CC BY
72
ний и ПП, расположенных в узле или пучности общего ЭМ поля, должны когерентно меняться в реальном масштабе времени и определяться видом зависимости колебаний потенциала и заряда на электродах транзисторов и диодов аналоговых и цифровых устройств дистанционного управления ими.
Список литературы
1. Волощенко П.Ю., Волощенко Ю.П. Методология математического моделирования нелинейных волновых и колебательных электрических процессов в изделиях когерентной радио-, микро- и наноэлектроники. - Таганрог. Изд-во ЮФУ 2013. - 110 с.
2. Voloshchenko P.Yu., Voloshchenko Yu.P., Vavilov VG., Chernobrovy VS. Symbolic analysis of electric structure of material for analog and digital coherent electronics products // Abstracts and Schedule of the 2015 International Conference on «Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications» (PHENMA 2015). - Azov, Russia, May 19-22, 2015, Southern Federal University Press: Rostov-on-Don, 2015. - P. 259-260. - http://phenma2015.math.sfedu.ru.
ОБНАРУЖЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ РЕЗОНАНСНЫХ ОТРАЖЕНИЙ
© Битаев Е.С.1
Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского, г. Смоленск
В настоящей работе рассмотрен один из подходов к решению проблемы обнаружения мини- и микро- беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с малым значением ЭПР.
Исследуется задача обнаружения беспилотных летательных аппаратов радиотехническими средствами.
Предлагается способ измерения отражающих свойств БЛА с помощью сверхширокополосных сигналов. Проведены экспериментальные исследования резонансных отражений от малогабаритного БЛА российского производства. На основе полученных результатов разработан способ повышения дальности обнаружения малозаметных БЛА, а также предложена модель РЛС разведки БЛА с перестройкой частоты (в системе MathLAB) для доказательства работоспособности предлагаемого способа.
Ключевые слова: БЛА, СШП сигнал, резонансные отражения, адаптивная перестройка частоты.
1 Преподаватель 11 кафедры (специальных радиотехнических систем), кандидат технических наук.
Анализ опыта применения средств воздушного нападения за последнее время в военных конфликтах показывает возрастающую роль использования беспилотных систем вооружения. Также необходимо отметить, что особенностью настоящего периода является чрезвычайно быстрый и интенсивный рост применения робототехнических систем военного назначения.
Проведённый анализ таких средств показал, что наиболее сложными целями, с точки зрения их обнаружения, являются тактические беспилотный летательные аппараты (БЛА) малой дальности и ближнего действия класса «микро» и «мини», средняя ЭПР которых составляет менее 0,05 м2. Также необходимо отметить, что БЛА данного типа способны осуществлять оптическую разведку сил и средств на поле боя, осуществлять фотосъёмку объектов, вести радиотехническую и радиолокационную разведки, обеспечивать дальнюю радиосвязь, выступать в роли ложных целей для средств ПВО. Они применяются как тактические БЛА ближнего действия в тактическом звене: «взвод», «рота», «батальон». Таким образом, обнаружение данных средств разведки является важной задачей. Анализ средств радиотехнических, оптических и акустических средств обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов показывает, что применение данных средств разведки для обнаружения БЛА класса «мини» является малоэффективным. Средняя дальность обнаружения с применением данных средств составляет не более 1 км, что исходя из тактики применения данных типов БЛА, является недостаточным для ведения их обнаружения и противоборства. Анализ конструктивных особенностей построения БЛА класса «мини» показал, что линейные размеры основных частей фюзеляжа БЛА и особенно крыльев, составляет около 1.5 м, а фюзеляж изготавливается с применением композитных материалов на основе углепластика, стекловолокна и специального пенопласта (ЕРО), что минимизирует радиолокационную за-метность планера. Также анализ состава БЛА показал, что на борту может располагаться аппаратура управления полётом и специальное оборудования для выполнения различных задач. Можно предположить, что элементы бортового оборудования создают резонансные отражения и это свойство можно использовать для создания РЛС обнаружения построенной на новых принципах. Для подтверждения этой гипотезы необходимо провести измерение ЭПР типового БЛА класса «мини».
Измерение ЭПР БЛА проводилось импульсным, а не последовательным многочастотным методом. Это позволило оценить параметры БЛА во всей заданной полосе частот по одному зондирующему СШП сигналу. Данный метод измерения имеет существенное преимущество, заключающееся в отсутствии необходимости применения дорогостоящих безэховых камер, так как выделение отражённого сигнала производится в заданном временном окне для исключения отражённых сигналов от стен помещения и других предметов. Схема измерительной установки приведена на рис. 1.
Рис. 1. Экспериментальная установка для измерения ЭПР объекта импульсным методом
Для автоматизации процесса измерения было разработано специальное программное обеспечение и даны рекомендации по настройке системы к измерению ЭПР объектов. Проверка адекватности измерительной системы и ее настройка произведены экспериментальным исследованием свойств эталонного отражателя в виде шара. При измерениях ЭПР в качестве типового малоразмерного БЛА использован мини-БЛА отечественно производства (рис. 2).
Рис. 2. Измеряемый БЛА на стойке опорно-поворотного устройства
-!■■ -1=Е=)
Заинсииост!, ЭПР от часто«
1
/1 /|
V- 4 V X ■ А г л д I
*я -и Л; -- Л V ■А и А
Рис. 3. Зависимость средней ЭПР от частоты БЛА класса «мини» отечественного производства
В результате многократных измерений (с полными циклами предварительных настроек) определена зависимость средней ЭПР этого БЛА от частоты в пределах от 300 до 3000 МГц (рис. 3). Расхождение результатов при многократных измерениях не превышало 5 %.
Из приведённого рисунка видно, что среднее значение ЭПР на частотах от 300 МГц до 3 ГГц составляет около 0,03 м2. На частоте 2800 МГц присутствует резонансное отражение БЛА, соответствующее ЭПР в 0,27 м2, которое вызвано наличием радиоэлектронного оборудования. Это позволяет предположить, что элементы бортового оборудования БЛА создают резонансные отражения на частотах от 300 до 3000 МГц, и это можно использовать для их обнаружения в РЛС с интеллектуальной перестройкой несущей частоты на основе поиска резонансных отражений.
На этой основе был разработан способ повышения дальности обнаружения мини- и микро- БЛА с малым значением ЭПР в РЛС с адаптивной перестройкой частоты зондирующего сигнала в сверхширокой полосе частот.
Сущность способа заключается в осуществлении последовательной перестройки частоты радиоимпульсов РЛС от одной пачки к другой (от предшествующей к последующей) с шагом М, с последующим анализом отраженных от БЛА радиоимпульсов на различных частотах зондирования с целью выявления факта возникновения превышающего порог спектрального отклика резонансного отражения на одной из частот. Наличие такого факта позволяет повысить дальность обнаружения РЛС путём определения частоты резонансного отражения при обнаружении малозаметного БЛА. На рисунке 4 показана структура модели способа.
Рис. 4. Структура способа повышения дальности обнаружения БЛА
Для проверки адекватности способа (повышения дальности обнаружения мини- и микро- БЛА с малым значением ЭПР в РЛС с адаптивной перестройкой частоты зондирующего сигнала в сверхширокой полосе частот) в системе модульного моделирования MathLAB была разработана имитационная модель модуля РЛС обнаружения (рис. 5) и произведено исследование характеристик модели. В модели реализованы основные элементы одного аналого-цифрового приёмо-передающего модуля РЛС обнаружения. В качестве исходных данных для модели взяты результаты экспериментальных исследований ЭПР объекта, полученные измерениями по предложенной выше методики. Они были заданы табличной функцией и размещены в модели MathLAB.
Результаты моделирования подтвердили, что обнаружение цели с ЭПР менее 0,1 м2 возможно только с помощью когерентного накопления принятого сигнала в каждом стробе дальности с последующим выходом на резонансную частоту БЛА. При работе радиолокатора на частоте резонансного отражения дальность обнаружения повышается в среднем в 1,5-2 раза, что соответствует расчётному значению по формуле дальности радиолокации.
Разработанный способ реализован в прототипе модуля РЛС обнаружения на основе вычислителя на базе ядра программируемой логической интегральной схемы Spartan 6.
Таким образом, за счёт использования резонансных отражений возможно повышение дальности обнаружения БЛА в 1,5 -2 раза. Это подтверждено также результатами имитационного моделирования в системе MathLAB и экспериментальными исследованиями опытного образца прототипа РЛС.
Список литературы:
1. Бачурин В.С., Деменёв А.Д., Пышный В.Д. Широкополосное измерение ЭПР методом частотно-временных преобразований // Научно-технический и теоретический журнал. Журнал Радиоэлектроники. - 2010. - № 7.
2. Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ Сер. Приборостроение. - 1998. - № 4. - С. 25-56.
3. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений / Л.Ю. Астанин, А.А. Костылев. - М.: Радио и связь, 1989.
4. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. - М.: Сов. Радио, 1975. -С. 248.
