CC BY
9
Секция ««Электронная техника и технологии»
УДК 621.396
ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ
И. И. Губаревич1 Научный руководитель - Н. П. Филимонов2
1 Красноярский филиал Санкт-Петербургского университета гражданской авиации Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Аэровокзальная, 14 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: aviacol@ktk.ru
Рассматриваются вопросы повышения пропускной способности систем радиолокации с помощью ввода в цепь корреляционной обратной связи, устройства когерентной компенсации схему нормировки весовых коэффициентов.
Ключевые слова: повышение пропускной способности, когерентная компенсация помех, нормировка весовых коэффициентов.
INCREASE OF CAPACITY SYSTEMS OF DETERMINATION OF LOCATION
OF AIR OBJECTS
I. I. Gubarevich1 Scientific Supervisor - N. P. Filimonov2
Krasnoyarsk branch of St. Petersburg University of Civil Aviation 14, Aerovokzalnaya street, Krasnoyarsk, 660022, Russian Federation 2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: aviacol@ktk.ru
The presence of antenna sidelobes increases the signal flow in the processor and leads to the efficiency reducing of air traffic radio technical security. It is suggested that the increase of capacity systems of determination of location of air objects may by achieved by coherent compensation of noise signals with adjustment of weight coefficients.
Keywords: the increase of the capacity of, coherent interference compensation, the normalization of the weighting factors.
Одним из видов радиотехнического обеспечения полетов воздушных судов (ВС) является радиолокационное обеспечение. В районах с развитой сетью воздушного транспорта зоне одного радиолокатора может одновременно находится большое число ВС, причем информационные зоны радиолокаторов могут многократно перекрываться. Дополнительный прием по боковым лепесткам диаграмм направленности антенн (ДНА) еще более увеличивает поток сигналов, вызывая перегрузку приемных каналов. Имеющиеся системы некогерентной компенсации сигналов, принимаемых с направления боковых лепестков ДНА, имеют низкую эффективность при наличии нескольких мешающих сигналов. Система когерентной компенсации сигналов, принимаемых с направления боковых лепестков ДНА, позволяет повысить пропускную способность радиолокатора.
Известно, что когерентная компенсация достигается с помощью многоканальной весовой обработки принимаемых сигналов [1; 2]. При этом формируются «провалы» в результирующей ДНА в заданных угловых направлениях. Реализован такой алгоритм может быть в устройстве когерентной компенсации помех с использованием корреляционных обратных связей. Основным недостатком подобных систем является возможность их настройки на подавление полезного сигнала в случае, когда
длительность сигнала соизмерима или больше постоянной времени цепи корреляционной обратной связи.
Для повышения диапазона устойчивой работы устройства когерентной компенсации предлагается ввести в цепь корреляционной обратной связи схему нормировки весовых коэффициентов. В том случае структурная схема устройства будет иметь вид, изображенный на рис. 1.
X
X
К
/ в
X
А
С
<
У!
К
Рис. 1. Устройство когерентной компенсации помех с нормировкой весовых коэффициентов
Здесь || □ || - норма (модуль) вектора □□ весовых коэффициентов. С помощью цепи нормировки он поддерживается постоянным за счет нелинейного объединения и последующего сравнения с порогом С в блоке алгебраического суммирования. Усредненная интегратором разность между порогом и нормой подается на управляемый усилитель для регулировки напряжения У „ тем самым обеспечивая постоянство нормы вектора весовых коэффициентов. При этом интенсивный сигнал с направления главного лепестка ДНА передается на выходы без существенного ослабления.
Полезный эффект устройства весового суммирования с нормировкой весовых коэффициентов оценим по критерию сигнал/ (помеха + шум) на выходе в случае воздействия на входе устройства интенсивного сигнала.
Известно, [1], что оптимальный вектор □□ весовых коэффициентов находится из решения век-торно-матричного уравнения
А* - ХЯК = 0,
где А* - вектор-столбец весовых коэффициентов, соответствующих направлению ожидаемого полезного сигнала; X - скалярный коэффициент; Я - корреляционная матрица сигнала на входе устройства весового суммирования; К - вектор-строка весовых коэффициентов.
Оптимальный вектор весовых коэффициентов определяется в соответствии со следующим выражением:
я-1 • Л*
К = -
X
Алгоритм работы устройства весового суммирования в установившемся режиме описывается системой векторно-матричных уравнений:
Г Л* - ХЯК = 0, {(К, К)- С = 0.
Нормированная к мощности собственных шумов приемных каналов корреляционная матрица Я принимаемых сигналов на входе устройства определяется выражением
Я = + 5 • 5,
Секция «Электронная техника и технологии»
где Яп = I + Шп • Ып - нормированная к собственным шумам приемных каналов корреляционная мат-
рица смеси помеховых колебаний и собственных шумов приемных каналов; 5 • 5 = Яс - корреляционная матрицу полезного сигнала.
Используя методику, принятую в [1], отношение сигнал / (помеха + шум) определяется следующим образом:
Р = К* • Я • К.
Используя приведенные выше соотношения, получим:
А •
Р =-
I -
5 • 5
И«
1 + 5 • 5
I -
5 • 5
И«
1 + 5 • 5
Л
(
I -
5 • 5
И«
1 + 5 • 5
• А
Если интенсивность сигналов невелика, то отношение сигнал / (помеха + шум) определяется в соответствии с выражением:
А•(I + 5* • 5)• А* • С
Р =
А • А*
где А - вектор весовых коэффициентов ожидаемого сигнала.
При аналогичных условиях отношения сигнал / (помеха + шум) для устройства весового суммирования без нормировки весовых коэффициентов определится следующим образом:
Р = А
I —
5 • 5 1 + 5 • 5 *
• А .
Получение аналитических выражений были использованы для сравнительной оценки алгоритмов когерентной компенсации с помощью моделирования на ЭВМ.
Результаты моделирования для ситуации, когда в зоне информации находились два источника сигнала, отличающиеся угловым положением фс(фс1 = 0°, фс2 = 6°) изображены на рис. 2.
3
СЧ рч
8
У У У ^ /■ --• Р2 ч ч ч
ч ч \ \ \ \ \ \ \ \ \ Р'2
\1 1- Л- Р1 \ \ \ \ \ ■ч N
Рис. 2. Результаты моделирования в зависимости от положения источников сигналов
Выводы
1. Устройство весового суммирования без нормировки весовых коэффициентов при интенсивном полезном сигнале не обеспечивает его прием (график Р2).
2. Устройство весового суммирования с нормировкой весовых коэффициентов при приеме слабых сигналов обеспечивает их выделение, однако разрешающая способность по угловой координате низка (график Р1).
4
8
12
20
3. При приеме сигналов большей интенсивности в результате адаптации устройства весового суммирования главный лепесток результирующей ДНА сужается на порядок на уровне 3 дБ. При этом обеспечивается лучшее разрешение по угловой координате.
Библиографические ссылки
1. Ширман Я. Д., Манжос В. Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М. : Радио и связь, 1981.
2. Сосулин Ю. Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации : учеб. пособие для вузов. М. : Радио и связь, 1992.
3. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория : справ. 2-е изд. перераб. и доп. / под ред. Я. Д. Ширмана. М. : Радиотехника, 2007. 512 с.
© Губаревич И. И., 2016
