ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 1
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
English page
DOI 10.30898/1684-1719.2020.1.8
УДК 621.396.969
Модель оценки характеристик многочастотного радиолокационного поля при работе по различным типам целей
В. А. Третьяков1,2, Г. В. Куликов2, Ю. Ф. Лукьянец1, И. А. Галустов1, А. В. Парфёнов1
1ПАО «МАК «Вымпел», 125480, г. Москва, ул. Героев Панфиловцев, д.10, корп.1
2 МИРЭА – Российский технологический университет, 119454, г. Москва, просп. Вернадского, д.78
Статья поступила в редакцию 19 декабря 2019 г., после доработки – 20 января 2020 г.
Аннотация. Цель работы – разработка модели оценки характеристик многочастотного радиолокационного поля при обнаружении и сопровождении аэродинамических, баллистических и космических целей. В статье приведен перечень основных характеристик радиолокационного поля при работе по различным типам воздушных объектов, основные исходные данные по координатам местоположения и характеристикам РЛС различного типа в радиолокационном поле и исходные данные по налёту эталонных трасс целей. Разработана блок-схема алгоритма (модели) оценки характеристик, содержащая три этапа. На этапе первичной обработки информации используются основные аналитические соотношения для расчёта мощности сигнала и шума на выходе усилителя промежуточной частоты РЛС при воздействии собственных шумов, активных шумовых помех и пассивных естественных и искусственных помех. Для заданных значений вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги определяется порог обнаружения цели. Затем, в зависимости от накопленной энергии импульсов в приёмном устройстве станции, либо осуществляется прямое измерение дальности до цели (ПАП), либо дальность рассчитывается в результате решения триангуляционной задачи на основе предварительно полученных пеленгов от РЛС, или дальность определяется корреляционно-базовым комплексом. На этапе вторичной обработки информации отметки от целей, получаемые в различные моменты времени, объединяются в траектории и таким образом участвуют в формировании треков в каналах дальности, азимута, угла места и радиальной скорости. Третичная обработка информации на опорном командном пункте большой территориально распределённой системы или опорной РЛС состоит в проверке отождествления каждой опорной трассы с каждой трассой, приходящей от источника. Вычисление информационных характеристик многочастотного радиолокационного поля системы осуществляется в процессе обработки информации и запоминания массивов трасс на всех этапах функционирования модели.
Ключевые слова: многочастотное радиолокационное поле, цель, алгоритм, модель, блок-схема, обнаружение, сопровождение, трасса движения, координаты, среднеквадратическая ошибка, отношение сигнал/шум.
Abstract. The article purpose is to create of a model for estimation of the characteristics of multi-frequency radar field in the detection and maintenance of aerodynamic, ballistic and space targets. The main characteristics of the radar field while working on various types of aircraft objects, the basic source data for the coordinates of the location and characteristics of radars of various types in the radar field and source data about flight tracks of reference objects are presented in this article. A block diagram of the algorithm (model) of characteristics estimation is developed. The model included three stages. At the stage of primary information processing the basic analytical relations are used to calculate the signal power and noise at the output of the intermediate-frequency amplifier of the radar when exposed to intrinsic noise, active noise interference, and passive natural and artificial interference. For the known probabilities of correct detection and false alarm, the threshold of target detection is defined. If the calculated signal-to-noise ratio is more than the threshold value, then the fact of detection of a radar mark from the target is determined. Then either direct measurement of the active noise target range is carried out, or the range is calculated as a result of solving the triangulation problem based on previously received bearings from the radar, or the range is determined by the correlation-base complex. At the stage of secondary processing of information the target marks getting on different time moments are joined into trajectories and thus participate in the formation of tracks in the channels of range, azimuth, angle of place and radial velocity. For obtaining estimates of unknown parameters of polynomial models of mathematical expectations of range, azimuth, angle of place and radial velocity, the maximum likelihood method is used on four samplings of their values at different times. Calculation of smoothing and extrapolated estimations of root-mean-square errors of determining the components of range, azimuth, angle of place and radial velocity at each survey is based on proposed statistical method. The main idea of this method is based on getting of representative samplings of random values of estimations of root-mean-square errors of spherical target (active noise interferences target) coordinates with a program of normally distributed random numbers which is forming of random spherical target (active noise interferences target) coordinates at each survey. Further, according to acquired at present survey, values of estimations of root-mean-square errors with the help of maximum likelihood method are smoothing (at previous surveys) and extrapolating (at following surveys). These estimations are needed for parameter calculation of spherical target (active noise interferences target) coordinates and maintenance gates dimensions of target (active noise interferences target) trajectories. Tertiary information processing at command post of big territorial spread system or its reference radar consists in checking-up of superimposing and connection to reference track the track coming from each source. Superimposing and connection are made at all coordinates and qualification signs for all time points being in a definite interval. This comparison of tracks is carried out in a space errors ellipsoid of space rectangular coordinate system of command post or its reference radar. The dimensions of the errors ellipsoid of space rectangular coordinate system are defined with interval values of the estimations of root-mean-square errors of these coordinates. If the coordinates of the target do not exceed the boundaries of the space ellipsoid of superimposing of the command post or its reference radar and the qualification signs of the reference track and estimated track are equal, then the estimated track is tied to this reference track. Superimposing is absent in alternative case. Calculation of information characteristics of the multi-frequency radar field is made during thetime information processing and memorizing of tracks at all stages of model work.
Keywords: multi-frequency radar field, target, algorithm, model, block diagram, detection, tracking, route, coordinates, root-mean-square error, signal-to-noise ratio.
Литература
1. Володин С.В., Макаров А.Н., Умрихин Ю.Д., Фараджев В.А. Общесистемное моделирование АСУ реального времени/ Под ред. Шабалина В.А. – М.: Радио и связь, 1984г. – 232 с., ил.2. Пфеффер Ави. Вероятностное программирование на практике /Пер. с англ. Слинкина А.А. – М.: ДМК Пресс. 2017г. – 412 с.: ил.
3. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. – М.: Сов. радио, 1971г. – 328 c.
4. Головков А.А., Пивоваров И.Ю., Кузнецов И.Р. Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств. – СПб.: Питер, 2015г. – 208 c.
5. Королев А.Л. Компьюторное моделирование. Лабораторный практикум. – М.: Бином, 2013г. – 300 с.
6. Коткин Г.Я., Попов Л.К., Черкасский В.С. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием MATLAB. – М.: Юрайт, 2019г. – 202 с.
7. Кристаль В.С. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент в радиолокации. – М.: Новое время, 2015г. – 284 с.
8. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. – М.: Сов. радио, 1967г. – 400 с., ил.
9. Леонов А.И., Васенев В.Н., Гайдуков Ю.И., Даниленко А.А., Дворников Ф.А., Кононенко Г.В., Нагулинко Ф.В., Полляк Ю.Г., Саврасов Ю.С. Моделирование в радиолокации / Под ред. Леонова А.И. – М.: Сов. радио, 1979г. – 264 с., ил.
10. Монаков А.А. Математическое моделирование радиотехнических систем. – СПб.: ГУАП СБП, 2016г. – 100 с.
11. Овечкин А.В., Овечкин П.В. Компьютерное моделирование. – М.: Академия, 2017г. – 379 с.
12. Важенин В.Г., Дядьков Н.А., Боков А.С., Сорокин А.К., Марков Ю.В., Лесная Л.Л. Полунатурное моделирование бортовых радиолокационных систем, работающих по земной поверхности: учебное пособие. – Екатеринбург: изд. «Уральский федеральный университет», 2017г. – 283 с.
13. Саврасов Ю.С. Определение орбит по измерениям дальности, радиальной скорости и угловой координате//Космические исследования, т. 12, 1974, вып 3.
14. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общ. ред. В.С. Вербы. В 2 книгах. – М: Техносфера, 2015г.
15. Сулейманов Р.Р. Компьютерное моделирование математических задач: учебное пособие. – М.: Бином, 2012г. – 381 с.
16. Ширман Я.Д., Голиков В.Н., Бусыгин И.Н., Костин Г.А., Манжос В.Н., Минервин Н.Н., Найдёнов Б.В., Поляков В.И., Челпанов А.С. Теоретические основы радиолокации: учебное пособие для вузов / Под ред. Ширмана Я.Д. – М.: Сов. радио, 1970г. – 560 с.
17. Трухин М.П. Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств. – М.: Бином, 2015г. – 386 с.
18. Шелухин О.И. Моделирование информационных систем. – М.: Горячая линия - Телеком, 2016г. – 516 с.
19. Воскобойников Ю.Е., Мицель А.А. Некорректные задачи математической физики. Часть 1.Лекционный курс: Учебное пособие. Министерство образования и науки Российской Федерации /Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники(ТУСУР) - Томск, 2018г. – 130 с., ил.
20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для высших технических учебных заведений. - М., Наука,1969г. – 576 с., ил.
Для цитирования:
Третьяков В.А., Куликов Г.В., Лукьянец Ю.Ф., Галустов И.А., Парфёнов А.В. Модель оценки характеристик многочастотного радиолокационного поля при работе по различным типам целей. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. № 1. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jan20/8/text.pdf.
DOI 10.30898/1684-1719.2020.1.8