совокупность выходной информации объединяется в системе ВОИ МП АП РЛС, отождествляется и пре­образуется к виду, удобному для потребителя (пользователя).

Возможность взаимодействия функциональных блоков системы определяется про­граммно-алгоритмическим комплексом пользовательского интерфейса, обеспечивающего планирование экспериментов, в виде статических и динамических сценариев целевой и электромагнитной обстановки в зоне действия МП АП РЛС (КПЛ), отражающие их свой­ства в условиях информационного взаимодействия с потоками отраженных сигналов и сигналов БРЭС воздушных объектов. Автоматизированное рабочее место оператора ИММ предназначено для визуализации и документирования результатов моделирования, а также имеет встроенные программы его интеллектуальной поддержки.

Примеры моделирования свойств МП АП РЛС с использованием комплексной ИММ.

1.   Формирование модели сценария и ансамбля про­странственно-временных сигналов активных и пассивных

каналов МП АП РЛС (рис. 2).

Сценарий определяет конфигурацию и место дисло­кации приемных и передающих позиций МП АП РЛС, а также пространственное положение объектов радиолока­ционного наблюдения относительно РЛС, их характери-Рис. 2 стики, существенные для активных и пассивных каналов.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 147

Это определяет исходные данные для формирования в ИММ конструктора сигналов и пространственных модуляторов ансамбля пространственно-временных сигналов в диапа­зонах частот активных РЛС и станции радиотехнической разведки высокой точности в соответствии с характеристиками бортовых средств излучения. Для подвижных объектов формируются циклограммы данных (массивы) с привязкой к единому времени.

2. Исследование статистических характеристик процессоров обработки простран­ственно-временных сигналов и данных для получения координатной информации в ка­налах МП АП РЛК (рис. 3).

а б в

Рис. 3. а - Отклонение математического ожидания оценок координат от траектории движения цели в трехмерном пространстве; б - Статистические эксперименты по определению области пространственной

неопределенности источника радиоизлучения в трехбазовом комплексе пассивной радиолокации; в - Статистические эксперименты по определению области пространственной неопределенности цели в трехбазовом комплексе

активной радиолокации

Заключение. Представленные имитационные модели систем обработки сигналов и оценки координат в многопозиционных системах активно-пассивной радиолокации на основе перспективных СРТР высокой точности и МП РЛС с высокой степенью про­странственной когерентности эхо-сигналов могут служить инструментом для отработки принципов построения информационно-разведывательных сетей , их унифицированных компонентов и модулей на основе освоенных технологий, а также средств РЭБ для по­давления таких систем.

Литература

1. В.С. Черняк. Многопозиционная радиолокация. «Радио и связь», М.1993. (W.S. Chernyak, Fundamentals of Multisite Radar Systems. Gordon and Breach Science Publishers. 1998).

2. Yu.N.Sedyshev, V.N. Gordienko."The Coherent Bistatic Radar With Multi - Stage Space -Time Adaptive Processing of Signals and Jamming". IEEE RADAR2000, 8-12, May, 2000, Alexandria, VA, USA, pp. 329-334.

3. Ю. Н. Седышев, П.Ю. Седышев, В.А. Тютюнник. Принципы адаптации в много­позиционных системах активно-пассивной радиолокации, Сборник научных трудов Ме­ждународный радиоэлектронный форум МРФ2005. Международная конференция «Сис­темы локации и радионавигации». ХГТУРЭ.- 2005.- Том 2. - С.34-43. Харьков.

4. Michael C. Wicks. Radar the Next Generation - Sensors as Robots", IEEE Int. RADAR2003. paper Ra031002.pdf, Adelaide, Australia, 3-5 September, 2003.

5. Richard Norland . Digital Signal Processing in Binary Phase. Coded CW Multistatic

Radar, IEEE Int. RADAR2003. Paper Ra030004.pdf, Adelaide, Australia, 3-5 September, 2003.

6. B. Mojarrabi, J. Homer, K. Kubik, Analytical Solution for target location using Bistatic Multi-transmitter and Multi-receiver techniques. IEEE Int. RADAR2003. Paper Ra030059 .pdf, Adelaide, Australia, 3-5 September, 2003.

СРРСН'2008

I-ч.І - 148

M^'2008

СИНТЕЗ АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОГА ОБНАРУЖЕНИЯ, ОПТИМАЛЬНОГО ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА СРЕДНЕГО РИСКА, ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ МЕЖДУПЕРИОДНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ СИГНАЛА

Седышев С.Ю., Гуцев Р.А., Калютчик В.С. Учреждение образования «Военная академия Республики Беларусь» Республика Беларусь, 220057, Минск-57, кафедра радиолокации и приемо-передающих устройств. Тел.+375172874379, E-mail: sedgor@yandex.ru The report examined the formation of an optimal synthesis algorithm detection threshold for arbitrary correlation signal and sufficient statistics at the entrance to a chi-square distribution with 2n degrees of freedom. For solutions transcendent equation in the form of analytic ap­proximation used W-Lambert functions for positive x. A comparison of analytical solutions with the results of numerical simulation.

В работах [4-6] показано, что оптимальный по критерию минимума среднего риска (КМСР) порог обнаружения определяется из уравнения

^ Po(z*) = Pi(z*), (1) где p0(Z), p1(Z)- плотности распределения вероятностей на входе устройства принятия

решений (УПР) в отсутствие и при наличии полезного сигнала.

Для неадаптивной междупериодной обработки (МПО) и нормального распределе­ния отсчетов комплексной огибающей принятого сигнала предпороговая статистика на входе УПР может быть представлена %2-распределением с 2n числом степеней свободы

[2, 3]

Po(Z )■

n0

i---е   0 ,   р\(2) -|

где Г(п)-(п -1) - гамма-функция, п0 и п1 половина числа степеней свободы х2- распре­деления при отсутствии и наличии сигнала, 2 0 и 21 - математическое ожидание случайной величины 2 на входе УПР при отсутствии и наличии сигнала.

Для случая равенства параметров «0 и п1 уравнение (1) решается аналитически [4-6].

Цель доклада - показать возможность применения Ж-функции Ламберта [1] для на­хождения аналитического решения уравнения (1) в случае, когда «0 и п1 различны.

Половина числа степеней свободы х2 - распределения при отсутствии (п0) и нали­чии сигнала (п1 ) не равны в случае произвольной корреляции сигнала и сочетания его междупериодного когерентного и некогерентного накопления. После подстановки (2) в (1) это приводит к уравнению

(3)

_1_

Г (ni)

e Zl , Z > 0 , (2)

Z*n0-ni /0 •^^il 111 = exp^Z* Z^Z°

0 Г К) Z 0n0       Я      Z 0 Zi

где для удобства преобразований временно обозначим 20 - 20 п0 и 21 - 21 п1.

Уравнение типа (3) является трансцендентным относительно 2* и может быть ре­шено аналитически с использованием так называемой функции Ламберта [1]. Функция Ламберта (Ж-функция) определяется как обратная функция

1¥(х)-1 ех ], то есть   х ех - 2 » X - Ж(2), (4) где х - в общем случае комплексное число.

Ж-функция изучалась ещё в работах Эйлера в 1779, но не имела самостоятельного зна­чения и названия вплоть до 1980 года. Как самостоятельная функция была впервые введена в системе компьютерной алгебры Мар1е, где для неё использовалось имя ЬатЬеМЖ.

Уравнение (4) всегда имеет бесконечное число решений, большинство из которых ком­плексные [1], т.е. Ж(х) - многозначная функция. Разные возможные решения обозначаются

Z

СРРСН'2008

1-ч.1 - 149

целым числом, называемым ветвью и записывают как Жк (х), где к = ±0, ±1,.... Когда х - дей­ствительное число, уравнение (4) может иметь два действительных решения Ж0 (х) и Ж-1 (х) . Для приближённого вычисления Ж-функции можно использовать ее аппроксимации вида [1]:

0.665 • [1 + 0.0195 • 1п( х +1)] • 1п( х +1), 1п - 4) - [1 -1/ 1п(х)] 1п[1п(х)], 0 < х < 1000 х > 1000 (5)

2   3  3   8 4   125  5   54 6   16807 7 х-х + х х +-х--х +-х , х < 0;

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