Имитация отражений от распределенных радиолокационных объектов на основе некогерентных геометрических моделей
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Радиолокация
Издательство:
Новосибирский государственный технический университет
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 211
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-7782-3920-3
Артикул: 778346.01.99
Рассмотрены предложенные авторами методы синтеза малоточечных геометрических моделей распределенных радиолокационных объектов. В частности, разработан математический аппарат, позволяющий по функциям распределения плотности автокорреляции и взаимной корреляции квадратурных составляющих эхосигналов по поверхности объекта синтезировать его одномерную или двумерную геометрическую модель, состоящую из двух-девяти точек. Получены условия физической реализуемости моделей для разных типов объектов. Представлен обобщенный алгоритм синтеза геометрических моделей, а также алгоритм имитации эхосигналов на их основе. Корректность полученных результатов подтверждена результатами цифрового моделирования. Монография может представлять интерес для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в областях радиолокации, радиолокационных измерений, имитационного и полунатурного моделирования, а также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Магистратура
- 11.04.01: Радиотехника
- 11.04.02: Инфокоммуникационные технологии и системы связи
- 11.04.04: Электроника и наноэлектроника
- ВО - Специалитет
- 11.05.01: Радиоэлектронные системы и комплексы
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Серия основана в 2001 году МОНОГРАФИИ НГТУ
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СЕРИИ «МОНОГРАФИИ НГТУ» д-р техн. наук, проф. (председатель) А.А. Батаев д-р техн. наук, проф. (зам. председателя) А.Г. Вострецов д-р техн. наук, проф. (отв. секретарь) В.Н. Васюков д-р техн. наук, проф. А.А. Воевода д-р техн. наук, проф. В.И. Денисов д-р физ.-мат. наук, проф. А.К. Дмитриев д-р физ.-мат. наук, проф. В.Г. Дубровский д-р филос. наук, проф. В.И. Игнатьев д-р физ.-мат. наук, проф. О.В. Кибис д-р социол. наук, проф. Л.А. Осьмук д-р техн. наук, проф. Н.В. Пустовой д-р техн. наук, проф. Г.И. Расторгуев д-р физ.-мат. наук, проф. В.А. Селезнев д-р техн. наук, проф. Ю.Г. Соловейчик д-р техн. наук, проф. А.А. Спектор д-р техн. наук, проф. А.Г. Фишов д-р экон. наук, проф. М.В. Хайруллина д-р техн. наук, проф. В.А. Хрусталев д-р техн. наук, проф. А.Ф. Шевченко
ÍÎÂÎÑÈÁÈÐÑÊ 2 0 1 9 À.Â. ÊÈÑÅËÅÂ, Â.Â. ÀÐÒÞØÅÍÊÎ, À. Â. ÍÈÊÓËÈÍ ÈÌÈÒÀÖÈß ÎÒÐÀÆÅÍÈÉ ÎÒ ÐÀÑÏÐÅÄÅËÅÍÍÛÕ ÐÀÄÈÎËÎÊÀÖÈÎÍÍÛÕ ÎÁÚÅÊÒΠÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÍÅÊÎÃÅÐÅÍÒÍÛÕ ÃÅÎÌÅÒÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÌÎÄÅËÅÉ
УДК 621.371.332.3 + 621.396.96
К 44
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор СибГУТИ А.И. Фалько;
канд. техн. наук, заслуженный метролог РФ В.И. Евграфов
Киселев А.В.
К 44
Имитация отражений от распределенных радиолокационных объектов на основе некогерентных геометрических моделей: монография / А.В. Киселев, В.В. Артюшенко, А.В. Никулин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. – 211 с. – (Серия «Монография НГТУ»).
ISBN 978-5-7782-3920-3
Рассмотрены предложенные авторами методы синтеза малоточечных геометрических моделей распределенных радиолокационных
объектов. В частности, разработан математический аппарат, позволяющий по функциям распределения плотности автокорреляции и взаимной корреляции квадратурных составляющих эхосигналов по поверхности объекта синтезировать его одномерную или двумерную
геометрическую модель, состоящую из двух-девяти точек. Получены
условия физической реализуемости моделей для разных типов объектов. Представлен обобщенный алгоритм синтеза геометрических моделей, а также алгоритм имитации эхосигналов на их основе. Корректность полученных результатов подтверждена результатами цифрового моделирования.
Монография может представлять интерес для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в областях радиолокации, радиолокационных измерений, имитационного и полунатурного моделирования, а также может быть полезна преподавателям,
аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.
УДК 621.371.332.3 + 621.396.96
ISBN 978-5-7782-3920-3
© Киселев А.В., Артюшенко В.В.,
А.В. Никулин, 2019
© Новосибирский государственный
технический университет, 2019
NOVOSIBIRSK 2 0 1 9 A.V. KISELEV , V.V. ARTYUSHENKO, A.V. NIKULIN SIMULATION OF DISTRIBUTED RADAR OBJECT REFLECTIONS BASED ON INCOHERENT GEOMETRIC MODELS
УДК 621.371.332.3 + 621.396.96
К 44
Reviewers:
A.I. Falko, D. Sc. (Eng.), professor,
Siberian State University of Telecommunications and Informatics
V.I. Evgrafov, PhD (Eng.), Honored Metrologist
Kiselev A.V.
К 44
Simulation of distributed radar object reflections based on incoherent geometric models: monograph / A.V. Kiselev, V.V. Artyushenko, A.V. Nikulin. – Novosibirsk: NSTU Publishers, 2019. – 211 p.
(“NSTU Monographs” series).
ISBN 978-5-7782-3920-3
Synthesis methods of few-point geometric models of distributed radar
objects proposed by the authors are considered in the book. In particular, a
mathematical apparatus which makes it possible to synthesize an object’s 1D or
2D geometric model consisting of 2-9 points using distribution functions of autocorrelation density and cross correlation of quadrature components of echo
signals along the object surface is developed. Conditions for model physical realizability for various objects are obtained. A generalized synthesis algorithm
for geometric models as well as an algorithm of echo signal simulation on their
basis is described. The correctness of the results obtained is confirmed by the
digital simulation results.
The monograph may be of interests to researchers and engineering
technicians specializing in radiolocation, radar measurements, and simulation
and half-sized modeling as well as to lecturers and senior and postgraduate students.
УДК 621.371.332.3 + 621.396.96
ISBN 978-5-7782-3920-3
© Kiselev A.V., Artyushenko V.V.,
Nikulin A.V., 2019
© Novosibirsk State
Technical University, 2019
ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ В работе рассмотрены методы синтеза малоточечных геометрических моделей распределенных радиолокационных объектов. Разработан математический аппарат, позволяющий по функциям распределения плотности автокорреляции и взаимной корреляции квадратурных составляющих сигналов отражателей распределенного объекта синтезировать одномерную или двумерную геометрическую модель этого объекта. Получены условия физической реализуемости замещающей геометрической модели для разных типов объектов. Представлен обобщенный алгоритм синтеза геометрических моделей поверхностнораспределенного объекта, а также алгоритм имитации эхосигналов на его основе. Корректность полученных результатов подтверждена численным моделированием. Результаты исследований использованы при разработке программного обеспечения имитаторов эхосигналов. В конце монографии представлена обширная библиография. Монография может вызвать интерес у широкого круга научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в областях радиолокации, радиолокационных измерений, имитационного и полунатурного моделирования. Она может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.
ÑÏÈÑÎÊ ÑÎÊÐÀÙÅÍÈÉ АКФ – автокорреляционная функция БПФ – быстрое преобразование Фурье ВКФ – взаимнокорреляционная функция ДН – диаграмма направленности ДПФ – дискретное преобразование Фурье ИЗП – импульс запуска передатчика КЦИ – кажущийся центр излучения ЛА – летательный аппарат ЛВ – линия визирования МВП – маловысотный полет МИ – матричный имитатор ПК – персональный компьютер ПО – программное обеспечение ПРВ – плотность распределения вероятности РЛС – радиолокационная станция РМВ – реальный масштаб времени СКО – среднеквадратичное отклонение СПМ – спектральная плотность мощности ШК – шумы угловых координат ЭВМ – электронно-вычислительная машина ЭПР – эффективная площадь рассеяния
ÂÂÅÄÅÍÈÅ Обязательным этапом разработки современных радиолокационных систем (РЛС) является полунатурное моделирование. При этом широкое применение находят имитаторы эхосигналов [1–39]. Современный имитатор эхосигналов – это сложный программно-аппаратный комплекс, который позволяет сформировать на входе РЛС или отдельных ее узлов совокупность сигналов и помех, соответствующих реальным условиям функционирования. Это позволяет существенно сократить материальные и временны´ е затраты на разработку РЛС [40–70]. До недавнего времени при имитации отражений от распределенных объектов ограничивались достоверным моделированием функции распределения мгновенных значений отраженного сигнала, доплеровского спектра, эффектов временно´го рассеяния и некоторых других наиболее очевидных характеристик. Моделирование этих параметров достаточно хорошо изучено [70–97]. Однако свойства отражений от распределенных объектов намного сложнее. Любой реальный распределенный объект представляет собой совокупность большого числа отражающих элементов. Сигналы, отраженные этими элементами, статистически независимы [143–150]. В точке приема наблюдается интерференция отраженных от них волн. Как известно, разные радиолокационные методы определения угловых координат объектов сводятся, по существу, к определению направления вектора нормали к фазовому фронту отраженной волны в точке приема, в нашем случае – фазовому фронту суммарной волны от точек объекта. При этом вектор нормали указывает на некое мнимое направление, получившее название кажущегося центра излучения (КЦИ). Положение КЦИ флуктуирует в пространстве [70–75]. Ошибки измерения угловых координат объектов, вызванные этим блужданием, получили
ÂÂÅÄÅÍÈÅ 10 название шумов угловых координат (ШК). Практически во всех задачах, связанных с измерением угловых координат объектов, они в большей или меньшей степени есть. Например: при определении угловых координат: самолета на фоне тучи (без использования селекции движущихся целей), наземных объектов, цели в ближнем воздушном бою; определении высоты препятствий в режиме маловысотного полета и во многих других задачах. Вполне очевидно, что при имитации отражений от распределенных объектов следует учитывать это явление. Для описания ШК принято использовать плотность распределения вероятностей (ПРВ) и корреляционную функцию [70–75]. Поэтому модель распределенного объекта можно считать адекватной, если она позволяет с заданной точностью моделировать вероятностные характеристики мгновенных значений эхосигнала, спектрально-корреляционные характеристики эхосигнала, вероятностные характеристики и спектрально-корреляционные характеристики ШК. В такой постановке критерия адекватности задачи имитации и проектирования имитационных комплексов ранее не решались. Причиной этого в первую очередь является слабая теоретическая проработка имитационного моделирования эхосигналов с учетом ШК. Традиционно в качестве моделей распределенных объектов используют геометрические модели – совокупность точечных отражателей, распределенных в области пространства, ограниченной размерами объекта (исследователи: D.D. Howard, R.H. Delano, I. Pfeffer, J.H. Dunn, P.J. Allen, Р.В. Островитянов, Ф.А. Басалов, М.Л. Варшавчик, Н.С. Губонин и др.) [70–90; 134–143]. Эхосигналы от отражателей являются статистически независимыми. Достоинства геометрических моделей – в четкой физической интерпретации и высокой точности моделирования пространственной структуры распределенного объекта, включая возможность моделирования ШК. Недостаток их в том, что для обеспечения точности необходимо использование большого количества отражателей модели (например, для поверхности Земли до 3 4 .. 1 . 0 10 на элемент разрешения), что приводит к большим объемам вычислений и нереализуемости в реальном масштабе времени. Логичным решением проблемы служит сокращение числа отражателей модели при сохранении достоверности моделирования вероятностных и спектрально-корреляционных характеристик эхосигнала и ШК. Такие модели получили название малоточечных.