Принципы разработки стенда цифро-натурного моделирования метеорологических радиолокационных комплексов обеспечения безопасности полетов в ближней аэродромной зоне


Авторы

Безуглов А. А.1, Гаврилов К. Ю.2*, Кудряшова Е. В.3

1. Филиал ПАО «ОАК» - ОТА, г. Москва, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
3. ПАО «Научно-производственное объединение «Алмаз» имени академика А. А. Расплетина», Ленинградский проспект, д. 80, корп. 16, г. Москва, 125190, Россия

*e-mail: kongav3461@mail.ru

Аннотация

Одним из эффективных путей сокращения сроков и стоимости разработки, ввода в эксплуатацию и испытаний метеорологических радиолокационных комплексов является использование стендов цифро-натурного моделирования. Учитывая сложность метеорологических радиолокационных комплексов и необходимость проведения многочисленных натурных экспериментов в различных условиях фоновой и метеорологической обстановки, использование стендов цифро-натурного моделирования позволяет существенно ускорить данные процессы. В работе предложена структура стенда цифро-натурного моделирования, который можно использовать как на этапе разработки метеорологических радиолокационных комплексов, так и для проведения его испытаний на этапах сертификации и модернизации. Описаны структура предложенного стенда цифро-натурного моделирования, его назначение, основные решаемые им задачи и его составные части. Описано ядро имитационной модели стенда, включающей различные аппаратные и программные средства. С учетом типовых требований к подключению аппаратурных модулей, разработана обобщенная структурная схема подключения аппаратурных элементов к имитационной части метеорологических радиолокационных комплексов. При разработке стенда цифро-натурного моделирования важное значение имеет физико-математическая модель метеорологического радиолокационного комплекса. Исходные данные, влияющие на функционирование комплекса, можно разделить на две большие группы – погодные факторы и характеристики, и параметры самого комплекса. Погодные факторы определяют физическое состояние атмосферы в зоне обзора комплекса, характеризуемое совокупностью различных метеорологических явлений. 
В работе рассмотрены модели гидрометеоров, включающие в себя модели скорости их перемещения, распределение капель по размерам, характеристики поглощения, отражения и рассеяния, приведена также методика вычисления удельной эффективной площади рассеяния гидрометеоров.
Одним из эффективных путей сокращения сроков и стоимости разработки, ввода в эксплуатацию и испытаний метеорологических радиолокационных комплексов является использование стендов цифро-натурного моделирования. Учитывая сложность метеорологических радиолокационных комплексов и необходимость проведения многочисленных натурных экспериментов в различных условиях фоновой и метеорологической обстановки, использование стендов цифро-натурного моделирования позволяет существенно ускорить данные процессы. В работе предложена структура стенда цифро-натурного моделирования, который можно использовать как на этапе разработки метеорологических радиолокационных комплексов, так и для проведения его испытаний на этапах сертификации и модернизации. Описаны структура предложенного стенда цифро-натурного моделирования, его назначение, основные решаемые им задачи и его составные части. Описано ядро имитационной модели стенда, включающей различные аппаратные и программные средства. С учетом типовых требований к подключению аппаратурных модулей, разработана обобщенная структурная схема подключения аппаратурных элементов к имитационной части метеорологических радиолокационных комплексов. При разработке стенда цифро-натурного моделирования важное значение имеет физико-математическая модель метеорологического радиолокационного комплекса. Исходные данные, влияющие на функционирование комплекса, можно разделить на две большие группы – погодные факторы и характеристики, и параметры самого комплекса. Погодные факторы определяют физическое состояние атмосферы в зоне обзора комплекса, характеризуемое совокупностью различных метеорологических явлений. 
В работе рассмотрены модели гидрометеоров, включающие в себя модели скорости их перемещения, распределение капель по размерам, характеристики поглощения, отражения и рассеяния, приведена также методика вычисления удельной эффективной площади рассеяния гидрометеоров.

Ключевые слова:

метеорологический радиолокационный комплекс; стенд цифро-натурного моделирования; безопасность полетов воздушных судов; ближняя аэродромная зона; модели метеорологических явлений

Список источников

  1. Аргучинцев В.К. Динамика атмосферы: учебн. пособие. Иркутск: Изд. Иркутского государственного университета, 2006. 124 с.
  2. Билетов М.В., Тищенко А.И., Кузнецов И.Е. Радиолокационная метеорология. Ч. 1. Основы радиолокационной метеорологии / под ред. М.В. Билетова. М.: Воениздат, 2008. 332 с.
  3. Моделирование радиолокатора с синтезированной апертурой при решении задач его внутреннего и внешнего проектирования / А.П. Брызгалов, И.В. Ковальчук, А.В. Хныкин, И.А. Шевела, Р.Г. Юсупов // Труды МАИ: электрон. журнал. 2011. № 43. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24734.
  4. Безуглов А.А., Детков А.Н. Метеорологический радиолокационный комплекс обеспечения безопасности полётов авиации в Арктическом регионе. // Радиолокационные системы специального и гражданского назначения. В двух книгах. Кн. 1 / под ред. Ю.И. Белого. М.: Радиотехника, 2018. С. 194–202.
  5. Радиолокационные измерения осадков / А.М. Боровиков, В.В. Костарев, И.П. Мазин и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 96 с.
  6. 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.
  7. Борисов Ю.П., Цветков В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем. М.: Радио и связь, 1985. 176 с.
  8. Булыгин М.Л., Муллов К.Д. Формирователь зондирующего сигнала для радиолокатора с синтезированной апертурой // Труды МАИ: элетрон. журнал. 2015. № 80. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=57040.
  9. Брылёв Г.Б., Гашина С.Б., Низдойминога Г.Л. Радиолокационные характеристики облаков и осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 232 с.
  10. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения / пер. с англ. под ред. А.А. Черникова. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 562 с.
  11. Моделирование в радиолокация / А.И. Леонов, В.Н. Васенев, Ю.И. Гайдуков и др. М.: Советское радио, 1979. 264 с.
  12. Испытания РЛС (оценка характеристик) / А.И. Леонов, С.А. Леонов, Ф.В. Нагулинко и др.; под ред. А.И. Леонова. М.: Радио и связь, 1990. 208 с.
  13. Мельников В.М. Обработка информации в доплеровских МРЛ // Зарубежная радиоэлектроника. 1993. № 4. С. 35–43.
  14. Синицын И.А., Артюх А.С. Моделирование систем и процессов: учебн. пособие. Воронеж: ВАИУ, 2010. 214 с.
  15. Шупяцкий А.Б. Радиолокационные измерения интенсивности и некоторых других характеристик осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 118 с.
  16. Короленко П.В., Рыжикова Ю.В. Моделирование и обработка случайных сигналов и структур. М.: МГУ, 2012. 67 с. 
  17. Ширяев А.Н. Вероятностно-статистические методы в теории принятия решений. М.: МЦНМО, 2011. 144 c. 
  18. Билетов М.В., Кузьменко В.П., Павлов Н.Ф. Радиометеорология. М.: Воениздат, 1984. 208 с. 
  19. Особенности проведения программы JSF и роль технологий имитационно-математического моделирования в ее реализации: (Аналитический обзор по материалам зарубежных информационных источников) / под общ. ред. Е.А. Федосова. М.: ГосНИИАС, 2002. 118 с.
  20. Цимбал А.А., Аншина М.Л. Технологии создания распределенных систем. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2003. 576 с.
  21. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981. 640 с.
  22. Облака и облачная атмосфера. Справочник / под ред. И.П. Мазина, А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 646, [1] с. 
  23. Пригарин С.М. Методы численного моделирования случайных процессов и полей / отв. ред. Г.А. Михайлов. Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2005. 258 с.
  24. Рытов М.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1978. 463 с.
  25. Синицын И.А. Обоснование исходных данных для разработки имитационной модели отражений радиолокационных сигналов сантиметрового диапазона волн от различных метеорологических объектов / Промежуточный отчет по НИР. М., 2012.
  26. Синицын И.А., Артюх А.С. Моделирование систем и процессов: учебн. пособие. Воронеж: ВАИУ, 2010.
  27. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1982. 624 с.
  28. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели) / Седунов Ю.С., Авдюшин С.И., Е.П. Борисенков и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 508, [1] с.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход