Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 33

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 

Азимут оценивается как «начальная фаза» косинусоиды путем сравнения с опорным &т=созт^8т(Рт), где рт=2п(т-1)/М, а угол места находится, используя равенство (8)

Р = агс^

Ефт 8Іп(Рт)

ЕФт С0ЇЗ(Рт)

т

: агссо8

2 \1 "2

м е фт

(9)

Соотношения (9) не будут давать грубых ошибок, если фазы фш оцениваются одно­значно. Поскольку однозначное измерение фазы возможно только на интервале от-п до п, то требуется перед использованием соотношений (9) устранить неоднозначность этих измерений. Для этого можно использовать известные подходы [4]. Таким образом, про­цедуры оценивания двух угловых координат фазовым методом включают в себя оцени­вание фазового распределения, устранение неоднозначности оценок фаз и вычисления по формулам (9). Заметим, что устранение неоднозначности основано на простых вычисли­тельных операциях [4]. Главное отличие этого метода от ранее рассмотренных состоит в

СРРСН'2008

1-ч.1 - 187том, что отпадает необходимость поиска положения глобального максимума двумерных функций. Это значительно сокращает время вычислений. Показатели точности фазового метода [4] при условии правильного устранения неоднозначности не уступают выше рас­смотренным квазиоптимальным методам.

Для характеристики точности пеленгации выше учитывались только ошибки, обу­словленные конечным отношением сигнал/шум (флюктуационные ошибки). В практиче­ских случаях к этим ошибкам добавляются ошибки, обусловленные неидентичностью элементов антенны и приемных каналов по коэффициентам передачи (амплитудно-фазовые ошибки), дискретизацией двумерных функций отклика z(a), z1(a), r(a) при оты­скании их максимумов (методические ошибки) и влиянием среды распространения (за­мирания сигналов, многолучевость и др.). Обычно, для учета влияния только амплитуд­но-фазовых и методических ошибок средства пеленгации характеризуют инструменталь­ными ошибками [2], которые принято оценивать экспериментальным путем при большом отношении сигнал/шум, используя внешний генератор. Заметим, что при фазовом методе ошибки дискретизации отсутствуют, а остальные играют такую же роль. Имитационное моделирование показывает, что фазовый метод по инструментальной точности не усту­пает ранее рассмотренным квазиоптимальным методам при условии, что среднеквадра-тические величины случайных фазовых ошибок антенно-приемного тракта не превыша­ют 50-100.

Таким образом, в средствах пеленгации, где остро стоит вопрос уменьшения вы­числительных затрат фазовый метод оценивания угловых координат ИРИ в двух ортого­нальны плоскостях может оказаться предпочтительным. Окончательную характеристику этому методу можно дать после проверки его работоспособности в реальных условиях.

Литература

1. Репин В. Г., Тартаковский Г. П. Статистический синтез при априорной неопре­деленности и адаптация информационных систем. М.: - Сов. радио, 1977, 433 с.

2. Introduction into Theory of Direction Finding. http://www.rodhe-schwarz.com.

3. Калугин В. В., Кочергин А. Г., Чеботов А. В. Основные принципы построения современных большебазисных радиопеленгаторов ВЧ и ОВЧ диапазонов. Харьков -МРФ-2005.

4. Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые пеленгаторы: Монография. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002. - 251 с.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 188

ВТОРИЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ РЕЗОНАНСНЫХ РАЗМЕРОВ В МЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

Сухаревский О. И., Залевский Г. С. Харьковский университет Воздушных Сил имени Ивана Кожедуба 61023, Харьков, ул. Сумская, 77/79, Научный центр Воздушных Сил, тел. (057) 700-22-94,

e-mail: g zalevsky@rambler.ru Results of numerical modeling of scattering by cruise missile AGM86B and interconti­nental ballistic missile LGM-30G Minuteman III warhead in very-high frequency band are demonstrated and discussed in the work. Scattering characteristics were obtained by using the numerical algorithm which is based on inhomogeneous surface integral equation of the second kind solving. Features of the created calculation technique are briefly discussed.

Введение. Радиолокаторы метрового диапазона (длина волны А,=1...10 м) обладают рядом достоинств по сравнению с дециметровыми и сантиметровыми локаторами. К главным преимуществам следует отнести эффективность их применения для обнаруже­ния малозаметных целей (целей небольших электрических размеров - легких самолетов, ложных целей, ракет различного назначения) и целей на больших расстояниях. При про­ектировании локаторов и создании алгоритмов обработки сигналов, отраженных указан­ными воздушными объектами, важно иметь как можно более полную и достоверную ин­формацию об их характеристиках рассеяния (диаграмма обратного вторичного излучения (ДОВИ), отраженные сигналы в частотной и временной областях), или другими словами необходимо иметь математическую модель сигналов, адекватную физическим процессам, наблюдаемым при зондировании целей в метровом диапазоне длин волн. В докладе ис­следуются характеристики вторичного излучения крылатой ракеты (КР) AGM86B, боево­го блока (ББ) и боеголовки (БГ) межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) LGM-30G Minuteman III. Применительно к метровому диапазону характерные линейные размеры указанных объектов соизмеримы с длиной зондирующей волны. Следовательно, логично ожидать, что рассеяние электромагнитных волн на таких целях будет носить ре­зонансный характер. Следует также отметить, что при численном моделировании на ЭВМ хорошо известные классические высокочастотные методы дифракции [1-3] не по­зволяют проводить вычисления характеристик рассеяния резонансных объектов с прием­лемой точностью. Для решения рассматриваемой задачи применен метод, основанный на решении поверхностных интегральных уравнений (ИУ). C помощью предложенного ал­горитма проведено моделирование характеристик рассеяния КР, ББ и БГ МБР.

Далее в докладе кратко обсуждается алгоритм численного расчета, а также алго­ритм создания цифровой модели поверхности воздушного объекта. Основное внимание в докладе посвящено рассмотрению полученных ДОВИ КР AGM86B и ББ МБР LGM-30G Minuteman III при Х=1,5 м, а также сигналов, отраженных БГ при различных ракурсах об­лучения импульсным сигналом, имеющим среднюю длину волны ^=0,86 м.

Алгоритм расчета характеристик рассеяния резонансных объектов. Первона­чально разработанный алгоритм применялся для моделирования характеристик рассеяния объектов сравнительно малых электрических размеров, к каковым относятся мины раз­личных типов. Результаты расчетов и примеры их применения приведены в работах [4, 5]. С дальнейшим развитием компьютерной техники, приведшему к существенному по­вышению быстродействия и увеличению объема памяти компьютеров появилась воз­можность моделировать процесс вторичного излучения более сложных объектов, разме­ры которых составляют несколько длин волн. Применительно к метровому диапазону это крылатые и другие ракеты, ББ, БГ МБР, легкие самолеты.

Разработанный метод расчета основан на решении неоднородных ИУ Фредгольма 2-го рода для плотностей электрических токов на поверхности металлического объекта. После вычисления искомых плотностей токов разработанный метод позволяет получать пространственно-частотные отклики объектов в произвольной точке свободного про­странства при заданных поляризации и частотных параметрах зондирующего сигнала.

СРРСН'2008

I-чЛ - 189

Затем с помощью применения обратного преобразования Фурье к полученным таким об­разом частотным функциям, вычисляются импульсные отклики объектов.

В случае диэлектрического объекта согласно разработанному методу решается сис­тема ИУ для плотностей поверхностных электрических и эквивалентных им магнитных токов. Далее алгоритм получения откликов диэлектрических объектов аналогичен слу­чаю металлических.

Предлагаемый алгоритм численного расчета предполагает вычисление плотностей токов на сетке точек поверхности объекта. Для этого разработана специальная методика создания цифровой модели поверхности объекта. В основе предлагаемой модели поверх­ности лежит ее аппроксимация участками эллипсоидов. Такой подход позволил унифи­цировать алгоритм расчета. На рис. 1 и 2 изображены модели поверхностей рассматри­ваемых в докладе объектов. Далее обсуждаются результаты моделирования характери­стик рассеяния КР, а также ББ и БГ МБР (ББ содержит 3 БГ).

Результаты моделирования характеристик рассеяния рассматриваемых объектов. ДОВИ (зависимость эффективной поверхности цели о от азимута в при фиксированном угле места е) КР и ББ МБР в свободном пространстве при Х=1,5 м изображены на рис. 3. ДОВИ КР соответствует горизонтальной поляризации зондирующей волны (вектор

напряженности электрического поля Е параллелен азимутальной плоскости ХОУ или плоскости крыла, показанной на рис. 1). ДОВИ ББ демонстрируются для случаев горизонтальной (Е параллелен азимутальной плоскости ХОУ, показанной на рис. 2) и вертикальной (Е лежит в плоскости, проходящей через вектор, указывающий направление совмещенного облучения и приема, перпендикулярной азимутальной плоскости) поляризаций зондирующей волны.

Результаты расчетов показывают, что при Х=1,5 м максимальное значение ЭПР КР (указанные здесь и далее оценки значений ЭПР соответствуют диапазону изменения азимута Р=0...360°) соответствует боковому ракурсу и составляет 52,4 м2. Среднее и медианное значения ЭПР равны 4,36 и 2,19 м2 соответственно. ДОВИ ББ МБР при тех же условиях имеет максимумы при азимутальных направлениях 0°, 180° и 80° (280°). Максимальное, среднее и медианное значение ЭПР ББ составляют соответственно 60,6, 7,31 и 2,95 м2 соответственно. Минимальные значения ЭПР рассмотренных целей составляют десятые доли м2.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 190

На рис. 4 изображены сигналы, отраженные БГ (модель представлена на рис. 4 а; диаметр основания 0,56 м, высота 1,8 м), при облучении импульсным сигналом с гауссовой огибающей, длительностью 3,33 нс, центральной частотой спектра 350 МГц. Отраженные сигналы соответствуют горизонтальной поляризации, углу места 8 =1° и различным азимутальным ракурсам (Р=0°, 8 =0° - нулевые ракурсы). Амплитуды отраженных сигналов пронормированы к максимальной амплитуде сигнала при Р=0°.

Разрешающая способность зондирующего сигнала такова, что позволяет наблюдать интерференцию сигнала, отраженного в направлении локатора и сигнала, обусловленного "ползущей" волной, обогнувшей поверхность БГ. При азимутальных направлениях 0, 30 и 180° эти сигналы достаточно хорошо разрешаются. При ракурсах, близких к боковому, отраженный сигнал существенно мощнее и маскирует сигнал, обусловленный ползущей волной. Данная информация может использоваться дополнительно при траекторной обработке, а также при выделении полезного сигнала на фоне отражений от ложных целей.

270 270

КР ЛОМ86Б. Горизонтальная поля- ББ МБР ЬвЫ-ЗОв Міпшетап III. є =0,573 °;

ризация, є =1 °. горизонтальная поляризация - сплошная линия;

вертикальная - штриховая

Рис. 3. ДОВИ рассматриваемых объектов, Х=1,5 м

Выводы. Разработанный метод расчета позволяет получать пространственные и частотно-временные характеристики рассеяния резонансных воздушных объектов в метровом диапазоне волн при различных поляризациях, характеристиках направленности антенн и время-чатсотных параметрах зондирующих сигналов. При этом алгоритм позволяет учитывать влияние подстилающей поверхности, что особенно важно при исследовании вторичного излучения низковысотных целей. Наличие таких результатов имеет большую практическую ценность при расчете показателей качества обнаружения искомых целей применительно к существующим и перспективным РЛС метрового диапазона. С помощью метода поверхностных ИУ проведены оценки характеристик рассеяния КР, ББ и БГ МБР. Предлагаемая в методе расчета аппроксимация поверхности объекта (участками эллипсоидов) позволила унифицировать алгоритм вычислений.

Область применения разработанной математической модели достаточно широка: - расчет характеристик рассеяния воздушных целей (КР; ББ; самолетов небольших электрических размеров) в метровом диапазоне длин волн: ЭПР, ДОВИ, отраженных сигналов и их спектров;

СРРСН'2008

1-ч.1 - 191

- оценивание дальности обнаружения рассмотренных целей, зоны видимости РЛС метрового диапазона с заданными параметрами;

- оценивание показателей качества обнаружения и измерения координат воздушных целей небольших электрических размеров применительно к РЛС метрового диапазона.

/ і t і і к

 

 

1 1

 

 

P=0o

 

 

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

5

7\

1

9

1         13  t, НС1

 

т

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Г

* 1

 

 

 

U(t)4

3.2 2.4 1.6­0.8

-0.8­-1.6­-2.4" -3.2­-4-

 

 

 

P=30o

 

 

 

 

 

 

 

ІІ

 

 

 

Л

к

Г'

 

 

 

 

 

III

.....1

_

 

5

 

к

 

1     13 t, но'

 

 

 

 

 

 

 

|/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4 02 0 -02-0.4

а

U(5t)

4 3 2 1

 

 

 

P=60o

 

 

1

 

 

 

1 1

 

 

 

 

J

li

 

 

 

1 /

Л

Ці

 

 

5

7 \

9J

 

3   t, И

 

1 1

|/

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'*

 

 

Ut)

18 12 6

-6­-12­-18­-24"

 

 

 

P=90o

 

 

 

 

 

 

 

І і

 

 

 

t

і)

 

 

5

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8 0.4

■0.4-■0.8-■1.2-

)

 

 

,.B=180o

.Ті

 

 

 

І І

 

 

 

1-- fit-t

 

 

5

7 ^

9 '""1

f If1, но

 

 

 

 

 

 

 

 

11

1 t 1,

 

г д е

Рис. 4. ^гнал, отраженный БГ МБР Minuteman III: а - цифровая модель поверхности БГ; б-е - отраженные импульсы.

Литература

1. Knott E. F., J. F. Shaeffer, M. T. Tuley. Radar Cross Section. Second Edition. - Bos­ton, London: Artech House, 1993. - 611 p.

2. Уфимцев П. Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции. - М.: 0)в.

радио, 1962. - 243 с.

3. Залевский Г. C. Обзор методов расчета вторичного излучения радиолокационных объектов // Cистеми обробки інформації. - 2007. - Бип. 7(65). - C. 16-24.

4. Cухаревский О. И., Турсунходжаев X. А., Залевский Г. C., Пивовар Е. А. Электродина­мические характеристики подповерхностных объектов и принципы их обнаружения и различения // Cборник научных трудов МРФ-2005. МKCЛH'2005. - X.: ХНУРЕ. - 2005. -

Т. 2. - C. 75-78.

5. Cухаревский О. И., Залевский Г. C., Музыченко А. Б. Частотные и импульсные отклики подповерхностных объектов // Радиотехника (Москва). - 2001. - № 6. - C. 6-13.

б

в

CРРCH'2008

I-чЛ - 192

К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОНЯТИЯ «БЛЕСТЯЩАЯ ТОЧКА» В ПРАКТИКЕ РАДИОЛОКАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ЦЕЛЕЙ

Зубков А.Н., Косовцов Ю.Н. Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт, 79060, Львов, ул. Научная, 7, тел. (0322)63-21-41 The radar signal scattering models using the extended objects, have been compared, and it has been shown that in the microwave band the local reflection area model is the most adeqvate.

При инженерном синтезе радиолокационных систем дистанционного мониторинга важным элементом является выбор адекватной физической модели рассеяния зондирую­щих сигналов на реальных объектах наблюдаемых сцен. В практике создания радиолока­ционных систем наблюдения распределенных объектов, в частности наземных, нашли место два подхода к выбору такой модели [1,2]:

1. Феноменологическая модель. Основана на прямых наблюдениях процесса рас­сеяния. При этом главные особенности процесса формируются в виде признаков модели, а второстепенными пренебрегаются. Широко используются два вида феноменологиче­ских моделей:

- лучевая модель являющаяся основой метода геометрической оптики и метода гео­метрической теории дифракции. Лучевое представление отраженных волн - главная осо­бенность модели рассеяния. Вторичными являются эффекты дифракции, поляризации и пр. Модель "работает" при l >> Л , где l - геометрический размер объекта, Л - рабочая длина волны зондирующего сигнала;

- волновая модель , основанная на принципе Гюйгенса -Френеля (метод физиче­ской оптики). Решающую роль играют форма объекта, местоположение РЛС относитель­но объекта.

2. Аналоговая модель. Основана не на прямых наблюдениях процесса рассеяния, а на результатах исследований иных по своей природе явлений, протекающих подобно моделируемому процессу. При этом как и в феноменологической модели выделяются главные особенности процесса. На практике используются:

- модель "блестящих точек". Основана на наблюдении отражений белого света от полированных макетов рассеивающих объектов. С помощью этой модели проводят ана­лиз поля, отраженного от шероховатых поверхностей;

- фацетная модель. Основана на представлении отражающей поверхности в виде совокупности плоских отражателей, ориентированных нормально к падающей волне. Следует из наблюдений отражения света от поверхности моря.

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