Реферат: Реферат робота присвячена теоретико-прикладному дослідженню питань вимірювання відстані в радіолокації фазочастотним методом І розробці рекомендацій для модернізації та раціонального оновлення парку радіолокаційної техніки Державної прикордонної служ

25-020-10


УДК 621.396.96; 621.396.933:527.8; 621.396.934 ДРНТІ 47.49


Підвищення роздільної здатності по дальності в радіолокації на основі вдосконалення методу вимірювання фазочастотних різноманітностей відбитих сигналів


Гнатюк О.І., Чесановський І.І., кандидат технічних наук, старший викладач кафедри Національної академії Державної прикордонної служби України ім. Б.Хмельницького; викладач кафедри Національної академії Державної прикордонної служби України ім. Б.Хмельницького відповідно; телефон: (0382) 65-51-84.

^ Ключові слова: фазочастотна характеристика, амплітудно-частотна характеристика, вимірювальні сигнали, зондуючі сигнали, спостереження, контроль, радіолокація, порушник, озброєння , техніка, ефективність.

РЕФЕРАТ

Робота присвячена теоретико-прикладному дослідженню питань вимірювання відстані в радіолокації фазочастотним методом і розробці рекомендацій для модернізації та раціонального оновлення парку радіолокаційної техніки Державної прикордонної служби України. Значення отриманих у роботі результатів полягає у науковому обґрунтуванні напрямків вдосконалення існуючих радіолокаційних станцій та врахуванню запропонованих підходів у розробці нових зразків радіолокаційного озброєння, з метою підвищення точності вимірювання відстаней та роздільної здатності.

^ ОПИС ПРОЕКТУ

Мета роботи полягає в розробці науково обґрунтованих рекомендацій щодо підвищення точності та роздільної здатності радіолокаційних засобів, які використовуються у Державній прикордонній службі України, по дальності, при застосуванні фазочастотних методів обробки вимірювальних сигналів в існуючих та перспективних РЛС, при знаходженні на лінії розповсюдження зондуючого сигналу трьох об'єктів.

На теперішній час одним із основних способів охорони державного кордону є спостереження. Наряду з цим з проведеного аналізу було зроблено висновок, що пріоритетним видом озброєння і військової техніки, за допомогою якого вирішуються задачі виявлення порушників законодавства про ДК, на сучасному етапі, залишаються радіолокаційні засоби спостереження. Проте, аналіз ефективності їх застосування показав тенденцію зниження рівня радіолокаційного прикриття на морських ділянках по середнім, малим та малорозмірним цілям. З підвищенням технічної оснащеності всіх типів суден і плавзасобів як у навігаційному, так і в морехідному відношенні виникає необхідність зосереджувати увагу, на окремих ділянках, на об'єктах, які ще 10-15 років тому навіть теоретично не підпадали під потенційно можливих порушників правил прикордонного режиму чи режиму кордону, а саме вищезазначені плавзасоби раніше для порушення режиму кордону порушниками не використовувалися.

З використанням порушниками малорозмірних та швидкісних засобів пересування, порушення Державного кордону великими групами, значно знизилась ефективність використання РЛС і на сухопутних ділянках корону, через низькі показники точності, роздільної здатності та швидкості отримання і обробки радіолокаційної інформації. Разом з тим збільшились випадки групового перетинання кордону незаконними мігрантами.

На даний час для забезпечення охорони ділянок кордону використовуються РЛС „Наяда-5”, „Буревісник-1”, „Кредо” та „Фара”. У зв'язку з тим, що базові елементи РЛС, (електронно-променеві трубки, магнетрони, підсилювачі частоти, тощо) експлуатуються понад встановлені терміни, значно знижені їх тактико-технічні характеристики. Нещодавно прийняті РЛС „Буревісник-1” також не задовольняють вимогам рішення завдань, які поставлені перед Держприкордонслужбою.

Завдання роботи полягає в розробці математичної моделі функціонування радіолокаційних засобів, які використовуються у Державній прикордонній службі України, в задачах вимірювання координат та роздільної здатності по дальності, у випадку знаходження на лінії розповсюдження радіолокаційного сигналу трьох об'єктів, при застосуванні фазочастотного аналізу вимірювальних сигналів.

В роботі одержані такі наукові результати:

Вперше розроблено фазочастотний метод вимірювання відстаней до трьох об'єктів, що ґрунтується на використанні аналізу амплітудно-частотних та фазочастотних характеристик зондуючих сигналів відбитих від усіх об'єктів.

Вперше розроблена методика визначення відстаней до об'єктів спостереження та між ними при застосуванні фазочастотного методу, яка поєднує розроблений метод вимірювання відстаней до трьох об'єктів та розроблений раніше метод вимірювання відстаней до двох об'єктів.

Досліджено похибки вимірювання відстаней та роздільна здатність розробленого методу, показана їх залежність від частоти на якій знаходиться перший мінімум, похибки вимірювання фазового зсуву відбитого сигналу на цій частоті та співвідношення сигнал-шум.

Досліджено похибки вимірювання відстаней фазочастотного методу знаходження відстаней до двох об'єктів, показана їх залежність від похибок вимірювання амплітуд та фазових зсувів вимірювальних сигналів та самих амплітуд та фазових зсувів, а також співвідношення сигнал-шум.

Практичне значення одержаних результатів:

Розроблені практичні рекомендації, щодо вибору форми та характеристик зондуючих сигналів для задачі вимірювання відстаней фазочастотним методом;

Розроблено структурні схеми автоматизованого пристрою вимірювання відстаней, яка включає в себе синтезатор дискретної множини частот (синтезатор сигналів з прямокутною обвідною спектра), пристрій узгодження, вольтметр, фазометр (АЦП, пристрій обчислення перетворення Фур'є), радіолокаційну станцію та обчислювальну систему;

Визначені основні вузли структурної схеми, які вносять похибки у зондуючі сигнали. Знайдені та дослідженні вирази інструментальної похибки вимірювання;

Розроблено функціональні вузли: фазочастотний вольтметр та синтезатор сигналів з прямокутною обвідною спектра, які дозволяють проводити синтез сигналів для задач зондування заданого діапазону частот та високоточного вимірювання діючого значення напруги.

Результати роботи використані під час розробки тактико-технічних вимог до нових зразків радіолокаційної техніки Державної прикордонної служби України, при модернізації зразків радіолокаційної станції „Буревісник 3” та у навчальному процесі Національної академії Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького.

В результаті проведеного аналізу існуючих методів радіолокації було встановлено, що у часових методах, коли час затримки імпульсу відбитого від об'єкта більше ніж період слідування зондуючих імпульсів, виникає невизначеність при вимірюванні відстані, що є неприпустимим. Взагалі, недоліками часових методів є низька точність визначення відстані до цілей та роздільна здатність між ними, внаслідок дисперсії та частотних характеристик середовища в якому розповсюджуються зондуючі сигнали.

У частотному методі обмеженнями використання є: складність реалізації зондуючих сигналів з різними законами модуляції; необхідність проведення розрахунків відстані по отриманим залежностям биття сигналів; неоднозначність при вимірюваннях відстаней більших за динамічний діапазон вимірювального приладу.

Фазові методи мають як суттєві переваги так і недоліки. Перевагою є висока точність вимірювання та простота технічної реалізації, мінімальний частотний діапазон вимірювального сигналу. Так при використанні багатошкального методу, досить точно можна визначити відстань до одного об'єкту. Недоліки полягають у неоднозначності вимірювання відстаней до декількох об'єктів одночасно. Але при запровадженні методів вимірювання, які були розроблені у Національній академії Держприкордонслужби, а також при взаємодії з вченими які працюють у Хмельницькому Національному Університеті, є можливість визначення відстані до двох об'єктів. На сьогоднішній день залишається невирішеною задача, коли на лінії розповсюдження зондуючого сигналу знаходиться три або більше об'єктів.

Тому, протиріччя, що виникло між потенційними можливостями існуючих методів визначення дальності до цілі та роздільної здатності, і вимогами оперативно-службової діяльності підрозділів охорони кордону до РЛЗ спостереження необхідно вирішувати за рахунок пошуку та впровадження нових підходів визначення цих параметрів, що обумовлює актуальність даного дослідження.

Отже, повстає задача розробки нових методів вимірювання відстаней з метою підвищення точності та роздільної здатності при обмеженому частотному діапазоні.

22.03.12