AT ako výsledok analýzy vlastností prevádzky a fungovania lodného radaru na základe príslušnej prevádzkovej dokumentácie a skúseností praktické uplatnenie lodný radar v reálnych podmienkach, hlavné režimy prevádzky by mali byť:

pohotovostný režim (RO)- režim, v ktorom môže byť radar lode vo vypnutom alebo zapnutom stave, ale nie je pripravený na používanie hlavných funkcií.

Režim výcviku majstra lodí (RPS)

Spôsob prípravy vybavenia lodného radaru na zaradenie (RPA) - je vykonať externé vyšetrenie.

Režim nastavenia a nastavenia zariadenia (РНА) - spočíva vo vykonaní potrebných nastavení a úprav, kontrole zapnutého radaru a kontrole jeho správnej činnosti pri meraní navigačných parametrov.

Pripravený režim lodného radaru (RG) - režim, v ktorom je vybavenie lodného radaru a navigátora pripravené plniť svoje funkcie, vybavenie je v dobrom stave a nie je vyťažené meraním navigačných parametrov detekovaných objektov.

Režim definícií rádiovej navigácie (RRNO)- stav, ktorý charakterizuje vykonávanie hlavných úloh - detekcia objektu a meranie jeho pohybových parametrov.

Režim analýzy navigácie (VČAS)- režim, v ktorom sa realizuje počet pozorovaní, ktoré sú potrebné na získanie spoľahlivého odhadu meraného navigačného parametra.

Režim rozhodovania (DPR)- tu sa monitorujú potenciálne nebezpečné ciele a zároveň sa rozhoduje o zmene kurzu a rýchlosti.

Manévrovací režim (PM) - v tomto režime sa mení kurz plavidla a spôsob činnosti jeho motorov.

Režim prípravy na zapnutie zariadenia (RPVA)

Režim obnovenia hardvéru (RBA)

Režim rušivej expozície (RWP) - spôsob činnosti radaru, v ktorom je jeho fungovanie ovplyvnené rušením umelého alebo prírodného pôvodu.

Na základe zistených stavov (režimov) činnosti lodného radaru môžeme zostaviť konštrukčný a operačný model činnosti v podobe nasledujúceho grafu stavov a prechodov (obr. 1).

Konštrukčný a operačný model činnosti lodného radaru.

Keďže akceptujeme, že všetky toky, ktoré prenášajú systém zo stavu do stavu, sú najjednoduchšie, to znamená, že distribučné funkcie času, ktorý v nich systém strávi, sú exponenciálne, platia nasledujúce vzťahy:

α 1 2 = l/ T 1 2 ,

kde a 12 -

aplikácia,

T 12 - priemerný čas medzi týmito aplikáciami;

Α 23 = l/ T 23 ,

kde a 23 - intenzita výcviku navigátora,

T 23 - priemerný čas prípravy navigátora;

α 13 = l/ T 13 ,

kde a 13 - intenzita prijímania žiadostí o prípravu radarovej stanice pre

aplikácia,

T 13 - priemerný čas medzi týmito aplikáciami;

α 1,11 = 1/T 1,11

kde a 1,11 -

T 13 - priemerný čas medzi týmito režimami

α 34 = 1/T 34 ,

kde α 34 - intenzita prechodu zariadenia z režimu prípravy do režimu nastavenia a nastavenia,

T 34 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 3,11 = 1/T 3,11,

kde α 3,11 je frekvencia rušenia v režime prípravy zariadenia,

T 3 , 11 - priemerný čas výskytu takéhoto rušenia;

α 4,5 = 1/T 4,5,

kde α 45 je intenzita ukončenia režimu nastavenia zariadenia v režime pripravenosti,

T 45 - priemerný čas na prípravu zariadenia na zaradenie;

α 4,12 = 1/T 4,12 ,

kde α 4,12 je frekvencia rušenia v režime nastavovania a nastavovania zariadenia,

T 4.12 - priemerný čas medzi týmito nárazmi;

α 56 = 1/T 56 ,

kde α 56 je intenzita prechodu zariadenia z prípravného režimu do režimu rádionavigačných určovaní;

T 56 - priemerný čas prechodu do režimu;

α 59 = 1/T 59 ,

kde α 59 - intenzita prechodu zariadenia z režimu pripravenosti do režimu manévru;

T 59 - priemerný čas ukončenia pohotovostného režimu s prechodom do

manévrovací režim;

α 5,11 = 1/T 5;11

kde α 5,11 - intenzita prechodu zariadenia z pohotovostného režimu do pohotovostného režimu;

T 5.11 - stredný čas medzi poruchami v pohotovostnom režime;

α 5,12 = 1/T 5,12

kde a 5,12 - intenzita medzi pohotovostným režimom a režimom expozície zariadenia;

T 5.12 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 67 = 1/T 67 ,

kde α 67 - intenzita analýzy navigačných parametrov;

T 67 - priemerný čas medzi analýzami;

α 6,11 = 1/T 6;11

kde α 6,11 - poruchovosť zariadenia v režime definície navigácie;

T 6.11 - stredný čas medzi poruchami v režime v režime definície navigácie;

α 6,12 = 1/T 6,12

kde a 6,12 - intenzita rušenia v režime určovania rádionavigácie;

T 6.12 - priemerný čas výskytu takéhoto rušenia;

α 78 = 1/T 78 ,

kde α 78 - intenzita prechodu zariadenia z analytického režimu do rozhodovacieho režimu;

T 78 - priemerný čas prechodu do režimu rozhodovania;

α 7,10 = 1/T 7;10

kde α 7,10 - intenzita prechodu do režimu prípravy na zaradenie;

T 7.10 - priemerný čas prechodu do režimu prípravy zariadenia na zaradenie;

α 8,9 = 1/T 8,9

kde α 8,9 - intenzita medzi režimom rozhodovania a režimom manévru;

T 8,9 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 8,11 = 1/T 8;11

kde α 8,11 - poruchovosť zariadenia v rozhodovacom režime;

T 8.11 - stredný čas medzi poruchami v rozhodovacom režime;

α 8,5 = 1/T 8;5

kde α 8,5 - intenzita prechodu zariadenia z režimu rozhodovania do režimu pripravenosti;

T 8,5 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 8,10 = 1/T 8;10

kde α 8,10 - intenzita prechodu do režimu prípravy na zaradenie;

T 8.10 - priemerný čas prechodu do režimu prípravy zariadenia na zaradenie;

α 9,10 = 1/T 9;10

kde α 9,10 - intenzita prechodu z režimu manévru do režimu prípravy na zaradenie;

T 9.10 - priemerný čas prechodu do režimu prípravy zariadenia na zaradenie;

α 9,5 = 1/T 9;5

kde α 9,5 - intenzita prechodu zariadenia z režimu manévru do režimu pripravenosti;

T 9,5 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 10,1 = 1/T 10;1

kde α 10,1 - intenzita prechodu z režimu prípravy do pohotovostného režimu;

T 10.1 - priemerný čas prechodu do pohotovostného režimu;

α 11,3 = 1/T 11,3

kde α 11,3 - intenzita prechodu zariadenia z režimu obnovy do režimu prípravy zariadenia;

T 11,3 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 12,4 = 1/T 12;4

kde α 12,4 - intenzita zastavenia rušenia pri prechode do režimu nastavenia a nastavenia zariadenia;

T 12,4 - priemerný čas medzi týmito režimami;

α 12,5 = 1/T 12;5

kde α 12,5 - intenzita ukončenia vplyvu rušenia pri prechode do pohotovostného režimu;

T 12,5 - priemerný čas na zastavenie vplyvu rušenia pri prechode do pohotovostného režimu;

α 12,6 = 1/T 12;6

kde α 12,6 - intenzita ukončenia vplyvu rušenia pri prechode do režimu rádiovej navigácie definícií;

T 12.6 - priemerný čas na zastavenie vplyvu rušenia pri prechode do režimu rádionavigačného určovania;

Na základe údajov z praktickej aplikácie radaru a prevádzkovej dokumentácie nastavíme čas vyššie uvedených prechodov pre dva radary: radar č. 1 (najlepšie hodnoty) a radar č. 2 (najhoršie hodnoty) a zistíme aj zodpovedajúce intenzity. . Všetky údaje pre názornejšiu reprezentáciu sú zbúrané v tabuľkách č.1 a č.2.

Stôl 1

	Radar č. 1	Radar č. 2
T 1,2
T 2,3
T 3,4
T 3,11
T 4,5
T 4,12
T 5,6
T 5,9
T 5,12
T 5,11
T 6,7
T 6,12
T 6,11
T 7,8
T 7,10
T 8,9
T 8,11
T 8,10
T 8,5
T 9,10
T 9,5
T 10,1
T 11,3
T 12,4
T 12,5
T 12,6

Tabuľka číslo 2

α i,j	Radar č. 1	Radar č. 2
α 1,2
α 2,3
α 3,4
α 3,11
α 4,5
α 4,12
α 5,6
α 5,9
α 5,12
α 5,11
α 6,7
α 6,12
α 6,11
α 7,8
α 7,10
α 8,9
α 8,11
α 8,10
α 8,5
α 9,10
α 9,5
α 10,1
α 11,3
α 12,4
α 12,5
α 12,6

Záver: v tejto časti projektu kurzu bola vykonaná analýza vlastností prevádzky a fungovania lodného radaru, podľa získaných výsledkov boli identifikované hlavné režimy prevádzky a stanovený čas strávený v každom režime. Na základe získaných údajov boli vypočítané tieto pomery: α i , j =1/ T i , j

Predtým sme už uvažovali o modeloch radarových staníc.

Dnes vám chcem predstaviť recenziu modelu radaru P-18 "Terek" (1RL131), v mierke 1/72. Rovnako ako predchádzajúce ho vyrába ukrajinská spoločnosť ZZ model. Súprava má katalógové číslo 72003 a je zabalená v malej mäkkej kartónovej krabici s odnímateľným vrchom.

Vo vnútri sú plastové diely, resinové diely, fotoleptané diely a návod.

Vychádza z plastového modelu valníka Ural z r ICM , a väčšina z toho je prevzatá z neho. Tento model už bol opakovane zvažovaný, všetky nedostatky a spôsoby ich odstránenia boli podrobne a podrobne rozobraté, takže nevidím dôvod sa opakovať. Dá sa len povedať, že správnu kabínu a kolesá vyrába Tankograd.

Plastové sú aj niektoré prvky traverzy a vzpery antény. Ale ich kvalita sa mi naozaj nepáčila, je lepšie nahradiť tieto časti drôtom vhodnej časti.

Zo živice pochádza kovová dodávka automobilu s anténno-stožiarovým zariadením (AMU), bočnými podperami, prevodovkou pohonu antény.

Neexistujú žiadne špeciálne sťažnosti na živicové časti, existuje malé množstvo zábleskov, nie sú žiadne posuny alebo dutiny.

Stavebnica obsahuje dve fotoleptané dosky, ktoré obsahujú najmä prvky antény radaru P-18.

Kvalita leptania nie je uspokojivá, ale stojí za zváženie, že anténne direktory majú kruhový prierez, ale tu sa kvôli nákladom na technológiu získa štvorcový prierez.

V zásade môžete tieto uzly nechať tak, ako sú, ale môžete si vyrobiť prípravok a spájkovať riadidlá z drôtu a iný priemer. Samotný stožiar, skutočný radar P-18, je zostavený z rohov s plochými výstužnými prvkami. Tento moment správne sprostredkuje fotolept.

Inštrukcia je podľa dnešných štandardov veľmi primitívna. Áno, a pri bližšom skúmaní niektoré fázy zhromaždenia vyvolávajú otázky. Bol by som rád, keby výrobca podrobnejšie ukázal montáž tak komplexnej zostavy, akou je anténa radaru P-18.

Aby som odstránil väčšinu otázok o materiáli, urobil som pomerne podrobnú fotografickú recenziu prechádzať sa v Technickom múzeu AvtoVAZ v Togliatti.

Ešte je vhodné dodať, že radar P-18 „Terek“ (1RL131) sa skladá z dvoch strojov: riadiacej miestnosti s telom K-375 a stroja s AMU, o ktorom teraz uvažujeme. Pri práci na modeli by sa to malo brať do úvahy a mali by sa vyrábať dve autá naraz. Pri práci na hardvérovom stroji je potrebné vziať do úvahy umiestnenie a veľkosť poklopov na tele. Na to musíte nájsť dobré fotky a ak je to možné, vykonajte merania tohto produktu.

Na záver je potrebné poznamenať, že tento model zjavne nie je pre začínajúcich modelárov a na dosiahnutie slušného výsledku sa oplatí zásobiť sa časom a trpezlivosťou. Jeho cena v internetových obchodoch je približne 40 dolárov, čo v konečnom dôsledku nie je málo, pri aktuálnom kurze dolára.

absolventská práca

2.1 Matematický model radarová situácia

Radarová situácia je charakterizovaná umiestnením a povahou radarových objektov (cieľov) v oblasti pokrytia radarom, ako aj podmienkami životné prostredie ovplyvňujúce šírenie radarových signálov.

Pri šírení rádiových vĺn treba brať do úvahy jav rozptylu vĺn, t.j. závislosť fázovej rýchlosti od frekvencie signálu. Fenomén disperzie sa pozoruje v dôsledku skutočnosti, že index lomu atmosféry sa líši od jednoty, t.j. rýchlosť elektromagnetických vĺn je v tomto prípade o niečo menšia ako rýchlosť svetla.

Ďalším významným vplyvom šírenia rádiových vĺn v reálnom prostredí je zakrivenie smeru šírenia alebo lomu vĺn. Tento jav môže nastať v nehomogénnom médiu, t.j. médium so zmenou z bodového na bodový index lomu /4/.

Keďže všetky tieto efekty mierne menia charakteristiky radarového signálu, možno ich zanedbať.

Každý radarový cieľ alebo objekt je charakterizovaný svojou polohou v priestore, pohybovými parametrami, efektívnou odrazovou plochou (ERS), ako aj funkciou distribúcie EPR po povrchu objektu (pre rozmiestnené objekty).

Poloha objektu (cieľa) je charakterizovaná polohou ťažiska tohto objektu (cieľa) v niektorom referenčnom súradnicovom systéme /2/. V radare sa najčastejšie používa lokálny sférický súradnicový systém, ktorého počiatok sa nachádza v mieste antény radaru.

V pozemnom radare sa jedna z osí súradnicového systému zvyčajne zhoduje so severným smerom poludníka prechádzajúceho polohou radarovej antény a cieľová poloha C sa zistí z výsledkov merania sklonu D, azimut b a elevačný uhol c (obrázok 2.1). V tomto prípade je systém vzhľadom na zemský povrch nehybný.

Obrázok 2.1 - Miestne sférické súradnice

Meranie dosahu k cieľu rádiotechnickými metódami je založené na stálosti rýchlosti a priamosti šírenia rádiových vĺn, ktoré sú v reálnych podmienkach udržiavané s dostatočne vysokou presnosťou. Meranie vzdialenosti je redukované na stanovenie momentov vyžarovania sondovacieho signálu a príjmu odrazeného signálu a meranie časového intervalu medzi týmito dvoma momentmi. Čas oneskorenia odrazeného impulzu:

kde D je vzdialenosť medzi radarom a cieľom (obrázok 2.1), m;

c - rýchlosť šírenia rádiových vĺn, m/s.

Na určenie radiálnej rýchlosti pohybujúceho sa objektu sa využíva Dopplerov jav /3/, ktorý spočíva v zmene frekvencie pozorovaných kmitov, ak sa zdroj a pozorovateľ pohybujú voči sebe navzájom. Preto sa problém určenia radiálnej rýchlosti redukuje na určenie frekvencie odrazených kmitov v porovnaní s vyžarovanými. Najjednoduchšie a najpohodlnejšie pre radarové odvodenie kvantitatívnych vzťahov v Dopplerovom jave je založené na uvažovaní procesu "vysielanie - odraz - príjem" ako jediný. Nechajte oscilácie vstúpiť do antény:

Odrazený od stacionárneho cieľa a oneskorený o čas t 3 bude mať signál na vstupe prijímača tvar:

Tu je fázový posun:

ako aj konštantný fázový posun u C, ku ktorému dochádza pri odraze. Pri vzďaľovaní sa od radaru konštantnou radiálnou rýchlosťou, dosah.

kde V P je radiálna rýchlosť cieľa (obrázok 2.2), m/s.

Obrázok 2.2 - Radiálna rýchlosť cieľa vzhľadom na radar

Nahradením zodpovedajúcej hodnoty z (1) do (4) dostaneme:

Frekvencia odrazených kmitov, určená deriváciou fázy kmitov u C vzhľadom na čas, sa rovná:

Odtiaľ (8)

tie. keď sa cieľ vzďaľuje od radaru, frekvencia odrazených kmitov je nižšia ako vyžarovaných.

Hodnota

nazývaná Dopplerova frekvencia.

Výkon odrazeného signálu na vstupe radarového prijímača závisí od množstva faktorov /4/ a predovšetkým od odrazových vlastností cieľa. Primárna (dopadajúca) rádiová vlna indukuje vodivé prúdy (pre vodiče) alebo posuvné prúdy (pre dielektrika) na cieľovom povrchu. Tieto prúdy sú zdrojom sekundárneho žiarenia v rôznych smeroch.

Odrazové vlastnosti cieľov v radare sa zvyčajne odhadujú podľa efektívnej rozptylovej plochy (ESR) cieľa S 0:

kde o je koeficient depolarizácie sekundárneho poľa (0 ? o? 1);

P OTR \u003d S D 0 P 1 - výkon odrazeného signálu, W;

P 1 - hustota toku výkonu radarového signálu na sfére s polomerom R v blízkosti bodu, kde sa nachádza cieľ, W/m 2 ;

D 0 - hodnota vzoru spätného rozptylu (DOR) v smere radaru;

S je celková plocha rozptylu cieľa, m 2 .

RCS cieľa je koeficient vyjadrený v metroch štvorcových, ktorý zohľadňuje odrazové vlastnosti cieľa a závisí od konfigurácie cieľa, elektrických vlastností jeho materiálu a pomeru veľkosti cieľa k vlnovej dĺžke.

Túto hodnotu možno považovať za určitú oblasť S 0 ekvivalentnú k cieľu, ktorý je kolmý na rádiový lúč, ktorý izotropným rozptylom celého vlnového výkonu dopadajúceho naň z radaru vytvára v prijímacom bode rovnakú hustotu toku energie ako skutočný cieľ. Efektívna plocha rozptylu nezávisí od intenzity vyžarovanej vlny, ani od vzdialenosti medzi stanicou a cieľom.

Keďže meranie RCS reálnych objektov je v praxi náročné pre ich zložitý tvar, niekedy sa vo výpočtoch pracuje s hodnotou energie odrazenej od radarového objektu alebo s pomerom energie odrazenej k vyžarovanej.

Ak je radarový objekt rozmiestnený, t.j. pozostáva z mnohých nezávislých žiaričov, potom sa na nájdenie RCS použije jeden z dvoch modelov odrazu. V oboch modeloch je cieľ reprezentovaný ako súbor n bodových prvkov, medzi ktorými nie je dominantný reflektor (prvý model), alebo je jeden dominantný reflektor (druhý model), ktorý dáva stabilný odrazený signál.

V technickej radarovej literatúre /2, 4/ o radare sa používa zovšeobecnený Swerlingov model s distribúciou v tvare:

kde - priemerná hodnota EPR, m 2.

Tento výraz zodpovedá rozdeleniu 2 s 2k stupňami voľnosti, kde k určuje zložitosť modelu odrazu cieľa. Pri k = 1 dostaneme model s exponenciálnym rozdelením RCS a pri k = 2 cieľový model vo forme veľkého reflektora, ktorý mení svoju orientáciu v priestore v rámci malých limitov, alebo súbor rovnakých reflektorov plus najväčší reflektor. jeden.

Distribučný zákon amplitúd odrazeného signálu je redukovaný na zovšeobecnený Rayleighov zákon /4/:

kde E je amplitúda odrazeného signálu, V;

E 0 - amplitúda odrazeného signálu z dominantného žiariča, V;

y 2 - disperzia zložiek ortogonálnej amplitúdy, V 2 ;

I 0 - upravená Besselova funkcia prvého druhu nultého rádu:

V prípade skupinového žiariča, ktorý pozostáva z n bodových žiaričov, má distribučný diagram EPR v azimutoch veľmi zložitú štruktúru okvetných lístkov v závislosti od relatívnej polohy odrazových prvkov a vzhľadom na vzdialenosti medzi nimi. Preto môžu skupinové ciele v závislosti od ich uhlovej polohy vzhľadom na zornú líniu spôsobiť výrazné kolísanie sily odrazených signálov. Tieto výkyvy sa vyskytujú vo vzťahu k priemernej úrovni, ktorá je úmerná priemernej hodnote RCS pre nekoherentné sčítanie. Súčasne s kolísaním sily odrazeného signálu sú pozorované náhodné zmeny v jeho oneskorení a uhle príchodu.

Pre pohybujúce sa distribuované ciele vzniká jav interferencie kmitov sekundárneho žiarenia z rôznych bodov, ktorý je založený na zmene vzájomnej polohy bodových reflektorov cieľa. Dopplerov efekt je dôsledkom tohto efektu. Na popis javu sa používa diagram spätného rozptylu (DRD), ktorý charakterizuje závislosť amplitúdy odrazeného signálu od smeru /2/.

Okrem toho pri ožarovaní cieľov dochádza k fenoménu depolarizácie sondážneho signálu, t.j. polarizácie odrazených a dopadajúcich vĺn sa nezhodujú. Pre reálne účely existuje kolísavá polarizácia, t.j. všetky prvky polarizačnej matice /1/ sú náhodné a je potrebné použiť maticu číselných charakteristík týchto náhodných veličín.

Pri štatistickom prístupe k analýze radarových objektov sa na opis funkcií radarových objektov používa korelačná funkcia alebo korelačná matica /8/, ktoré charakterizujú zmenu parametrov objektu v čase. Nevýhodou tohto modelu je náročnosť výpočtov z dôvodu potreby použitia štatistických metód a zložitosť organizácie zadávania počiatočných parametrov.

Na základe vyššie uvedeného je pre popis radarového objektu potrebné poznať jeho polohu v priestore, rozsah v dosahu a azimute (pre distribuované objekty), RCS a jeho distribučný model, model pohybu objektu alebo zákon zmeny Dopplerovho prírastku. frekvencie odrazeného signálu, počet bodových žiaričov (pre skupinové žiariče).

Algoritmus, ktorý heuristicky vytvára optimálny graf pre problém decentralizovaného vyhľadávania

V našom prístupe chceme pochopiť, ako vyzerajú optimálne štruktúry. Analyzujte tiež povahu rastu cieľovej funkcie. Okrem toho by ma zaujímalo, či je možné vykonať vyhľadávanie rýchlejšie...

Grafické riešenie úloh lineárneho programovania

Matematický model je matematická reprezentácia reality. Matematické modelovanie je proces vytvárania a štúdia matematických modelov. Všetky prírodné a spoločenské vedy využívajúce matematický aparát ...

Problém minimalizácie nákladov na dopravné prostriedky

Meranie priehybu lúča v MathCAD

Vypočítame reakciu podpery: Skúmame vplyv daných síl a rozložených zaťažení na ohybový moment sekcií: Zostrojíme diagramy priečnej sily Q a ohybového momentu M: 2...

Simulačný model na vyhodnotenie a predpovedanie efektivity hľadania ponorky

1. Pobn:=Nobn/N - hlavný vzorec. Pravdepodobnosť detekcie pl; 2. Nobn:=Nobn+1, ak (t=tk3) alebo (t=tk4) - akumulácia detegovaných oblastí; 3. tk3:=t-ln(Random)/Y2, ak (t=tk1) a (tk2>tk1) - výpočet okamihu detekcie ponorky pomocou CPGU bez úniku; 4. tk4:=t-ln(náhodné)/Y3...

Modelovanie fungovania bibliografického systému

Je potrebné určiť priemernú dĺžku frontu k terminálu, pravdepodobnosť zlyhania a faktory zaťaženia počítača. Definujme si premenné a rovnice matematického modelu: Kzag.1, Kzag...

Modelovanie práce call centra

Definujme premenné a rovnice matematického modelu. V tomto prípade: l1,2 - intenzita prijímania žiadostí o pravidelné a urgentné rokovania; m - výkonnosť kanála; c - znížená intenzita; modelové rovnice:...

Model informačného systému oddelenia zásobovania podniku LLC "Biskvit"

Pri analýze a syntéze akýchkoľvek systémov vzniká problém skonštruovať model, ktorý popisuje fungovanie systému v jazyku matematiky, t.j. matematický model...

Spracovanie textových informácií v prostredí Delphi

Ako informácie, ktoré sa majú zašifrovať a dešifrovať, sa budú považovať texty postavené na určitej abecede. Tieto pojmy znamenajú nasledovné...

Vývoj programu, ktorý vypočíta určitý integrál lichobežníkovou metódou pre integrand

Metóda Runge-Kutta 4. rádu presnosti Posun z bodu do bodu nenastáva okamžite, ale cez medziľahlé body. V praxi je najpoužívanejšia metóda 4. rádu presnosti ...

Zoradiť podľa metódy počítania

Počítanie triedenia je triediaci algoritmus, ktorý používa rozsah čísel triedeného poľa (zoznamu) na počítanie zhodných prvkov...

1

Tento článok predstavuje model činnosti VKV radarovej stanice dlhého dosahu pod vplyvom prirodzeného pasívneho rušenia spôsobeného rozptylom vyžarovanej energie na nehomogenitách elektrónovej hustoty E-vrstvy ionosféry (aurorálne nehomogenity severné zemepisné šírky a magneticky orientované nehomogenity E-vrstvy ionosféry strednej šírky). Charakteristickým rysom prezentovaného modelu je zohľadnenie špecifík výskytu týchto pasívnych interferencií. Uvažuje sa o postupe modelovania detekcie odrazov od magneticky orientovaných nehomogenít E-vrstvy ionosféry. Ako príklad možno uviesť výsledky simulačného modelovania dopadu na VKV radarovú stanicu s dlhým dosahom s fázovaným anténnym poľom odrazov od magneticky orientovaných nehomogenít E-vrstvy ionosféry strednej šírky, ktoré sa líšia veľkosťou a hustotou elektrónov. , Sú zobrazené. Navrhnutý model je možné použiť pri vývoji softvér, určený na testovanie radarových staníc včasného varovania.

1. Bagryatsky B.A. Radarové odrazy od polárnych svetiel // Uspekhi fizicheskikh nauk. - Problém. 2, v. 73. - 1961.

2. Doluchanov M.P. Šírenie rádiových vĺn: učebnica pre vysoké školy. - M.: Komunikácia, 1972. - 336 s.

3. Mizun Yu.G. Šírenie rádiových vĺn vo vysokých zemepisných šírkach. - M .: Rádio a komunikácia, 1986. - 144 s. chorý.

4. Modelovanie v radare / A.I. Leonov, V.N. Vasenev, Yu.I. Gaidukov a ďalší; vyd. A.I. Leonova. – M.: Sov. rozhlas, 1979. - 264 s. od chorého.

5. Sverdlov Yu.L. Radarové štúdie anizotropných malých nehomogenít polárnej ionosféry: dis. … Dr. tech. vedy. - Murmansk, 1990. - 410 s.

6. Príručka radaru: per. z angličtiny. pod generálnou redakciou. V.S. Vŕby / vyd. M.I. Školník. V 2 knihách. Kniha 1. - M.: Technosféra, 2014. - 672 s.

7. Teoretické základy radaru / vyd. V.E. Dulevič. – M.: Sov. rozhlas, 1964. - 732 s.

8. Fyzika polárnych javov. - L.: Nauka, 1988. - 264 s.

9. Fyzika ionosféry / B.E. Brunelli, A.A. Namgaladze. – M.: Nauka, 1988. – 528 s.

Interferencia spôsobená rozptylom vyžarovanej energie na nehomogenitách elektrónovej hustoty oblasti E ionosféry (aurorálne nehomogenity (AN) severných zemepisných šírok a magneticky orientované nehomogenity (MOH) E-vrstvy ionosféry strednej šírky). ) majú významný vplyv na kvalitu fungovania radaru včasného varovania (RLS) rozsahu VHF. Prítomnosť rušenia vedie k preťaženiu primárneho systému spracovania signálu, vytváraniu falošných trajektórií a zníženiu špecifického podielu energie použitej na obsluhu skutočných objektov.

Článok predstavuje prístup k modelovaniu fungovania DO radaru pod vplyvom prirodzeného pasívneho rušenia spôsobeného vplyvom ionosféry.

Pozorované radarové stanice DO Akadémie vied severných zemepisných šírok a MOS vrstvy E ionosféry strednej šírky sú spravidla v rozsahu nadmorskej výšky 95-125 km, pričom hrúbka vrstvy nehomogenít je 0,5-20 km a ich pozdĺžne a priečne rozmery môžu byť až niekoľko stoviek kilometrov.

Výsledky experimentálnych štúdií polárnej interferencie a rádiových odrazov z POS vrstvy E ionosféry strednej šírky ukázali, že aj relatívne malé objemy rozptylu (nie viac ako jeden kubický kilometer) obsahujú súbor „pseudonezávislých“ reflektorov. pohybujúce sa voči sebe navzájom. V súlade s tým je amplitúda výsledného odrazeného signálu superpozíciou veľkého súboru komponentov zodpovedajúcich elementárnym vlnám s ich rozptylovými centrami (náhodné amplitúdy a fázy).

Všetky nehomogenity ionosféry nachádzajúce sa v celkovom objeme a ožarované vysielacou anténou sa stávajú zdrojmi rozptýleného žiarenia, ktoré ovplyvňuje prijímaciu anténu. Výkon signálu na vstupe prijímacej antény, vytvorený rozptylovým objemom, je určený vzorcom:

kde P I - vyžiarený výkon, W; D1 a D2 - smerovosť vysielacích a prijímacích antén; λ - vlnová dĺžka, m; η - stratový faktor v dôsledku média šírenia, neideálnych ciest spracovania signálu atď., 0 ≤ η ≤ 1; r1 a r2 sú vzdialenosti od vysielača a prijímača k stredu prvku dV oblasti rozptylu, km; σ' - špecifický RCS, je pomer celkového pozorovaného RCS k hodnote pulzného objemu osvetleného radarom (rozmer m2/m3 = 1/m).

Pri výpočtoch sa zvyčajne nepoužíva výkon prijímaného signálu, ale jeho pomer k výkonu šumu Psh na vstupe radaru - pomer signálu k šumu (SNR) q = Ppr/Psh.

Kombináciou všetkých parametrov súvisiacich s radarom do jedného faktora, ktorý sa nazýva potenciál radaru, vzhľadom na to, že pre radar TO r 1 ≈ r 2 dostaneme

V praxi sa potenciál radaru zisťuje z výsledkov experimentov v plnom rozsahu meraním q so známymi charakteristikami radaru a cieľa. Ak existuje potenciálny odhad, je vhodné použiť nasledujúci vzorec na výpočet SNR z objektov pozorovania umiestnených v ľubovoľnej vzdialenosti:

kde P 0 je odhad radarového potenciálu (hodnota číselne rovná SNR od cieľa s σ eff = 1 m2, nachádzajúceho sa na kolmici k plátnu antény, vo vzdialenosti R 0); R je rozsah, pre ktorý sa vypočítava SNR, km.

Výraz (2), berúc do úvahy odchýlku lúča fázovaného anténneho poľa v rovine azimutu a elevácie od normály antény a tiež berúc do úvahy polohu rozptylového objemu vzhľadom na maximá anténnych vzorov , má podobu

kde je funkcia, ktorá zohľadňuje zmenu potenciálu v závislosti od odchýlky vyžarovacieho diagramu od normálu; α 0 , β 0 - hodnota azimutu a elevácie zodpovedajúca maximálnemu potenciálu; α, β - aktuálne hodnoty azimutu a elevačného uhla zdroja signálu.

Funkcie, ktoré berú do úvahy zmenu veľkosti signálu v závislosti od polohy stredu rozptylového objemu vzhľadom na maximálny vyžarovací diagram vysielacích (prijímacích) antén pre radar s fázovaným poľom

kde NH, NV - počet žiaričov v rámci antény horizontálne a vertikálne; s - rozstup mriežky, m; λ - vlnová dĺžka radaru, m; α n, β n - uhly odchýlky stredu elementárneho objemu od normály; α x , β x - uhly odchýlky maxima RP v azimute a elevácii od normály.

Špecifické RCS ionizačnej oblasti

kde k = 2π/λ (λ je vlnová dĺžka radaru); χ je uhol medzi elektrickým vektorom dopadajúcej vlny a vlnovým vektorom rozptýlenej vlny; T je polomer priečnej korelácie (vo vzťahu k osám x a y), m; L - pozdĺžny (vzhľadom na os z) polomer korelácie, m; - stredné kvadratické fluktuácie koncentrácie elektrónov v oblasti rozptylu; λ N - vlnová dĺžka plazmy, m; θ je uhol medzi vlnovým vektorom dopadajúcich a rozptýlených vĺn; ψ je uhol medzi vlnovým vektorom dopadajúcej vlny a rovinou kolmou na os z (uhol pohľadu).

Vyhľadový uhol ψ je určený vzťahom

kde Hx, Hy, Hz sú zložky geomagnetického poľa v bode odrazu pozdĺž osí x, y, z smerujúcich na sever, východ a do stredu Zeme. Hodnoty Hx, Hy, Hz sú vypočítané podľa zvoleného modelu geomagnetického poľa Zeme, napríklad IGRF (International Geomagnetic Analytical Field);

rx, ry, rz - zodpovedajúce zložky vlnového vektora (vypočítané na základe súradníc radarovej dislokácie);

Vzhľadom na to, že DO radary registrujú spätný rozptyl, t.j. χ = 90° a θ = 180°, máme

(4)

Ako je možné vidieť z (3) a (4), primitívna derivácia integrandu v (3) nie je vyjadrená z hľadiska analytických funkcií a hodnoty SNR je možné získať numerickou integráciou.

Za predpokladu, že hodnoty L, T, , λN v rámci objemu rozptylu počas doby ožarovania majú konštantnú hodnotu, dostaneme

kde n je počet elementárnych objemov ΔV i, na ktoré je rozdelený celkový rozptylový objem ionizačnej oblasti V.

Na odhadnutie veľkosti objemu rozptylu MOS vrstvy E ionosféry zhora možno použiť výraz pre povolený objem radarovej stanice:

kde R je vzdialenosť od stredu rozptylového objemu; Δα, Δβ, ΔR - radarové rozlíšenie v azimute, elevácii, dosahu.

Analýza faktora v (5) ukazuje, že významne prispieva len pre tie hodnoty T2, ktoré sú blízke , zatiaľ čo

Vzhľadom na vyslovený predpoklad

Uvažujme o postupe modelovania činnosti DO radaru pod vplyvom NSP spôsobeného POS E-vrstvy ionosféry.

Poloha a rozmery oblasti rozptylu (AN, MOS vrstvy E ionosféry strednej šírky) v oblasti pokrytia radaru DO sú dané: geografickými súradnicami stredu; pozdĺžne a priečne rozmery; výška a hrúbka vrstvy.

Pre každý detekovaný signál sa v DO radare vytvorí značka. Značka sa chápe ako súbor číselných diskrétnych charakteristík získaných spracovaním prijatých ozveenných signálov. Špecifický súbor charakteristík, ktoré tvoria značku, závisí od typu radaru. Značka spravidla obsahuje odhady dosahu, azimutu, nadmorskej výšky, amplitúdy (výkonu) signálu, ako aj radiálnej rýchlosti pre radary, ktoré merajú Dopplerov frekvenčný posun prijímaného signálu.

Pri pohľade na jeden uhlový smer pre každý merací lúč sa podľa vzorca (7) vypočíta SNR. Výpočty sa vykonávajú s prihliadnutím na nasledujúce úvahy.

Rozmery elementárnych objemov by mali byť zvolené tak, aby uhol pohľadu zostal prakticky nezmenený v rámci ich limitov. Na získanie uspokojivej presnosti SNR by uhlové rozmery ΔV i (v azimute Δε e a elevácii Δβ e) nemali presiahnuť 0,1°. Na základe toho sa v každom povolenom prvku v dosahu lúč rozdelí na elementárne objemy. Pre každý stred ΔV i sa vykoná výpočet zemepisné súradnice a výšky (φ, λ, h). Sčítanie vo vzorci (7) sa vykonáva na elementárnych objemoch, ktorých stred (φ, λ, h) patrí do oblasti rozptylu. Hodnota ΔV i sa vypočíta podobne ako v (6).

Hodnoty λN a L zahrnuté vo vzorci (7) možno získať ako výsledok zovšeobecnenia experimentálnych štúdií publikovaných v .

Hustota rozdelenia pravdepodobnosti amplitúdy signálu odrazeného od AH a MOH ionosféry strednej šírky je opísaná Rayleighovým zákonom a mocnosť exponenciálnym zákonom . Modeluje sa dopplerovský posun frekvencie odrazeného signálu (pre DO radary, ktoré vykonávajú zodpovedajúce meranie). náhodná premenná, ktorý má normálne rozdelenie s nulovým matematickým očakávaním a RMS rovný 1 kHz.

Získavanie odhadov azimutu a nadmorskej výšky sa vykonáva v súlade s algoritmami prevádzky konkrétneho DO radaru.

Na obr. 1 a 2 znázorňujú výsledky modelovania značiek v rôznych rovinách, pričom sú v oblasti pokrytia radarom až do dvoch rôznych MOS vrstvy E.

Ryža. 1. Výsledky simulácie (heterogenita č. 1)

Ryža. 2. Výsledky simulácie (heterogenita č. 2)

Počiatočné údaje na radare: súradnice polohy: 47°N, 47°E; azimut osy oblasti pokrytia 110°; šírka oblasti pokrytia v azimute 120°, v elevácii 16°; šírka lúča v azimute 1,5°, v elevácii 1,5°; AR = 300 m; radarový potenciál 40 dB; prah detekcie 15 dB; prevádzková vlnová dĺžka radaru je 0,8 m. Na odhadnutie uhlových súradníc v každej súradnicovej rovine sa vytvoria dva pretínajúce sa diagramy žiarenia, vzdialené rovnakou mierou od smeru ekvisignálu – priesečníka diagramov (lúčov). Rozstup lúčov sa rovná polovici šírky vzoru na úrovni polovičného výkonu. Bolo simulovaných 15 cyklov zobrazenia oblasti pokrytia.

Parametre ionosférickej nehomogenity č. 1: stred sa nachádza v bode so súradnicami 50,4°N, 58,7°E; výška 105 km; výška hrúbka 3 km; pozdĺžny rozmer 5 km; priečny rozmer 5 km; L = 10 m; λN = 75 m.

Parametre ionosférickej nehomogenity č. 2: stred sa nachádza v bode so súradnicami 50,4 °N, 58,7 °E; výška 117 km; výška hrúbka 3 km; pozdĺžny rozmer 5 km; priečny rozmer 25 km; L = 10 m; λN = 75 m.

Analýza získaných výsledkov ukázala, že obmenou parametrov ionosférických nehomogenít je možné získať parametre značiek podobné parametrom získaným experimentálne pri prevádzke DO radaru pod vplyvom ionosférickej interferencie.

Navrhovaný model fungovania DO radaru pod vplyvom prirodzeného pasívneho rušenia spôsobeného odrazmi od ionosféry zohľadňuje vlastnosti fyzikálnych procesov, ktoré určujú špecifiká ich výskytu.

Model umožňuje vyhodnocovať algoritmy činnosti DO radaru pod vplyvom pasívneho rušenia spôsobeného vplyvom ionosféry a je možné ho použiť pri vývoji softvéru určeného na testovanie DO radaru.

Bibliografický odkaz

Azuka K.K., Stolyarov A.A. SIMULÁCIA FUNGOVANIA DLHÉHO VAROVNÉHO RADARU VKV DOSAHU POD VPLYVOM PRIRODZENÝCH PASÍVNYCH RUŠENÍ VZNIKNUTÝCH VPLYVOM IONOSFÉRY // Fundamental Research. - 2016. - č. 6-1. - S. 9-13;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40362 (dátum prístupu: 25.11.2019). Dávame do pozornosti časopisy vydávané vydavateľstvom "Academy of Natural History"

2.2 Matematický model radaru

Ako už bolo uvedené v odseku 1.1, hlavnými modulmi radaru sú anténna jednotka spolu s anténnym spínačom, vysielačom a prijímačom. Ako koncové zariadenie možno použiť veľkú triedu rôznych zariadení, ktoré sa líšia spôsobom zobrazovania informácií a neovplyvňujú prijímané radarové signály, preto sa s touto triedou zariadení nepočíta.

2.2.1 Matematický model antény

Jednou z hlavných charakteristík antény je jej vyžarovací diagram (DND) /5/, ktorý charakterizuje závislosť vyžarovaného výkonu od smeru (obrázok 2.3).

Obrázok 2.3 - Schéma napájania antény

Vzor antény v rovine azimutového rozsahu pri konštantnom uhle elevácie s rovnomerným rozložením poľa cez otvor je vyjadrený funkciou:

(14)

Uhol β pre rovnomerný pohyb antény v kruhu možno nájsť podľa vzorca:

(15)

kde ω je uhlová rýchlosť otáčania antény, rad/s.

Zvážte tvar odrazeného signálu v všestrannom radare. Keď sa anténa otáča, amplitúda sondovacích impulzov ožarujúcich cieľ sa mení v súlade so vzorom žiarenia. Tak sa ukáže, že sondovací signál ožarujúci cieľ je modulovaný a je opísaný časovou funkciou

kde s P (t) sú rádiové impulzy vysielača.

Predpokladajme, že terč prakticky nemení trvanie odrazených impulzov a že pohyb terča počas doby ožarovania možno zanedbať. Potom je odrazený signál charakterizovaný funkciou:

kde k je konštantný koeficient.

Pre radar s jednou anténou, v ktorom je vzor antény počas príjmu opísaný rovnakou funkciou F E (t) ako počas vysielania, je signál na vstupe prijímača zapísaný ako:

Pretože rýchlosť otáčania antény je relatívne nízka a posun lúča počas doby oneskorenia je oveľa menší ako šírka diagramu žiarenia, potom F E (t)≈F E (t – t W). Okrem toho funkcia charakterizujúca priebeh žiarenia z hľadiska výkonu:

(19)

kde β je uhol meraný v jednom smere od maxima k cieľovému azimutu, deg;

Θ 0,5 je šírka vyžarovacieho diagramu pri polovičnom výkone, počítaná v oboch smeroch od maxima (obrázok 2.3), deg.

Berúc do úvahy vyššie uvedené, (17) môže byť reprezentovaný ako:

tie. Impulzy na vstupe prijímača sa ukážu ako modulované v amplitúde v súlade so vzorom výkonu antény.

Cieľový azimut je určený parametrami snímača s uhlovým kódom (obrázok 2.4).

Obrázok 2.4 - Schéma zapnutia snímača prevodníka uhlového kódu

Keď sa anténa otáča, signály z foto žiariča sú zaznamenávané fotoprijímačom po prechode signálov cez otvory v doske umiestnenej na osi antény. Signály z fotodetektora sa prenášajú do čítača, ktorý generuje impulzy nazývané AHP impulzy (malé intervaly azimutu). Uhol natočenia antény a následne azimut prijímaného radarového signálu je určený impulzmi AHP. Počet AHP sa zhoduje s prevodným faktorom merača a určuje presnosť merania azimutu.

Na základe vyššie uvedeného je anténny modul charakterizovaný nasledujúcimi parametrami: tvar vyžarovacieho diagramu a jeho šírka, zisk antény, počet MAI.

2.2.2 Matematický model vysielača

Vysielacie zariadenie možno charakterizovať výkonom žiarenia, počtom a typom snímacích signálov a zákonom ich usporiadania.

Dosah radaru v prípade optimálneho spracovania signálu a danej spektrálnej hustoty šumu závisí od energie sondovacieho signálu bez ohľadu na jeho tvar /5/. Vzhľadom na to, že obmedzujúci výkon elektronických zariadení a zariadení s anténnym napájačom je obmedzený, zvýšenie dosahu je nevyhnutne spojené s predĺžením trvania impulzov, t.j. so znížením rozlíšenia potenciálneho rozsahu.

Komplexné alebo energeticky náročné signály umožňujú vyriešiť protichodné požiadavky na zvýšený dosah detekcie a rozlíšenie. Pri použití vysokoenergetických signálov sa rozsah detekcie zväčší. Zvýšenie energie je možné zvýšením buď výkonu alebo trvania signálu. Výkon v radare je zhora limitovaný možnosťami rádiofrekvenčného generátora a najmä elektrickou silou napájacích vedení spájajúcich tento generátor s anténou. Preto je jednoduchšie zvýšiť energiu signálu zvýšením trvania signálu. Dlhotrvajúce signály však nemajú dobré rozlíšenie rozsahu. Komplexné signály s veľkou bázou môžu tieto rozpory vyriešiť /7/. V súčasnosti sú frekvenčne modulované (FM) signály široko používané ako jedna z odrôd komplexných signálov.

Celý súbor signálov FM možno opísať pomocou vzorca:

(21)

kde T je trvanie impulzu, s;

t – čas, argument funkcie, mení sa v rámci , s;

b k sú expanzné koeficienty signálovej fázy v sérii;

f 0 je nosná frekvencia signálu, Hz.

V skutočnosti pre n = 1 dostaneme lineárne frekvenčne modulovaný (chirp) signál, v ktorom koeficient b 0 - základ signálu - možno nájsť ako:

(22)

kde Δf je frekvenčná odchýlka signálu cvrlikania, Hz.

Ak vezmeme n = 1 a frekvenčnú odchýlku Δf = 0 Hz, tak dostaneme MONO signál alebo video impulz s pravouhlou obálkou, ktorý je tiež široko používaný v radaroch na detekciu cieľov na krátke vzdialenosti.

Ďalším spôsobom zvýšenia energie signálu pri zachovaní krátkeho trvania impulzu je použitie zhlukov impulzov, t.j. séria impulzov oddelených intervalmi medzi impulzmi sa považuje za jeden signál. Energia signálu sa v tomto prípade vypočíta ako súčet energií všetkých impulzov /7/.