РГРТУ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
ПОДИСЦИПЛИНЕ:
«Теоретическиеосновы радиоэлектронной борьбы»»
Студент Козлов А. Н.
Группа 311 Специальность 210305
2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РЯЗАНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРАРАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине:«Теоретические основырадиоэлектронной борьбы»»на тему: средства постановки помех и помехозащиты РЛС
Рязань 2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРАРАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ЗАДАНИЕ НАКУРСОВУЮ РАБОТУ
по дисциплине«Теоретические основы радиоэлектронной борьбы»
Студент Козлов Алексей Николаевичкод________ группа 311
1. Тема: «СРЕДСТВА ПОСТАНОВКИ ПОМЕХ И ПОМЕХОЗАЩИТЫ РЛС»
2. Срок представления курсовой работы кзащите « 10 » мая 2007 г.
3. Исходные данные для проектирования:
а). Исходные данные ккурсовой работе:
Тип РЛС: РЛС дальнегообнаружения.
Параметры РЛС: дальностьобнаружения цели не менее 290 км;
определяемые координатыцели: дальность, азимут.
Параметры цели: ЭПР целиЕ=5,2 м2, максимальная скорость цели V=910 м/с;
Виды применяемых помех: пассивная,активная шумовая, уводящая по дальности.
б). Требования к проекту:
Разработать алгоритмы,структурные схемы постановщика помех и средств помехозащиты радиолокационнойстанции, провести анализ эффективности применения средств помехопостановки ипомехозащиты.
4. Обязательные разделы пояснительнойзаписки курсовой работы
4.1. Титульный лист.
4.2. Задание на курсовую работу.
4.3. Содержание.
4.4. Введение.
4.5. Анализ задачи и ее формализация.
4.6. Расчет параметров помехопостановщика(мощность передатчика заградительной и прицельной помех, средств созданияпассивных помех, параметров уводящих помех).
4.7. Расчет параметров средствпомехозащиты (алгоритма помехозащиты структуры и параметров).
4.8. Анализ эффективности применениякомплекса помех и средств помехозащиты.
4.9. Оценка требований каппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон.
4.10. Выбор и технико-экономическоеобоснование технологической базы для реализации проекта.
4.11. Составление структурной схемыустройства и описание ее работы
4.12. Заключение
4.13. Список использованных источников
4.14. Графические материалы (1 л.)
Руководитель работы В.И.Кошелев
Задание принял кисполнению студент А. Н.Козлов
подпись
Содержание
1. Введение
2. Анализ задачи и ее формализация
3. Расчет параметров РЛС
4. Расчет параметров помехопостановщика
5. Расчет параметров средств помехозащиты
6. Анализ эффективности применения комплекса помех и средствпомехозащиты
7. Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средствконфликтующих сторон
8. Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базы для реализациипроекта
9. Составление структурной схемы устройства и описание ееработы
10. Заключение
11. Библиографический список
1. Введение
помехопоставщикпередатчик алгоритм помехозащита
Современныерадиолокационные станции (РЛС) представляют собой, как правило, сложнейшиерадиотехнические комплексы, являющиеся составными элементами разветвленныхсистем управления. Проектирование подобных комплексов является весьма сложнойзадачей.
Радиолокационная станцияпредставляет собой систему, так как она состоит из ряда элементов (антенны,передатчика, приемника, оконечного устройства), общей задачей которых являетсяобнаружение целей и определение их местоположения при помощи электромагнитныхволн.
Проектированиесовременных радиолокационных систем базируется на последних достижениях вразличных областях радиоэлектроники. Одной из ведущих тенденций развитиярадиолокационных систем является автоматизация процессов обработкирадиолокационной информации с помощью средств цифровой вычислительной техники.
2. Анализ задачи и ееформализация
В ТЗ поставлена задачаспроектировать радиолокационную станцию дальнего обнаружения (дальностьобнаружения цели не менее 290км), способную определять дальность и азимут целис ЭПР не менее Е=5,2 м2, летящей со скоростью не более 910м/с, и предусмотретьспособы борьбы с применяемыми помехами (пассивными, активными шумовыми и уводящимипо дальности). Необходимо разработать алгоритмы, структурные схемы постановщикапомех и средств помехозащиты радиолокационной станции, провести анализэффективности применения средств помехопостановки и помехозащиты.
Прежде чем разрабатыватьалгоритмы помехопостановки и помехозащиты необходимо знать параметры РЛС. Разобьемвыполнение курсовой работы на этапы:
1. Расчет параметровРЛС, при которых обеспечиваются требования ТЗ (мощность передатчика, размерантенной системы, параметры зондирующего сигнала и т. д.) в отсутствии помех.
2. Расчетпомехопостановщика (количество диполей, выбрасываемых для создания пассивнойпомехи, мощность передатчика активной шумовой помехи, средств создания ипараметров уводящих помех).
3. Расчет параметровсредств помехозащиты (алгоритма помехозащиты структуры и параметров).
4. Анализэффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты.
5. Оценка требованийк аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон.
6. Выбор итехнико-экономическое обоснование технологической базы для реализации проекта.
7. Составлениеструктурной схемы устройства и описание ее работы.
При выполнении этихэтапов рассчитываются параметры требуемой РЛС, получается набор устройств иалгоритмов их работы, обеспечивающих постановку помех и защиту от них, а также оценкаэффективности работы разработанной системы в условиях помех.
3. Расчет параметров РЛС
Для расчета параметровРЛС воспользуемся программой «Стрела». В качестве исходных данных выбираемпараметры заданные в ТЗ: максимальная дальность обнаружения (290 км),максимальная скорость цели (910 м/с), минимальная ЭПР обнаруживаемой цели (5,2м2).Остальные данные при расчетах будут выбираться на усмотрение разработчика.
На первой закладке «РЛС»выбираем:
/>
Тип РЛС: по основномурежиму работы она является когерентно-импульсной, по назначению — наземной.
Высоту установки антеннывыбираем равной 10м.
Однозначно измеряемуюдальность выбираем в соответствии с ТЗ равной 290 км.
Тип обработки задаем:режекция и когерентное накопление, некогерентное накопление хотя и реализуетсянемного проще, но приводит к значительным потерям в обнаружении.
На второй закладке«Сигнал» выбираем:
/>
Тип сигнала. Применениесложного сигнала предпочтительней, т. к. при этом увеличивается разрешающаяспособность по дальности при постоянной разрешающей способности по скорости, атак как в ТЗ не поставлена задача об определении скорости, то дабы не усложнятьсистему воспользуемся простым сигналом.
Длина волны: 3м (для РЛСдальнего обнаружения типичны метровые волны).
Тип поляризации —вертикальная.
На третьей закладке «Цельи помеха» выбираем:
/>
Параметры цели.
ЭПР цели задано в ТЗ иравно 5,2 м2.
Угол места цели зададим10°.
Скорость цели выбираем изТЗ: 910 км/ч.
Параметры помехи.
ЭПР помехи равную 1000м2.
Ширина спектра флуктуацииподбирается таким образом, чтобы ширина спектра помехи нормированная к периодуповторения РЛС находилась в пределах 0,02…0,25, зададимся значением 0,1, т. е.
/>.
Период повторения можнорассчитать по формуле:
/>.
Таким образом ширинаспектра флуктуации помехи равна:
/>.
Диэлектрическая проницаемостьотражающей поверхности априорнонеизвестна, поэтому зададимся значением 10.
На четвертой закладке«Параметры 1» выбираем:
/>
Мощность передатчика: 450кВт.
Коэффициент усиленияантенны: 350.
Энергетическую дальностьравной однозначной дальности и равной 290км.
Разрешение по дальности:100 м, что приемлемо для современных РЛС.
Вероятность правильногообнаружения равной 0,9.
Вероятность ложнойтревоги равной 10-6, эти требования предъявляются современным РЛС.
Потери при обработкебудут составлять 3 дБ.
На пятой закладке«Параметры 2»выбираем:
/>
Как правило, параметрыдля азимутальной и угломестной плоскостей задаются в ТЗ, но так как они незаданы, выберем их.
Для азимутальнойплоскости.
Максимальный уголсканирования: 60°.
Минимальный уголсканирования: 0°.
Разрешение: 1°.
Для угломестнойплоскости.
Максимальный уголсканирования: 30°.
Минимальный уголсканирования: 0°.
Разрешение: 5°.
Время обзора секторасканирования выбирается равным 10 с.
расчет числа импульсов впачке зондирующего сигнала производится исходя из времени обзора секторасканирования.
При расчете полученыследующие данные:
/>
Так же получены графикизависимости основных параметров:
/>
4. Расчет параметров помехопостановщика
Из ТЗ следует, чтопротивник применяет пассивные помехи, активные шумовые помехи и уводящие подальности помехи. рассчитаем параметры постановщиков этих помех.
Пассивные помехи.
На самолете противникастоит система, которая определяет длину волны электромагнитной волныизлучаемой, разрабатываемой РЛС. И на самолете нарезаются легкие ленты длиннойравной половине длины волны.
Длина диполя создающегомаксимальное отражение зависит от толщины, если длина волны изменяется на 20%,а длина диполя сохраняется той же, то ЭПР уменьшается в 2 раза.
Ориентация диполей оченьважна, но так как она случайна, то />. ЭПР помехи равна 1000 м2.Следовательно требуется /> диполей.
Кроме простых диполейприменяют широкодиапозонные металлизированные ленты, создающие отражение вболее широком диапазоне частот.
Активные шумовые помехи.
Максимальная дальностьдействия радиолокатора в условиях радиопротиводействия определяется как:
/>
Р – мощность передатчикаРЛС,
g – уровень боковых лепестков,отнесенный к уровню главного лепестка антенны,
t – время обзора сектора сканирования,
/> – угловой объем,
σ – ЭПР цели,
E/N0 – отношение энергии сигнала к мощности шума на единицуполосы, необходимое для надежного обнаружения,
Rj – дальность до источника помехи,
Bj – ширина спектра помехи,
Pj – мощность помехи,
Gj – коэффициент усиления по помехе.
По этой формуле можнопостроить зависимость максимальной дальности от ряда параметров, как самой РЛС,так и постоновщика помех.
Коэффициент усиленияантенны РЛС при приеме полезного сигнала 350; помеха принимается в основном побоковым лепесткам, примем уровень первого бокового лепестка антенны РЛС= -25дБпо мощности, тогда коэффициент усиления антенны РЛС по помехе будет равен:
/>.
График зависимостидальности действия РЛС, от отношения мощностей РРЛС/РПАП, при расстоянии РЛС-ПАП 400 км
/>
График зависимостидальности действия РЛС от расстояния РЛС-ПАП, при РПАП/РРЛС=70
/>
График зависимостидальности действия РЛС от Кпер=/>, при РПАП/РРЛС=70, расстоянииРЛС-ПАП 400 км
/>
Применение АШП значительноснижает дальность действия РЛС, но при несогласованности параметров подавляемойстанции и помехи, эффективность помехи значительно уменьшается, что говорит онеобходимости согласования параметров помехи и подавляемой РЛС. Данные опараметрах РЛС, которую надо подавить добываются разведкой или оцениваются врежиме реального времени. Таким образом для эффективного радиоэлектронногоподавления необходима обратная связь, то есть измерение параметров подавляемогообъекта, фиксации структуры сигнала и режима работы. Для осуществления такогоконтроля необходимо создавать паузы в работе излучателя помех, что позволяетповысить эффективность средств РЭП за счет большей точности согласованияпараметров подавляемой станции и параметров АШП. Структурная схема постановщикаАШП приведена ниже:
/>
Панорамный приемникосуществляет оценку параметров подавляемой РЛС и передает их на постановщикпомех. Параметры излучения постановщика АШП должны корректироваться всоответствии с данными, полученными от панорамного приемника. Схема управлениячастотой обеспечивает перестройку постановщика АП в требуемом диапазоне частот.Такой алгоритм работы постановщика АШП позволит максимально повысить егоэффективность.
Система помехопостановкибудет использовать передатчик АШП с мощностью излучения 10 кВт. Передатчик стакой мощностью излучения можно реализовать на борту летательного аппарата, аего эффективность при хорошем согласовании параметров АШП и РЛС будет высока.
Помехи уводящей подальности.
Для создания помехи выберемретрансляторную схему, основанную на приеме, задержке, усилении и переизлучениипринятого от РЛС сигнала. Задержка сигнала, принятого от РЛС необходима дляформирования требуемых дальностей до ложных целей, так как информация о дальностидо цели содержится в задержке отраженного сигнала относительно зондирующего.Переизлучение принятого зондирующего сигнала обеспечивает согласование помехи иРЛС.
Необходимо нарушать работуследящей системы по дальности. Для этого необходимо совместить сигнал помехи сполезным сигналом, а затем, плавно изменяя параметры помехи «увести» системусопровождения за ложной целью. С точки зрения РЛС необходимо обеспечить работуАСД в условиях таких помех. При наличие помех каналам сопровождения подальности происходит срыв селекции цели, срыв сопровождения, что переводитмногоцелевую РЛС в одноцелевую. Как минимум действие помех приводит кпогрешности в определении дальности. Структурная схема постановщика помехипредставлена ниже:
/>
Схема управлениязадержкой формирует требуемые дальности до ложных целей и обеспечиваетсогласованность помех по каналам дальности и скорости, что исключает (илиусложняет) селекцию ложных целей путем сравнения этих каналов. Модулятор«добавляет» к информации о дальности ложную информацию о других параметрахцели, получаемых из огибающей РЛ сигнала, его частотной модуляции, мощности. Генераторформирует несущую частоту излучаемой помехи. Сумматор суммирует сигналы,формируемые различными каналами, для дальнейшего излучения одной антеннойсистемой.
При действии помехбольшого уровня система АРУ уменьшает усиление, что приводит к потере реальныхсигналов, но, в тоже время, чрезмерно высокий уровень помехи может служить, длясистемы селекции помех, признаком позволяющим отсеять помеху, поэтому мощностьпомехи на входе РЛС не должна превышать уровень сигнала более чем в 3..5 раз. Применениепомехи с изменяющимся уровнем мощности увеличит вероятность захвата уводящейпомехи системой АСД в случае неизвестной дальности РЛС-ПАП, или в случаенеизвестного алгоритма селекции помех в РЛС.
Отношение мощности АП кмощности сигнала, отраженного от цели, на входе РЛС, описывается выражением:
/>
Из этой формулы можнорассчитать мощность передатчика АП (РперАП), необходимую, для создания на входеприемника РЛС отношения РАП/Рс=3.
/>
При расстояниях РЛС-цель200 км и РЛС-ПАП 400 км, GАП=100,GРЛС=350, G=1.1, РперРЛС=450 кВт для формирования на входе РЛС отношенияРАП/Рс=3 необходима мощность передатчика уводящей помехи РАП равная несколькиммВт. Суммарная мощность передатчика уводящей помехи не будет превышатьнескольких Вт, что упрощает его реализацию. Зададим мощность передатчикауводящей помехи 2 Вт.
5. Расчет параметровсредств помехозащиты
Для подавления пассивныхпомех, действующих на РЛС будет использован режекторный фильтр, а именнолинейный режекторный фильтр с симметричными весовыми коэффициентами, которыйреализуем при помощи программы «Стрела».
Отношение шум/помеха навходе РЛС = -37,7дБ.
Режекторный фильтр долженподавлять помеху до уровня шумов, следовательно коэффициент подавления помехидолжен составлять около 37,7дБ.
На первой закладке «Фильтр»выбираем:
/>
Тип фильтраСС(КИХ)-фильтр ЧПК. Порядок фильтра задаем так, что бы число импульсов в пачкебыло не меньше, чем порядок фильтра +1.
На второй закладке«Входной процесс» выбираем:
/>
Относительную ширинуспектра сигнала: 0,01.
Относительную фазусигнала: 0,2.
Вид помехи: с гауссовскойформой спектра.
Относительную ширинуспектра флуктуаций помехи: 0,1.
Относительную фазупомехи: 0,2.
Отношение с/(п+ш): -22,84дБ.
Отношение ш/п: -37,7 дБ.
Количество импульсов впачке 14.
Программа посчитала, чтокоэффициент подавления помехи равен 37,68 дБ, что приемлемо, так как далеебудет использоваться накопление сигнала. Симметричность коэффициентовотносительно центрального будет обеспечивать линейность ФЧХ фильтра.
АЧХ и ЛАЧХ приведеныниже:
/>
/>
Структурная схемацифрового режекторного фильтра, приведена ниже:
/>
Для нормальной работыфильтра необходимо, чтобы на его вход поступало не менее N отсчетов, (где N порядок режекторного фильтра).Посредством остальных 14-6=8 отсчетов можно произвести когерентное накопление.
На антенну РЛС поступаютактивные помехи, полезный сигнал и шум, где они смешиваются, образуя входнуюреализацию. При взаимодействии АП и полезного сигнала происходит полное иличастичное их совпадение во времени, перекрытие по частоте и различие внаправлении прихода радиоволн.
Алгоритм обработкисигналов АП разделяют на два этапа: пространственный и временной. С помощьюпространственного фильтра производится обработка сигнала в пространстве. Фильтросуществляется соответствующим построением антенной системы. Далее идетвременная обработка сигнала.
Один из алгоритмовпространственного подавления помех основан на использовании адаптивных ФАР (вканале обработке каждого элемента ФАР необходим весовой усилитель илиаттенюатор и фазовращатель для настройки на заданное направление приемасигнала). ФАР позволяет производить электрическое управление сканирования луча,формировать несколько лучей, быстро перемещать луч ДН. Однако использование ФАРтребует существенного усложнения антенной системы за счет введениядополнительных элементов, поэтому для системы помехозащиты выберем устройствоподавления с деформацией ДН антенны, которое позволяет сформировать провалдиаграммы направленности в направлении на источник помех (для этого требуетсядополнительная антенна). Структурная схема устройства формирования провала ДН антенныприведена ниже:
/>
Исходные ДН основной икомпенсационной антенн f0(Q), f1(Q). РезультирующаяДН антенной системы fΣ(Q)= f0(Q)+Wf1(Q). Если Q1 – угол прихода помехи, то для компенсациинеобходимо выполнение условия fΣ(Q1)=0, откуда W= — f0(Q1) /f1(Q1). Подставив W в формулу fΣ(Q), получим fΣ(Q)= f0(Q)-[f0(Q1) /f1(Q1)]f1(Q). Таким образом,в направлении на источник помехи образуется провал в ДН антенны. Если помехидействуют с различных направлений, то необходимо применение несколькихкомпенсирующих антенн. Структурная схема устройства пространственной обработкидля подавления нескольких пространственных помех приведена ниже.
/>
Во временной областивозможно применение устройства компенсации помех с корреляционными обратнымисвязями. Основная антенна принимает помеху, а компенсационная антенна принимаетпомеху от того же источника, отличающуюся по фазе. Используя сигналы этихканалов, можно сформировать компенсатор с корреляционными обратными связями, вкотором компенсируется помеха. Такое устройство обеспечивает минимум среднегоквадрата напряжения помехи на выходе фильтра. Коэффициенты фильтра должнывычисляться в режиме реального времени, для наиболее эффективного подавленияпомехи. Структурная схема фильтра приведена ниже.
/>
Если порядок фильтра (N) равен 5, то 6 импульсов пачкипотребуется на завершение переходного процесса, оставшиеся 8 импульсов можноиспользовать для накопления.
Если помеху не удаетсяотфильтровать, то можно увеличить дальность действия РЛС за счет увеличениявремени накопления сигнала (увеличения числа импульсов в принимаемой пачке). Нотак как зависимость между дальностью действия РЛС и временем накопления«слабая» (R~/>),возможности увеличения дальности действия РЛС за счет увеличения числаимпульсов пачке сильно ограничены. Для увеличения дальности действия в 2 разанеобходимо увеличить число импульсов в 16 раз (при когерентном накоплении).Кроме того, возможно увеличение дальности действия РЛС за счет увеличения КНДантенны или увеличения мощности передатчика, но это сопряжено с большимитрудностями (проще изготовить новую РЛС, чем увеличить мощность старой,увеличение КНД требует изготовления новой антенной системы) поэтому на практикене применяется.
Кроме того, для борьбыРЛС с АШП можно использовать следующие приемы:
1. Работа РЛС вкороткие промежутки времени
2. Смена несущихчастот.
3. Применениемногочастотных РЛС.
4. Использованиесложных сигналов.
5. Использованиедлительного когерентного накопления.
Для селекции уводящихпомех применим алгоритм, основанный на сравнении скорости, полученной из каналадальности косвенным методом, с порогом скорости l0(максимально возможнойскоростью летательного аппарата плюс небольшой запас на погрешность измерения).
/>
В техническом заданииуказана максимально возможная скорость летательного аппарата 910 м/с, припогрешности вычисления скорости ±10% зададим порог скорости l0 на уровне 1000м/с.
Для каждой цели должнопроводиться вычисление скорости и сравнение ее с порогом. В случае превышенияпорога цель необходимо классифицировать как ложную, должен производиться срывслежения.
6. Анализ эффективностиприменения комплекса помех и средств помехозащиты
Мерой эффективностирежекторного фильтра служит достигнутый, коэффициент подавления. В нашем случаеон равен 37,68 дБ, т.е. пассивную помеху фильтр подавляет до уровня шумов.Таким образом, помеха практически полностью исключается из дальнейшейобработки. Однако надо заметить, что в месте с помехой будет режектирован такжесигнал от малоскоростных целей и целей имеющих только тангенциальнуюсоставляющую скорости, летящих перпендикулярно направлению излучения РЛС.
Также критериемэффективности служит коэффициент улучшения отношения с/п, в спроектированномфильтре он составляет 20,02 дБ.
При расчете параметровпомехопостановщика АШП был установлено, что при согласовании параметров АШП спараметрами РЛС дальность действия РЛС снижается в несколько раз, при этом, вслучае применения противоборствующей стороной средств помехозащиты, возможноуменьшение влияния помех
Смена несущих частот идругие меры помехозащиты затрудняют согласование параметров помехи с РЛС. Еслипостановщик помех не будет успевать подстраивать свои параметры, то можнодобиться полного исключения влияния помех на РЛС.
Действие уводящей помехизаключается в нарушениеработы следящей системы по дальности, но при сравнении каналов дальности искорости система селекции ложных целей имеет возможность выявить ложные цели. Внашем случае РЛС имеет лишь канал дальности, поэтому возможности для селекциипомех ограничены (невозможно сравнить информацию канала дальности с каналомскорости). Из этого можно сделать вывод, что при излучении согласованных помех,РЛС не имеет возможности для качественной селекции ложных целей и вероятностьпоражения РЛС уводящими помехами довольно высока. Как уже говорилось, возможнаселекция помех по уровню мощности, но опять же при излучении «качественной»помехи возможности селекции ограничены.
Вероятность выполненияРЛС своих задач в условиях постановки АШП и уводящих помех будет равнапроизведению вероятностей работы РЛС в отсутствии помех, вероятности работы РЛСв условиях постановки АШП, вероятности работы РЛС в условиях применения уводящейпомехи. Если вероятность работы РЛС в отсутствии помехи равна 0,9, вероятностьработы РЛС в случае применения АШП равна 0,5 (из приведенных ранее рассужденийясно, что АШП сильно влияет на работу РЛС), вероятность работы РЛС в условияхприменения уводящей помехи равна 0.5, то
/> Видно, что выполнение РЛС своихзадач, в условиях применения комплекса помех, почти невозможно.
Не стоит забывать, чтоустройства постановки помех, так же как и устройства борьбы с ними, динамичноразвиваются. Чаще всего средства нападения оказываются «сильнее», а адекватныемеры противодействия появляются лишь через некоторое время, поэтому оценитьэффективность средств помехозашиты и помехопостановки затруднительно. Каждойконкретной ситуации будут соответствовать свои особенности, а исход «сражения»будет зависеть от способности каждой из систем к адаптации и эффективностиприменяемых алгоритмов. Применение в настоящее время систем не способных кадаптации является столь же «расточительным», как и применение некогерентнойобработки в активной радиолокации.
7. Оценка требований каппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон
Цифровые режекторныегребенчатые фильтры подавления помех требуют предварительного преобразованиясигналов в цифровую форму с помощью АЦП. В таких устройствах производитьсядискретизация по времени, с дискретом />. Быстродействие АЦП определяетсязатратами на преобразование, которые должны быть меньше длительности временногодискрета />,где m — число разрядов АЦП. Еслибыстродействия АЦП не хватает, то переходят к цифровым режекторным гребенчатымфильтрам в виде комплексных фильтров с двумя квадратурными каналами, в которыхвключены два АЦП.
При работе РЛС к системеобработки данных предъявляется требование реализации обработки данных вреальном масштабе времени. Оно является необходимым, поэтому вычислительнаясистема должна обеспечивать решение этой задачи.
Для определениятребований к вычислительной системе оценим общее число каналов РЛС, и, знаядлительность зондирующего импульса, рассчитаем необходимое быстродействиесистемы (за время равное длительности зондирующего импульса система должнауспевать обрабатывать все каналы).
Число каналов дальности: />,
/>.
Число каналов по скоростиравно числу импульсов в пачке, но так как определение скорости не входит взадачи проектируемой РЛС, то каналы по скорости не требуются.
Число каналов по угловымкоординатам />.
Общее число каналов />.
При разрешающейспособности по дальности 100 м длительность импульса равна />. За это время должнобыть обработано 2900 каналов дальности (угловые каналы будут обрабатыватьсяпоочередно). Темп обработки /> операций в секунду. Если учесть,что под операцией понимается довольно сложный алгоритм действий, то станетясно, что обеспечить такую скорость вычислений одним устройством, насегодняшнем этапе развития вычислительной техники, невозможно. Для реализациитакого количества вычислений необходимо использовать параллельную обработку,когда вычисления производятся не одним устройством, а несколькими. Это позволитснизить требования к вычислительным устройствам, но приведет к удорожаниюсистемы.
Схема формированияпровалов ДН в направлении прихода АП должна успевать отслеживать изменяющуюсяпомеховую обстановку (если учесть, что постановщики помех чаще всегорасполагаются на борту ЛА, на больших расстояниях от РЛС, то, скорее всего,скорость изменения направления прихода АП не велика, что позволяет своевременноизменять параметры антенн).
Система селекции целейдолжна быть рассчитана на возможность применении уводящих помех и обеспечиватьих селекцию без потерь реальных целей (вычислительная система должна бытьмногоканальной и быстродействующей, что затрудняет выполнение данноготребования). Чаще всего применяют системы, рассчитанные на строго определенноечисло целей. Для РЛС дальнего обнаружения примем максимальное число целейравным 40.
Средства помехопастановкиПП должны иметь на борту аппаратуру для измерения длины волны излучаемыхколебаний, для того, что бы выкидывать диполи требуемой длины.
Средства помехопостановкидолжны обеспечивать соответствующую скорость перестройки центральной частотыизлучаемой помехи, чтобы эффективно отслеживать изменения параметров сигналаРЛС. Скорость перестройки постановщика помех должна быть больше максимальнойскорости перестройки РЛС, кроме того, система постановки АП должна успеватьоценивать параметры подавляемой РЛС. То есть «скоростные» требования,предъявляемые к постановщику помех, гораздо выше, чем подобные требования,предъявляемые к РЛС.
Если РЛС работает наодной частоте в течение Т=2с, то ПАП за это время должен успеть отследитьизменение частоты (например 20% от Т) и перестроиться на новую частоту(например 30% от Т), тогда на подавление остается 50% от Т, в нашем случае это 1с.Чем медленнее ПАП оценивает параметры и чем медленнее перестраивается, тембольше времени РЛС работает беспрепятственно. В рассмотренном примере ПАПдолжен обеспечить измерение за 0,4с, перестройку за 0,6с. При увеличениискорости перестройки РЛС, скорость ПАП так же должна увеличиваться. Современныесистемы перестройки частоты позволяют перестраивать частоту до 128 раз всекунду и выше, ПАП должен перестраиваться со скоростью не меньше этой.
Постановщик уводящихпомех требует наличия запоминающего устройства и управляемых линий задержки,что не составляет особых трудностей. Наиболее важен алгоритм формированияпомехи и алгоритм «увода» РЛС вслед за ложной целью, который долженобеспечивать согласованность всех параметров помехи. «Основы» алгоритмовизложены выше, а каждой конкретной ситуации будут соответствовать своиособенности. Целесообразно иметь целый набор подобных алгоритмов.
8. Выбор и технико-экономическоеобоснованиетехнологической базы для реализации проекта
Реализация фильтровыхустройств возможна на фильтрах с быстрым преобразованием Фурье (БПФ), или намикропроцессорах. Всё большую роль в цифровой обработке радиолокационнойинформации начинают играть программируемые логические интегральные микросхемы(ПЛИС), которые обладают гибкой структурой и возможностью смены программы, вотличие, например от микропроцессоров. Реализация типового фильтровогоустройства обнаружителя движущихся целей (ОДЦ) многоканально по дальности искорости. Каналы дальности реализуются либо с помощью селекторов дальности вУПЧ, либо с помощью коммутации ячеек ОЗУ. Каналы скорости образуются ЦФ спомощью БПФ. Селекторы дальности обеспечивают поступление в каждый из m каналов сигналов только с одногоэлемента разрешения по дальности. В цифровом фильтровом устройстве ОДЦ сподавлением помех информация в ЦРГФ записывается в оперативное запоминающееустройство(ОЗУ), а затем фильтруется на основе n-точечного, алгоритма БПФ. Структурная схема цифровогофильтрового устройства приведена ниже:
/>
9. Составление структурной схемыустройства и описание ее работы
Из приведенных ранеерассуждений известно, что разрабатывается когерентная система. Ниже приведенодин из возможных вариантов построения истинно когерентного радиолокаторавысокой скважности.
/>
Передатчик построен помногокаскадному принципу. Стабильные колебания задающего генератора усиливаютсяв усилителе мощности. Одновременно в этом же каскаде происходит импульснаямодуляция сигнала.
С помощью смесителя СМ2на который подаются колебания задающего генератора и генератора промежуточнойчастоты, формируется гетеродинный сигнал, используемый для преобразованиячастоты принимаемых колебаний в смесителе СМ1. Усиленные в УПЧ сигналы сравниваютсяс опорным колебанием генератора промежуточной частоты на детекторе. Сигналбиений подается на режекторный фильтр, который осуществляет селекцию сигналовдвижущихся целей. После этого производится вычисление параметров целей, затемпроизводится селекция ложных целей. После усиления в усилителе сигналыдвижущихся целей подаются на индикатор. Ниже приведена структурная схема,отображающая взаимодействие конфликтующих сторон.
/>
10. Заключение
В ходе данной курсовой работыбыла освоена методика нахождения параметров РЛС с помощью программы «Стрела», атак же оценены возможности постановщиков различных помех и методы борьбы сними. Определена структура средств помехопостановки и помехозащиты.
11. Библиографическийсписок
1. Бакулев П. А…Радиолокационные системы: Учебник для вузов. – М.: Радиотехника, 2004, 320 с.,ил.
2. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. – 2-е изд, перераб. и доп. – М.:Радио и связь, 1983. – 536 с., ил.
3. Попов Д. И.Проектирование радиолокационных систем: Учебное пособие, Рязань 1975.
4. Справочник порадиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырехтомах) под общей ред. К. Н. Трофимова. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я.С. Ицхоки. М., «Сов. радио», 1976, 456 с.
5. Бакулев П. А.Радиолокация движущихся целей: Учебник для вузов. – М.: «Сов. радио», 1964, 336с.
6. Радиолокационныеустройства (теория и принципы построения) под ред. В. В. Григорина-Рябова: М.,«Советское радио», 1970, стр. 680.
7. Основы системногопроектирования радиолокационных систем и устройств: Методические указания покурсовому проектированию по дисциплине «Основы теории радиотехнических систем»:Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: В. И. Кошелев, В. А. Федоров, Н. Д.Шестаков. Рязань, 1995, 60 с.