Разработка структуры и алгоритмов функционирования системы радиочастотного обнаружения ближнего радиуса действия для высокоскоростных носителей

• Автор: Белов, Иван Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения.

Введение.

1 Построение математических моделей объектов наблюдения

1.1 Математическая модель отраженного сигнала.

1.1.1 Постановка задачи формирования модели объекта наблюдения .

1.1.2 Низшие иерархические элементы поверхности объекта

1.1.3 Уравнение поля рассеяния.

1.1.4 Моделирование поля рассеяния.

ВЫВОДЫ.

2 Разработка структуры канала приема и обработки сигнала.

2.1 Основные методы радионаблюдения и обнаружения.
2.2 Постановка задачи обнаружения.
2.4. Типовые структурные схемы малогабаритных СРО.
2.4.1 Метод обнаружения с помощью автогенератора.
2.4.2 Метод с использованием шумоподобного зондирующего сигнала
2.4.3 Импульсный метод радиообнаружения
2.4.4 СРО с линейной частотной модуляцией ЛЧМ зондирующего радиосигнала.
2.4.5 Комплексированные и совмещенные системы радиолокации
2.5 Элементы структурной схемы системы обнаружения.
2.5.1 Высокочастотный тракт
2.5.1.1 Параметры частотной модуляции зондирующего сигнала
2.5.1.2 СВЧ генератор и модулятор пилообразного напряжения
2.5.1.3 Смеситель
2.5.1.4 Антенная система.
2.5.1.5 Антенна передатчика
2.6 Расчет радиолинии.
2.7 Оценка точности измерения дальности СРО с ЛЧМ зондирующего радиосигнала.
2.8 Предварительная оценка вероятности обнаружения
и ложного срабатывания.
Выводы.
3 Цифровые и аналоговые методы первичной обработки входного сигнала
3.1 Применение быстрого преобразования Фурье для спектрального анализа информационных радиосигналов
3.1.1 Использование временных окон для улучшения спектральных характеристик БПФ.
3.1.2 Вероятностная оценка требований к цифровому блоку
3.1.3 Эвристический метод анализа
3.1.4 Разработка функциональной схемы цифрового БОРД.
3.1.4.1 Определение шумового порога.
3.1.4.2 Входная часть цифрового блока обработки сигналов
3.1.4.3 Разрядность БПФ и скорость вычислений.
3.1.4.5 Вычислитель квадрата модуля комплексного числа
3.1.4.6 Накопительный сумматор
3.1.4.7 Интегратор частотных составляющих угловых каналов
3.1.4.8 Устройство формирования уровня адаптации
3.1.4.9 Схема определения каналов с минимальной энергией
3.1.4. Схема сравнения с порогом
3.1.4. Схема компенсации доплеровского смещения.
3.1.4. Схема контроля повторяемости результата
3.1.4. Схема шифрации результатов.
3.1.4. Результаты моделирования ЦБОС в САПР МАХ П.
3.2 Спектральный анализ данных радиолокации в аналоговой форме
3.2.1 Построение аналогового блока обработки информационных сигналов.
3.2.3 Ограничения аналогового варианта и их возможное разрешение.
3.2.4 Алгоритм обработки результатов спектрального анализа на
примере воздушного носителя
Выводы
4 Использование вейвлетанализа для обработки радиолокационных данных СРО
4.1 Моделирование рабочей обстановки.
4.2 Некоторые особенности преобразования Фурье.
а 4.3 Фильтр с конечной импульсной характеристикой КИХ для
подавления высших гармоник сигнала
4.4 Адаптивная фильтрация
4.4.1 Штрафной порог.
4.4.1 Очистка сигнала
4.4.1 Выбор вейвлета.
Выводы
Заключение
Список использованных источников


При моделировании в рассмотрение нужно принимать только грани, "видимые" со стороны передатчика. Сведения об остальных гранях должны быть удалены из рассмотрения (рисунок )). Необходимо определить возможность формирования диаграммы обратного рассеяния, содержащей данные о суперпозиции отраженных сигналов. Это весьма сложная задача, но построение абсолютно достоверной картины нам не требуется [9], поэтому в дальнейших выводах будут приняты некоторые упрощения. На поверхности объекта вследствие переотражения сигналов передатчика между элементами конструкции образуется сложная картина, определяемая дифракцией и интерференцией сигнала. Характер этой картины определяется взаимным расположением отдельных элементов отражающей группы, обладающих каждый своими уникальными в частности, и обычно достаточно общими электрофизическими свойствами. Совокупность таких элементов в радиолокации принято называть "радиолокационной сценой", поэтому мы также будем пользоваться этим термином. Каждый элемент сцены состоит из конечного числа геометрических примитивов, каждый из которых имеет определенные электрофизические свойства, определен в пространстве сцены набором координат и может быть проиндексирован. Как уже отмечено, под элементарными будем понимать низшие иерархические элементы сцены: точки поверхности, треугольники и ребра. Элемент "точка" принадлежит поверхности объекта, определяет одну из вершин сходящихся в ней треугольников и обладает тремя параметрами: Рх, Ру, Pz - координатами. Массив вертексов сцены (от англ. Элемент "треугольник" представляет собой плоскую фигуру, обладающую следующим набором данных: уникальный индекс, координаты вертексов, принадлежащие массиву точек объекта, и координаты средней точки - точки пересечения медиан треугольника. Средняя точка является началом локальных координат данного треугольника. Из нее же проводится нормаль к треугольнику, определяющая его уклон в мировой (общей для сцены) системе координат. Под нормалью понимается единичный вектор, проведенный из точки пересечения медиан треугольника, направление нормали описывается тремя координатами в мировой системе координат. Дополнительный производный параметр - площадь треугольника. MF. MESH VERTEX 0 . MESH_VERTEX 1 . MESH_VERTEX 2 . MESH VERTEX 3 . MESH VERTEX 4 . ME S H_VERTEX 5 . MESH_FACENORMAL 0 0. MESH_VERTEXNORKAL 0 0. MESHJ/ERTEXNORMAL 1 0. MESH~VERTEXNORMAL 2 0. MESH~FACENORMAL 1 0. MESH_VERTF. XNORMAL 0 0. MESH~VERTEXNORMAL 2 0. MESH_VERTEXNORMAL 3 0. MESH FACENORMAL 2 -0. MESH VERTEXNORMAL 0 -0. MESH_VERTEXNORMAL 3 -0. MESH FACENORMAL 4 -0. MESH~VERTEXNORMAL 0 -0. MESH VERTEXNORMAL 5 -0. MESH~VERTEXNORMAL 7 -0. MESH VERTEXNORMAL 1 -0. MESH^VERTEXNORMAL 8 -0. MESH FACENORMAL 7 0. MESH VERTEXNORMAL 8 0. MESH~VERTEXNORMAL 1 0. MESHJ/ERTEXNORMAL 9 0. Третий простейший элемент - "ребро". Ребро определяется координатами образующих его вертексов (вершин), которые входят в массив точек объекта и двумя треугольниками, от пересечения которых образовалось ребро. Ребра, конвертируемые ЗЭ8, бывают двух видов: реальные, то есть экстраполируемые реальной кривизной объекта и виртуальные, появившиеся при натяжении треугольной сетки на гладкий объект. В рассмотрение нужно принимать только первые. РК. Будем рассматривать антенную систему нашего устройства как имеющую одну единственную диаграмму направленности. Таким образом, положение системы характеризуется координатами фазового центра антенной системы Рэ, вектором г диаграммы направленности антенны (ДНА), векторами-поляризаторами {еі}, {е2} и вектором скорости носителя V (рисунок 3). Для проведения расчетов необходим алгоритм затенения невидимых со стороны передатчика элементов поверхности наблюдаемого объекта. Результирующее дифракционное поле рассеяния радиочастотной картины в целом определяется путем суммирования локальных полей рассеяния отдельных элементов (треугольников и ребер), видимых передатчику в данный момент времени и принадлежащих различным элементам картины. Отметим, что в отличие от применяемой ранее методики задания РК, в рассмотрение теперь также несложно принять и фоновые образования.