Введение к работе
Актуальность темы. Проблема снижения числа навигациогамх аварий решается на морском флоте не одно десятилетие. Только от столкновения и посадки на грунт ежегодные мировые потери флота в среднем составляют около 0,1 * тоннажа (порядка 500 тысяч тонн). Если учитывать еще и аварии не повлекшие за собой гибели судов, то общий экономический ущерб будет еще более впечатляющим. В последние годы эта проблема была частично решена путем усовершенствования судовых радиотехнических систем, в том числе и САРП ( систем автоматической радиолокационной прокладки).
Фундаментальные научные труды в области радиолокации, выполненные отечественными учеными Ю.Б.Кобзаревим, В.Е.Дулеви-чем, М.И.Филькенштейном, В.И.Раковым, С.З.Кузьминым, В.Н.Ман-жосом, Н.И.Бородатым, Н.Т.Ничипоренко, Р.Н.Черняевым, Н.С.Зиминым, А.М.Байрашевским, А.Н.Тупысевым и иностранными учеными R.Swerling, D.Barton, R.Moor, M.Slcolnik и др. способствовали успешной разработке и внедрению судовых навигационных РЛС (СН РЛС).
Использование для обработки получаемой радиолокационной информации микропроцессорной техники позволяет вести непрерывный обзор и осуществлять контроль за изменением окружающей обстановки, сопровождать цели, создающие потенциальную опасность столкновения. САРП, имеющая в своем составе РЛС, обеспечивает по данным первичной обработки отраженных радиолокационных сигналов (по пеленгу и дальности до цели) выработку ряда параметров оценки ситуации сближения. При этом, как правило, предусматривается сглаживание и фильтрация первичной навигационной информации и экстраполяция траекторий движения встречных судов. Однако, зфївктивность алгоритмов фильтрации и экстраполяции определяется характеристиками обнаружения целей и точностными характеристиками судовых навигационных РЛС (СН РЛС). При этом важное значение приобретают погрешности радиолокационных наблюдений в условиях волнения моря.
Проблема стабилизации антенн возникла в результате развития техники радиолокации, перехода к сантиметровым волнам и необходимости точного управления положением луча в пространстве для полной реализации преимущества, предоставляемого узкой
диаграммой излучения. Таким образом, существует насущная необходимость поиска реальных путей компенсации влияния качки на работу СЛРП.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка способа улучшения точностных характеристик' и характеристик обнэрукения РЛС в условиях качки судна. Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:
- исследовать особенности радиолокационного наблюдения
надводных целей для СН РЛС с нестабилизировашюй антенной при
качке наблюдающего судна;
- выполнить синтез системы стабилизации антенн СН РЛС, удовлетворяющей требованиям ее использования на судах морского флота;
построить математиче«кую модель поведения системы стабилизации как в условиях регулярной так и нерегулярной качки;
рассмотреть технические вопросы реализации некоторых систем стабилизации;
выполнить сравнительный анализ характеристик САРП с помощью математической модели алгоритмов их работы.
Методы исследования. Базой для проведенных теоретических и экспериментальных исследований явились статистическая теория радиолокации, корреляционная и спектральная теории стационарных случайных функций, теория математической статистики. При сравнительной оценке точностных характеристик САРП применялись методы математического моделирования.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты.
-
Проведен анализ характеристик РЛС и САРП в условиях волнения. Установлено, что качка судна увеличивает время, необходимое для получения максимальной точности определения элементов движения цели, ухудшает потенциальные погрешности измерения пеленга и дальности до цели.
-
Получены аналитические выражения, связывающие величину угла отклонения оси диаграмммы направленности антенны СН РЛС от направления на цель в вертикальной плоскости с потенциальной погрешностью определения координат надводного объекта. Это дает возможность количественно оценить влияние качки на точностные характеристики СН РЛС.
-
Синтезирована двухступенчатая стабилизация антенн РЛС, сос-
тоящая из схем грубой и точной стабилизации. С помощью корреляционной и спектральной теорий стационарных случайных функций определены оптимальные параметры системы стабилизации для условий нерегулярного волнения.
-
Создана математическая модель алгоритмов работы САШ, позволяющая учитывать влияние на эффективность работы САРИ погрешностей с различными законами распределения.
-
Применение предложенной системы стабилизации позволит увеличить вероятность захвата надводных целей, уменьшить вероятность ложной тревоги, улучшить точностные характеристики СИ РЛС, а для систем вторичной обработки рэдиолокациошюй информации повысить точность определения параметров движения цели. Практическая ценность. Теоретические и экспериментальные результаты диссертациошіои работы могут быть использованы для создания систем стабилизации антенн СН РЛС. Математическая модель САРІТ, предложенная в работе, может быть использована для анализа эффективности работы САРИ в условиях разнобразішх возмущающих воздействий.
Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертациошіои работы приняты для внедрения в разрабатываемую судовую навигационную РЛС миллиметрового диапазона, что подтверждается справкой о внедрении. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и получили одобронио на международной конференции (секция радиосвязи и радионавигации) в г. С-Петербурге (1992 г.) и на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ІШ имени С.О.Макарова и Новороссийской гмл.
Ііу^ликаціш. Основные результаты диссертационной работы отражены в 5 публикациях.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Основной текст диссертации содержит 140 машинописных страниц, 40 рисунков и 10 таблиц. Библиография включает 68 наименований.
