Улучшение параметров радиолокационной наблюдаемости цели в РЛС УВД методами цифровой адаптивной пространственно-доплеровской обработки эхо-сигналов

• Автор: Савельев, Тимофей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 384 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений
Введение
1, ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-ДОПЛЕРОВСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭХО-СИГНАЛОВ ДЛЯ БОРЬБЫ С ПОМЕХАМИ В РЛС УВД
1.1. Цифровая пространственно-доплеровская обработка в когерентноимпульсной РЛС
1.1.1. Общие требования к РЛС для реализации цифровой ПДО
1.1.2. Цифровая антенная решётка и цифровой фильтр СДЦ как комплексные нерекурсивные фильтры
1.1.3. Цифровой фильтр последовательной ПДО
1.1.4. Цифровой фильтр совместной ПДО
1.1.5. Критерии эффективности ПДО
1.1.6. Энергетические соотношения сигнала, помех и собственных шумов на
выходе фильтров ПДО
1.2. Алгоритмы пространственно-доплеровской обработки
1.2.1. Классификация алгоритмов
1.2.2. Оптимальные алгоритмы
1.2.3. Адаптивные алгоритмы
1.2.3.1. Рекурсивные алгоритмы
1.2.3.2. Алгоритмы прямого решения
1.2.4. Адаптивный пространственно-доплеровский фильтр факторизации помехи
1.3. Выбор и обоснование направлений исследования
1.3.1. Целесообразность цифровой адаптивной ПДО в РЛС УВД
1.3.2. Современные РЛС УВД и возможности реализации в них цифровой адаптивной ПДО
1.3.3. Направления исследования применительно к обзорно-посадочной РЛС
1.3.4. Теоретический расчёт и имитационное моделирование как методы исследования
1.3.5. Система МАТЬАВ как средство исследования
1.4. Выводы
2. РАЗРАБОТКА СЦЕНАРИЕВ ПОМЕХО-ЦЕЛЕВОЙ ОБСТАНОВКИ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ДОПЛЕРОВСКОГО ТРАКТА РЛС, ЭХО-СИГНАЛА ЦЕЛИ И ПАССИВНЫХ ПОМЕХ
2.1. Сценарии помехо-целевой обстановки
2.1.1. Основные определения
2.1.2. Возможные сценарии помехо-целевой обстановки

2.1. Математическая модель пространственно-доплеровского тракта РЛС
2.1.1. Особенности структурной схемы тракта ПДО
2.1.2. Антенная система
2.1.3. Радиоприёмное устройство РЛС
2.1.4. Процессор ПДО
2.1.5. Учёт вобуляции периода повторения зондирующих импульсов и модуляции
их огибающей диаграммой направленности антенны
2.2. Математическая модель эхо-сигнала цели
2.2.1. Выбор типа воздушного судна и разработка математической модели его движения на посадочной траектории
2.2.2. Вектора и ковариационные матрицы амплитудно-фазового распределения сигнала цели
2.3. Математическая модель точечной помехи
2.4. Математическая модель помехи от подстилающей поверхности
2.4.1. Радиолокационные характеристики подстилающей поверхности
2.4.2. Вектора и ковариационные матрицы амплитудно-фазового распределения помехи от подстилающей поверхности
2.4.3. Учёт отражений от подстилающей поверхности по боковым лепесткам
2.5. Математическая модель помехи от гидрометеора
2.5.1. Радиолокационные характеристики гидрометеоров
2.5.2. Классификация гидрометеоров по отражающим свойствам
2.5.3. Радиолокационная модель мощного кучевого облака
2.5.3.1. Назначение и характеристики модели
2.5.3.2. Геометрические параметры облака Си соп§
2.5.3.3. Распределение радиолокационной отражаемости Си соїщ. по высоте
2.5.3.4. Расчёт ЭПР облака Си согщ
2.5.3.5. Распределение угла прихода помехи
2.5.3.6. Распределение доплеровской частоты помехи
2.5.4. Вектора и ковариационные матрицы амплитудно-фазового распределения помехи от гидрометеора
2.5.5. Учёт отражений от облака по боковым лепесткам
2.6. Выводы
3. МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АСИМПТОТИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ДОПЛЕРОВСКОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Описание разработанного программного обеспечения исследования
3.1.1. Пакет прикладных программ РБО
3.1.2. Программа МРОО
3.1.3. Программа ТБ РОО

3.1.4. Программа BASE
3.1.5. Программа PULSES
3.2. Анализ передаточных функций фильтров ПДО
3.2.1. Основные понятия
3.2.2. ДН и угловая характеристика АЦАР, входные и выходные энергетические соотношения
3.2.3. АЧХ и скоростная характеристика АЦФ СДЦ, входные и выходные энергетические соотношения
3.2.4. Коэффициент передачи и угло-скоростная характеристика фильтров ПДО, входные и выходные энергетические соотношения
3.3. Влияние технических характеристик РЛС на эффективность ПДО
3.3.1. Анализ влияния величины базы РЛС
3.3.2. Анализ влияния количества обрабатываемых импульсов, модуляции огибающей пачки и вобуляции периода повторения
3.4. Анализ эффективности ПДО в изменяющейся помехо-целевой обстановке
3.4.1. Расчёт критериев эффективности ПДО для посадочной траектории цели
3.4.2. Расчёт критериев эффективности ПДО для пролётной траектории цели
3.5. Выводы
4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ
СОВМЕСТНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ДОПЛЕРОВСКОЙ ОБРАБОТКИ С УПРАВЛЕНИЕМ ОТ ЦИФРОВЫХ КАРТ ПОМЕХ
4.1. Адаптивные фильтры совместной ПДО с управлением от цифровых карт
помех
4.1.1. Назначение цифровых карт помех
4.1.2. Формирование индикаторной цифровой карты помех
4.1.3. Формирование цифровой карты выборочных ковариационных матриц
помех
4.1.4. Формирование цифровой карты помеховых векторов
4.1.5. Формирование цифровых карт углов прихода и доплеровских частот помех
от гидрометеоров и местных предметов
4.1.6. Разработка структурных схем адаптивных фильтров совместной ПДО с управлением от цифровых карт помех
4.2. Разработка программного обеспечения численного эксперимента
4.2.1. Особенности программного обеспечения
4.2.2. Генерация случайных векторов помех
4.2.3. Расчёт критериев эффективности адаптивной совместной ПДО
4.2.4. Описание программы моделирования 1MIT PDO
4.3. Анализ эффективности адаптивных фильтров совместной ПДО

где у(/) - вектор полезного сигнала, и(г) - вектор воздействующей на РЛС помехи, о(0 - вектор собственных шумов РЛС.
ОСПШ определяется отношением эрмитовых квадратичных форм ковариационных матриц сигнала, помехи и шума
уиИ у*у у
ОСПШ
СУ С, лил вЬ1Х
IV М W

где Мпш - ковариационная матрица помех и шумов.
Оптимальный ВВК, максимизирующий ОСПШ, рассчитывается по формуле ™оспш = «м,1 V* > (1-49)
где а - некоторое комплексное число, отличное от нуля [88]. Тогда максимально достижимое значение ОСПШ имеет вид
ОСПШвшмакс=утШ~:У- (1-50)
Алгоритм минимума мощности помехи. Для того чтобы получить наименьшую мощность помехи и шума на выходе обобщённого фильтра, необходимо в качестве ВВК фильтра выбрать такой собственный вектор матрицы Шпш, который соответствует её наименьшему собственному значению Хмт [8]:
Шг,ш™опт =АмтУГат (1.51)
Тогда мощность помехи и шума на выходе фильтра имеет вид
Р М — 2 w = А, |[у |Р ( 52
пшвых опт пш опт мин опт опт мин || опт \е ' V
Алгоритм ортогонализации помехи. При известных параметрах помехи можно применить простой алгоритм её подавления, при котором ВВК рассчитывается следующим образом
о,т =Т*-/Л1*,

и V (1-53)

Данный алгоритм является упрощением процедуры ортогонализации Грама-Шмидта. Величину р можно рассматривать как коэффициент корреляции между помехой и сигналом. При обработке входного сигнала происходит вычитание его составляющих, коррелированных с помехой, и согласованная фильтрация полезного сигнала. При совпадении параметров сигнала и помехи коэффициент передачи фильтра равен нулю.