авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 21 |

«Министерство Образования и Науки Российской Федерации МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ВОЕННОГО ...»

-- [ Страница 9 ] --

Радиовысотомер (РВ) – один из главных узлов в системе управления БПЛА, и разработка небольших цифровых РВ является одним из основных 292 СЕКЦИЯ направлений при проектировании беспилотных летательных аппаратов. РВ малых высот предназначены для измерения высоты полета летательного ап парата в диапазоне от 0 до 500 м. Главное их назначение – обеспечение по садки и полетов на малых высотах. В РВ этого типа наибольшее распростра нение получил так называемый частотный метод измерения высоты, что объ ясняется его главными достоинствами: малой минимальной измеряемой вы сотой и высокой точностью. Измерение высоты ведется путем измерения разностной частоты (частоты биений) переданного и принятого сигналов [1].

Синтезатором частот вырабатывается непрерывный сигнал, частота которого fпрд изменяется по линейному закону относительно средней час тоты диапазона f0 на величину девиации частоты F с периодом модуля ции Тм. Частота принятого сигнала изменяется по такому же закону, как и частота излучаемого сигнала, но с запаздыванием на время з (рис. 1).

f(t) fпрд fпр F f t Tм з Рис. 1. Изменение частоты переданного и принятого сигналов 0. х(t) x( t ) 0. 4 4 4 2 10 4 10 6 10 8 tt Рис. 2. Сигнал на выходе смесителя СЕКЦИЯ Этот сигнал через передающую антенну излучается в направлении подстилающей поверхности. Часть переданного сигнала и отраженный от поверхности сигнал поступают на вход смесителя, на выходе которого от четливо проявляются биения суммарного сигнала (рис. 2).

Сигнал с выхода смесителя подается на квадратичный детектор, который выделяет огибающую сигнала (рис. 3). На выходе детектора выделяется колебание с переходами через нуль, частота этих переходов равна частоте биений, которая пропорциональна высоте и определяется формулой 2 H F Fб =, (1) c TM где F – девиация частоты передатчика;

с – скорость света;

ТМ – период модуляции;

H – высота.

у(t) y ( t) 4 4 110 210 tt Рис. 3. Колебания на выходе квадратичного детектора Далее, с помощью формирователя импульсов данные переходы через нуль превращаются в последовательность импульсов, число которых изме ряется частотомером. Интервалы времени, равные з, стробируются, из расчетов исключаются и в оценке высоты полета не учитываются (рис. 4).

Таким образом определяется действительная высота полета летательного аппарата.

294 СЕКЦИЯ UИМП t Рис. 4. Последовательность импульсов нуль-переходов Исследование проводили при непрерывном сигнале с линейно частотной модуляцией и следующих параметрах: начальная частота – f0 = 400 МГц;

девиация частоты – F = 50 МГц;

период модуляции сигнала – Тм = 1 мс. Относительная погрешность определения высоты при задан ных параметрах ЛЧМ сигнала показана на рис. 5.

Рис. 5. Относительная погрешность определения высоты при различных временах измерения частоты биений Приемлемая точность определения высоты сохраняется как на ма лых, так и на относительно больших высотах. Современная элементная ба за позволяет реализовать весь алгоритм измерения высоты полета в циф ровом варианте, что улучшает быстродействие и уменьшает габариты ра диовысотомера. Эффективность и малые размеры являются определя ющими показателями при разработке систем управления малыми беспи лотными летательными аппаратами.

Список литературы 1. Жуковский, А. П. Теоретические основы радиовысотометрии / А. П. Жуковский. – М. : Сов. радио, 1979. – 320 с.

СЕКЦИЯ УДК 004. Б. И. Борде Сибирский федеральный университет, г. Красноярск ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СЕРВИСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Рассматривается развитие задач проектирования и сопровождения неоднородных вычислительных систем. С развитием вычислительных сис тем усложнялись модели и разнообразие компонент. Проектирование и со провождение локальных сетей ЭВМ привело к появлению новых уровней абстракции, однако компоненты системы могут описываться в формализо ванном задании на моделирование и проектирование. Проектирование можно выполнять локально на рабочей станции или в виде сетевых серви сов, а сопровождение лучше – в виде сетевых сервисов.

Процесс проектирования и испытаний нового объекта является ите рационным с получением информации и обучением в каждом итерацион ном цикле. В каждом итерационном цикле производятся процедуры синте за, анализа и принятия решения. Процедура анализа решения для извест ных компонент осуществляется автоматически, а синтез и принятие реше ния выполняются инженером или студентом с инструментальной под держкой. В формализованном задании описывается множество вариантов создаваемого объекта или изменения объекта в процессе жизненного цикла его сопровождения. Формализованное задание состоит из синтаксически и семантически однородных разделов: начальной установки, внешних воз действий, покомпонентного описания системы, управления и раздела но вых компонент. Компоненты могут относиться к различным уровням абст ракции.

Основное внимание уделено накоплению знаний в процессе итера ционного проектирования объекта и созданию обобщенных многофунк циональных абстрактных и конкретных моделей компонент в различных синтаксических средах. Рассматривается структура программно методического комплекса.

Для принятия решения и синтеза объектов в программно-методи ческом комплексе COD СФУ из формализованного описания объектов (ФЗ) формируются временные диаграммы с автоматическим сравнением предполагаемых и фактических сигналов, таблицы параметров и критериев оптимальности, принципиальные схемы и образы объектов для всех вари 296 СЕКЦИЯ антов. На конструктивах компонент могут отображаться цифровые сигна лы и температура. Для перехода к техническому проектированию ФЗ пре образуется в формат конкретной САПР.

Программно методический комплекс описан в учебных пособиях и на оптическом диске с доступом в ИНФОРМРЕГИСТРЕ номер 0320702238.

УДК 004.4.031. С. Н. Гриценко Сибирский федеральный университет, г. Красноярск К ПРОБЛЕМЕ АНАЛИЗА АРХИТЕКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Известно, что качество конечной продукции, поставляемой на рынок или заказчику, является определяющим фактором для успеха современной индустрии и конкурентоспособности многих наукоемких технологий и пред приятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК). В частности, разра ботка низкоорбитальной системы спутниковой связи предприятиями ОПК направлена на получение прибыли за предоставление телекоммуникацион ных услуг в части передачи данных и телефонной связи [1]. Архитектура телекоммуникационного комплекса определяется, исходя из следующих ос новных положений, справедливых для любых больших систем связи.

Система существует и развивается многие годы, поэтому она должна быть принципиально рассчитана на последовательную постепенную мо дернизацию аппаратуры и программных средств в процессе эксплуатации.

Уровень автоматизации, алгоритмы, математическое и программное обес печение (ПО) системы должны обеспечивать требуемое качество работы при условии непрерывного ввода в эксплуатацию новых средств.

Развитие системы возможно только в случае, если она разбита на функциональные части, выполняющие логически независимые функции.

При этом развитие технических средств одной части не должно затраги вать функционирование остальных частей системы.

Стандарты системы на протоколы связи (интерфейсы) между эле ментами системы, со смежными системами, а также стандарты на аппарат СЕКЦИЯ ные средства системы и ПО должны обеспечивать независимость этих функций и максимальную гибкость в развитии.

Более того, архитектурный набор первого этапа должен удовлетво рять требованиям возможности поэтапного расширения состава системы до полномасштабной и допускать увеличение пропускной способности и видов предоставляемых телекоммуникационных услуг.

Однако практически отсутствует литература, систематически и дос таточно полно отражающая особенности и методы обеспечения качества архитектур телекоммуникационных систем реального времени (ТСРВ) и их основной интеллектуальной части – программных средств.

Быстрый рост сложности и размеров современных программных систем при одновременном повышении ответственности выполняемых функций ТСРВ резко повысил требования со стороны заказчиков и поль зователей к их качеству, надежности функционирования и безопасности применения. Принципиально изменились характеристики основных проек тов – разработки перешли от программирования «в малом» к программи рованию «в большом» [2].

По мере расширения применения и увеличения сложности ТСРВ вы делились области, в которых ошибки или недостаточное качество ПО мо гут нанести ущерб, значительно превышающий положительный эффект от их использования. В этих критических случаях недопустимы аномалии и дефекты функционирования ПО ТСРВ при любых искажениях исходных данных, сбоях, частичных отказах аппаратуры и других нештатных ситуа циях. Однако иногда излишне высокие требования к качеству программ ных средств для подобных систем принципиально не могут быть выполне ны вследствие реальных ограничений всех видов ресурсов: бюджета, дли тельности разработки, характеристик вычислительных систем и квалифи кации специалистов. Это обусловило появление, развитие и применение методов, стандартов и средств автоматизации промышленной программ ной инженерии, обеспечивающих создание сложных программных архи тектур ТСРВ с заданными высокими показателями качества при реальных ограничениях на использование ресурсов разработки.

Поскольку цена отказа ПО ТСРВ, особенно критических, как прави ло, очень высока, необходимо гарантировать высокое качество архитек турной спецификации критических систем и точность отражения в ней ре альных потребностей пользователей системы.

Безотказность программной архитектуры ТСРВ – это комплексное понятие, которое нужно рассматривать на общесистемном уровне, а не на уровне отдельных архитектурных компонентов. Так как компоненты сис темы взаимосвязаны, отказ в одном компоненте может распространиться через систему на другие компоненты. В сложных программных системах при определении безотказности учитывают набор составляющих, среди 298 СЕКЦИЯ которых одно из важных мест занимает безотказность ПО, которая опреде ляется как вероятность сбоев в работе ПО.

В настоящее время в инженерии ПО выделяется самостоятельная дисциплина, занимающаяся проблемами создания надежных и безотказ ных программных систем. В рамках этой дисциплины подсчитываются ве роятности сбоя различных системных компонентов и определяется, как их сочетания влияют на общую безотказность системы.

При возрастании числа зависимых компонентов вероятность отказа системы также возрастает. Если в системе очень много критических ком понентов, то каждый компонент в отдельности должен быть очень надеж ным для того, чтобы вероятность отказа системы была низкой. Для увели чения надежности компоненты могут дублироваться (N-вариантное и муль тиверсионное проектирование ПО) [3]. Тогда группа одинаковых компо нентов, дублирующих друг друга, будет работать корректно так долго, пока хотя бы один компонент будет работать правильно.

Безотказность системы можно определить как нефункциональное требование, которое численно выражается через показатели, предлагаемые и обсуждаемые в [4]. Для выполнения нефункциональных требований безот казности необходимо дополнительно задать функциональные требования, определяющие способы исключения системных сбоев. Примеры таких тре бований следующие:

1. Установление определенного диапазона для всех величин, вводимых оператором, и системный контроль всех вводимых величин для проверки попадания в этот диапазон.

2. Проверка системой всех дисков на наличие сбойных блоков во вре мя процесса инициализации.

3. Привлечение N-вариантного программирования (специальный ме тод обеспечения отказоустойчивости ПО) для реализации подсистемы управления остановом системы.

4. Реализация системы в безопасном подмножестве языка программи рования высокого уровня и проверка с использованием статического анализа.

Не существует простых правил, которые можно использовать для по лучения функциональных требований безотказности программной архитек туры. Организации-разработчики специальных систем обычно имеют оп ределенные знания о возможных требованиях безотказности и о том, как эти требования влияют на фактическую безотказность ПО.

Из-за различной природы сбоев ПО и оборудования показатели на дежности аппаратных средств не всегда приемлемы для описания требова ний безотказности сложных программных систем. Сбои в работе про граммных компонентов – это явления скорее случайные, чем постоянные.

Обычно они проявляются только при определенных входных воздействиях.

Если данные не повреждены, система чаще всего может продолжать рабо СЕКЦИЯ тать, даже когда произошел сбой. В работе приведены показатели, исполь зуемые для определения безотказности и работоспособности архитектур ПО. Для каждого показателя безотказности представлены типы систем, к которым они могут применяться.

Единицы измерения, которые могут использоваться при измерении этих числовых показателей, – календарное время, время работы процессора или, может быть, некоторая дискретная единица типа числа транзакций.

Системы, оперирующие транзакциями, как правило, имеют различ ные нагрузки при функционировании в течение дня. В этих случаях едини цей измерения является число транзакций;

тогда частота отказа будет равна числу сбойных транзакций, отнесенных к общему количеству обработанных транзакций (операционная надежность).

Ожидаемое время появления сбоя (MTTF) и среднее время простоя системы (TR) характеризуют возможности архитектуры ПО ТСРВ по обес печению потенциальной производительности и для достижения этой произ водительности после отказа. Первый показатель связан с понятием отказа ПО, а второй – с понятием восстановления. Ожидаемое время появления сбоя позволяет проектировщику-архитектору оценить возможность реше ния той или иной функциональной задачи. Среднее время простоя инфор мирует о том, когда отказавшая система будет восстановлена. Эти времен ные показатели характеризуют поведение архитектуры ПО на начальном этапе работы системы. Показатели не информативны при оценке работы программной архитектуры в течение длительного времени функционирова ния ТСРВ. В этом случае используется коэффициент готовности системы к эксплуатации в данный момент времени, определяемый как вероятность того, что система нормально функционирует в данный момент времени.

Архитектурная надежность сложной программной системы опреде ляется как вероятность того, что программное обеспечение функционирует без сбоев, в определенной операционной среде, в течение определенного промежутка времени. Формулы для оценки коэффициента надежности программной архитектуры ТСРВ представлены в работе [4].

Для данных параметров на фазе разработки программной архитекту ры можно получить только оценочные значения. Если это невозможно, то численные показатели для использования в модели берутся непосредст венно на фазах кодирования и тестирования программной системы.

Основные методы современной практической разработки сложных программных систем базируются на функциональной декомпозиции с ис пользованием модульно-иерархических принципов. При этом на каждом иерархическом уровне ограничивается сложность компонентов и их свя зей. В результате общая сложность системы увеличивается значительно медленнее при возрастании объема задач, чем при неструктурированном проектировании.

300 СЕКЦИЯ Процессы УРОВЕНЬ Функции УРОВЕНЬ Примитивы УРОВЕНЬ Данные УРОВЕНЬ Структуры УРОВЕНЬ Сообщения УРОВЕНЬ Рис. Базовые архитектурные уровни ПО ТСРВ Архитектурная надежность ПО ТСРВ зависит от уровня, соответст вующего различным компонентам и их взаимосвязям. От того, где про изошел сбой, длительность отказа системы и его влияние на надежность системы различны. Сбой может происходить на различных уровнях архи тектуры: в модуле, процессе, интерфейсе компонента или в элементах свя зи (передачи информации) и механизме контроля (см. рисунок).

Хотя число архитектурных уровней в модели ПО ТСРВ зависит от частного проекта системы (где каждый архитектурный уровень содержит граф компонентов каждого типа), можно в качестве базовых выделить сле дующие архитектурные уровни, представленные на рисунке.

В крупных современных телекоммуникационных системах, как пра вило, используются СУБД в качестве базовых компонентов архитектуры, значительно влияющие на надежность всей системы.

С учетом концепции архитектурной надежности программных сис тем и базового ПО распределенных ТСРВ рассматриваемого класса в рабо те определено понятие базового архитектурного модуля. Этот модуль представляет собой множество подграфов интегрированного графа техно логии решения задач обработки информации и управления в системе и об ладает совокупностью характеристик и параметров, определяющих его способность к многократной адаптации и использованию в составе отдель ных задач обработки информации и управления при ограниченной моди фикации. Введенное понятие базового модуля программной архитектуры ТСРВ отлично от определения типового модуля систем обработки инфор мации и управления и непосредственно отвечает задачам синтеза про СЕКЦИЯ граммных архитектур распределенных ТСРВ, работающих в режиме ре ального времени, т. е. концепции «базовой программной архитектуры».

Очевидно, что использование именно таких архитектурных модулей дает существенный эффект на практике.

Таким образом, опыт разработки распределенных ТСРВ показывает, что проблема обеспечения архитектурной надежности программного обес печения охватывает все этапы жизненного цикла системы и должна ре шаться на каждом этапе специальными методами, эффективная модельно алгоритмическая поддержка которых во многом определяет сроки, стои мость и качество конечного продукта – ПО системы.

Список литературы 1. Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В. Л. Бройдо – СПб. : Питер, 2003.

2. Липаев, В. В. Программная инженерия. Методологические основы / В. В. Липаев – М. : «ТЕИС», 2006.

3. Соммервилл, И. Инженерия программного обеспечения / И. Сом мервилл – М. : Вильямс, 2002.

4. Ковалев, И. В. Модели поддержки многоэтапного анализа надеж ности программного обеспечения автоматизированных систем управления / И. В. Ковалев, М. А. Русаков, Р. Ю. Царев // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2005. – № 2. –С. 73–81.

УДК 621.396. А. Э. Рассадин НРО НТОРЭС им. А. С. Попова, г. Нижний Новгород КОНЦЕПЦИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ РЛС С СИНТЕЗИРОВАНИЕМ АПЕРТУРЫ АНТЕННЫ НА ВОЗДУШНОМ НОСИТЕЛЕ Особенностью войн шестого поколения является смыкание боевых действий с бизнесом транснациональных корпораций [1]. Поэтому совре менные отечественные системы вооружений должны представлять собой 302 СЕКЦИЯ военно-гражданские проекты, которые не только защищают Российскую Федерацию от внешних военных угроз, но и являются коммерческими предприятиями по развитию нашей страны [2]. Примеры таких систем – радиолокационные станции с синтезированием апертуры антенны (РСА), способные одновременно быть и инструментом разведки на театре воен ных действий, и решать разнообразные задачи дистанционного зондирова ния Земли (ДЗЗ) в интересах народного хозяйства.

Размещение РСА на воздушных носителях по сравнению с размеще нием их на космических носителях дает ряд преимуществ в силу значи тельно меньшей стоимости и более широкого спектра задач, решаемых с их помощью. Наличие Договора по открытому небу [3] также стимули рует совершенствование этого класса РСА. Для мониторинга земной по верхности в зависимости от конкретной задачи ДЗЗ, например, картогра фирования местности, определения ледовой обстановки, ведения геологи ческих изысканий, контроля за состоянием растительных покровов, оценки загрязнения поверхности морей при разливе нефти, мониторинга состоя ния трубопроводов и. т. д., в качестве воздушных носителей РСА приме няются различные типы летательных аппаратов (ЛА): самолеты, вертоле ты, беспилотные летательные аппараты [4]. Перспективна установка РСА на трипланы, гидросамолеты и некоторые типы экранопланов.

В условиях значительных экономических ограничений, имеющих место в России, необходимо сосредоточить усилия на создании унифици рованных РСА, которые могут использоваться в различных областях хо зяйственной деятельности. Большой выбор потенциальных воздушных но сителей РСА заставляет поставить вопрос об анализе всего диапазона на учно-технологических факторов, определяющих облик перспективной.

Еще тридцать лет назад считалось, что здесь достаточно общей объеди няющей концепции – системного подхода. Впервые системный анализ при проектировании РСА на воздушном носителе был применен в работе [5], где указано на тесную связь между системами управления и навигации ЛА, обеспечивающими его полет в турбулентной атмосфере, и параметрами системы обработки сигналов при рассмотрении влияния траекторных не стабильностей и упругих колебаний конструкции носителя РСА. Однако анализ современного состояния дел в создании РСА показывает, что в на стоящее время приоритетную и определяющую роль приобретает экспер тиза РСА. Концепция экспертизы завоевывает все более сильные позиции в различных отраслях техники [6]. И именно экспертиза РСА обладает не обходимой общностью и конструктивизмом для понимания, исследования и изложения проблем проектирования РСА в целом.

Экспертиза РСА – это глубокий, общий и всесторонний анализ раз личных стадий проектирования, а также конкретных образцов и моделей РСА, включая результаты испытаний и опыт эксплуатации. Целью экспер СЕКЦИЯ тизы РСА является подготовка заключения об основных свойствах и каче ствах РСА либо ее проекта и их соответствия современному научно техническому уровню. Можно выделить два вида экспертизы: экономиче скую экспертизу и научно-техническую (хотя границы между этими типа ми порой весьма условны).

Экономическая экспертиза РСА включает в себя расчет экономиче ских показателей проектируемых РСА, выполненный применительно к кон кретным областям эксплуатации РСА потребителем. При выполнении эко номической экспертизы необходимо обеспечивать комплексный подход при оценке принятых показателей, характеризующих степень соответствия РСА интересам хозяйствующего субъекта. Примеры такого комплексного подхода при проектировании РСА, предназначенных для мониторинга объектов нефтегазовой отрасли или для проводки судов в арктических льдах, приведены в [4]. Важным элементом экономической экспертизы РСА является эффективное использование парка их воздушных носителей.

Также необходимо учитывать спрос на полученную с помощью РСА ин формацию, цену на эту информацию, наличие на рынке конкурирующих структур, предоставляющих аналогичные услуги, и т. д.

Рассмотрим подробно научно-техническую экспертизу РСА. Сначала исследуем информационные технологии, позволяющие резко сократить временные затраты на проведение испытаний РСА. Для анализа и обеспе чения стойкости радиоэлектронных средств РСА к комплексным тепловым и механическим воздействиям целесообразно применять отечественный комплекс программ САПР АСОНИКА [7], обладающий рядом существен ных преимуществ по сравнению с импортными пакетами [8] ANSIS и LS DYNA. АСОНИКА используется в рамках Министерства обороны Россий ской Федерации для проведения контроля за правильностью применения изделий электронной техники в аппаратуре специального назначения. За счет применения программы АСОНИКА достигается существенное со кращение сроков проектирования РCА и экономия средств.

Важным фактором в проектировании РСА, приводящим к сокращению числа полетов при испытаниях РСА, является применение отечественных су перкомпьютеров [9]. Причем объектом исследования должна стать не только механическая подсистема РСА – корпус ЛА и ее поведение с учетом моделей атмосферной турбулентности [5], но и электродинамическая подсистема РСА – корпус ЛА в части изучения электромагнитной совместимости приемников и передатчиков ЛА с учетом возбуждения от них корпуса ЛА.

Эффективное применение РСА на борту воздушного носителя требу ет решения проблемы автоматического метрологического обслуживания РСА. Автоматизация процессов контроля оборудования РСА позволяет:

• существенно сократить время на проверку оборудования РСА;

• снизить количество и квалификацию персонала, обслуживающего РСА;

304 СЕКЦИЯ • удешевить стоимость эксплуатации РСА;

• быстро находить места повреждений с указанием необходимых мероприятий по устранению неисправностей в РСА;

• прогнозировать надежность подсистем, входящих в РСА.

Ускоренное метрологическое обслуживание РСА целесообразно проводить с помощью магистрально-модульных измерительных систем на базе VXI разработки ФГУП ННИПИ «Кварц» [10].

Возможность размещения унифицированной РСА на широкофюзе ляжных самолетах и на ЛА легкого класса выдвигает требование малых массогабаритных характеристик аппаратуры, входящей в ее состав. С дру гой стороны, для того чтобы РСА была способна решать различные взаи модополняющие задачи, она должна иметь радиолокационные каналы сантиметрового, дециметрового и метрового диапазонов длин волн, при чем каждый из этих каналов обладает своей антенной системой. Найти компромисс между этими двумя антагонистическими качествами и тем самым добиться уменьшения числа антенн, которые надо разместить на борту воздушного носителя РСА, можно, применив частотно-раздели тельные устройства [11]. Именно работа РСА в X, L и P диапазонах на разные антенны может быть заменена работой на одну антенну передат чиков X и L (L и P) диапазонов – через диплексер или работой на одну ан тенну передатчиков X, L и P диапазонов через триплексер. Далее антен ная система РСА, как правило, реализуется в виде фазированной антен ной решетки (ФАР). Тенденции уменьшения размеров ФАР рассмотрены в работе [12].

В нашей экспертизе РСА мы не затронули выбор элементной базы и параметров передатчика РСА, объем памяти и быстродействие бортовых вычислительных средств РСА для обработки на борту в реальном масшта бе времени требуемых объемов информации, выбор вида модуляции и па раметров зондирующего сигнала РСА, выбор алгоритмов обработки отра женного сигнала, а также ряд других существенных аспектов проектирова ния перспективной РСА. Проблема сравнения эффективности различных систем РСА может быть успешно разрешена с помощью морфологическо го метода синтеза [13], заключающегося в следующем: сначала по данным экспертизы РСА проводится структурно-функциональное описание модели РСА, затем формируется морфологическая таблица синтеза оптимальной структуры РСА и далее по морфологической таблице ищется такая струк тура РСА, которая обеспечит максимальное совокупное качество РСА.

Для проведения качественной экспертизы РСА в рамках морфологи ческого метода необходимы квалифицированные экспертные оценки от дельных элементов РСА, т. е. сообщество экспертов по РСА. Необходи мым условием существования такого сообщества является наличие инду СЕКЦИЯ стрии знаний [6], поддерживающей экспертизу РСА. Элементы этой инду стрии знаний – монографии энциклопедического характера по тематике РСА [4, 14, 15], программные комплексы математического моделирования РСА [16, 17] и тематические научно-технические конференции по пробле мам проектирования РСА.

Одной из первоочередных задач экспертизы РСА является задача оп ределения объема и эффективности участия в ней фундаментальной науки.

Из приведенного в данной работе анализа очевидно также, что проблема создания перспективной РСА на воздушном носителе является локомоти вом раз-вития для целого ряда высокотехнологичных отраслей отечествен ной промышленности.

Список литературы 1. Слипченко, В. И. Войны шестого поколения. Оружие и военное искусство будущего / В. И. Слипченко. – М. : Вече, 2002. – 384 c. : ил.

2. Савин, А. И. Системно-технический анализ возможностей сдержи вания и ликвидации военных угроз / А. И. Савин. – М., 1999.

3. Договор по открытому небу. – Хельсинки, 1992.

4. Аэрокосмический радиолокационный мониторинг Земли / под ред.

А. И. Канащенкова. – М. : Радиотехника, 2006. – 240 с. : ил.

5. Белоцерковский,С. М. Системный подход к исследованиям РЛС с синтезированием апертуры антенны / С. М. Белоцерковский, Е. Ф. Тол стов // Радиотехника. – 1982. – № 6. – С. 49.

6. Панченков, А. Н. Экспертиза экранопланов / А. Н. Панченков, П. Т. Драчев, В. И. Любимов. – Н. Новгород : ООО «Типография «Повол жье», 2006. – 656 с. : ил.

7. Шалумов, А. С. Автоматизированная система АСОНИКА для про ектирования высоконадежных радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий. Т. 1 / А. С. Шалумов, Ю. Н. Кофанов, В. В. Жаднов [и др.];

под ред. Ю. Н. Кофанова, Н. В. Малютина, А. С. Шалумова. – М. : Энерго атомиздат, 2007. – 368 с. : ил.

8. Киселев Л. К. Об иерархии тестовых задач для пакета САПР LS DYNA и проблемах надежности радиоэлектронной аппаратуры / Л. К. Ки селев, А. Э. Рассадин // Тез. докл. XIV МНТК «Обработка сигналов в систе мах наземной радиосвязи и оповещения». – Москва – Н. Новгород, 2006. – С. 267–270.

9. Киселев Л. К. Суперкомпьютерная программа «СКИФ» Союза Бе ларуси и России / Л. К. Киселев, А. Э. Рассадин // Ученые записки ВВО МСА. – Вып. 17. – Н. Новгород, 2005.

10. Сайт ФГУП ННИПИ «Кварц»: www.kvarz.com.

306 СЕКЦИЯ УДК 621.518.004. Д. А. Цапаев Московский государственный институт электронной техники, г. Москва МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИНФОРМАЦИОННО УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ МОДЕЛЕЙ Задачи разработки и внедрения современных информационно управляющих систем (ИУС) специального назначения характеризуются очевидной важностью вопросов рациональной организации их целевого функционирования, что актуально как на этапах проектирования и развер тывания, так и на этапе практической эксплуатации этих систем.

Сложность таких систем, измеряемая, как правило, объемом ин формации, которую они производят, многократно превосходит возмож ности людей по анализу этой информации. В то же время роль ИУС спе циального назначения столь велика, а последствия их некорректного функционирования столь весомы, что вопросы заблаговременной оценки качества их различных функциональных компонентов становятся главен ствующими и в значительной степени определяют специфику соответст вующих технологий.

Одним из наиболее действенных методов оценки качества ИУС ос тается моделирование их функционирования на различных этапах жизнен ного цикла. Необходимость широкого применения методов моделирования обусловлена совокупностью объективных факторов, формирующих усло вия реализации ИУС своих функций, в частности:

• недостаточностью априорной информации о внешней среде функ ционирования ИУС;

• значительным количеством трудно учитываемых факторов, их не стационарностью и субъективным характером;

• существенными экономическими затратами, сопровождающими экспериментальное функционирование ИУС;

• функциональной деградацией во времени как самой ИУС (сбои, отказы, аварии), так и управляемых ею систем, необходимостью ее целе направленной адаптивной реконфигурации (восстановления, развития).

Зависимость эффективности функционирования ИУС от качества решения задач сбора, обработки и преобразования информации предопре деляют приоритетное значение программно-математического обеспечения системы. Очевидно, что структурный компонент системы, обеспечива СЕКЦИЯ ющий ее квалиметрию на специфических этапах моделирования и функ ционирования, должен строиться на единых методических и технологиче ских принципах. Только в этом случае сравнение результатов функциони рования информационно-управляющей системы может быть достаточно представительным для выработки обоснованных рекомендаций по ее со вершенствованию.

Таким образом, на современном этапе развития теории и техноло гии построения, внедрения и эксплуатации ИУС специального назначе ния особую актуальность приобретает текущая оценка ее качественного состояния, обеспечивающая реализацию последовательного мониторинга параметров на основе моделирования и реального функционирования системы.

В современных условиях проблема оценивания качества ИУС и их моделей практически остается не разрешенной. Актуальность данной про блемы в еще большей степени усиливается в том случае, когда исследуе мый объект описывается не одной моделью, а полимодельным комплек сом, в состав которого могут входить разнородные и комбинированные модели, каждая из которых должна оцениваться своей системой показате лей. Дополнительную сложность указанная проблема приобретает в том случае, когда при оценивании качества моделей приходится учитывать фактор времени. Это касается, прежде всего, тех объектов-оригиналов, у которых под действием различных причин (объективных, субъективных, внутренних, внешних и т. п.) наблюдается существенная структурная ди намика. В этих условиях для того, чтобы модель сохраняла свою точность и полезность, необходимо проводить адаптацию параметров и структур данной модели к изменяющимся условиям. Для этого заранее (на этапе синтеза модели) в состав ее параметров и структур требуется вводить до полнительные элементы (программную и функциональную избыточность), которые на этапе непосредственного использования модели позволят управлять качеством модели, снизят чувствительность модели и соответ ствующих показателей качества к изменениям состава, структуры и со держания исходных данных.

Предварительное моделирование и анализ типовых вариантов при менения ИУС становится основополагающим элементом процесса их раз работки и модернизации. В свою очередь, корректное сравнение результа тов моделирования и экспериментальных данных, полученных в ходе на турных испытаний, становится ключевым критериальным признаком при реализации технологических процессов построения, внедрения и эксплуа тации ИУС. Если различия между данными находятся в пределах установ ленных допусков, то принимается решение о соответствии параметров 308 СЕКЦИЯ ИУС с учетом специфики конкретного «типового» эпизода. В этом случае проверка системы продолжается по другим «типовым» вариантам. В слу чае выхода частных параметров за пределы установленного допуска осу ществляются процедуры оперативного выявления и устранения причин возникшей нештатной ситуации.

На этапе натурных испытаний ИУС возникают проблемы, связанные со своевременной обработкой и анализом больших объемов получаемой и вырабатываемой системой информации. В качестве прикладного инст румента для решения этой проблемы рассматривается создание специали зированного программно-математического обеспечения, позволяющего в автоматическом режиме оперативно обрабатывать, анализировать и выда вать рекомендации по устранению причины, приводящей к нештатным ре жимам функционирования (сбоям, отказам, авариям) ИУС.

Научно обоснованное построение инструментальных средств оцени вания и управления качеством ИУС специального назначения и их моде лей предопределяет необходимость последовательного решения следую щего комплекса методических и технологических задач):

• описание, классификация и выбор системы показателей, оцени вающих качество ИУС и ее моделей (полимодельных комплексов);

• разработка обобщенного описания различных классов моделей, позволяющего, во-первых, устанавливать взаимосвязи и соответствия ме жду видами моделей и, во-вторых, сравнивать и упорядочивать их, исполь зуя различные методические подходы;

• разработка комбинированных методов оценивания параметров ИУС и их моделей (полимодельных комплексов), заданных с использова нием числовых и нечисловых (номинальных, порядковых) шкал;

• разработка методов и алгоритмов решения задач многокритери ального анализа, упорядочения и выбора наиболее предпочтительных мо делей (полимодельных комплексов), способов управления их качеством;

• разработка методологических и методических основ решения за дач многокритериального анализа и синтеза технологий комплексного (системного) моделирования сложных объектов.

Создание комплекса программно-математического обеспечения контроля качества ИУС и ее моделей позволяет в автоматическом режиме оперативно обрабатывать, анализировать и выдавать рекомендации по устранению причины, приводящей к сбойным ситуациям, и, как следст вие, направлено на кардинальное сокращение временных затрат на анализ каждого «типового» варианта применения ИУС в процессе натурных ис пытаний.

СЕКЦИЯ УДК 519. Д. А. Цапаев Московский государственный институт электронной техники, г. Москва ПОСТРОЕНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ СИТУАЦИОННОЙ СЕТИ Опыт локальных войн, результаты научных исследований свидетель ствуют о том, что при оснащении систем управления существующими сред ствами разведки и АСУ обеспечивается далеко неполная реализация потен циальных огневых возможностей управляемых группировок войсковой ПВО. Сложные условия современного противовоздушного боя объективно обусловливают необходимость значительного повышения эффективности работы боевых расчетов органов управления войсковой ПВО за счет вне дрения и использования систем поддержки принятия решений (СППР).

Действия лица, принимающего решения (ЛПР), в процессе управле ния огнем осуществляются на фоне больших психофизиологических, фи зических и моральных нагрузок. Командир-оператор вынужден перераба тывать большой объем информации, решать творческие задачи по выра ботке рациональных решений, сравнивая большое количество альтерна тивных вариантов, что приводит к недопустимо большим временным за тратам, а также к существенному снижению качества решений и, как след ствие, снижению эффективности отражения удара воздушного противника.

Особенностью процесса принятия решения на отражение удара явля ется то, что по причинам объективного и субъективного характера инфор мация, которой пользуется ЛПР, никогда не может считаться абсолютно достоверной и полной.

Задачи достижения требуемой оперативности и качества принимае мых решений обусловливают необходимость поиска нетрадиционных пу тей их решения. Одним из таких направлений является развитие и реали зация в СППР принципов ситуационного управления (СТУ).

Метод СТУ основывается на заблаговременном описании и модели ровании возможных тактических ситуаций и сопоставлении этим ситуаци ям готовых решений [1, с. 21]. На начальном этапе выработки решения на отражение удара (этапы уяснения задачи и оценки обстановки) ЛПР строит модель предстоящих боевых действий, в которой, в свою очередь, можно выделить модели воздушной и наземной обстановки, модель группировки ПВО, модель системы управления.

310 СЕКЦИЯ Состояния моделируемого объекта можно оценивать по значениям признаков. Набор значений признаков, описывающих состояние объекта в некоторый момент времени, назовем ситуацией. СППР должна хранить в базе знаний описание всех возможных ситуаций. Число ситуаций зависит от степени конкретизации значений признаков. Если p – число признаков, mi – число значений признака yi Y ( i = 1,2,..., p ), то число возможных си туаций не превышает m1 m2... m p.

Например, при описании модели удара воздушного противника (од ного из элементов модели воздушной обстановки) основными могут быть признаки: «Количество воздушных целей», «Высота цели», «Продолжи тельность удара», «Направление удара», «Объекты удара».

Для наглядности ограничимся первыми тремя признаками. При из менении количества воздушных целей (признак N) от 0 до 80 с дискретно стью 5, высоты цели (признак Н) от 0 до 10 000 м с дискретностью 500 м и продолжительности удара (признак Т) от 0 до 30 мин с дискретностью 3 мин получаем предельное число ситуаций, равное 16 20 10. При этом с точки зрения требований, предъявляемых к модели действий воздушного противника, многие ситуации будут примерно одинаковы при заданной дис кретности шкал измерения признаков. Например, для ситуаций s1 – {N = 20, H = 1 000 м, Т = 15 мин} и s2 – {N = 30, Н = 1 500 м, Т = 18 мин} показатели решения практически не изменяются [2, с. 107]. Следовательно, такое описа ние значений признаков дает неоправданно большое количество ситуаций.

Для сокращения количества рассматриваемых ситуаций воспользу емся результатами экспертного опроса. При описании ситуаций внимание эксперта будет сосредоточено на «типовых» ситуациях, характеризующих удар. Число типовых ситуаций предполагается гораздо меньше общего числа ситуаций, но для их описания эксперту наиболее удобно пользовать ся вербальными значениями признаков, представляющими собой значения соответствующих лингвистических переменных, например, «Количество воздушных целей», T1, D1, «Высты цели», T2, D2, «Продолжительность удара», T3, D3, где T1 – терм-множество лингвистической переменной «Количество воздушных целей», Т1 = {«большое», «среднее», «малое»}, соответственно Т2 = {«большая», «средняя», «малая», «предельно малая»}, Т3 = {«большая», «средняя», «малая»}.

Тогда обе приведенные выше ситуации могут быть описаны одной типовой ситуацией {y1 – «среднее», y2 – «средняя», y3 – «средняя»}. Таким образом, для описания всех возможных вариантов действий воздушного противника можно воспользоваться набором типовых ситуаций, каждая из которых есть совокупность лингвистических значений признаков. Число типовых ситуаций при описании удара тремя вышеуказанными признаками равно 343.

СЕКЦИЯ Совокупность нечетких значений признаков, характеризующих со стояния объекта, называют нечеткой ситуацией. Нечеткую ситуацию мож { } но определить следующим образом [3, с. 176]. Пусть Y = y1, y2,..., y p – множество признаков, значениями которых описываются состояния объек та. Каждый признак yi ( i J = {1, 2,..., p} ) представляется соответствую { } yi, Ti, Di, где Ti = T1i, T2i,..., Tmi i щей лингвистической переменной, – терм-множество лингвистической переменной (yi – набор лингвистических значений признака, тi – число значений признака);

Di – базовое множество признака уi.

Для описания термов T ji ( j L = {1, 2,..., mi }), соответствующих значениям признака уi, используются нечеткие переменные T ji, Di, C ij, т. е. значение T ji описывается нечетким множеством C ij в базовом мно жестве Di.

Нечеткой ситуацией ~ называют нечеткое множество второго уровня s { } s = s ( yi ) / yi, yi Y, (1) { ( T ) }, j L, i J.

где s ( yi ) = i s ( yi ) j Рассмотрим функционирование нечеткой ситуационной системы поддержки принятия решения на отражение воздушного удара воздушного противника. Основным элементом СППР является «решающая таблица», в которой хранится соответствие между всеми возможными ситуациями набором управляющих решений. ЛПР в ходе уяснения задачи и оценки об становки строит модель предстоящих боевых действий, определяет значе ния признаков, характеризующих обстановку, и вводит их в СППР. Блок формирования признаков ситуации на основе введенной информации фор мирует описание нечеткой ситуации в виде (1).

Полученная нечеткая ситуация сравнивается со всеми типовыми си туациями, хранящимися в базе знаний. Определяется типовая нечеткая си туация sn, в некотором смысле наиболее близкая входной нечеткой ситуа ции. Информация об этой типовой нечеткой ситуации поступает в блок принятия решений, где по решающей таблице определяют значения при знаков решения, соответствующего прогнозируемой обстановке. Значения признаков являются основой для формирования составляющих элементов решения на отражение удара.

Таким образом, применение нечеткого ситуационного подхода по зволяет значительно сократить объем базы знаний экспертной системы, не 312 СЕКЦИЯ ухудшая качества формируемых решений. В то же время введение допол нительных признаков описания факторов обстановки не приведет к значи тельному увеличению объема базы знаний.

Список литературы 1. Поспелов, Д. А. Ситуационное управление: теория и практика / Д. А. Поспелов. – М. : Наука, 1986. – 288 с.

2. Зайцев, Г. П. Совершенствование процесса управления огнем группировки средств ПВО дивизии на основе разработки и использования в системе управления огнем экспертных систем : дис. … канд. воен. наук. – Смоленск : ВА ПВО СВ, 1995. – 198 с.

3. Мелихов, А. Н. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой / А. Н. Мелихов. – М. : Наука, 1990. – 272 с.

УДК 623. А. Б. Гладышев Сибирский Федеральный университет, г. Красноярск.

ВОЗМОЖНОСТИ КАЧЕСТВЕННОГО УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕСИНХРОННЫХ ПОМЕХ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ВООРУЖЕНИЯ В настоящее время для обнаружения радиолокационных сигналов на фоне импульсных помех в радиолокационных комплексах используются оптимальные обнаружители, реализованные с помощью аналоговых уст ройств. Аналоговые обнаружители создаются на базе оптимальных фильт ров или накопителей сигналов.

Однако эффективность аналоговых устройств значительно снижает ся из-за различного рода нестабильностей элементов аппаратуры, напри мер из-за нестабильности времени запаздывания сигнала в линии задерж ки. Особую актуальность имеет проблема истечения ресурса работы элек тронных ламп и ультразвуковых линий задержки, которые в настоящее время все еще применяются в аналоговых накопителях сигнала.

СЕКЦИЯ Для решения этих проблем на определенном этапе обработки можно преобразовать сигналы в цифровой вид и проводить дальнейшую обработ ку цифровыми устройствами. Цифровые устройства лучше аналоговых поддаются микроминиатюризации и, как следствие, имеют малые массу и габариты. Положительными качествами цифровых устройств являются также высокие надежность и точность выполнения арифметических опера ций, возможность гибкой и оперативной перестройки параметров уст ройств[1, с. 66].

Хотя в настоящее время и производится полная модернизация ком плексов, но это является дорогостоящей длительной процедурой, требую щей больших затрат сил и средств по введению техники в строй. Для под держания боевой готовности радиолокационных комплексов предлагается частичная модернизация систем, в частности системы защиты от несин хронных импульсных помех (НИП), путем перехода на современную эле ментную базу.

Отмеченные достоинства цифровой обработки обуславливают целе сообразность ее применения не только для обнаружения сигналов, но и для решения других задач обработки радиолокационной и радионавигацион ной информации. При этом важно, что цифровые алгоритмы в различных задачах обработки информации могут быть реализованы на однотипной микроэлектронной элементной базе. Особенно широкие возможности для реализации разнообразных и сложных алгоритмов обработки сигналов представляет микропроцессорная техника.

Для модернизации системы защиты от НИП радиолокационного комплекса предлагается использовать устройство на базе микроконтрол лера. Микроконтроллер (MCU) – микросхема, предназначенная для управ ления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ, аналоговые компаратор, аналогово-цифровые преобразователь (АЦП) и др. По сути, это однокристальный компьютер, способный выпол нять простые задачи. Использование одной микросхемы вместо целого на бора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стои мость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Структурная схема предлагаемого устройства показана на рис. 1.

Защита от НИП в устройстве основана на принципе накопления би нарно квантованных сигналов. Принцип накопления состоит в межпериод ном двоичном суммировании бинарно квантованных сигналов в каждом элементе разрешения (дискрете) [2, с. 116]. Для задержки сигнала на пери од повторения в устройстве имеется запоминающее устройство, состоящее из m, n-разрядных ячеек. Номер ячейки памяти соответствует номеру дис крета дальности.

314 СЕКЦИЯ Uвых Uвх Имп. зап Рис. 1. Структурная схема устройства Алгоритм процесса бинарного накопления состоит в следующем.

Бинарно квантованные сигналы поступают на арифметико-логическое уст ройство (АЛУ) последовательно от дискрета к дискрету. Если значение сигнала в текущем дискрете равно 1, то это значение, полученное в преды дущем периоде повторения, складывается с двоичным кодом сигнала в данном дискрете. Полученная сумма в виде двоичного кода записывается в ячейку памяти, соответствующей номеру текущего дискрета. Одновре менно полученная сумма испытывается на порог в пороговом устройстве (ПУ). Если имеет место превышение порога, то ПУ вырабатывает уровень логической единицы (полезный сигнал есть), в противном случае выраба тывается сигнал логического нуля.

Если значение сигнала в текущем дискрете, поступившее на вход АЛУ равно 0, то происходит анализ значения кода сигнала, полученного в преды дущем периоде повторения, в данном дискрете. В том случае, когда значение кода сигнала, полученное в предыдущем периоде повторения, отлично от ну ля, происходит вычитание из этого кода 1, а если оно равно нулю, то это зна чение остается без изменения. Полученные значения записываются в соот ветствующую ячейку памяти и также испытываются на порог. Вычитание ло гической 1 из кода накопленного сигнала в случае отсутствия на входе по СЕКЦИЯ лезного сигнала необходимо для исключения эффекта насыщения накопите ля. Данные операции выполняются последовательно в каждом дискрете дальности. По окончании обработки m-го дискрета дальности процесс начи нается заново с первого дискрета, но в следующем периоде повторения.

i: = Сброс ОЗУ Нет Да Uвх i = Нет (ЯП)i = 0 (ЯП)i: = (ЯП)i + Да (ЯП)i: = (ЯП)i – Нет Да (ЯП)i К Uпу: = 1 Uпу: = Нет Да i=m– i: = i + 1 i= Рис. 2. Алгоритм процесса бинарного накопления сигнала Алгоритм процесса бинарного накопления приведен на рис. 2. Дан ный алгоритм накопления можно реализовать на базе любого простейшего микроконтроллера.

Аналоговый компаратор, входящий в состав микроконтроллера, ис пользуется в качестве бинарного квантователя. Уровень порога бинарного квантователя задается опорным напряжением аналогового компаратора.


В качестве элементов памяти (для задержки сигнала на период повторения) используются внутренние быстродействующие регистры памяти. Арифме тические и логические операции над значениями сигналов производятся в АЛУ микроконтроллера. С портов ввода-вывода накопленный сигнал по ступает в системы комплекса для отображения на экране индикаторов.

316 СЕКЦИЯ Таким образом, данное устройство позволяет улучшить значения ко эффициента подавления несинхронной помехи, уменьшить влияние темпе ратуры на характеристики системы подавления НИП. Достоинствами раз работанного устройства являются простота в эксплуатации и техническом обслуживании, высокая надежность и малая стоимость аппаратной части.

Список литературы 1. Электроника // Наука, Технология, Бизнес. – 2003. – № 3.

2. Гришин, Ю. П. Микропроцессоры в радиотехнических системах / Ю. П. Гришин, Ю. М. Казаринов, В. М. Катиков. – М. : Радио и связь, 1982. – 280 с.

3. Бакулев, П. А. Радиолокационные системы : учеб. для вузов / П. А. Ба кулев. – М. : Радиотехника, 2004. – 230 с.

УДК 629.7.052:621.396. И. В. Лютиков Сибирский федеральный университет, г. Красноярск.

ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ В ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО ОТНОШЕНИЯ ПРАВДОПОДОБИЯ ДЛЯ ДВУХПОЗИЦИОННОГО АВИАЦИОННОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК Как известно [1, 2], для получения преимущества в предстоящем воздушном бою истребителю необходимо превосходство в дальности обнаружения и применения оружия. Возможности существенного уве личения дальности обнаружения импульсно-доплеровских бортовых РЛС (ИД БРЛС) ограничены из-за использования квазинепрерывного сигнала и, как следствие, больших потерь энергии сигнала при его приеме из-за «слепых зон». Для устранения влияния «слепых зон» на каждом угловом направлении излучаются сигналы в виде пачек радио СЕКЦИЯ импульсов малой скважности на различных (как правило, от 3 до 5) час тотах повторения [3]. При этом обнаружение осуществляется за время одной пачки на той частоте повторения, при которой воздушная цель (ВЦ) попадает в «зону прозрачности». Это приводит к нерациональному расходу энергетического ресурса станции. Для устранения указанных недостатков существующих однопозиционных систем предлагается осуществлять обнаружение ВЦ двухпозиционным авиационным радио локационным комплексом (ДПАРЛК) за все время облучения цели, ис пользуя при этом результаты наблюдений на различных частотах повто рения FПn ). ДПАРЛК является двухпозиционной радиолокационной сис ( темой с кооперативным приемом [4, 5], у которой первая позиция су ществующая активно-пассивная, вторая позиция пассивная, которой не присущи отмеченные выше недостатки.

Цель работы синтезировать оптимизированный в частотно временной области алгоритм обнаружения ВЦ на основе совместного от ношения правдоподобия для ДПАРЛК, позволяющий увеличить макси мальную дальность обнаружения ВЦ и представить результаты исследова ния его характеристик.

Синтез алгоритма выполнен в следующем порядке:

1. Определение максимального значения отношения правдоподобия по информации с выходов частотно-временных каналов каждой позиции;

вычисление решающей статистики l (4)p 2 совместного отношения прав p доподобия, вычисленного по информации от двух позиций.

2. Получение закона распределения решающей статистики g (l (4)p 2 ).

p 3. Определение критической области критерия отношения правдопо добия путем нахождения значения порога c pлт, обеспечивающего задан ную вероятность ошибки первого рода – вероятность ложной тревоги.

Для решения комплексом задачи обнаружения предлагается вычис лять совместное отношение правдоподобия по информации о максималь ном значении отношения правдоподобия на каждой позиции Zm N ) = Z N )t m, Zm N ) = Z N ) t m максимальных по k значений лога ( ( ( ( 11 1 11 1 22 2 22 рифма отношения правдоподобия по случайным величинам (СВ) Zm N )k, ( Zm N ) k – половин от суммы квадратов максимальных по k нормирован ( ных (по СКО шума ik в соответствующем ik время-частотном канале) ам плитуд отчетов БПФ Ynk) на соответствующих k-х частотах за N интерва ( лов когерентного накопления (при фиксированных значениях азимутов и 318 СЕКЦИЯ углов места главных лучей диаграмм направленностей обеих позиций), найденных на активно-пассивной № 1 и пассивной № 2 позициях соответ ственно:

( ) N N Zm N ) = Z N )t m1 = max( Z N )k ) = max(0,5 Y nk ) = max(0,5 max Y( n )i k i1k1 ), ( ( ( () 11 1 11 111 111 1 11 k1 k1 k1 i n =1 n = ( ) N N Zm N ) = Z N ) t ( ( (N) ( n) m 2 = max( Z k ) = max(0,5 Y k ) = max(0,5 max Y i (n) i2 k2 ).

2 2 2 k 22 2 22 222 k2 k2 k2 n =1 i n = Плотность распределения СВ Zm N )k в одном k1-м частотном канале ( (k1 = const) имеет вид:

( Z N )k ) N (Y( n )k ) 2 ( N (N ) ( Z N )k ) ( = f( )= e Z 11k1.

f 111 11 1 ( N 1)!

n = Плотность распределения СВ Zm( 2N)2k2 в одном k 2 -м частотном кана ле ( k 2 = const ) имеет вид:

( Z N ) k ) N (Y( n ) k )2 ( N (N) (Z ( N ) ) = f( )= e Z 22k2.

f 222 ( N 1)!

2 2 k 2 n = Плотность распределения случайной величины Zm N ) в K(N) – 1 неза ( висимых частотных каналах и одном независимом временном канале в пределах «зоны прозрачности», равной иn ), для активно-пассивной пози ( ции № 1 находят по правилам статистической и теории вероятности [6, 7] по следующей формуле:

f ( Zm N ) ) = f (max( Z N )k )) = K ( N ) f ( Z N )k ) P( Z N )k Zm N ) AП1 ) = 0) = ( ( ( ( ( (N 11 111 111 111 (N ) (N ) k1 = 1... K k1 = m1 k1 = 1... K k1 m (N ) = K ( N ) f ( Z N )k ) F ( Zm N ) ) K ( (, 111 k1 = m СЕКЦИЯ где ( N ) N ( Zm N ) ) N ( ( Zm ) ( ( Zm N ) ) ( Zm N ) + Zm N ) + 1) (N ) ( F ( Zm ) = (1 e + +... + 11 11 ( N 1)! ( N 2)! 2!

функция распределения СВ Zm N ) при условии, что значение решающей ( функции на активно-пассивной позиции № 1 за N интервалов когерентного накопления A ( N ) = 0.

П Плотность распределения случайной величины Zm N ) в K(N) – 1 не ( зависимых частотных и Q (скважность) независимых временных каналах в пределах зоны однозначного измерения дальности, равной Qиn ), для по ( зиции № 2 (она же «зона прозрачности») аналогично определяют по фор муле [6, 7]:

f ( Zm N ) ) = f (max( Z N ) k )) = QK ( N ) f ( Z N ) k ) P ( Z N ) k Zm N ) AП2 ) = 0) = ( ( ( ( ( (N 22 222 222 222 k2 =1... K ( N ) k2 =1... K ( N ) k2 = m k2 m, (N ) 1) = QK ( N ) f ( Z N ) k ) F ( Zm N ) )Q ( K ( (, 222 k2 = m где ( Zm N ) ) N 1 ( Zm N ) ) N 2 ( ( ( Zm N ) ) ( Zm N ) ( 2 2 2 2 2 2 + Zm N ) + 1) F ( Zm N ) ) ( ( = (1 e + +... + 2 2 2 ( N 1)! ( N 2)! 2!

функция распределения СВ Zm N ) k при условии, что значение реша ( ющей функции на пассивной позиции № 2 за N интервалов когерентного накопления AП2 ) = 0.

(N Совместное отношение правдоподобия по Zm N ), Zm N ) взаимосвя ( ( 11 зано с функцией правдоподобия и при H 0 находят по формуле [6, 7]:

l ( Np 2 = f ( Zm N ), Zm N ) ) = f ( Zm N ) ) f ( Zm N ) ), ) ( ( ( ( p1 11 22 11 320 СЕКЦИЯ При N = 4 Q = 2,5:

( Zm )3 ( Zm ) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) e Zm 11 Zm = 2,5( K f ( Zm, Zm ) ) 11 11 ( Zm )3 ( Zm ) 2 (4) (4) (4) Zm (4) + Zm + 1) K (4) (1 e + 11 6 2 ( Zm )3 ( Zm ) 2 (4) (4) (4) Zm (4) Zm + 1)( K 1)2,5.

(4) (1 e + + 22 2 6 2 Функция l (4)p 2 является разумной статистикой критерия для провер p ки гипотезы Н0 (о наличии шума). Критическую область критерия отно шения правдоподобия можно определить по распределению статистики l (4)p 2 так, чтобы получить размер критерия, равный вероятности ошибки p первого рода – вероятности Pлтнаб ложной тревоги в пространственно временно-частотном элементе разрешения за время tнаб = tоблmax = Ntкн на { } блюдения: P l (4)p 2 H 0 = Pлт. Критическая область критерия ОП имеет p вид l (4)p 2 сPлт, где порог c pлт определяется по распределению g (l (4)p 2 ) p1 p статистики l (4)p 2 так, чтобы получить критерий размера Pлтнаб, а именно p с рлт g (l (4)p 2 )dl (4)p 2 = Pлтнаб.

p1 p Ввиду того, что формульные соотношения получены для независимых частотно-временных каналов, а предлагаемый алгоритм будет работать в каналах, которые перекрываются по частоте и времени, было принято ре шение определить значение порога путем имитационного моделирования.

(4) Так, определены выборки размером L = 104 СВ Zm (1: L), (4) l (4)p 2 (1: L).

Zm (1: L), По известным правилам статистической теории p СЕКЦИЯ F*(Zm ), (4) [8] получены статистические функции распределения F * ( Zm ), G* (l (4)p 2 ), гистограммы f * ( Zm ), f * ( Zm ), g * (l (4)p 2 ).

(4) (4) (4) p1 p 22 11 Значение аргумента статистической функции G* (l (4)p 2 ) распределения, p обеспечивающее требуемое среднее количество ложных тревог, равное Pлтнаб = 102 за время наблюдения tнаб, равно порогу с рлт = 1,13 106.

Рис. Кривые обнаружения Таким образом, теперь выборочное пространство W случайной вели чины l (4)p 2 разделено соответствующим порогом c pлт на две области: 1) p критическая область;

2) (W – ) область принятия. Если наблюдаемая выборочная точка l (4)p 2 c pлт, то она попадает в область и гипотеза, мы p проверяли Н0, отвергается;

если же l (4)p 2 cPлт, то она попадает в область p (W – ) и гипотеза Н0 принимается.

Кривая обнаружения, характеризующая вышеизложенный алгоритм обнаружения ВЦ для ДПАРЛК на основе совместного отношения правдо подобия за N = 4 частоты повторения при оптимальных значениях варьи руемых параметров – шагов сетки на каждой позиции по времени Ts( n ) = иn ) / 8 и частоте Fs = Fд / 4, представлена на рисунке под № 2.

( 322 СЕКЦИЯ Как видно из графика, выигрыш кривой № 2 по уровню 0,5 в отно шении сигнал-шум по мощности относительно кривой № 1, характери зующей близкий к существующему в некоторых современных однопози ционных ИД БРЛС алгоритм обнаружения ВЦ на основе метода отноше ния правдоподобия за N = 1 интервал когерентного накопления и неопти мальных значениях варьируемых параметров Ts( n ), Fs, составляет q 2 = 7,4 дБ.


Таким образом, синтезирован оптимизированный в частотно временной области алгоритм обнаружения ВЦ на основе совместного отношения правдоподобия для ДПАРЛК. Установлено, что использова ние второй пассивной позиции в ДПАРЛК, на котором реализован пред лагаемый алгоритм при оптимальных значениях варьируемых парамет ров Ts( n ) = иn ) / 8, Fs = Fд / 4, N = 4, позволит увеличить условный ( максимум дальности обнаружения ВЦ относительно близкого к сущест вующему в некоторых современных однопозиционных ИД БРЛС алго ритма в 1,53 раза.

Список литературы 1. Канащенков, А. И. Облик перспективных бортовых радиолока ционных систем. Возможности и ограничения / А. И. Канащенков. – М. :

ИПРЖР, 2002.

2. Кирилов, В. Современный воздушный бой / В. Корнилов // Зару бежное военное обозрение. – 1988. – № 3.

3. Многофункциональные радиолокационные системы: учеб. посо бие для вузов / под ред. Татарского. – М. : Дрофа, 2007. –283 c.

4. Канащенков, А. И. Многопозиционные радиолокационные сис темы воздушного базирования. Возможности и ограничения / А. И. Кана щенков, В. И. Меркулов, О. Ф. Самарин // Радиотехника. – 2005. – № 9. – С. 4–10.

5. Черняк, В. С. Многопозиционная радиолокация / В. С. Черняк. – М. : Радио и связь, 1993.

6. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей : учеб. для студ. вузов / Е. С. Вентцель. – М. : Издательский центр «Академия», 2003. – 576 с.

7. Кендал, М. Статистические выводы и связи / М. Кендалл, А. Стюарт. – М. : Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1973.

СЕКЦИЯ УДК 629.7.052:621.396.962. В. В. Замараев1, И. В. Лютиков2, Е. В. Сомов Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г. К. Жукова, г. Тверь Сибирский федеральный университет, г. Красноярск АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДОПЛЕРОВСКОЙ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ Для достижения преимущества в предстоящем воздушном бою ис требителю необходимо превосходство в дальности обнаружения и приме нения оружия [1, 2]. Возможности существенного увеличения дальности обнаружения импульсно-доплеровских бортовых РЛС (ИД БРЛС) ограни чены из-за использования квазинепрерывного сигнала и, как следствие, больших потерь энергии сигнала при его приеме из-за «слепых зон». Для устранения влияния «слепых зон» на каждом угловом направлении излу чаются сигналы в виде пачек радиоимпульсов малой скважности на раз личных (как правило, от 3 до 5) частотах повторения [3]. При этом обна ружение осуществляется за время одной пачки на той частоте повторения, при которой воздушная цель (ВЦ) попадает в «зону прозрачности». Это приводит к нерациональному расходу энергетического ресурса станции.

Для устранения указанных недостатков существующих систем предлагаем применять адаптивный алгоритм, осуществляющий обнаружение ВЦ за всё время облучения цели, используя при этом результаты наблюдений на раз личных частотах повторения FПn ), и позволяющий устранить отмеченные ( выше недостатки и увеличить максимальную дальность обнаружения ВЦ.

Синтез адаптивного алгоритма обнаружения ВЦ для ИД БРЛС будем выполнять при следующих исходных данных и условиях. Будем считать, что БРЛС работает на одном угловом направлении с достаточно продол жительной последовательностью импульсов, превышающей допустимое время когерентного накопления. Для уменьшения эффекта затенения при нимаемых сигналов импульсами бланкирования применяют режим работы с переменной частотой повторения. Алгоритм обнаружения в этом случае обычно строится по следующей схеме. На первом этапе проводится коге рентное накопление с помощью операции БПФ (быстрое преобразование Фурье), на втором – некогерентное накопление сигналов на интервале вре мени, на котором частота повторения не меняется. Обнаружение на каж дой частоте повторения осуществляется независимо. Поскольку параметры 324 СЕКЦИЯ принимаемого сигнала (частота Доплера, время запаздывания) заранее не известны, то в описанной схеме выполняется поиск неизвестных парамет ров в частотной области с помощью сетки частот, создаваемой БПФ, а во временной области – поиск неизвестного запаздывания за счёт изменения частоты повторения. Энергия, обеспечивающая обнаружение цели, соби рается с одного интервала времени с постоянной частотой повторения.

Дискретная сетка, естественно, приводит к потерям сигнала и соответст венно к снижению вероятности обнаружения цели. Аналогичная картина наблюдается и в пространственной области. Здесь также осуществляется дискретный поиск цели на сетке угловых направлений. Потери могут быть уменьшены при уменьшении шага сетки, однако при этом существенно увеличиваются и вычислительные затраты, необходимые на реализацию алгоритма.

Возможным путём устранения отмеченного недостатка может быть использование адаптивного алгоритма, имеющего в своём составе систему измерителей, осуществляющих измерение неизвестных параметров на ка ждой частоте повторения. Значения измеренных параметров используются для настройки обнаружителя при работе на следующей частоте повторе ния. При этом точность настройки может быть существенно выше, чем точность, получающаяся при использовании дискретной постоянной сетки (в частотной и угломестных областях). В интересах упрощения схемы адаптивного обнаружителя представляется целесообразным в качестве измерителей использовать уже имеющиеся в БРЛС технические решения.

Для оценки доплеровской частоты можно применять выход БПФ, для оценки углового положения цели – моноимпульсную головку. Временную подстройку можно не производить, выбрав достаточное число временных каналов. Очевидно, для подстройки должно быть выбрано несколько кана лов, поскольку выбор одного канала не гарантирует наличие в нём цели.

Наибольшие трудности для применения измерителей связаны с использо ванием угломерного канала. Поэтому целесообразно производить покоор динатный поиск экстремума. Вначале осуществляется подстройка по час тоте, а затем – по угловым координатам.

Таким образом, сначала нужно решить вопрос о том, сколько вре менных каналов необходимо выбрать для обеспечения близкой к опти мальной степени согласованности по времени, при которой ошибки опре деления наблюдаемого времени задержки и потери энергии, принимаемых из состава пачки импульсов, будут минимальными.

Второй вопрос заключается в том, сколько частотных каналов необ ходимо выбрать для подстройки. Заметим, что эти каналы вводятся не вме сто БПФ, а дополняют последние с помощью дискретного преобразования Фурье на оцененных частотах. Третий вопрос решается в интересах поко ординатного поиска экстремума по угловым координатам за время перебо СЕКЦИЯ ра всех частот повторения – время облучения ВЦ. Ожидается, что адап тивный по частоте и угловым координатам алгоритм с оптимальным ша гом сетки по времени, осуществляющий обнаружение ВЦ за всё время об лучения цели, использующий при этом результаты наблюдений на различ ных частотах повторения, позволит устранить отмеченные выше недостат ки существующих алгоритмов современных ИД БРЛС и увеличить макси мальную дальность обнаружения ВЦ.

Список литературы 1. Канащенков, А. И. Облик перспективных бортовых радиолокаци онных систем. Возможности и ограничения / А. И. Канащенков. – М. :

ИПРЖР, 2002.

2. Кирилов, В. Современный воздушный бой / В. Кирилов // Зарубеж ное военное обозрение. – 1988. – № 3.

3. Многофункциональные радиолокационные системы : учеб. посо бие для вузов / под ред. Татарского. – М.: Дрофа, 2007. – 283 c.

УДК 621.396.969. А. В. Синицын1, В. О. Черваков1, И. В. Лютиков Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г. К. Жукова, г. Тверь Сибирский федеральный университет, г. Красноярск ОБНАРУЖЕНИЕ ФАКТА ПУСКА РАКЕТ НА ЭТАПЕ СОПРОВОЖДЕНИЯ ЕЕ НОСИТЕЛЯ В настоящее время на борту истребителя задача обнаружения пу щенных ракет возлагается на комплекс радиоэлектронного противодейст вия истребителя, информационный канал которого обеспечивает обнару жение радиоэлектронного облучения самолета [1].

Однако сложность обстановки заключается в том, что угроза может исходить не только от источников радиоизлучения противника, но и от не излучающих объектов – ракет с пассивными головками самонаведения, ра кет на участке инерциального наведения и ракет с полуактивным наведе нием. В связи с этим актуальными являются попытки решения задачи об 326 СЕКЦИЯ наружения пущенной ракеты бортовой радиолокационной системой (БРЛС) истребителя.

Задача радиолокационного обнаружения воздушных целей класса управляемая ракета «воздух – воздух» на максимальных дальностях пуска до 50–150 км [1, 2] характеризуется рядом проблем, которые обусловлены следующими особенностями таких целей:

• низкое значение эффективной площади рассеивания (0,1–0,3 м2);

• наличие ускорения (до 100–150 м/с2) на этапе разгона ракеты;

• наличие высокой скорости (максимальное значение скорости сбли жения на встречных курсах может достигать 5–7M, где M – число Маха).

Вышеуказанные особенности радиолокационной цели класса управ ляемая ракета «воздух – воздух» не позволяют эффективно решить задачу обнаружения факта её пуска с борта носителя в существующих БРЛС ис требителей.

Анализ результатов моделирования показал, что при обнаружении маневрирующей (ускоряющейся) цели применение методик существую щих алгоритмов приведёт к снижению дальности обнаружения в интере сующем диапазоне в 1,6–2,5 раза в зависимости от времени когерентного накопления. Исходя из того, что структура сигнала имеет линейно частотную модуляцию (ЛЧМ), одним из перспективных путей решения данной задачи является введение дополнительного канала фильтрации по ускорению (производная частоты Доплера цели). Таким образом, энерге тика отражённого сигнала от ускоряющейся цели будет собираться в од ном ЛЧМ фильтре.

Однако введение дополнительного канала обработки, наряду с увели чением доплеровского диапазона, приведёт к резкому возрастанию числа каналов обработки и увеличению вычислительных затрат в целом. Путём выхода из этой ситуации является решение задачи обнаружение факта пуска ракеты на этапе сопровождения цели-носителя, введение дополнительного канала обнаружения. Предлагается канал обнаружения факта пуска управ ляемых ракет класса «воздух – воздух» подключать для сопровождаемых целей, находящихся на дальности 50–150 км (возможных дальностей пуска ракет среднего и большого радиуса действия) на встречных курсах.

Линейный размер угловой зоны в зависимости от дальности до цели может составить 2 000–5 500 м. Таким образом, сопровождаемая цель носитель и отделившаяся от носителя ракета могут находиться на одной уг ловой позиции по крайней мере в течение 5–10 с, что обуславливает возмож ность совместного решения задач сопровождения носителя и обнаружения факта пуска ракеты. Кроме того, априорно имеется информация по углам, дальности и начальной скорости цели такого класса, что позволит сократить анализируемый доплеровский диапазон, а также в случае успешного обнару жения практически решить задачу постановки её на сопровождение.

СЕКЦИЯ В момент отделения ракеты её скорость приблизительно равна ско рости носителя. При включении двигателя ракеты (которое происходит примерно через 0,2–0,8 с [2] после её схода) начинается разгонный этап полета, который в зависимости от типа ракетного двигателя может длиться около 5–20 с. Таким образом, обнаружение факта пуска ракеты планирует ся именно на этапе работы её силовой установки.

Алгоритм сопровождения воздушной цели в существующей БРЛС реализован так, что частота повторения импульсов (ЧПИ) зондирующего сигнала выбирается из расчёта, чтобы сигнал от цели попадал в центр зоны прозрачности (рис. 1).

U(t) t Tп U(t) t Зона проз рачности Слепая зона Рис. Размер зоны прозрачности для используемого диапазона ЧПИ со ставляет 400–600 м. С учётом того, что после отделения ракеты от носите ля, она начинает двигаться с ускорением, отражённый от ракеты импульс будет находиться левее импульса, отражённого от носителя в зоне про зрачности. Отраженный от носителя импульс при этом можно рассматри вать как мешающее отражение, следовательно, зоной прозрачности для ра кеты будет интервал Д от среза импульса бланкирования до фронта от ражённого от носителя импульса. Размер данного интервала Д в зависи мости от ЧПИ может составить 120–180 м. Видно, что при таких значениях Д велика вероятность попадания в зону «затенения» («слепую» даль ность).

Вообще, учитывая, что начальная скорость отделившейся ракеты примерно равна скорости носителя, при условии движения ракеты на встречу перехватчику, она попадет в зону «затенения» примерно через 1,5–2,0 с. В результате за время нахождения ракеты в зоне прозрачности может произойти 3–4 цикла обращения к цели.

328 СЕКЦИЯ Для увеличения размера зоны прозрачности и, как следствие, време ни наблюдения возможны два способа:

• увеличение числа ЧПИ для раскрытия «слепых» дальностей;

• смещение импульса отражённого от цели вправо.

Первый вариант имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что при использовании дополнительных ЧПИ происходит потеря времени когерентного накопления и, как следствие, энергии отражённого от ракеты сигнала. В условиях дефицита энергии и времени (вследствие малой эффективной площади рассеивания и большой скорости ракеты) этот путь может оказаться недопустимым (малоэффективным).

Суть второго способа заключается в следующем: ЧПИ необходимо выбирать из расчёта, чтобы сигнал, отражённый от носителя, смещался из центра зоны прозрачности вплотную к фронту последующего бланкирую щего импульса (рис. 2).

U(t) t Зона проз рачности Слепая зона Рис. При этом размер Д, а значит, и время нахождения ракеты в зоне прозрачности увеличится. В зависимости от ЧПИ, размер Д составит око ло 260–350 м, таким образом, ракета попадёт в зону «затенения» примерно через 2,0–2,5 с, т. е. через 4–5 циклов обращения к цели.

Вместе с тем вопросом исследования является процесс расстановки стробов дальности, наилучшим образом обеспечивающий сохранение энер гии отражённого от ракеты сигнала с учётом минимизации уровня шумов.

С учётом того, что энергию отражённого от ракеты сигнала планиру ется собирать в ЛЧМ фильтрах, вопрос о том, является ли отражённый от носителя сигнал мешающим для обнаружения ракеты, остаётся вопросом исследования, потому что в этом случае согласованная обработка не будет оптимальной. Возможным способом, повышающим эффективность обна ружения факта пуска ракеты на фоне мешающих отражений от цели носителя, является использование фильтрации с режекцией отражённого сигнала от цели-носителя, т. е. решение задачи обнаружения отделившейся ракеты будет производиться по аддитивной смеси полезного сигнала и шума за вычетом сигнала, отражённого от носителя.

СЕКЦИЯ Таким образом, в процессе проведения исследований будут рассмот рены следующие варианты построения алгоритмов обнаружения:

• существующий путь (импульсно-доплеровский принцип обработки);

• использование ЛЧМ фильтров на рассчитанной ЧПИ;

• использование ЛЧМ фильтров и дополнительных ЧПИ;

• использование ЛЧМ фильтров с режекцией мешающих отражений от цели-носителя.

Научная задача может быть сформулирована следующим образом:

найти оптимальный алгоритм среди множества алгоритмов, а также опти мальные параметры этого алгоритма, которые обеспечивают максималь ную дальность обнаружения факта пуска ракеты с борта носителя при ог раничениях на условные вероятности правильного обнаружения, ложной тревоги, вычислительные и энергетические ресурсы, а также время обна ружения.

В формализованном виде научная задача представлена выражением при следующих ограничениях:

D D, F F, C C, tобн i t, где D – условная вероятность правильного обнаружения;

F – условная ве роятность ложной тревоги;

C – ограничения на вычислительные и энерге тические ресурсы;

a – вектор информации о противнике;

b – вектор ин формации о внешней среде;

P – возможные пути решения (множество ал горитмов pi);

Vв – вектор варьируемых параметров, включающий в себя:

время когерентного накопления tкн, частоту повторения импульсов Fп и их количество k, число ЛЧМ фильтров nлчм ф, число каналов по дально сти mкд, размер строба дальности m, период обращения к сопровождае мой цели Tобр;

Vн – вектор неварьируемых параметров, который включает в себя: импульсную мощность передатчика БРЛС Pи, длину волны, ши рину диаграммы направленности антенны дна, скважность зондирующего сигнала Q.

Для разработки алгоритма обнаружения факта пуска ракеты пред ставляет интерес анализ трехпараметрической функции рассогласования пачки ЛЧМ импульсов (, Fд, Fд’), где – расстройка по времени;

Fд – по частоте;

Fд’ – по производной доплеровской частоты. В результате анали за сечения данной функции в координатах (Fд, Fд’) должен быть синтези рован алгоритм расстановки фильтров для решения задачи обнаружения пущенной ракеты.

330 СЕКЦИЯ Результаты проведённых лётно-экспериментальных исследований, связанных с реальными пусками ракет, свидетельствуют о принципиаль ной возможности обнаружения пущенной ракеты на этапе сопровождения ее носителя при использовании обработки сигналов с длительным време нем их когерентного накопления.

На рис. 3 представлен спектр сигнала, отражённого от самолёта носителя и пущенной им ракеты класса «воздух – поверхность». Здесь при сутствуют спектральные составляющие планера, компонент вторичной мо дуляции самолёта и ракеты. На начальном этапе полёта амплитуда планерной составляющей спектра сигнала на 23 дБ превышает амплитуду спектральной составляющей, обусловленной отражением от ракеты. На рис. 4 показаны доплеровские трассы планера и ракеты на этапе набора ею скорости.

Ракета Планер Ракета Планер Рис. 3 Рис. Планер Ракета Рис. На рис. 5 показан спектр сигнала, отражённого от самолёта-носителя и ракеты класса «воздух – воздух». Скорость изменения доплеровской час тоты составляет 5 кГц/с, что соответствует ускорению 100 м/с2. Амплитуда планерной составляющей самолёта превышает на 37 дБ амплитуду спек тральной составляющей ракеты.

Список литературы 1. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс: боевые ком плексы и системы вчера, сегодня, завтра : монография / под ред. Е. А. Федо сова. – М. : Дрофа, 2004.

СЕКЦИЯ 2. Марковский, В. Советские авиационные ракеты «воздух – воздух» / В. Марковский, К. Перов. – М. : Цейхгауз, 2006. – 48 с.

УДК 629.7. Е. Н. Гарин, В. Н. Ратушняк, В. Н. Бондарев Сибирский федеральный университет, г. Красноярск ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В настоящее время проблема повышения точности и достоверности, как навигационной, так и пилотажной информации, является приоритетной в обеспечении безопасности полетов. Это особенно характерно для этапа выхода в район аэродрома и посадки воздушного судна (ВС) на взлетно посадочную полосу (ВПП), поскольку эти фазы полета являются самыми сложными и ответственными. Для высокоточной и безопасной посадки ВС на ВПП необходимо иметь достоверную и точную информацию о следую щих параметрах: высота и координаты ВС, скорость полета, точное опре деление направления посадки на ВПП, метеорологическая обстановка.

В настоящее время широкое распространение получили традицион ные системы посадки ILS (Instrument Landing System), основными элемен тами которой являются:

• оборудование системы посадки (ОСП) – угломерные радиотех нические системы и комплекс аэродромного светотехнического обору дования;



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 21 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.