КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ

МІРОШНІЧЕНКО Олег Вікторович

УДК 621.396.75

МЕТОДИ РОЗШИРЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ЗДАТНОСТІ

СИСТЕМ ПЕЛЕНГАЦІЇ ДЖЕРЕЛ ШУМОВИХ ЗАВАД

Спеціальність 20.02.14 – озброєння і військова техніка

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ-2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка МО України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент Вишнівський Віктор Вікторович, Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, заступник начальника науково-дослідного центру.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Прокоф’єв Вадим Павлович, міжнародна громадська організація “Асоціація вчених, фахівців та діячів науки” – “Наука”, президент;

кандидат технічних наук, доцент Савков Павло Анатолійович, Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, начальник кафедри військового управління.

Провідна установа Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, МО України, м. Київ.

Захист відбудеться 08.06. 2007 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .001.40 Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, Київ-680, просп. Глушкова 2, корп. 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул. Володимирська 58, зал 12.

Автореферат розісланий 26.04. 2007 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ПАШКОВ С.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Аналіз стану існуючих засобів повітряного нападу і досвід локальних конфліктів останнього десятиліття показує, що їм приділяється домінуюча роль у сучасній війні. Постійний ріст можливостей засобів повітряного нападу, удосконалення способів їх застосування і, особливо, нарощування засобів радіоелектронної протидії, а також фізичного знищення радіолокаційних станцій (РЛС) обумовлюють необхідність підвищення технічних характеристик радіолокаційних засобів протиповітряної оборони.

Із сукупності вимог до РЛС найбільш актуальною залишається вимога до забезпечення високої завадозахищеності в умовах застосування різного виду завад. Задачі захисту РЛС від активних шумових завад (АШЗ) у цей час стали найбільш важливими, по-перше, у зв'язку зі зростаючою тенденцією ускладнення завадової обстановки, по-друге, зі значним зростанням інтенсивності АШЗ, про що свідчать дані публікацій про стратегічні уроки бойових дій в Іраку.

Ефективність існуючих засобів активної радіолокації в складній завадовій обстановці не можна вважати задовільною. Під складною завадовою обстановкою прийнято розуміти ситуації, коли в зоні відповідальності РЛС діє одночасно більше 4ч5 постановників активних шумових завад. У цих випадках різко знижуються можливості компенсації завадових сигналів, а в окремих ситуаціях захист РЛС є практично недоцільним. При цьому єдиним засобом одержання інформації про координати джерел АШЗ стають тріангуляційні системи пасивної локації, які застосовуються в угрупованні радіотехнічних військ.

Особливості роботи тріангуляційних систем пасивної локації пов'язані з необхідністю боротьби з хибними пеленгами, що виникають за рахунок прийому сигналів АШЗ по бічних пелюстках антени РЛС. У зв'язку з недоліками методу усунення хибних пеленгів, який застосовується в пеленгаційних каналах РЛС, тріангуляційна система пасивної локації не забезпечує необхідну ефективність у складній завадовій обстановці. Це проявляється в істотному обмеженні можливостей одночасного виявлення великої кількості джерел АШЗ, а значить зниженні інформаційної здатності систем пасивної локації. Одним із напрямків підвищення ефективності тріангуляційних систем пасивної локації з точки зору збільшення інформаційної (інакше пропускної) здатності є розробка вдосконалених пеленгаційних каналів, які реалізують нові алгоритми обробки сигналів. Це дозволяє підвищити якість компенсації хибних пеленгів і тим самим збільшити інформаційну здатність тріангуляційної системи пасивної локації.

Тому удосконалення методів побудови пеленгаційних каналів радіолокаційних станцій на основі нових алгоритмів обробки сигналів активних шумових завад є актуальною науковою задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану наукової роботи та плану науково-дослідної роботи “Гама-П”, яка виконується у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Особисто автором у НДР “Гама-П” розроблений новий алгоритм побудови пеленгаційного каналу.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення інформаційної (пропускної) здатності систем пасивної радіолокації, за рахунок придушення хибних пеленгів по бічних пелюстках прийому основної антени.

Задачі, які необхідно вирішити для досягнення поставленої мети:

1. Розробка методу кореляційної пеленгації з багатопозиційним прийомом.

2. Розробка методів аналітичної оцінки якості придушення бічного прийому запропонованими алгоритмами пеленгаторів й їх очікуваної пропускної здатності.

3. Обґрунтування варіантів технічної реалізації кореляційного методу багатопозиційного прийому сигналів активних шумових завад.

4. Розробка методу статистичної оцінки параметрів вихідного сигналу при впливі на багатопозиційний кореляційний пеленгатор широкосмугових шумових завад з нерівномірним флюктуючим спектром і заданою статистикою флуктуацій.

5. Оцінка можливостей запропонованої системи пеленгації при впливі ковзних активних шумових завад.

6. Розробка методу спектрально-кореляційної обробки в багатопозиційному пеленгаторі із частотною селекцією вихідних сигналів корелятора.

Об'єкт дослідження – пеленгаційний канал РЛС.

Предмет дослідження – методи обробки сигналів у пеленгаційному каналі РЛС з багатопозиційним прийомом.

Методи дослідження – при розробці нових методів пеленгації й математичного апарата їх кількісної оцінки використані: методи теорії ймовірностей і математичної статистики; методи кореляційної теорії випадкових процесів; методи статистичної теорії антен; методи теорії сигналів і перетворення випадкових процесів в елементах прийомного тракту.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Теоретично обґрунтовано й удосконалено метод кореляційної пеленгації джерел активних шумових завад при багатоканальному рознесеному прийомі, розроблена аналітична модель оцінки ефективності методу з погляду якості придушення бічного прийому й підвищення інформаційної здатності системи пеленгації. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в забезпеченні істотного додаткового придушення бічних пелюстків прийому й, тим самим, підвищенні інформаційної здатності системи пеленгації.

2. Запропоновано новий метод статистичної оцінки параметрів вихідного сигналу при впливі на багатопозиційний кореляційний пеленгатор широкосмугових шумових завад з нерівномірним флюктуючим спектром і заданою статистикою флуктуацій. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одержанні нові аналітичні співвідношення для розрахунку характеристик взаємнокореляційної функції при флюктуючому спектрі стохастичного процесу, що дозволяє кількісно оцінити характеристики системи пеленгації в умовах реальних широкосмугових активних шумових завад.

3. Запропоновано новий метод кореляційної пеленгації при багатопозиційному прийомі, заснований на перетворенні прийнятих коливань завади у відповідні їм спектри й наступної вибіркової частотної селекції вихідних сигналів корелятора, що забезпечує одночасно із придушенням бічного прийому формування “слідкуючого” порогу компенсації сумарної потужності реальних залишкових сигналів хибних пеленгів. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одночасно вирішенні задачі придушення бічного прийому й формування “слідкуючого” порога компенсації, який відображає реальну картину залишкових сигналів хибних пеленгів, що дає можливість додатково збільшити інформаційну здатність пеленгатора.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дисертаційної роботи можуть бути використані при обґрунтуванні вимог до розробки нових пеленгаційних каналів РЛС з метою розширення їх інформаційної здатності.

Основні наукові результати дослідження впроваджені в холдинговій компанії ВАТ „Укрспецтехніка” побудовано модель нової структури пеленгаційного каналу радіолокаційних станцій із заміною енергетичного алгоритму обробки сигналів активної шумової завади на базово-кореляційний алгоритм й обґрунтовані параметри функціональних елементів пеленгаційної системи (акт комісії ВАТ „Укрспецтехніка” від 19.10.2006 р. № ) і у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка в навчальному процесі (акт комісії ВІКНУ від 25.10.2006 р. № ).

Особистий внесок здобувача. Зі спільних публікацій особисто здобувачеві належить: у] – реалізація математичної моделі процесу виявлення сигналу за наявності автокомпенсатора, у] – алгоритм методу захисту РЛС від імпульсних завад у відповідь, у [5] – оцінка втрат у відношенні сигнал/шум при включенні в прийомний тракт РТЗ фільтра попереднього викривлення, у] – оцінка характеристичної функції випадкових величин, у [7] – метод двоканального базово-кореляційного пеленгатора, у [8] – аналіз алгоритму кореляційної обробки базово-кореляційного пеленгатора, у [9] – статистичне моделювання, у [10] – аналітичне дослідження відгуку кореляційної системи при довільних параметрах завади і системи.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень оприлюднено на VI міжнародній науково-практичній конференції “Современные информационные и электронные технологии” (23-27 травня 2005 р., м. Одеса), на VII міжнародній науково-практичній конференції “Современные информационные и электронные технологии” (22-26 травня 2006 р., м. Одеса), на міжвузівської наук.-практ. конференції “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України” (28-29 листопада 2006 р., м. Одеса), на постійно діючому семінарі науковців, здобувачів та ад’юнктів Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка (3 листопада 2006 р., м. Київ).

Публікації. Результати дисертації опубліковано у 10 статтях (дві статті без співавторів), у фахових виданнях та 4-х тезах доповідей, крім того, результати викладено у звіті про НДР.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновку, списку використаних джерел. Загальний обсяг складає 121 сторінку машинописного тексту, з яких 12 сторінок займають ілюстрації та список використаних джерел, який складається з 108 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі сформульовано актуальність роботи, мету та завдання дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено апробації й публікації, а також основні положення, що виносяться на захист.

У першому розділі проведено аналіз можливостей захисту РЛС від активних шумових завад в умовах сильної радіоелектронної протидії. При сучасних можливостях із постановки активних шумових завад РЛС не забезпечують ефективний захист уже при більше 3ч4 постановниках активних шумових завад (Кп доп опускається нижче 8ч10 дБ). Тому виникає необхідність у використанні інформації пасивних засобів радіолокації.

Широко відомі два основні методи пасивної радіолокації: тріангуляційний і різницево-далекомірний.

У зв'язку з тим, що характеристики тріангуляційних систем пасивної локації не повністю задовольняли технічним вимогам, у період 80ч90-х років проводилась активна робота з теоретичної розробки й дослідних випробувань більш досконалої системи пасивної радіолокації, заснованої на різницево-далекомірному методі виміру координат, до переваг якої варто віднести: високу точність виміру координат джерел АШЗ й їх автоматичне кореляційне ототожнення при складній завадовій обстановці. Проте практичне впровадження різницево-далекомірного методу не відбулося в той період. Це обумовлено не стільки економічними труднощами, скільки розпочатою теоретичною й практичною роботою із створення так званих антикореляційних завад, які зберігають високу ефективність протидії активним каналам РЛС й одночасно порушують працездатність різницево-далекомірного методу.

Тому в радіотехнічних військах практично реалізована тріангуляційна система пасивної локації на базі пеленгаційних каналів РЛС, одним із недоліків якої є низька інформаційна здатність. Це обмежує необхідну якість пеленгування до 4ч5 одночасно діючих джерел АШЗ. Тому необхідно вирішити актуальну наукову задачу розробки удосконалених методів побудови пеленгаційних каналів радіолокаційних станцій на основі нових алгоритмів обробки сигналів активних шумових завад. Завдання підвищення інформаційної здатності може бути вирішено тільки істотним зменшенням рівня бічного прийому, що забезпечує зниження рівня граничної компенсації залишкових сигналів хибних пеленгів. У роботі прийнято вважати припустимою інформаційну (надалі використовується термін “пропускну”) здатність не менш 10ч12 цілей – джерел АШЗ.

У другому розділі теоретично обґрунтований й удосконалений метод кореляційної пеленгації джерел АШЗ при багатоканальному рознесеному прийомі, розроблена аналітична модель оцінки ефективності методу з точки зору якості придушення бічного прийому й підвищення інформаційної здатності системи пеленгації. Прототипом даного методу є кореляційний пеленгатор (ВИРТА, авт. Алмазов В.Б., Ильинков И.И.) і пеленгатор кругового огляду (КВИРТУ ПВО, авт. Долгушин В.П., Фомин А.Н).

Сутність запропонованого методу полягає у використанні відносної затримки завад, прийнятих бічними пелюстками діаграми спрямованості (ДС), що забезпечує придушення хибних пеленгів при взаємнокореляційній обробці сигналів. Проведена розробка теоретичної бази аналітичного опису просторових характеристик і методу оцінки коефіцієнта придушення бічного прийому для всіх видів АШЗ прицільних і загороджувальних. Структурна схема багатоканального базово-кореляційного пеленгатора, яка пояснює сутність методу представлена на рис.1.

Принцип дії схеми розглянемо на прикладі роботи двохпозиційної системи, яка складається з основної і однієї додаткової антени .

Рис.1. Структурна схема багатоканального базово-кореляційного пеленгатора

Заважаючі сигнали АШЗ, прийняті бічними пелюстками основної антени й додатковою антеною, мають відносну затримку .

На рис.2 представлена картина прийому сигналів з напрямку пеленгації й бічних пелюстків .

Якість придушення залежить від кутового положення заважаючого сигналу АШЗ і дорівнює добутку ширини спектра прийнятої АШЗ на величину бази b.

Рис.2 Прийом сигналів з напрямку пеленгації й бічних пелюстків.

Загальну результуючу ДС для зручності подальшого аналізу представимо у наступному вигляді

де – результуюча ДС за рахунок кореляції за час Т (поворот антени на ширину головного пелюстка) ДС антен й, що забезпечує придушення регулярних бічних пелюстків; – нормований множник додаткового придушення бокових пелюсток системи кореляційної обробки за рахунок.

Вираз множника додаткового придушення бокових пелюсток має вигляд

Величина множника, визначається через автокореляційну функцію завади. Форма автокореляційної функції залежить від форми спектра АШЗ, ширина якого змінюється в широких межах (від 10...20 до 150…200 МГц). Для прицільної завади при вузькосмуговому тракті прийому форму спектра на виході підсилювача проміжної частоти можна прийняти гаусовою, при цьому автокореляційна функція також описується гаусовою кривою, показник якої дорівнює , де (при відліку за рівнем 0,5 потужності), а час кореляції процесу, – ширина спектра завади на виході підсилювача проміжних частот. Відносна затримка , як видно з попереднього аналізу, визначається різницею між введеною за допомогою лінії затримки затримкою для забезпечення погодженого прийому по головному пелюстку ДС і відносної затримки завади.

Вираз для в загальному вигляді визначається

де с – швидкість світла.

Вид функцій в останньому виразі визначається геометрією системи рознесеного прийому.

Таким чином, загальний вираз множника придушення буде

Представлено результати кількісної оцінки множника придушення залежно від параметра просторово-частотної чутливості системи рознесеного кореляційного прийому , при цьому величина представлена у вигляді: , де МГцЧм (10 МГц= , м.), а величина варіюється в межах 0,5ч2,0 і при фіксованій частоті визначає розмір бази. При аналізі використана величина, зворотна множнику – коефіцієнт придушення, й отримана його канонічна формула з урахуванням відомих числових коефіцієнтів

При аналізі двопозиційної системи

Аналіз проведено для наступних положень антени . Графіки в першій півсфері для m=0,5 й m=1,5 представлені на рис. 3.

При великих кутових відхиленнях джерел АШЗ () формула (5) дає результат, що перевищує 60 дБ. Це пояснюється використанням середнього значення відгуку корелятора. Реальний вихідний процес має флуктуації за рахунок кінцевого часу усереднення – Т. Тому на графіках введено обмеження , рівне величині середньоквадратичного відхилення АКФ. Для аналізованої системи пеленгації величина кореляційного накопичення.

За рахунок компенсації затримки в головному пелюстку результуючої ДС зменшується значення множника придушення, оскільки зменшується “діючий” (спроектований) розмір бази для завад, які діють по бокових пелюстках.

З результатів оцінки видно, що двоканальний кореляційний пеленгатор навіть при порівняно великій базі забезпечує високу якість придушення бічного прийому тільки в певному секторі (до 900). Для забезпечення ефективності методу у всій зоні огляду потрібно застосувати багатопозиційний пеленгатор з різною геометрією баз й об'єднанням вихідних сигналів кореляторів за певним алгоритмом.

Для даного варіанта розрахункові співвідношення мають вигляд

На рис.6 представлено значення коефіцієнта придушення для варіанта технічної реалізації системи із двома ортогональними базами і перемножуванням вихідних сигналів кореляторів для трьох значень “m”.

З аналізу залежностей (6) і (7) випливає, що варіант багатопозиційного базово-кореляційного пеленгатора виключає залежність якості придушення бічних пелюстків від напрямку пеленгації й забезпечує більш високу ефективність методу.

Недоліком мультиплікативного алгоритму об'єднання вихідних сигналів кореляторів є поява додаткового сумарного шумового фону за рахунок так званих “перехресних” членів перемножування, число яких при впливі “n” постановників становить n(n-1). Вплив додаткового шумового фону на результати пеленгації оцінено аналітично й методом моделювання довільної завадової ситуації. Результати оцінки наведені в роботі, оцінне значення рівня додаткового фону не перевищує 10-4ч10-5 від середнього значення множника системи при n=10ч12.

Альтернативний варіант побудови багатопозиційного базово-кореляційного пеленгатора, запропонований у вигляді “k”, допоміжних антен із різною геометрією розташування баз й об'єднанням вихідних сигналів корелятором по алгоритму секторного перемикання

де – виділені сектори з високою ефективністю придушення завад.

У роботі представлені графічні залежності для кількох раціональних розташувань баз. Один із фрагментів залежностей представлений на рис. 7. Перевагою системи із секторним перемиканням антен є відсутність додаткового фону нелінійних складових.

Таким чином, відмінність даного методу від відомих, що визначає його новизну, полягає в забезпеченні істотного додаткового придушення бічних пелюстків прийому й, тим самим, підвищенні інформаційної здатності системи пеленгації.

У третьому розділі запропоновано новий метод статистичної оцінки параметрів вихідного сигналу при дії на багатопозиційний кореляційний пеленгатор широкосмугових шумових завад з нерівномірним флюктуючим спектром і заданою статистикою флуктуацій. Сутність методу статистичної оцінки ефективності багатоканального базово-кореляційного пеленгатора заснована на властивості дуальності взаємозв'язку двох пар перетворень: розподілу поля в розкриві антени з її ДС

і енергетичного спектра випадкового процесу з його взаємнокореляційною функцією

і як результат цього використання методів статистичної теорії антен для аналітичного визначення просторових характеристик багатопозиційного кореляційного пеленгатора.

Дуальність методів взаємного визначення пар характеристик взаємозалежних перетворень Фур'є дозволило при розробці статистичної оцінки множника придушення використати ряд оригінальних математичних перетворень й у тому числі табульовані подвійні інтеграли, представлені в монографії Я.С.Шифрина “Статистическая теория антенн”.

На рис.8 показано тракт прийому в багатоканальному базово-кореляційному пеленгаторі, що являє собою систему смугових фільтрів зі східчастим стиском смуги методом багаточастотного гетеродинування.

Особливостями багатоканальних базово-кореляційних пеленгаторів при впливі широкосмугових АШЗ є:

- використання однієї допоміжної антени;

- величина бази становить від 5 до 10 метрів. Це дає можливість установити на одну платформу основну й додаткову антени;

- як наслідок, виникає можливість використання обертової бази, що приводить до усунення ліній затримки, що перебудовуються.

Після необхідних (громіздких) перетворень середній множник системи приводиться до виду

де, – наведені індекси, що визначають радіуси кореляції, – дисперсія оцінки.

При гаусовій апроксимації АКФ

де – радіус кореляції у відносних одиницях.

Отримаємо розрахункове вираження множника, визначене через табульовані функції другого інтегралу , представлені в монографії Я.С. Шифрина.

При використанні розрахункової формули (11) множника системи, була отримана статистична оцінка множника системи для широкосмугових активних шумових завад.

Аналіз проводився при наступних обмеженнях: у межах ширини спектра завади задана регулярна складова енергетичного спектра; статистика флуктуацій спектра теж задана.

На рис.9 наведені отримані результати статистичної оцінки параметрів вихідного сигналу при дії на багатопозиційний кореляційний пеленгатор широкосмугових шумових завад. А саме: залежності середнього, нормованого за потужністю множника системи при апроксимації регулярної складової спектра прямокутною формою.

Аналіз графіків показує, що:

1. Флуктуації енергетичного спектра широкосмугової АШЗ не суттєво зменшують ступінь придушення бічних пелюстків, але, за винятком перших регулярних бічних пелюстків, забезпечують достатній рівень придушення до -27ч-35 дБ.

2. Ступінь придушення завад може бути збільшена за рахунок кінцевого фільтра прийому з гаусовою амплітудно-частотною характеристикою.

Для ковзних шумових завад, які є одними з найбільш складних для активних РЛС, проведено теоретичний аналіз можливостей пеленгації із придушенням бічного прийому. У зв'язку з імпульсним характером впливу їх на РЛС захист здійснюється тільки методами ШОУ-ШОФС і має явно невисоку ефективність (до 10 дБ). Для використання ефекту придушення бічного прийому в пеленгаторах кореляційного типу важливе співвідношення , – час кореляції. На рис.10 представлені результати можливостей пеленгаційних пристроїв.

При невеликих значеннях відношення стандартний метод кореляційного придушення по взаємному запізнюванню малоперспективний. У роботі пропонується використовувати метод придушення за рахунок штучної декореляції сигналів за рахунок природної модуляції частоти завади.

Таким чином, відмінність даного методу від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одержанні нові аналітичні співвідношеня для розрахунку характеристик взаємнокореляційної функції при флюктуючому спектрі стохастичного процесу, що дозволяє кількісно оцінити характеристики системи пеленгації в умовах реальних широкосмугових активних шумових завад.

У четвертому розділі запропоновано новий метод кореляційної пеленгації при багатопозиційному прийомі, заснований на перетворенні прийнятих коливань завади у відповідні їм спектри й наступної вибіркової частотної селекції вихідних сигналів корелятора, що забезпечує одночасно із придушенням бічного прийому формування “слідкуючого” порогу компенсації сумарної потужності реальних залишкових сигналів хибних пеленгів. Сутність методу спектрально-кореляційного пеленгатора із частотною селекцією вихідних сигналів і формуванням “слідкуючого” порога компенсації хибних пеленгів полягає в трансформації відносного запізнення прийнятих коливань завади в зсув частоти заповнення кореляційного відгуку й використанні частотних розходжень між корисним сигналом і хибними пеленгами для їх диференційованої селекції. В основу цього методу покладена теорема Парсеваля.

Структурна схема двопозиційного пеленгатора зі спектрально-кореляційною обробкою сигналів і наступною частотною селекцією корисного й заважаючого сигналів завад представлена на рис. 11.

Фільтри виділення залишкових сигналів бічного прийому ФБЧ-1 і ФБЧ-2 формують на виході суматора “слідкуючий” поріг компенсації хибних пеленгів. Поріг компенсації хибних пеленгів являє собою сумарний сигнал прийому по бічних пелюстках із просторовою характеристикою, що наближається до рівня реальних бічних пелюстків результуючої ДС.

Відмінність даного методу від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одночасно вирішенні задачі придушення бічного прийому й формування “слідкуючого” порога компенсації, який відображає реальну картину залишкових сигналів хибних пеленгів, що дає можливість додатково збільшити інформаційну здатність пеленгатора.

У розділі розроблена методика аналітичної оцінки пропускної здатності запропонованих алгоритмів пеленгаційних пристроїв, виконана на його основі апробація результатів і підтверджена методом моделювання з використанням реальної ДС типової РЛС.

Метод заснований на теорії оцінки статистичних показників якості виявлення з урахуванням використання диспергуючого порогу ухвалення рішення.

Остаточне рівняння оцінки отримано у вигляді

де – нормовані середні значення відносного рівня прийому відповідно: РДС антени, допоміжної антени і множника системи, n – число джерел АШЗ (еквівалентне ), , – коефіцієнт кореляційного накопичення.

Результати кількісної оцінки пропускної спроможності для двох значень (–25 дБ і –30 дБ) представлені графіками залежності на рис. 12.

Дані моделювання (MATLAB 6.5) з введенням даних реальної ДС РЛС 19Ж6 підтверджують (при n=10 і рівноімовірному розподілі) результати аналітичної оцінки.

Отримані різними методами результати цілком збігаються й дозволяють підвищити пропускну здатність пеленгаторів не менше 10ч12 цілей – джерел АШЗ.

ВИСНОВКИ

Аналіз стану існуючої триангуляційної системи пасивної радіолокації показав, що їй властиві серйозні недоліки, одним з них є низька інформаційна здатність пеленгаційних каналів, внаслідок чого не забезпечується пеленгація постановників АШЗ в складній завадовій обстановці. Цю ситуацію можна вирішити шляхом модернізації існуючих радіолокаційних станцій, а саме створюючи пеленгаційний канал, побудований по новим алгоритмам обробки сигналів АШЗ. Наявність нових алгоритмів побудови пеленгаційного каналу дозволить підвищити ефективність триангуляційної системи пасивної радіолокації за рахунок підвищення її інформаційної здатності.

У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної наукової задачі, яка полягала в удосконаленні методів побудови пеленгаційних каналів радіолокаційних станцій на основі нових алгоритмів обробки сигналів активних шумових завад.

Головні наукові та практичні результати роботи:

1. Теоретично обґрунтовано й удосконалено метод кореляційної пеленгації джерел АШЗ при багатоканальному рознесеному прийомі, розроблена аналітична модель оцінки ефективності методу з погляду якості придушення бічного прийому й підвищення інформаційної здатності системи пеленгації. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в забезпеченні істотного додаткового придушення бічних пелюстків прийому й, тим самим, підвищенні інформаційної здатності системи пеленгації.

2. Запропоновано новий метод статистичної оцінки параметрів вихідного сигналу при впливі на багатопозиційний кореляційний пеленгатор широкосмугових АШЗ з нерівномірним флюктуючим спектром і заданою статистикою флуктуацій. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одержанні нові аналітичні співвідношення для розрахунку характеристик взаємнокореляційної функції при флюктуючому спектрі стохастичного процесу, що дозволяє кількісно оцінити характеристики системи пеленгації в умовах реальних широкосмугових АШЗ.

3. Запропоновано новий метод кореляційної пеленгації при багатопозиційному прийомі, заснований на перетворенні прийнятих коливань завади у відповідні їм спектри й наступної вибіркової частотної селекції вихідних сигналів корелятора, що забезпечує одночасно із придушенням бічного прийому формування “слідкуючого” порогу компенсації сумарної потужності реальних залишкових сигналів хибних пеленгів. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну, полягає в тому, що вперше одночасно вирішенні задачі придушення бічного прийому й формування “слідкуючого” порога компенсації, який відображає реальну картину залишкових сигналів хибних пеленгів, що дає можливість додатково збільшити інформаційну здатність пеленгатора.

Головним практичним результатом роботи є теоретична розробка нових алгоритмів і структур побудови пеленгаційного каналу які забезпечують підвищення інформаційної здатності РЛС.

Результати проведеного техніко-економічного аналізу підтвердили доцільність розробки та впровадження нових методів побудови пеленгаційного каналу РЛС.

Таким чином, розроблені в дисертаційній роботі удосконалені методи побудови пеленгаційних каналів РЛС на основі нових алгоритмів обробки сигналів АШЗ є результатом вирішення сформульованої наукової задачі, що дозволяє досягти мети дослідження – підвищення інформаційної (пропускної) здатності систем пасивної радіолокації, за рахунок придушення хибних пеленгів по бічних пелюстках прийому основної антени.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ

ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мирошниченко О.В. Оценка пропускной способности корреляционных систем пеленгации источников активных шумовых помех в сложной помеховой обстановке // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – . – Спецвипуск. – С. 200–203.

2. Мірошніченко О.В. Метод придушення помилкових пеленгів в кореляційному пеленгаторі з рознесеним прийомом при дії ковзних активних шумових перешкод (КАШП) // Збірник наук. праць Військового інституту Київського національного університета імені Тараса Шевченка. – Київ: ВІКНУ, 2006. – Вип. . – С. –85.

3. Долгушин В.П., Хомяков О.М., Мірошніченко О.В., Довгань Ю.А. Можливості реалізації методу когерентної автокомпенсації пасивних перешкод у РЛС виявлення МВЦ // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – К.: Київський університет, . – Сер. Військово-спеціальні науки., Вип. №10. – С. 19–22.

4. Хомяков О.М., Долгушин В.П., Мірошніченко О.В., Тимчук В.Ю. Метод захисту РЛС маловисотних цілей від відповідних імпульсних завад // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – К.: Київський університет, . – Сер. Військово-спеціальні науки., Вип. №11. – С. 81–83.

5. Синеок В.И., Хомяков О.Н., Мирошниченко О.В. Метод снижения уровня боковых лепестков при сжатии фазоманипулированных сигналов в радиотехнических средствах // Радиоэлектроника. – 2005. – Т. 48, № 9-10. – С. 74–80.

6. Долгушин В.П., Хомяков О.Н., Мирошниченко О.В. Вычисление корреляционной функции стохастического процесса с относительно широким и флюктуирующим энергетическим спектром // Радиоэлектроника. – 2006. – Т. 49, № 11-12. – С. 52–56.

7. Долгушин В.П., Горшколепов В.Б., Мірошніченко О.В. Метод підвищення ефективності (пропускної спроможності) систем пеленгації джерел АШП на основі просторово-кореляційного алгоритму обробки сигналів // Збірник наук. праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – Київ: ВІКНУ, 2006. – Вип. . – С. –63.

8. Долгушин В.П., Вишнівський В.В., Бахвалов В.Б., Мірошніченко О.В. Аналіз базово-кореляційного пеленгатора широкосмугових шумових перешнод // Збірник наук. праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – Київ: ВІКНУ, 2006. – Вип. . – С. 16–22.

9. Бондаренко Б.Ф., Долгушин В.П., Вишнівський В.В., Мірошніченко О.В. Оцінка якості виявлення сигналу і точності вимірювання малих кутів місця у радіолокаційному вимірювачі на основі лінійних антенних решіток і матричного фільтра-проектора // Збірник наук. праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – Київ: ВІКНУ, 2006. – Вип. . – С. –22.

10. Долгушин В.П., Вишнівський В.В., Мірошніченко О.В. Анализ эффективности пеленгации шумовых помех с быстрой перестройкой частоты базовым корреляционным пеленгатором // Вісник Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління. – КУЕІТУ, 2006. – Вип. №4(14). – С. 55–58.

11. Долгушин В.П., Хомяков О.М., Мирошниченко О.В., Довгань Ю.А. Возможности реализации метода когерентной автокомпенсации пассивных помех в РЛС обнаружения маловысотных целей // Труды шестой международной науч.-практ. конференции “Современные информационные и электронные технологии”. – Одесса: СИЭТ, 2005. – С. .

12. Браун В.О., Горшколепов В.Б., Мирошниченко О.В., Захрабов Н.Н. Метод снижения уровня боковых лепестков при сжатии фазоманипулированных сигналов в радиотехнических средствах // Труды седьмой международной науч.-практ. конференции “Современные информационные и электронные технологии”. – Одесса: СИЭТ, 2006. – С. .

13. Вишневский В.В., Долгушин В.П., Мирошниченко О.В., Анализ эффективности пеленгации шумовых помех с быстрой перестройкой частоты базовым корреляционным пеленгатором // Матеріали міжвузівської наук.-практ. конференції “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України”. – Одеса: ООЛІСВ, 2006. – С. .

14. Мірошніченко О.В. Метод придушення помилкових пеленгів у кореляційному пеленгаторі з рознесеним прийомом при впливі ковзних активних шумових перешкод // Наукові нотатки постійно діючого семінару науковців, здобувачів та ад’юнктів Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка (випуск 2). – 2006. – С. –20.

Крім цього, окремі результати викладено у звіті про НДР “Гама-П”, яка виконується у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

АНОТАЦІЯ

Мірошніченко О.В. Методи розширення інформаційної здатності систем пеленгації джерел шумових завад. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 20.02.14 – озброєння і військова техніка. Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці удосконалених методів побудови пеленгаційних каналів РЛС на основі нових алгоритмів обробки сигналів АШЗ. Наукова новизна методів полягає в тому, що в їх основах лежить розроблений багатоканальний базово-кореляційний пеленгатор і запропоновані удосконалені методи побудови пеленгаційних каналів при дії вузькосмугових, широкосмугових та ковзних АШЗ. Головним практичним результатом роботи є теоретична розробка нових алгоритмів і структур побудови пеленгаційного каналу які забезпечують підвищення інформаційної здатності РЛС.

Це відрізняє запропоновані методи від відомих і дозволяє підвищити інформаційну здатність пеленгаційного каналу і РЛС в цілому (в 1,9...2,4 рази).

Ключові слова: радіолокаційна станція, пеленгаційний канал, активна шумова завада, діаграма спрямованості, кореляційний пеленгатор.

АННОТАЦИЯ

Мирошниченко О.В. Методы расширения информационной способности систем пеленгации источников шумовых помех. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 20.02.14 – вооружение и военная техника. Военный институт Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке усовершенствованных методов построения пеленгационных каналов радиолокационных станций на основе новых алгоритмов обработки сигналов активных шумовых помех. Целью проведённого исследования является повышение информационной (пропускной) способности систем пассивной радиолокации, за счет подавления ложных пеленгов по боковым лепесткам приема основной антенны. Для достижения этой цели получены следующие новые научные результаты:

1. Теоретически обоснован и усовершенствован метод корреляционной пеленгации источников активных шумовых помех при многоканальном разнесенном приёме, разработана аналитическая модель оценки эффективности метода с точки зрения качества подавления бокового приёма и повышения информационной способности системы пеленгации. Отличие этого результата от известных, что определяет его новизну, состоит в обеспечении существенного дополнительного подавления боковых лепестков приёма и, тем самым, повышении информационной способности системы пеленгации.

2. Предложен новый метод статистической оценки параметров выходного сигнала при воздействии на многопозиционный корреляционный пеленгатор широкополосных шумовых помех с неравномерным флюктуирующим спектром и заданной статистикой флюктуаций. Отличие этого результата от известных, что определяет его новизну, заключается в том что впервые получены новые аналитические соотношения для расчёта характеристик взаимнокорреляционной функции при флюктуирующем спектре стохастического процесса, что позволяет количественно оценить характеристики системы пеленгации в условиях реальных широкополосных активных шумовых помех.

3. Предложен новый метод корреляционной пеленгации при многопозиционном приёме, основанный на преобразовании принятых колебаний помехи в соответствующие им спектры и последующей избирательной частотной селекции выходных сигналов коррелятора, обеспечивающей одновременно с подавлением бокового приёма формирование “следящего” порога компенсации суммарной мощности реальных остаточных сигналов ложных пеленгов. Отличие этого результата от известных, что определяет его новизну, состоит в том что впервые одновременно решены задачи подавления бокового приёма и формирования “следящего” порога компенсации, отражающего реальную картину остаточных сигналов ложных пеленгов, что дает возможность дополнительно увеличить информационную способность пеленгатора.

Главным практическим результатом работы является теоретическая разработка новых алгоритмов и структур построения пеленгационного канала обеспечивающих повышение информационной способности РЛС.

Ключевые слова: пеленгационный канал, активная шумовая помеха, диаграмма направленности, корреляционный пеленгатор, радиолокационная станция.

ANNOTATION

Miroshnichenco O.V. Metodi expansion of informative power of the systems of pelengatsii of sources of noise hindrances. – Manuscript.

Dissertation on gaining of scientific degree of candidate of engineering sciences after speciality 20.02.14 – armament and military technique. Military institute of the Kiev national university of the name of Tarasa Shevchenko, Kiev, 2007.

Dissertation is devoted to development of the improved methods of construction of pelengatsiynih channels RLS on the basis of new algorithms of treatment of signals of active noise hindrances. The scientific novelty of methods consists in that the developed multichannel base-correlation direction finger and offered improved methods of construction of pelengatsiynih channels at action of uzkopolosnih lies in their bases, shirokopolosnih and sliding active noise hindrances. Theoretical development of new algorithms and structures of construction of pelengatsiynogo channel is a main practical job performance which provide the rise of informative power RLS.

It distinguishes the offered methods from known and allows to promote informative power of pelengatsiynogo channel and RLS on the whole (in 1,9...2,4 times).

Keywords: the radiolocatsiyna station, pelengatsiyniy channel, active noise hindrance, diagram of orientation, correlation direction finger.