Методика выбора оптимальных параметров зондирующего сигнала при работе в режиме с повышенным разрешением


Авторы

Зюзин А. В.1*, Захаров А. С.2**, Перлов А. Ю.2***, Тимошенко А. В.3

1. Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны, Московский проспект, 28, Ярославль, 150001,Россия
2. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, Москва, 119991, Россия
3. Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны, Московский проспект, 28, Ярославль, 150001, Россия

*e-mail: Aleksey.zyuzin@mail.ru
**e-mail: zakharov.as17@physics.msu.ru
***e-mail: laperlov@yandex.ru

Аннотация

В статье показано, что при решении задач высокоточного сопровождения космических аппаратов при воздействии деструктивных факторов применение зондирующих сигналов радиолокационной станции (РЛС) сигналов как правило не достигает своей теоретически обоснованной эффективности.
Показано, что точностные характеристики режима сверхразрешения определяются полосой рабочих частот, шириной спектра применяемых зондирующих сигналов, неравномерностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приемной системы РЛС, а также требованиями к зондирующим сигналам. Приведена взаимосвязь точностных характеристик РЛС с деструктивными факторами, АЧХ приемного тракта, отношением сигнал/шум, амплитудно-фазовым распределением, в том числе определяющих работу РЛС в режиме сверхразрешения.
Обоснована необходимость оперативного учета возможностей РЛС по применению сигналов для работы в режиме с повышенным разрешением по результатам анализа всей совокупности деструктивных факторов: как внешних (реальный космический фон, авроральные помехи, пассивные и активные (шумовые и имитирующие помехи), так и внутренних деструктивных факторов (тепловые процессы и тепловые флюктуации, искажения при формировании зондирующих сигналов и др.).
Для управления сигналами в интересах повышения качества обработки принимаемой информации разработана методика на основе комплексного показателя в интересах повышения качества работы в режиме сверхразрешения. Благодаря выстроенным связям можно оперировать большим объемом данных о сигналах при этом тандемно вычисляя информацию о динамике деструктивных воздействий. На основе уравнения Фоккера-Планка получена начально-краевая задача по расчету плотности распределения вероятности воздействия деструктивных факторов на аппаратуру, решение которой позволяет оценить необходимость смены сигнала. Представлено решение начально-краевой задачи расчета плотности вероятности воздействия деструктивных факторов, а также расчет риска выбора неоптимального сигнала на примере линейно-частотно модулированного сигнала и сигнала Костаса.
Проведен демонстрационный эксперимент, поэтапно показывающий работу интеллектуального модуля по нахождения плотности вероятности воздействия деструктивных факторов и расчет риска выбора неоптимального сигнала.
Приведено распределение плотности вероятности воздействия деструктивных факторов для разных моментов времени с использованием различных типов зондирующих сигналов. Определена зависимость риска выбора неоптимального сигнала от времени для ЛЧМ-сигнала и сигнала Костаса.
В статье представлены основные положения комплексной методики для управления сигналами РЛС мониторинга космического пространства в режиме сверхразрешения, отличительной особенностью которого является оперативная оценка деструктивных факторов совместно.

Ключевые слова:

Уравнение Фоккера-Планка, радиолокационная станция, деструктивные факторы, антенная решетка

Библиографический список

  1. Порсев В.И., Гелесев А.И., Красько А.Г. Угловое сверхразрешение сигналов с использованием «в иртуальных» антенных решеток // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2019. № 4. С. 24-34. URL: https://doi.org/10.38013/2542-0542-2019-4-24-34
  2. Мацеевич С.В., Владко У.А., Зюзина А.Д., Мочалов М.Н., Захаров А.С. Применение показателя когнитивной нагрузки графического элемента для обоснования требований к системе визуализации РЛС дальнего обнаружения // Научная визуализация. 2024. № 16 (3). С. 87–96. DOI: 10.26583/sv.16.3.09
  3. Черников А.А. Алгоритм обнаружения и классификации объектов на неоднородном фоне для оптико-электронных систем // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173039. DOI: 10.34759/trd-2023-129-26
  4. Дементьев А.Н., Клюев Д.С., Новиков А.Н., Межнов А.С., Питерскова Ю.А., Захарова Е.В., Дементьев Л.А. Развитие методов пространственновременной обработки широкополосных сигналов в адаптивной антенной решетке // Труды МАИ. 2022. № 124. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=167170. DOI: 10.34759/trd-2022-124-25
  5. Патраков С.С. Метод оценивания устойчивости радиоуправления динамическим объектом в условиях сложной помеховой обстановки // Труды МАИ. 2024. № 135. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=179685
  6. Генов А.А., Осипов В.В., Мацыкин С.В., Савилкин С.С. Математическое моделирование цифровых методов формирования амплитуднофазового распределения излучателей в Х-диапазоне // Труды МАИ. 2024. № 135. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=179693
  7. Зверев Г.П., Тимошенко А.В., Перлов А.Ю. и др. Применение теории нечетких множеств при решении задач управления временным ресурсом радиолокационной станции мониторинга космического пространства // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24. № 3. С. 513-519. DOI: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-513-519
  8. Кибирниченко А.Г., Кудряшов М.Ю., Худанов А.А. Влияние параметров радиолокационных дальностных портретов целей на характеристики их обнаружения известными обнаружителями сверхширокополосных сигналов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2015. № 3 (19). С. 26-33.
  9. Чижов А.А. Сверхразрешение радиолокационных целей при воздействии активных шумовых помех по основному и ближним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны РЛС // Информационно-управляющие системы. 2016. № 1. С. 94-98. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2016.1.88
  10. Миронов В.А. Филонович А.В. К вопросу о сверхразрешении стохастических сигналов в радиолокационных системах // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2020. № 16. С. 272-281.
  11. Ступин Д.Д., Перлов А.Ю., Маврин А.В. Исследование и испытания передающих комплексов АФАР для обеспечения тактико-технических характеристик РЛС // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. № 3 (197). С. 143-155. DOI: 10.23683/2311-3103-2018-3-143-155
  12. Зюзин А.В., Гомозов А.В., Гомозов В.И., Батурин Н.Г Динамическая теория формирования сложных СВЧ-сигналов с высокой скоростью модуляции: Монография. – Ярославль: Изд-во ООО «Торговая фирма НОРД», 2010. – 552 с.
  13. Кремер И.Я., Владимиров В.И., Карпухин В.И. Модулирующие (мультипликативные) помехи и прием радиосигналов. – М.: Советское радио, 1972. - 480 с.
  14. Захаров А.С., Перлов А.Ю., Разиньков С.Н., Темник Я.А. Алгоритм оперативной калибровки амплитудно-фазового распределения крупноапертурных активных фазированных антенных решеток наземных радиолокационных станций с учетом тепловых процессов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2024. № 29. С. 94-102.
  15. Yang S., Cheng W., Wang L., Zhao R., Ning B., Deng Q. Thermal Design of Active Phased Array Antenna for GEO Communication Satellite Based on Structure and Thermal Control Integration Method // Proceedings of the Eighth Asia International Symposium on Mechatronics. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2022, vol. 885, Springer, Singapore. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-19-1309-9_145
  16. Nikolaenko Yu.E., Baranyuk A.V., Reva S.A., Pis'mennyi E.N., Dubrovka F.F. Numerical simulation of the thermal and hydraulic characteristics of the liquid heat exchanger of the APAA transmitter–receiver module // Thermal Science and Engineering Progress, 2020, vol. 17, pp. 100499. URL: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100499
  17. Rabideau D.J., Galejs R.J., Willwerth F.G., McQueen D.S. An S-band digital array radar testbed // IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology, Boston, MA, USA, 2003, pp. 113-118. DOI: 10.1109/PAST.2003.1256966
  18. Chae S.C., Jo H. W., Oh J.I., Kim G., Yu J.W. Coupler IntegratedMicrostrip Patch Linear Phased Array for Self-Calibration // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2019, vol. 19, no. 9, pp. 1615-1619. DOI: 10.1109/lawp.2020.3011862
  19. Zakharov A.S., Perlov A.Y., Timoshenko A.V., Sazonov V.V. Model for calculating changes in the radiation pattern and amplitude-phase distribution in the subarray of a large-aperture apaa based on a modified thermal conductivity equation // 2024 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, IEEE, 2024, pp. 1-4. DOI: 10.1109/ieeeconf60226.2024.10496770
  20. Wang Ya., Wang C. Effect of Temperature on Electromagnetic Performance of Active Phased Array Antenna // Electronics, 2020, no. 9, pp. 1211–1214. DOI: 10.3390/electronics9081211
  21. Xueming J., Manqing W. Jianmei T. Experimental study on a digital T/R module for phased array radar // CIE International Conference on Radar Proceedings, 2001, pp. 898–902. DOI: 10.1109/ICR.2001.984856
  22. Мисник В.П., Кулешов Ю.П., Полуян А.П. Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния. Патент RU 2 535 661 C1, 20.12.2014.
  23. Полуян А.П. Способ калибровки радиолокационной станции с активной фазированной антенной решёткой. Патент RU 2 674 432 C1, 10.12.2018.
  24. Орлов Ю.Н., Федоров С.Л. Генерация нестационарных траекторий временного ряда на основе уравнения Фоккера-Планка // Труды Московского физико-технического института. 2016. Т. 8. № 2. С. 126-133.
  25. Орлов Ю.Н., Босов А.Д. Кинетико-гидродинамический подход к прогнозированию нестационарных временных рядов на основе уравнения Фоккера–Планка // Труды Московского физико-технического института. 2012. Т. 4. № 4. С. 134-140.
  26. Захаров С.М., Митрохин М.А., Климов А.Е. Анализ возможности использования методов прогнозирования временных рядов для адаптации решающих правил средств обнаружения систем безопасности объектов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2015. № 2 (34). С. 36–44.
  27. Кубарев А.В., Лапсарь А.П., Асю.тиков А.А. Синтез модели объекта критической информационной инфраструктуры для безопасного функционирования технической системы в условиях деструктивного информационного воздействия // Вопросы кибербезопасности. 2020. № 6 (40). С. 48-56. DOI: 10.681/2311-3456-2020-06-48-56
  28. Markowitz H.M. Mean Variance Analysis in Portfolio Choice and Capital Markets, 1990, Basil, Blackwell, Oxford, UK.
  29. Zakharov A.S., Perlov A.Y., Timoshenko A.V., Bulatov M.F., Tyutin I.V. Increasing the accuracy characteristics of the space monitoring system based on intelligent calibration of the APAA radio information system // 2024 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), 2024, Vyborg, Russia. DOI: 10.1109/synchroinfo61835.2024.10617593
  30. Манукьян А.А. Построение двумерных радиоизображений объектов по неэквидистантным кодированным частотно-временным последовательностям импульсов // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 3. С. 282. DOI: 10.7868/S0033849414120134


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход