Цифровое моделирование входных сигналов систем ближней радиолокации от сложных радиолокационных сцен

Таким образом, получены расчетные соотношения, позволяющие вычислять мощность отраженного от сцены сигнала для СБРЛ, работающей как в непрерывном, так и в импульсном режиме излучения. Кроме того, показано, что выражения для расчета ЭПР в ближней зоне локации при переходе объекта в дальнюю зону преобразуется в классическое выражение для вычисления ЭПР сосредоточенного объекта. Получены расчетные соотношения для вычисления ЭПР сложной сцены в ближней зоне локации для монохроматического и импульсного зондирующих воздействий.

6. Математическая модель спектра доплеровских частот входных сигналов СБРЛ

Одной из основных особенностей функционирования СБРЛ является эффект возникновения спектра доплеровских частот отраженного сигнала, вызванный взаимным перемещением СБРЛ и элементов сцены. Если СБРЛ работает в непрерывном режиме излучения, то несущая частота излучения f0 трансформируется в спектр шириной . Подобная трансформация несущей частоты является результатом того, что сцена состоит из совокупности отражающих элементов, разнесенных в пространстве и перемещающихся с разными скоростями относительно СБРЛ. Наличие в спектре отраженного сигнала полосы доплеровских частот свидетельствует о том, что отраженный сигнал изменяется по более сложному закону, чем излученный. Если СБРЛ излучает непрерывный монохроматический сигнал частоты f0, то величина полностью характеризует ширину спектра отраженного сигнала. Поскольку сигнал, излучаемый СБРЛ, который работает в импульсном режиме излучения, имеет широкую полосу частот , то после отражения такого сигнала произойдет трансформация всех его частотных составляющих. В данной статье ставится задача качественного анализа данного явления, поэтому в целях простоты ограничимся рассмотрением спектра доплеровских частот при отражении монохроматического сигнала. Выясненные в результате подобного анализа закономерности будут проявляться и в случае сигналов более сложной формы, хотя количественные соотношения между основными параметрами изменяться и станут сложнее.

Предположим, что антенна СБРЛ облучает некоторую цель на радиолокационной сцене, заданную своей полигональной моделью, и движущейся в направлении вектора скорости . При этом СБРЛ расположена на носителе, который движется в направлении вектора . Тогда характер взаимного движения СБРЛ и цели определяется вектором относительной скорости . Будем считать, что вектор относительной скорости приложен в фазовом центре антенны СБРЛ. Вследствие взаимного перемещения СБРЛ и цели доплеровский сдвиг частоты сигнала, отраженного от m-го ЭО определяется в результате следующего соотношения:

где - единичный вектор, проведенный из фазового центра антенны в характерную точку ЭО.

В результате изменения m-м ЭО несущей частоты зондирующего сигнала, напряжение, поступающее на вход СБРЛ от воздействия данного ЭО, будет вычисляться на основе (34) из следующего соотношения:

где - волновое число, вычисленное с учетом доплеровского сдвига частоты.

Совокупность значений напряжения сигналов (59), отраженных от всех ЭО () представляет собой частотный спектр флуктуаций, вызванных эффектом взаимного перемещения цели и СБРЛ. Для оценки ширины спектра флуктуаций необходимо определить минимальный и максимальный доплеровские сдвиги частоты ЭО полигональной модели цели. Пусть условная точка цели находится под углом к вектору относительной скорости. Углы между вектором относительной скорости и крайними элементами цели, определяющими ее габариты, вычисляются из соотношений:

, .

Вследствие этого доплеровские сдвиги несущей частоты сигналов, отраженных от крайних элементов цели будут определяться следующим образом:

, ,

где - модуль вектора относительной скорости.

Остальные ЭО полигональной модели дадут отраженные сигналы, у которых несущие частоты будут иметь доплеровские сдвиги, лежащие в пределах от до . Таким образом, несущие частоты сигналов, отраженных от отдельных элементов цели, занимают спектр значений от до шириной:

Из (60) следует, что ширина спектра доплеровских частот пропорциональна несущей частоте f0 и существенно зависит от угла , угловых размеров цели и скорости относительного движения ракеты и цели. В [23] установлена связь ширины спектра флуктуаций (60) и времени корреляции входного сигнала . С увеличением размера цели увеличивается ширина спектра доплеровских частот и уменьшается время корреляции, что связано с увеличением числа ЭО, участвующих в формировании результирующего сигнала. Поэтому при тех же перемещениях происходит перераспределение фаз и амплитуд большего числа сигналов, что ведет к ускорению флуктуаций результирующей амплитуды. Связь между спектром доплеровских частот отраженного сигнала и размерами цели может быть использована для определения ее габаритов.

7. Анализ результатов цифрового моделирования входных воздействий СБРЛ и энергетических характеристик рассеяния сложных объектов в ближней зоне локации

Для решения задачи цифрового моделирования входных воздействий СБРЛ в МГТУ им. Н.Э. Баумана [18-20] был разработан комплекс алгоритмов и прикладных программ, позволяющий вычислять мощность отраженного от сцены сигнала, а также характеристики рассеяния при различных условиях локации. В разработанной программе инициализируются параметры СБРЛ, условия локации радиолокационной сцены, а также параметры траектории относительного движения СБРЛ относительно элементов сцены. Кроме того, в структуру программы входят блоки формирования полигональных моделей сцены и анализа затенений и маскировки элементов полигональных моделей. Расчетный блок программы обеспечивает непосредственное вычисление мощности отраженного от сцены сигнала на каждом кадре траектории движения СБРЛ. При этом вычисление комплексных коэффициентов отражения элементов полигональных моделей осуществляется на основе рассмотренного выше объектно-ориентированного метода.

Для идентификации результатов расчета ЭПР, полученных на основе цифрового моделирования, с точными решениями задачи дифракции, представленными в виде аналитических соотношений, наиболее рационально использовать объекты простой геометрической формы, которые носят название эталонных отражателей. Результаты расчета ЭПР с использованием таких соотношений имеют достаточно высокую степень совпадения с результатами экспериментальных исследований для эталонных отражателей. В связи с этим на основе сравнительного анализа ЭПР эталонных отражателей, полученных в результате цифрового моделирования и на основе общеизвестных аналитических соотношений, можно сделать вывод о правильности вычисления характеристик рассеяния методами цифрового моделирования.

Наиболее простым с точки зрения пространственной конфигурации объектом является сфера, поверхность которой не имеет изломов. В данной статье произведен расчет ЭПР идеально проводящей сферы r=25.4 см, полигональная модель которой сформирована в среде 3DStudioMax и образована из 32000 плоских треугольных элементов, причем максимальный размер треугольного элемента не превышает l=8.6 мм.

В соответствии с общепринятыми представлениями ЭПР идеально проводящей сферы в дальней зоне, полученное аналитическим путем, определяется из соотношения . Кроме того, в работе [9] приведены расчетные зависимости ЭПР сферы в ближней зоне локации. На рис. 12 приведены зависимости моностатической ЭПР сферы от расстояния R между центром сферы и фазовым центром приемной антенны. При вычислении зависимостей ЭПР, представленных на рис. 12 поляризация антенн СБРЛ принималась согласованной вертикальной, а длина волны принималась равной ?= 3см. Диапазон изменения расстояния между сферой и антенной принимался равным , а шаг изменения расстояния соответственно ?R=1 см. Значение функции направленности антенн по всем направлениям принималось равным F=1.

В заданном диапазоне дальностей сфера радиусом r=25.4 см находится в ближней зоне локации по отношению к антенне. В этом случае электромагнитная волна, облучающая сферу, имеет сферический фронт. На рис. 12 сплошной кривой обозначена зависимость ЭПР, полученная в результате цифрового моделирования на основе соотношения для ЭПР в ближней зоне локации (39). Штриховая линия обозначает зависимость ЭПР сферы того же радиуса при тех же условиях локации, которая получена в результате теоретических вычислений, приведенных в [9]. ЭПР данной сферы в дальней зоне вычислялась с использованием соотношения и показана на рис. 12 точками. Как видно из графиков на рис. 12, зависимости ЭПР полученные в результате цифрового моделирования и на основе аналитических соотношений практически совпадают между собой, что свидетельствует о правильности вычислений характеристик рассеяния объектов в ближней зоне локации. В соответствии с рис. 12 с уменьшением расстояния между антенной и сферой ЭПР сферы начинает резко увеличиваться по сравнению с ЭПР в дальней зоне.

Более подробный сравнительный анализ характеристик рассеяния эталонов полученных в результате цифрового моделирования на основе полигональных моделей с результатами расчетов по аналитическим соотношениям приведен в [10], причем расчет проводился как для сферы, так и для цилиндра и двугранного уголкового отражателя.

В данной статье проведен анализ результатов расчета характеристик рассеяния ракеты АР-24 в ближней зоне локации, полигональная модель которой приведена на рис. 5. Полигональная модель ракеты АР-24, образована из 143000 треугольников и 7820 острых кромок. Максимальный размер треугольного элемента не превышает 1.5 см. Результирующее поле рассеяния ракеты определяется в результате когерентного суммирования полей рассеяния треугольников (в том числе за счет двукратных переотражений) и острых кромок. Ракета АР-24 представляет собой симметричный с точки зрения пространственной формы объект, причем ее длина составляет 4.2 м, а размах крыльев соответственно 1 м. Схема радиолокации ракеты приведена на рис. 13, где показано, что ось x проведена вдоль оси ракеты, ось y проведена по нормали к плоскости крыльев ракеты, а ось z дополняет систему координат до правой тройки. Начало системы координат расположено на расстоянии 2 м от ее передней точки.

В результате цифрового моделирования на ЭВМ были получены диаграммы обратного рассеяния (ДОР) ракеты, находящейся как в дальней, так и в ближней зоне по отношению к антенне. Вычисление ДОР ракеты проводилось в плоскости xoy (рис. 13), т. е. , в диапазоне углов места с шагом по углу . На основе вычисленных ДОР методом скользящего среднего определялись усредненные значения ЭПР в каждом угловом секторе шириной . С использованием усредненных значений ЭПР проводился сравнительный анализ рассеивающих свойств ракеты при различных условиях локации.

На рис. 14 приведены диаграммы обратного рассеяния (ДОР) ракеты АР-24, вычисленные на согласованной вертикальной поляризации на длине волны ?=3 см. В левом полукруге ДОР приведена ДОР ракеты, находящейся в дальней зоне локации, когда расстояние между ракетой и антенной принято равным 3 км. В правом полукруге на рис. 14 приведена зависимость ЭПР ракеты в ближней зоне локации на расстоянии R=5 м до антенны. При вычислении ЭПР ракеты в ближней зоне локации полуширина ДНА в обоих плоскостях принималась равной , а величина самой ДНА вычислялась по следующим соотношениям:

,

,

,

где - функция направленности антенны в угломестной плоскости, - функция направленности антенны в азимутальной плоскости, , град. - полуширина ДНА по уровню 0.707 в азимутальной плоскости, , град. - полуширина ДНА по уровню 0.707 в угломестной плоскости.

В таблице 1 приведены результаты сопоставления усредненных значений ЭПР в дальней и в ближней зоне локации. В соответствии с данными таблицы 1 в ближней зоне ЭПР ракеты уменьшается по сравнению с ЭПР в дальней зоне в среднем на {1..13} дБ.

В таблице 2 представлены результаты сопоставления усредненных значений ЭПР на согласованной вертикальной поляризации (рис. 14), вычисленных методом цифрового моделирования и полученных в результате натурных измерений при тех же условиях локации. Как следует из данных, приведенных в таблице 2, величина относительной погрешности расчета ЭПР ракеты по сравнению с измеренными величинами не превышает 4.3 дБ, что является удовлетворительным результатом при паспортной погрешности измерений не хуже 2 дБ.

На рис. 15 приведена зависимость ЭПР ракеты от расстояния до фазового центра антенны. При вычислении зависимости ЭПР, представленной на рис. 15 были заданы следующие условия локации:

· угол визирования (облучается боковая поверхность ракеты);

· поляризация - согласованная вертикальная;

· полуширина ДНА передающей и приемной антенн в обоих плоскостях ;

· длина волны ?= 3см;

· диапазон изменения расстояния между ракетой и антенной ;

· шаг изменения расстояния является динамическим: в интервале значений ; в интервале значений ; в интервале значений .

Предельное расстояние, на котором ракету еще можно считать находящейся в дальней зоне по отношению к антенне определяется из соотношения:

.

Как видно из рис. 15, на расстояниях до антенны ЭПР ракеты практически не изменяется, в то время как в области ближней зоны, когда , ЭПР начинает уменьшаться с приближением антенны к ракете. Зависимость на рис. 15 показывает, что на расстояниях ЭПР ракеты уменьшается на 30-35 дБ по сравнению с соответствующим значением в дальней зоне. При вычислении зависимости, представленной на рис. 15 было использовано соотношение (39).

На основе соотношения (57) была вычислена зависимость ЭПР ракеты в ближней зоне локации в диапазоне углов для условий локации, аналогичных для ДОР, приведенной на рис. 14. При этом считалось, что ракета облучается одиночным радиоимпульсом длительностью с частотой несущего колебания f0=10 ГГц. Как известно, при локации объектов короткими импульсами, длительность отраженного импульса увеличивается по сравнению с зондирующим. В этом случае величина ЭПР объекта при импульсной локации должна быть меньше, чем при зондировании непрерывным сигналом. В таблице 3 приведены усредненные значения ЭПР ракеты в ближней зоне, вычисленные для непрерывного монохроматического и импульсного сигналов. Как видно из данных таблицы 3 импульсная ЭПР ракеты в 1.5..4 раза меньше, чем ЭПР, вычисленная для непрерывного сигнала. Очевидно, что длительность отраженного импульса изменяется в зависимости от соотношения между минимальным и максимальным расстоянием от антенны до ракеты для каждого ракурса. Сопоставляя данные, приведенные в таблице 3 и можно сделать вывод о том, что величина импульсной ЭПР снижается на тех ракурсах, где увеличивается длительность отраженного импульса.

На рис. 16 приведен отклик ракеты на зондирующий радиоимпульс с указанными выше параметрами. Отраженный от ракеты сигнал представляет собой зависимость огибающей входного напряжения СБРЛ от времени. При вычислении отраженного сигнала в качестве параметров СБРЛ принимались следующие значения: мощность излучения Pi=0.2 Вт, КНД передающей и приемной антенн , волновое сопротивление антенны Za=300 Ом. Отраженный сигнал был вычислен методом цифрового моделирования с использованием спектрального метода на основе соотношений (44-49). Для расчета отраженного сигнала был выбран ракурс наблюдения, соответствующий углу визирования , поляризация считалась согласованной вертикальной, а расстояние от центра ракеты до антенны принималось равным R=5 м. Как видно из рис. 16, длительность отраженного импульса составила нс, т. е. в 4.5 раза выше чем длительность зондирующего импульса ( нс). На рис. 17 приведена импульсная характеристика ракеты, которая также была вычислена в результате цифрового моделирования на основе соотношений (54-56) при тех же условиях локации, что и отраженный сигнал.

Для вычисления спектра доплеровских частот отраженного от ракеты сигнала, был выбран ракурс, при котором антенна облучает только боковую поверхность ракеты, т. е. . Предполагается, что вектор относительной скорости антенны и цели направлен вдоль оси x системы координат ракеты АР-24, т. е. . Ракета АР-24 расположена на расстоянии R=5 м от антенны и облучается непрерывным монохроматическим сигналом с частотой f0=10 ГГц. Параметры передающей и приемной антенн были приняты теми же, что и при вычислении отклика ракеты. Спектр доплеровских частот (59), вычисленный методом цифрового моделирования на ЭВМ при таких условиях локации, представлен на рис. 18. Как видно из рис. 18 при взаимном перемещении антенны и цели спектр отраженного сигнала расширяется, причем при данных условиях локации ширина спектра доплеровских частот составила величину кГц.

Рассмотрим практически важный случай, когда СБРЛ расположена на некоторой ракете, совершающей прямолинейное движение вдоль оси x исследуемой ракеты АР-24 на встречном курсе (рис. 19). ДНА СБРЛ была получена экспериментально и приведена на рис. 20. ДНА измерена в зависимости от угла , который представляет собой пространственный угол, откладываемый от оси ракеты (рис. 12). Вычисление ДНА в произвольных угловых координатах осуществлялось на основе линейной интерполяции измеренных значений:

, где .

ДНА, которая использовалась при проведении испытаний имеет ширину (по уровню ослабления сигнала 0.707), а вектор, характеризующий направление на максимум ДНА расположен под углом к оси ракеты (рис. 19). Соответственно угловые координаты, характеризующие расположение границ главного лепестка ДНА относительно оси ракеты принимают следующие значения , . В качестве параметров СБРЛ были использованы следующие значения: Pi=0.2 Вт, Di=Ds=20, ?=3 см. Предполагается, что СБРЛ работает в непрерывном режиме излучения.

При проведении расчетов, предполагалось, что фазовый центр антенны СБРЛ расположен на расстоянии r=3 м от оси ракеты АР-24 на всей траектории движения СБРЛ, что соответствует ближней зоне локации ракеты. Кроме того, считалось, что на траектории движения СБРЛ ось ракеты (на которой расположена СБРЛ) и ось ракеты АР-24 находятся в одной плоскости xoy (рис. 19). Для СБРЛ с пороговым обнаружением координаты объекта определяются по факту превышения мощности входного сигнала заданного порогового значения . При проведении расчетов в качестве порогового значения мощности отраженного сигнала, которое заложено в алгоритм работы данной СБРЛ, принята величина . Определение координаты срабатывания СБРЛ по ракете АР-24, находящейся на расстоянии r=3 м от линии пролета СБРЛ показано на рис. 21, где изображена зависимость мощности отраженного от ракеты сигнала от координаты x при пролете СБРЛ по прямолинейной траектории от точки x=4 м до точки x=-2 м. На рис. 21 показано, что срабатывание СБРЛ фиксируется при первом превышении мощности отраженного сигнала заданного порогового значения. Координата срабатывания, зафиксированная таким образом, оказалась равной x=2.91 м, а расстояние до условной точки ракеты соответственно м.

Таким образом, в результате цифрового моделирования характеристик рассеяния ракеты АР-24 показано, что ЭПР ракеты в ближней зоне локации в значительной степени зависит от ракурса наблюдения (с носовых ракурсов , а с боковых ракурсов ). Кроме того, погрешность вычисления ЭПР в результате цифрового моделирования по сравнению с экспериментальными результатами не превышает величины 4.3 дБ, что является удовлетворительным результатом при паспортной погрешности измерений не хуже 2 дБ. При локации ракеты короткими зондирующими импульсами ее ЭПР уменьшается в 1.5..4 раза по сравнению с непрерывным монохроматическим сигналом. ЭПР боковой поверхности ракеты, находящейся в ближней зоне локации уменьшается по сравнению с ЭПР в дальней зоне с уменьшением расстояния до антенны в среднем на {30..35} дБ. При вычислении спектра доплеровских частот сигнала, отраженного от боковой поверхности ракеты на расстоянии 5 м до СБРЛ, когда скорость относительного движения носителя СБРЛ составляла 1000 м/с, показано, что расширение спектра монохроматического сигнала с несущей частотой f0=10 ГГц при отражении составляет кГц. Показана принципиальная возможность определения координат объекта в СБРЛ с пороговым обнаружением на основе результатов расчета мощности входного сигнала СБРЛ.

Заключение

Предложенные методы математического моделирования характеристик рассеяния целей и входных сигналов РЛС различного назначения являются адекватной альтернативой натурным и полунатурным исследованиям в диапазоне радиоволн от 0.1 ГГц до 220 ГГц.

Использование двухуровневой геометрической модели объекта локации и радиолокационной сцены позволяет достичь практически максимальной точности соответствия внешнего облика модели ее оригиналу и допускает каталогизацию моделей целей и фонов. Для решения задач электромагнитного взаимодействия сцены с СБРЛ предложено использовать полигональную модель, которая является моделью второго уровня и позволяет описывать процессы рассеяния электромагнитных волн на основе известных методов ФО и ФТД. Анализ результатов расчета характеристик рассеяния показал, что для полигональной модели ракеты АР-24, состоящей из 143000 полигонов, обеспечивается точность вычисления не хуже 4.3 дБ по сравнению с результатами натурных измерений.

На основе полигональной модели сцены получены аналитические соотношения, позволяющие вычислять мощность входного сигнала СБРЛ, ЭПР от облучаемого участка сцены в ближней зоне локации, частотные и импульсные характеристики рассеяния сцены в ближней зоне локации при облучении сцен сложными нестационарными воздействиями, спектр доплеровских частот отраженного от объекта сигнала. Разработанная методика математического моделирования не имеет ограничений по дальности и может применяться для расчета входных сигналов радиолокационных систем и характеристик рассеяния сложных объектов как в дальней, так и в ближней зоне локации. Другими словами, соотношения полученные для ближней зоны локации имеют смысл и для дальней зоны за счет предельного перехода при .

В результате цифрового моделирования входных сигналов СБРЛ были выявлены основные закономерности в формировании электромагнитных полей рассеяния сложных сцен в ближней зоне локации, а именно существенная зависимость ЭПР объекта от расстояния до СБРЛ и от направленных свойств антенн, эффект расширения спектра отраженного от объекта сигнала за счет эффекта Доплера при взаимном перемещении объекта и СБРЛ. Показано, что ЭПР боковой поверхности ракеты АР-24 на расстояниях, сопоставимых с ее геометрическими размерами, уменьшается на 30-35 дБ по сравнению с ЭПР в дальней зоне. Эффект расширения спектра доплеровских частот отраженного от ракеты сигнала при взаимном перемещении ракеты и СБРЛ на расстоянии 5 м составил 50 кГц.

Характерной особенностью полученных результатов является возможность учета импульсных сигналов при вычислении характеристик рассеяния сцен. В результате расчетов подтверждена зависимость ЭПР объектов от длительности зондирующих импульсов, причем для ракеты АР-24 импульсная ЭПР оказалась в 1.5..4 раза меньше чем ЭПР, вычисленная для монохроматического сигнала. Показана принципиальная возможность определения координаты срабатывания СБРЛ в ближней зоне локации на расстоянии 4 м до объекта. Использование спектра доплеровских частот входного сигнала позволяет определять величину и направление вектора скорости объекта и линейные размеры объекта.

Литература

1. Коган И.М. Ближняя радиолокация (теоретические основы). М.: Сов. Радио, 1973.- 272 с.

2. Штагер Е.А. Рассеяние радиoвoлн на телах слoжнoй фoрмы. -М.: Радиo и связь, 1986.- 184с.

3. Борзов А.Б., Соколов А.В. Математическая модель рассеяния электромагнитных волн на объектах сложной формы. Электромагнитные волны & электронные системы. - 1998. №10.- с. 39-54.

4. Борзов А. Б., Засовин Э. А., Соколов А. В., Сучков В. Б. Методы синтеза геометрических моделей сложных радиолокационных объектов. Электромагнитные волны & электронные системы. - 2003, т.8, №5.- с. 55-63.

5. Юсеф Н.Н. Эффективная плoщадь oтражения слoжных радиoлoкациoнных целей //ТИИЭР.-1989.-Т.77, N5.- С.100-112.

6. S.W.Lee, J.E.Baldauf, and R.A.Kipp, “Cpatch overview”, description of capability of code Cpatch developed by DEMACO, 1994.

7. Song J.M., Lu C.C. and Chew W.C. Multilevel fast multipole algorithm for electromagnetic scattering by large complex objects // IEEE Trans. on Antennas and Propagation. -1997. - v. 45, № 10, pp. 1488-1493.

8. J.Volakis, A. Chatterjee, and L. Kempel, Finite Element Method for Electromagnetics, Piscataway, NJ, IEEE Press., 1998.

9. Shyh-Kang Jeng. Near-field scattering by physical theory of diffraction and shooting and bouncing rays // IEEE Trans. on Antennas and Propagation. -1998. - v. 46, № 4, pp. 551-558.

10. Борзов А.Б., Соколов А.В., Сучков В.Б. Методы цифрового моделирования радиолокационных характеристик сложных объектов на фоне природных и антропогенных образований. Зарубежная радиоэлектроника, 2001. -№ 5.- c. 55-66.

11. Тучкoв Л.Т. Радиoлoкациoнные характеристики летательных аппаратoв. - М.: Радиo и связь, 1985. - 236с.

12. Борзов А.Б., Сучков В.Б. Анализ полей рассеяния сложных радиолокационных сцен на основе полигональных моделей. Наукоемкие технологии, 2001.- № 3. т.2. -с. 13-28.

13. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. - М.: Энергия, 1975.- 528 с.

14. Антифеев В.Н., Борзов А.Б., Сучков В.Б. Физические модели радиолокационных полей рассеяния объектов сложной формы. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003.- 61 с.

15. H.Ling, R.C.Chou and S.W.Lee, “Shooting and bouncing rays: Calculating the RCS of an arbitrarily shaped cavity”, IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 37, pp. 194-205, Feb. 1989.

16. Антифеев В.Н., Борзов А.Б., Сучков В.Б. Основы теории рассеяния электромагнитных волн поверхностями с хаотическими неровностями. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003.- 80 с.

17. Уфимцев П.Я. Метoд краевых вoлн физическoй теoрии дифракции.-М.: Сoветское радиo,1962.- 243с.

18. Антифеев В.Н., Борзов А.Б., Соколов А.В., Сучков В.Б. Объектно-ориентированная модель рассеяния коротких радиоволн элементами сложных радиолокационных сцен. // Труды 5-й международной научно-технической конференции “Радиолокация, навигация, связь”. - Воронеж, 1999.- т.2.- с. 1081-1092.

19. Борзов А.Б., Сучков В.Б. Объектно-ориентированный метод анализа радиолокационных полей рассеяния объектов. // Тезисы докладов научно-технической конференции “170 лет МГТУ им. Н.Э. Баумана”. -Москва, 2000. -Часть 1.- с. 167.

20. Борзов А.Б., Ноздрачев Д.А., Сучков В.Б. Модель входных сигналов автономных бортовых радиолокационных систем. Оборонная техника, 2000.- №1-2.- с. 66-71.

21. Справочник по радиолокации: в 4 т. // под ред. М. Сколника: пер. с англ. -М.: Советское радио, 1976. Т.1: Основы радиолокации. - 455 c.

22. Злобин С.Л., Осипов М.Л., Скосырев В.Н. Оценка эффективной поверхности рассеяния шара и эллипсоида вращения при сверхкороткоимпульсной радиолокации. // Радиотехника, 1999, № 12.- с. 3-9.

23. Теоретические основы радиолокации / В.Е.Дулевич, А.А. Коростелев, Ю.А. Мельник и др.; под ред. В.Е.Дулевича. - М.: Советское радио, 1964. - 732 с.

Список используемых индексов

Информация об авторах:

Борзов Андрей Борисович (1958 г. р.) - доктор технических наук, профессор кафедры автономных информационных управляющих систем МГТУ им. Н. Э. Баумана, руководитель отдела систем ближней локации НИИ СМ МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Область научных интересов: математическое моделирование характеристик рассеяния объектов сложной электрофизической структуры и формы.

Соколов Андрей Владимирович (1921 г. р.) - доктор технических наук, профессор, действительный член Академии инженерных наук РФ и Международной Академии информатизации, ведущий научный сотрудник ИРЭ РАН. Лауреат двух государственных премий СССР и премии СМ СССР.

Область научных интересов: распространение УКВ в различных средах, световолоконные и радиотехнические системы.

Сучков Виктор Борисович (1977 г. р.) - кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИИ СМ МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Область научных интересов: математическое моделирование характеристик рассеяния объектов сложной электрофизической структуры и формы.

Аннотация

Рассмотрена математическая модель входных сигналов систем ближней радиолокации (СБРЛ) от радиолокационных сцен, внешняя поверхность которых задана в виде полигональной модели. Показано, что использование полигональной модели сцены позволяет представить сферическую волну, облучающую радиолокационную сцену, суперпозицией локально плоских волн. Получена математическая модель спектра доплеровских частот входного сигнала СБРЛ, позволяющая учитывать расширение спектра отраженного сигнала за счет эффекта взаимного перемещения СБРЛ и объекта. В результате цифрового моделирования на ЭВМ получены характеристики входных сигналов СБРЛ и характеристики рассеяния сложных объектов в ближней зоне локации.

The mathematical model of input signals of systems of near radar-location from radar-tracking scenes which external surface is set as polygonal model is considered. It is shown, that use of polygonal model of a scene allows to present the spherical wave irradiating a radar-tracking scene by superposition of locally plane waves. The mathematical model of a spectrum of Doppler frequencies of an input signal of the system is received, allowing to take into account expansion of a spectrum of the reflected signal due to effect of mutual moving system and object. As a result of digital simulation on the computer characteristics of input signals of the systems and characteristics of scattering of complex objects in a near-field zone of a location are received.

Размещено на Allbest.ru