Оценка достоверности статистического моделирования параметров метеорологических явлений при цифро-натурных испытаниях радиолокационных комплексов

Авторы

Безуглов А. А.^1*, Гаврилов К. Ю.^2**

1. ПАО «ОАК» – ОКБ Сухого, ул. Поликарпова, д. 23А, а/я 483, Москва, 125284, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: bezuglov_70@mail.ru
**e-mail: gvrk61@mail.ru

Аннотация

Разработана методика оценки достоверности статистического моделирования параметров метеорологических явлений (МЯ) при цифро-натурных испытаниях радиолокационных комплексов (РЛК). Поскольку математическое моделирование позволяет существенно сократить сроки испытаний метеорологических РЛК (МРЛК), то вопрос о достоверности его результатов становится весьма актуальным.
Предложенная методика оценки достоверности состоит из двух этапов. На первом этапе с помощью правила Томпсона оценивается достоверность результатов экспериментов, полученных как при натурных испытаниях, так и при статистическом моделировании. При этом недостоверные результаты экспериментов отбраковываются, т.е. удаляются из дальнейшего анализа.
На втором этапе вычисляется оценка достоверности результатов статистического моделирования МЯ путем проверки гипотезы об идентичности распределения вероятностей двух выборок – выборки на основе моделирования и выборки на основе натурных испытаний. Проверка данной гипотезы выполняется на основе критерия согласия Колмогорова-Смирнова.
В работе приводится пример анализа цифро-натурных испытаний, соответствующих результатам статистического моделирования и натурных экспериментов. Описаны условия проведения натурных испытаний МРЛК, а также виды и параметры исследуемых МЯ. Показано, какие результаты экспериментов подлежат отбраковке и насколько справедлива гипотеза об идентичности двух выборок при заданном уровне значимости.

Ключевые слова:

метеорологический радиолокационный комплекс, цифро-натурный эксперимент, метеорологические явления, статистическое моделирование, критерий согласия

Список источников

1. Безуглов А.А., Галаева К.И., Детков А.Н. Метеорологический радиолокационный комплекс обеспечения безопасности полётов авиации в различных климатических зонах // Полёт. 2017. № 4. С. 46-50.
2. Васильев О.В., Гевак Н.В., Колесников Е.С., Пешко А.С., Синицын И.А. Разработка метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «XI Научные чтения, посвященные памяти Н.Е. Жуковского»: сборник докладов. – М.: Издательский дом «Академия им. Н.Е. Жуковского», 2014. С. 455–459.
3. Денисенков Д.А., Жуков В.Ю., Первушин Р.В., Щукин Г.Г. Метод обнаружения сдвига ветра при помощи доплеровского метеорологического радиолокатора // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2016. № 3. С. 68-73. 
4. Жуков В.Ю., Щукин Г.Г. Состояние и перспективы сети доплеровских метеорологических радиолокаторов // Метеорология и гидрология. 2014. № 2. С. 92-100. 
5. Исаев С.А., Детков А.Н., Безуглов А.А. Цифро-натурный метод оценки характеристик метеорологических радиолокационных комплексов ближней аэродромной зоны // Автоматизация. Современные технологии. 2018. № 3. С. 116–120.
6. Детков А.Н., Синицын И.А., Безуглов А.А. Математическая модель радиолокационного канала измерения вектора скорости опасных метеорологических явлений в ближней аэродромной зоне // Журнал радиоэлектроники. 2017. № 9. С. 35–38. URL: http:jre.cplire.ru/jre/sep17/12/text.pdf
7. Брызгалов А.П., Ковальчук И.В., Хныкин А.В., Шевела И.А., Юсупов Р.Г. Моделирование радиолокатора с синтезированной апертурой при решении задач его внутреннего и внешнего проектирования // Труды МАИ. 2011. № 43. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24734
8. Горбунова А.А. Разработка алгоритма получения точечного портрета сложной цели по комплексному радиолокационному изображению // Труды МАИ. 2011. № 45. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=25366&PAGEN_2=2
9. Булыгин М.Л., Муллов К.Д. Формирователь зондирующего сигнала для радиолокатора с синтезированной апертурой // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=57040
10. Гаврилов К.Ю., Каменский К.В., Малютина О.А. Моделирование траекторного сигнала в радаре с синтезированием апертуры на основе оптических изображений земной поверхности // Труды МАИ. 2021. № 118. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=158252. DOI: 10.34759/trd-2021-118-1
11. Мельников В.М. Обработка информации в доплеровских МРЛ // Зарубежная радиоэлектроника. 1993. № 4. С. 35–43.
12. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения / Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 511 с.
13. Рыжков А.В. Информативность поляризационных измерений в задачах радиолокационной метеорологии. Теоретическая модель // Радиоэлектроника и связь. 1991. № 2. С. 17-23.
14. Рыжков А.В. Поляризационные методы в метеорологической радиолокации // Зарубежная радиоэлектроника. 1993. № 4. С. 18-28.
15. Williams C.R., Beauchamp R.M., Chandrasekar V. Vertical Air Motions and Raindrop Size Distributions Estimated Using Mean Doppler Velocity Difference From 3- and 35-GHz Vertically Pointing Radars // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2016. V. 54, No. 10. P. 6048-6060. DOI: 10.1109/TGRS.2016.2580526
16. Doviak R.J., Zrniĉ D.S. Doppler Radar and Weather Observations, 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993. 562 p.
17. Гусев С.Н., Сахно И.В., Хуббиев Р.В. Методика оценивания качества формирования виртуальных объектов на радиолокационных изображениях // Труды МАИ. 2019. № 104. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=102169
18. Шуленин В.П. Дополнительные главы математической статистики. – Томск: Изд-во НТЛ, 2018. – 515 с.
19. Мицель А.А. Прикладная математическая статистика. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 2019. – 113 с.
20. Мюллер П., Нойман П., Шторм Р. Таблицы по математической статистике. – М: Финансы и статистика, 1982. – 278 с.
21. Список функций Statistics Toolbox. URL: http://matlab.exponenta.ru/statist

Скачать статью