Введение к работе
Актуальность темы. Важное место в решении проблемы повыпе-! безопасности мореплавания занимает усовершенствование ра-ітехнических систем связи, радиолокации и радионавигации. jy из основных ролей при этом играет использование судовых биолокационных станций (РЛС) и построенных на их основе САРП істем автоматической радиолокационной прокладки).
В соответствии с Швдународной конвенцией по охране чело-іеской жизни на море 1974 г. и поправками к ней 1981 и 1983гг„ усмотрено оборудование радиолокаторами всех существующих 1,0В валовой вместимостью 1600 рег.т и более. В настоящее вре-по решению ИМО предусматривается обязательная установка САРП все суда, водоизмещением более ГО тыс.per.т.
Требования, предъявляемые к РЛС и САРП, а именно, надеж-:ть, помехоустойчивость, информативность, точность проводи-с измерений - постоянно возрастают. Кроме того, остро встает эблема ограничения импульсной мощности излучения по экологи-зким нормам.
При использовании традиционных методов построения судовых Z с простым импульсным сигналом становится невозможно полстью удовлетворять возрастающим требованиям. Проведенные ис-эдования и 'анализ публикаций за последние десятилетия пока-л, что одним из перспективных путей решения данных проблем ляется построение судовых РЛС со сложным сигналом (с большой
ЗОЙ).
Сложные сигналы нашли широкое применение в различных радио-хнических системах связи, навигации и локации. Известны оте-ственные и зарубежные РЛС со сложным сигналом. Но такие ра-олокационные системы не нашли иирокого применения на судах -за ряда причин, связанных со спецификой морских условий.
В области морской радиолокации в направлении создания ко-бельных РЛС со сложным сигналом, где основным требованием яв-ется скрытность работы, ведутся исследования на ряде кафедр ТИ. Известны работы таких авторов, как Винокуров В.И., Кали-ченко СП., Никандров Ю.В. и др. При этом открытыми остаются просы обеспечения необходимого динамического диапазона линей-го тракта РЛС, синтеза сложного сигнала с малым уровнем боко-
вых лепестков функции неопределенности. Исследования по рг работке таких вопросов явно недостаточны и требуют дальне? го изучения.
Цель работы и основные задачи исследования. Целью дисс тационной работы является повышение помехоустойчивости, ух ние технических характеристик, точностных параметров и увє чение информативности судовых РЛС за счет применения сложі-сигналов с большой базой.
Решение данных проблем требует комплексного исследоваь вопросов, связанных с обоснованием и выбором вида сложногс нала, исследованием его свойств, с его эффективным использ нием, исследованием возможных способов построения РЛС.
В соответствии с поставленной целью основными задачами ляются:
- обзор методов борьбы с помехами при радиолокационные
.людениях на море ;
анализ различных типов сложных сигналов для применен судовых РЛС, выбор оптимального с точки зрения повышения г хоустойчивости к пассивным помехам, улучшения точностных г зателей, увеличения информативности, а также с точки зрени технической реализуемости ;
анализ возможных способов построения судовых РЛС со ным сигналом и выбором режима работы РЛС ;
исследование основных характеристик судовой РЛС со с ным сигналом путем аналитических расчетов и методом матема ческого моделирования ;
разработка алгоритма функционирования судовой РЛС и турной схемы, подтверждающей возможность технической реали устройств обработки радиолокационных сигналов с большой ба
Методика исследований. Для решения поставленных задач водились теоретические исследования и математическое модел вание.
Теоретические исследования основаны на применении мате тического аппарата векторно-матричной алгебры, теории веро ностей, случайных процессов и корреляционного анализа, эле тов интегрального и дифференциального исчислений, теории ч и конечных полей.
Моделирование проводилось на ЭВМ с использованием аппа та теории вероятностай с применением экспериментальных дан
ученных в результате анализа натурных испытаний, проводимых тими авторами. На защиту выносятся следующие основные научные положения:
-
Для повышения помехоустойчивости, улучшения технических зактеристик судовых РЛС (САРП) целесообразно использовать >жный сигнал.
-
Способ построения судовой РЛС со сложным сигналом -гульсно-доплеровская РЛС (ИД РЛС).
-
Выбор и обоснование целесообразности использования в ка-:тве сложного зондирующего сигнала бинарно-фазоманипулиро-того обобщенными дополнительными последовательностями радио-гіульса.
-
Предлагаемые системы обобщенных дополнительных последо-гельностей обладают свойствами, которые выявлены и изучены в це диссертационного исследования: инвариантность к амплитуд-и искажениям, инвариантность к усечению последовательностей, «личность.
-
Алгоритм функционирования и структура судовой импульс--доплеровской РЛС.
-
Обоснование и выбор модели для математического модели-вания судовой Щ РЛС со сложным сигналом.
Научная новизна проведенных исследований заключается в сле-ющем:
1. Проведен анализ возможных схем построения судовых РЛС
сложным сигналом, за основу предложено взять импульсно-доп-ровскую РЛС.
-
Проведен анализ сложных сигналов для применения в судо-tx имцульсно-доплеровских РЛС и предложены системы обобщенных толнительных последовательностей (ОДП).
-
Выявлены следующие свойства ОДП, которые делают их прив-;кательными для использования в судовой радиолокации:
инвариантность к амплитудным искажениям ;
инвариантность к усечению ;
цикличность.
4. Проведен сравнительный анализ различных систем ОДП по
/нкции неопределенности. Для практического применения пред-
эжены системы ОДП,построенные на основе матриц Адамара с по
льзованием разностных множеств Зингера и Холла.
-
Разработаны алгоритм функционирования и структурная схема судовой импульсно-доплеровской РЛС с ОДД, подтвержда щая возможность технической реализации.
-
Получены оценки характеристик обнаружения судовой и цульсно-доплеровской РЛС со сложным сигналом.
-
Проведена оценка влияния нелинейности аналого-цифрої преобразования сигнала на характеристики судовой ВД РЛС.
б. Разработана математическая модель для моделирования довой Щ РЛС.
Практическая ценность проведенных исследований. Получеі в работе результаты могут быть использованы:
при разработке новых судовых радиолокационных систем улучшенными характеристиками ;
выявленные свойства ОДД позволяют их использовать в і довой радиолокации и дают возможность дальнейшего исследов* новых видов систем обобщенных дополнительных последователь; тей.
Разработанный алгоритм функционирования и структурная < ма судовой РЛС со сложным сигналом могут быть использованы практического построения и реализации устройств формирован! обработки сложного сигнала.
Предложенный алгоритм моделирования и разработанная мач матическая модель могут быть использованы для оценки харакч ристик обнаружения судовых РЛС со сложным сигналом.
Реализация результатов работы. Результаты диссертациош работы использована:
в материалах хоздоговорной НИР, выполняемой на кафедре ТОР ГМА имени адаирала С.О.Макарова с НПО "Равенство" в 19 1989 гг.;
при разработке технического задания на перспективную довую РЛС сантиметрового диапазона с улучшенными характерне ками "Океан-А" ("Океан-Б");
в определении перспектив развития судовой радиолокацк в рамках договора о содружестве ГМА имени адмирала СО.Мака ва с НПО "Равенство" в 1990-199I гг.
Апробация работы. Основные положения и результаты работ обсуждены и одобрены на:'
- 45-й научно-технической конференции, посвященной Дню
дао в 1990 г. в Ленинградском доме научно-технической пропа
ганды ;
научно-технических конференциях Всесоюзного НТО водного шспорта в 1987-1992 гг. ;
научно-технических конференциях и семинарах профессорс--преподавательского состава ГМА им.ада.С.О.Макарова в 1986-?2 гг.
Публикации. По результатам выполненных исследований олуб-<овано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит введения, четырех разделов, заключения, списка литературы приложений. Работа содержит 128 страниц машинописного текста, страниц рисунков и таблиц, в списке литературы 129 работ, щий объем 204 страницы.
