Методы повышения эффективности обнаружения и измерения параметров эхо-сигналов сверхманевренных объектов

• Автор: Белокуров, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 135 с. : ил.

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор алгоритмов обнаружения и измерения параметров эхо-сигналов маневрирующих объектов
1.2. Влияние радиального ускорения объекта на энергетические характеристики систем первичной обработки радиолокационных сигналов
1.3. Влияние радиального ускорения объекта на вероятностные характеристики систем первичной обработки радиолокационных сигналов
1.4. Влияние радиального ускорения объекта на дальность обнаружения
1.5. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ-ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХМАНЕВРЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
2.1. Критерии синтеза алгоритмов обнаружения и обоснование методики анализа их характеристик обнаружения
2.2. Исследование свойств оценок скорости и ускорения
2.3. Анализ оптимального алгоритма обнаружения маневрирующих объектов
2.4. Синтез и анализ многоканального по скорости и ускорению алгоритма обнаружения маневрирующих объектов
2.5. Синтез и анализ неадаптивных алгоритмов обнаружения эхо-сигналов сверхманевренных объектов с секционированием входных отсчётов
2.6. Синтез и анализ квазиоптимального инвариантного к скорости и многоканального по ускорению алгоритма обнаружения эхо-сигналов сверхманевренных объектов с мультипликативной обработкой входных отсчётов

2.7. Синтез и анализ квазиоптимального адаптивного алгоритма обнаружения с предварительной мультипликативной обработкой с оценкой скорости и ускорения
2.8. Синтез и анализ квазиоптимального алгоритма обнаружения на фоне коррелированных помех
2.9. Алгоритм повышения точности измерения дальности до сверхманевренного объекта при использовании сигналов с линейной частотной модуляцией
2.10. Выводы
3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ СВЕРХМАНЕВРЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
3.1. Имитационное моделирование алгоритмов обнаружения маневрирующих объектов
3.2. Оценка вычислительной эффективности алгоритмов обнаружения сверхманевренных объектов
3.3. Реализация алгоритмов обнаружения сверхманевренных объектов
3.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Список условных обозначений и аббревиатур
Приложение 2. Копии актов о внедрении

Актуальность темы
Развитие теории и практики авиационной науки, основанное на использовании достижений нестационарной аэродинамики, динамики полёта в неуста-новившемся движении и применении более совершенных алгоритмов и систем автоматического управления, обладающих существенно более высокой адаптацией к условиям полёта, привели к созданию нового типа летательных аппаратов (ЛА), так называемых сверхманевренных летательных аппаратов, далее по тексту - маневрирующий объект, а также беспилотных летательных аппаратов. Сверхманевренными считаются те самолёты [1, 2, 3], в которых за счёт развитой механизации крыла, специальных органов непосредственного управления подъёмной и боковой силами и применения высокоэнергетических двигателей с управляемым вектором тяги возможно выполнение маневров, таких как «кобра Пугачёва», «колокол», «мангуст» и другие, с существенно более сложными пространственными эволюциями, приводящими к дополнительной частотной модуляции отражённых сигналов. Также важно отметить, что дополнительная частотная модуляция отражённого сигнала проявляется и при равномерном прямолинейном движении объекта за счёт изменения ракурса [1]. В той или иной степени, элементами сверхманевренности обладают все истребители и многофункциональные самолёты четвёртого поколения [4, 5, б]: Б-15, Р-16, Р-18, МиГ-29, Су-27, Су-35, Су-37, а также многофункциональные самолёты пятого поколения: Р-22. Несмотря на чрезвычайную важность этого свойства ЛА в настоящее время, в литературе [4, 5, 6] отсутствует его чёткое определение.
В техническом плане изменение доплеровской частоты, или что эквивалентно, наличие радиального ускорения объекта, в процессе обнаружения приводит к нарушению когерентности принимаемого сигнала [7], выраженному в размывании спектра, и, как следствие, снижению эффекта когерентного накопления, уменьшению дальности обнаружения, потерям в пороговом отношении сигнал-шум.
Дальнейшее преобразование статистики (2.26) зависит от способа преодоления априорной неопределенности по скорости и ускорению. В рамках сведения сложной гипотезы к простой, данная задача решается усреднением по параметрам в пределах ширины канала без применения адаптации. В конечном виде статистика (2.26) имеет вид [66]:
где Y”'Ukexp(-il/2(t0-k)2m2K/(Ma-1)); Uk - отсчёты на входе устройства обработки; Ма - число каналов по ускорению; / - число каналов по скорости. Для статистической независимости оценок скорости и ускорения to=N/2, тогда Г= Ukexp(-i 1 l2(N/2-k)2m2n/(Ma-l)).
Алгоритм обработки сводится к формированию отсчётов Т'к в т-м канале по ускорению посредством умножения отсчётов Uk (k=0..N-) на фазовращающие множители Qxp(-il2(N/2-k)2m2n/(Ma-l)) в блоке фазовращателей (БФВ), и подачу этих отсчётов на блок N— точечного БПФ, причём каждый канал по ускорению имеется блок когерентного накопления (блок БПФ). При корреляционно-фильтровой обработки каждый канал по дальности должен быть нагружен на данную фильтровую систему.
Структурная схема устройства обнаружения, реализующего вычисление достаточной статистики (2.27), представлена на рисунке 2.7.
На рисунке 2.7: БР - буферный регистр, БФВ - блок фазовращателей; ПУ - пороговое устройство; УВО - устройство вторичной обработки; СВМ - схема выбора максимума; £0 - пороговый сигнал.
Главный недостаток представленного многоканального по скорости и ускорению алгоритма обнаружения: очень существенное число вычислительных операций на реализацию, оценка которых будет дана в разделе, посвящённом анализу вычислительной эффективности синтезированных алгоритмов обнаружения, в связи с чем, применение данного алгоритма обнаружения на практике затруднительно.
к=О
(2.27)