Разделы

Разработка статистической модели и исследование адаптивных алгоритмов защиты от комбинированных помех

моделирование

Радиолокация представляет собой отрасль радиотехники, обеспечивающую получение сведений об объектах путем приема и анализа энергетических, пространственно-временных, поляризационных и частотных параметров электромагнитных колебаний (радиоволн). Объекты радиолокации называют радиолокационными целями, к которым относят:

а) аэродинамические (самолеты, вертолеты, крылатые ракеты и пр.);

б) космические (спутники, баллистические ракеты и пр.);

в) наземные (надводные) объекты - автомобили, танки, корабли и пр.;

г) объекты природного происхождения (облака, лесные и горные массивы, природные ионосферные аномалии, планеты и пр.).

Совокупность получаемых сведений об объектах называют радиолокационной информацией (РЛИ). Поэтому термину «радиолокационная цель» придают информационное содержание. В основе получения РЛИ находится некоторая совокупность радиолокационных методов, обеспечивающих выявление следующих сведений о целях: пространственных координат и законов их изменения во времени (траекторий цели); радиальной скорости, государственной принадлежности и типа (класса) цели.

Для реализации радиолокационных методов создаются специальные радиотехнические средства, называемые радиолокационными станциями (РЛС). Совокупность нескольких разнофункциональных РЛС (например, дальномера и радиовысотомера) называют радиолокационным комплексом (РЛК).

Радиолокационные станции обзорного типа ведут обзор воздушного пространства в некоторой области воздушного пространства, называемого зоной обнаружения РЛС. В процессе обзора они решают комплекс задач радиолокационного наблюдения, включающий обнаружение объекта локации на фоне внутренних шумов приемного устройства и внешних помех, измерение его пространственных координат (азимута, дальности, угла места или высоты) и параметров движения (радиальной скорости), разрешение по координатам близко расположенных целей, определение государственной принадлежности по принципу «свой - чужой», распознавание классов объектов по принципу «крылатая ракета - истребитель - бомбардировщик», обнаружение (завязка) трасс целей и их автоматическое сопровождение (для обзорных РЛС с цифровой обработкой сигналов, содержащих элементы вторичной обработки сигналов).

Радиолокационные станции сопровождения, в отличие от РЛС обзорного типа, решают задачи автоматического сопровождения одной или нескольких целей по угловым координатам, дальности и скорости. В таких РЛС принципиально важными техническими устройствами являются угловые, временные и частотные дискриминаторы, обеспечивающие формирования сигнала ошибки (так называемой невязки), пропорционального величине отклонения измеряемой координаты от заданного (опорного) значения. Сигнал ошибки, пройдя цепи сглаживания и фильтрации, используется в контуре слежения за целью для уменьшения степени отклонения измеряемого параметра сопровождаемой цели от его истинного значения.

Современный этап развития радиолокационных систем характеризуется наличием широкого класса внешних активных и пассивных помех, а так же их разнообразных комбинаций.

Защита РЛС различного назначения от радиопомех представляет собой одну из важнейших проблем, возникающих как при разработке, так и при использовании в боевой работе. Данная проблема обусловлена прежде всего увеличением количества радиоэлектронной аппаратуры и разнообразием выполняемых ее задач, вследствие чего возрос уровень взаимных помех. Помехи создаются также промышленными предприятиями, электробытовыми приборами, а так же быстро развивающимися методами и средствами радиопротиводействия, использующие многообразие типов преднамеренных радиопомех, снижающих эффективность выделения полезных сигналов. Помеховая обстановка, в которой приходится работать современным РЛС, характеризуется наличием комбинированно взаимодействующих многообразных видов помех, имеющих, как естественное, так и искусственное происхождение.

За прошедшее время были разработаны и внедрены в использование эффективные алгоритмы и устройства (оптимальные фильтры с постоянными параметрами) подавления помех с известной априорной информацией. Для борьбы с РЛС использующие такие устройства и алгоритмы, силы и средства радиопротиводействия стали использовать комбинированные помехи, параметры которых априори не определены.

Комбинированные помехи представляют собой комбинации различных видов активных и пассивных помех, и полезного сигнала, которые подразделяются на:

аддитивные - чаще называют шумом, представляет собой сумму полезного сигнала, активной и пассивной помех;

мультипликативные - действие которых проявляется в нерегулярном изменении уровня сигнала;

полуактивные - создаются облучением активными помехами пассивных отражающих структур.

Для борьбы с комбинированными радиопомехами разработаны и разрабатываются эффективные средства их фильтрации (подавления).

Фильтры, используемые для решения задач подавления помех, могут иметь постоянные параметры или быть адаптивными. Синтез фильтров с постоянными параметрами обязательно основан на априорных сведениях о сигнале и помехи, и адаптивные фильтры обладают свойством автоматически перестраивать свои параметры, и при их синтезе почти не требуется априорных сведений о свойствах сигнала и помехи, таковыми и являются комбинированные помехи.

Адаптивные фильтры используют вспомогательный или эталонный входной сигнал, получаемый от одного или нескольких источников, располагаемых в тех точках поля помех, где сигнал является слабым или не обнаруживается. Этот входной сигнал помехи фильтруется и выделяется из смеси сигнала и помехи. В результате исходная помеха подавляется или ослабляется.

На первый взгляд выделение помехи из принятого сигнала имеет свои отрицательные стороны. При неправильной фильтрации может возрасти мощность помехи на выходе системы. Однако во многих случаях при управлении фильтрацией и выделении помехи с помощью соответствующего адаптивного алгоритма подавления помех, часто можно достичь такого положительного результата, которого трудно или невозможно прямыми методами фильтрации.

В последующем, из-за необходимости работы в условиях воздействия помех с нескольких точек пространства и ослабления влияния ошибок амплитудно-фазового распределения фазированных антенных решеток (ФАР), акценты и приоритеты в развитии адаптивного обнаружения сместились в сторону комбинированных алгоритмов, использующих одновременно текущую оценку матрицы, обратной корреляционной матрице помех, и корреляционную обратную связь [2]. В последнее время развитие алгоритмов адаптивного обнаружения связано с применением элементов искусственного интеллекта, в том числе и так называемых нейронных сетей.

Практическая ценность того или иного алгоритма защиты заключается не только в высокой эффективности, но и в возможности их технической реализации с минимально необходимыми вычислительными или аппаратурными затратами в реальном масштабе времени.

Техническая реализация быстродействующих адаптивных алгоритмов защиты на базе ФАР с оценкой обратной корреляционной матрицы помех, связана со значительными техническими трудностями. В то же время, имеющиеся в настоящее время современные вычислительные средства с соответствующим программно-математическим обеспечением и быстродействием позволяют обойтись без весьма затратных натурных экспериментов и провести достоверную экспериментальную проверку синтезированных алгоритмов и измерительных устройств на основе верифицированных статистических моделей.

Целью дипломной работы является исследовать найденные алгоритмы обеспечивающие защиту от комбинированных помех и удовлетворяющие техническому заданию дипломной работы. Исследование будет проводиться по критериям быстродействия и максимального подавления помехи.

Для достижения цели дипломной работы необходимо выполнить следующие задачи:

Произвести обзор литературы, поиск и анализ алгоритмов, которые можно применить для защиты от комбинированных помех.

Разработка структурных схем и математических моделей алгоритмов защиты от комбинированных помех.

Разработка статистической модели алгоритмов для исследования по критериям быстродействия и максимального подавления.

В главе 1 будут приведены: общие сведения о измерительных радиолокационных системах, характеристика комбинированных помех, выполнен обзор литературы, поиск алгоритмов и их анализ.

В главе 2 будет произведена разработка статистической модели алгоритмов для исследования по критериям быстродействия и максимального подавления, а также проведено само исследование.

В главе 3 будет выполнено технико-экономическое обоснование работы.

Глава 4 будет посвящена безопасности и экологичности проекта.

    Другие материалы

    Расчет элементов блоков радиоэлектронной аппаратуры
    Курсовая работа по учебной дисциплине "Эксплуатация АСУ" предназначены для закрепления лекционного материала и привития студентам практических навыков в решении ...

    Разработка перспективного источника питания
    Для устойчивой работы устройств электроники необходимо наличие стабилизированных источников питания. Формирование этих напряжений осуществляется блоками питания. Работа блоков питания по ...

    Ррасчет спектра различных сигналов и их энергетических характеристик
    В последнее десятилетие ХХ века произошла научно-техническая революция в области транспортной связи, в основе которой лежат два крупных достижения науки середины нашего столетия: общая теория связи и ...

    Копирайт 2018 : www.ordinarytech.ru