CC BY
82
Tepin Vladimir Petrovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: +78634613116.
Department of Automatic Control Systems; Associate Professor.
Tepin Alexey Vladimirovich
E-mail: [email protected].
Department of Automatic Control Systems; Postgraduate Student.
УДК 621.396.96
А.И. Авилов
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АФАР ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ОТРАЖЕНИЙ ОТ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
Проведен сравнительный анализ эффективности использования активной фазированной антенной решетки (АФАР) и разностной диаграммы направленности в задаче подавления отражений от поверхности земли. Сравнение производится по основным в данной задаче характеристикам: крутизне диаграммы направленности и равномерности освещения в зоне обзора. Для анализа эффективности АФАР использовались сечения обобщенной функции неопределенности. Наглядно представлена эффективность использования АФАР.
Отражения; поверхность земли; подавление пассивных помех; обобщенная функция ; .
A.I. Avilov
THE ANALYSIS OF EFFICIENCY OF APA USAGE FOR REJECTION OF REFLECTIONS FROM THE EARTH SURFACE
The comparative analysis of efficiency of the active phased-array (APA) usage and difference pattern in a problem of rejection of reflections from the earth surface is executed. Comparison is made on main characteristics in the given problem: slope of the direction pattern and flat beaming in a review zone. Generalised ambiguity function sections are used for analysis of efficiency of active PA usage. Efficiency of use active PA is visually presented.
Reflections; the earth surface; rejection of the passive clutters; the generalised ambiguity function; active PA.
Одной из проблем в радиолокации являются помехи. В различных ситуациях наличие помех в различной степени влияет на эффективность работы системы. Одной из самых интенсивных помех при обнаружении объектов, расположенных вблизи или на поверхности, являются отражения от этих поверхностей, маскирующие эхо-сигнал от объекта. Цель моего исследования подавить такие помехи.
Имеется некоторый объект над поверхностью земли, который необходимо обнаружить. Носителем антенной системы является вертолет в режиме зависания,
. . . . ровная, как показано на рис. 1. В данной ситуации помеховым сигналом являются отражения радиолокационного сигнала от поверхности земли, в которых теряется , . эхо-сигналов совпадают, необходимо использовать пространственные различия. Текущей задачей является подавление отражений от поверхности земли для лучшего обнаружения объекта над этой поверхностью.
Известия ЮФУ. Технические науки
Для решения этой задачи можно использовать разностную диаграмму направленности, направляя нулевое значение ДН на отражающий участок поверхности. Однако этот метод можно считать классическим вариантом и задача как раз повысить отношение сигнал-помеха, добиться лучших результатов, чем этот про.
активной фазированной антенной решетки. Кроме того, что это новая и перспективная технология, она имеет важную характеристику: пространственное распре. , -рованной антенной решетки (ФАР), АФАР имеет дополнительную степень свободы - пространственную координату. Исследуем этот вариант для использования в задаче подавления помехового сигала. Для оценки потенциальной возможности системы необходимо рассмотреть обобщенную функцию неопределенности ( ). ( ) -онной системы ФАР:
1x0, v)\ =
(1)
где Ы^) - излучаемый сигнал, V - доплеровское приращение частоты.
Для случая АФАР функция неопределенности была расширена и получилась ОФН [1]:
M -1M-1
x(г, V, f, f') = ТУ (г, v)ej2^( ^
/ / Л '
m,m
m=0 m'=0
(2)
где т, (г, V) - .
, .
Эта независимость достигается их ортогональностью по частоте, и становится понятно, откуда взялась взаимная корреляционная функция. Набор сигналов с прямоугольной огибающей выглядит следующим образом:
к С) = и,„ а є("°}
M
m=0 '
(3)
где М - количество сигналов (не превышает количества антенных элементов), ю0 -некоторая несущая частота, Дю - разность частот двух близких по частоте сигналов, ит(0 - амплитуда колебания, формирующая прямоугольную огибающую.
Если Дю взять равной нулю, то ОФН вырождается в классическую ФН Вуд.
Так как считается неподвижной антенная система и объект, то не будет зависимости от доплеровского приращения частоты, поэтому этот параметр не используется при анализе ОФН АФАР для подавления помехового сигнала, отраженного от поверхности земли. Визуальное представление ОФН похоже на ФН Вудварта с той лишь разницей, что вместо координаты доплеровского приращения используется угловая координата.
На рис. 2 изображена ОФН АФАР. Ось вверх-вправо - ось углов в градусах, ось ввверх-влево - ось задержек во времени на 10-4 с. Сечения по оси углов являются эквивалентными диаграммами направленности, а изменения по оси задержек образуют корреляционную функцию. В данном примере использовалось три антенны. Форма диаграммы направленности (ДН) каждой антенны - синус икс на икс. Ширина ДН по уровню 0,707 одной антенны составляет 6°.
100
во
БО
40
20
0
2
к 10'
Рис. 2. Обобщенная функция неопределенности
Инструментом для получения пространственных различий является диа-. -сти является крутизна склонов в секторе подавления, равномерность освещения .
влияют на характеристики обнаружения.
Сравним эквивалентные диаграммы направленности этих двух случаев. Анализ выбора системы для получения максимальной крутизны разностной ДН приведен в [3]. Для случая, когда ширина ДН по уровню 0,707 составляет 6°, разнесение двух диаграмм будет ±4°. Анализ выбора диаграмм направленностей АФАР приведен в [4]. Проводился анализ влияния формы ДН, разнесения ДН между со, -во провалов на склоне ОФН.
На рис. 3 показаны разностная ДН и сечение ОФН АФАР. Сечение проходит через минимум первого к макушке провала ОФН. У сечения не только больше крутизна вблизи области подавления, но и подавлены боковые лепестки. Стоит ,
для наглядного сравнения. Большая крутизна в сечении ОФН получается при разнесении тех же двух диаграмм на ±3°. Совмещенные сечения ОФН при разнесении ±3° ±4° . 4.
.
іаяДн'7 e ОФН
\ \ /
—
-5 0 5
О.градусы
. З.
эквивалентной ДН
! j j /Х\ /XV .—Л.лл
- і \| // оптимальная ОФН
і / U
і н і LI L д \ /
і 1 уГ
і / і 1 \ \
і... .. ... і
І \ V
у------- І - \ \
м
0
Q .градусы
Рис.
4. Сравнение сечений ОФН при различном разнесении
На примерах выше сравнивался параметр крутизны, другой параметр равномерность освещения в секторе обзора. Для разностного метода освещение в секто, . 5, .
освещение в секторе обзора показано сечением через макушку ОФН с оптимальным разнесением диаграмм, рис. 5,6.
Рис. 5. Освещение сектора обзора двух систем
Сравнительный анализ двух систем показал, что при надлежащем выборе параметров системы антенных решеток в АФАР, можно обеспечить более равномерное облучение заданного участка отражающей поверхности и более крутые спады функции на краях зоны облучения. Провалы на склонах ОФН АФАР образуются в середине между направлениями максимумов диаграмм направленностей антенн, их густота зависит от разнесения по частоте ортогональных по частоте сигналов, при этом минимальное значение провала стремится к нулю. Сечение по оси задержек в направлении минимума провала образует некоторую эквивалентную ДН. Эта ДН обладает высокой крутизной и низкими боковыми лепестками по сравнению с эквивалентной разностной ДН.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Chun-Yang Chen. Signal Processing Algorithms for MIMO Radar: Pasadena. California Institute of Technology, 2009. - 155 p.
б0
2. . .
поверхности раздела сред // Матер. Междун. научн. конф. «Методы и алгоритмы принятия эффективных решений». Ч. 3. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. - С. 4-9.
3. Авилов AM. Анализ обобщенной функции неопределенности в координатах «адержка и
» // . Междун. научн. конф. «Современные исследовательские и образовательные техноло-
гии». Ч. 4. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - С. 4-12.
4. . ., . . -
тах «адержка и направление» для системы ортогональных по частоте зондирующих
// . . . . « -». . 4. - : - , 2010. - . 4-12.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Н.Е. Галушкин.
Авилов Артем Игоревич
Технологический институт федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: +79281323914.
Кафедра теоретических основ радиотехники; аспирант.
Avilov Artyom Igorevich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: +79281323914.
The Department of Fundamentals of Radio Engineering; Postgraduate Student.
УДК 621.391.828
E.O. Евдокимова
АЛГОРИТМ АНАЛИЗА РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ВЫНУЖДЕННОЙ ПОСАДКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
Рассматривается алгоритм определения параметров рельефа подстилающей поверх, -вий в направлении движения воздушного судна при полете на малой высоте при заходе на .
современные методы спектральной оценки, проводится их сравнительный анализ. Формируется алгоритм работы бортового измерителя угловых координат препятствий.
Дотер; спектр; оценки; измеритель; MUSIC; координаты; рельеф.
E.O. Evdokimov
ALGORITHM FOR LAY OF LAND ANALYSIS OF AIRCRAFT FORCED
LANDING APPROACH
The algorithm of relief parameters determination of a spreading surface is considered, the problems of angular coordinates measurement and hindrances classification on aircraft driving direction are solved when aircraft is approaching forced landing on low altitude. The modern spectral estimation methods are used for the analysis of the reflected radar-tracking signals, their comparative analysis is carried out. The algorithm of work of an onboard measuring instrument of angular coordinates of obstacles is formed.
Doppler; spectrum; measuring; MUSIC; coordinates; relief.
