Имитационная модель радиолокационной обстановки интеллектуальной системы управления распределенными средствами радиолокационных станций

Начало массового использования малых беспилотных летательных аппаратов в различных целях породило проблему их безопасного и контролируемого перемещения в пространстве. В статье показана целесообразность применения распределенных систем в целях повышения точности измерений траекторных координат воздушных объектов. Перечень функций, которые должны осуществлять распределенные системы обнаружения воздушных объектов включает управление режимами работы каждого источника локационных данных по сканированию области воздушного пространства, получение информации о движущихся объектах, вычисление по обработанным данным координат и направления движения (составляющих векторов скорости), а также прогнозирование положения воздушного объекта для принятия решения о выдаче информации в сопряженные системы. Предложены варианты схем расположения автономных пунктов наблюдения, а также их достоинства и недостатки. Описан процесс моделирования распределенной системы, состоящей из двух мобильных радиолокационных станций, применимой для отработки методов обнаружения и оценки координат воздушных объектов. Для разрабатываемой имитационной модели получены аналитические соотношения для расчета координат наблюдаемых воздушных объектов по дальномерной и угломерной информации. Предложена структурная схема этапов моделирования для определения траекторных координат воздушных объектов. Модель построена на основе угломерной и дальномерной информации, полученной по результатам проведения натурных экспериментов. Разработанная имитационная модель предназначена для выбора параметров проектируемых систем, а также отработки алгоритмов совмещения радиолокационных данных от двух автономных РЛС с общей зоной наблюдения в единое информационное поле для определения траекторных координат подвижного объекта типа БПЛА, а также для определения тактико-технических характеристик на этапе разработки функционального взаимодействия системы управления распределенными мобильными средствами.

1. Mahafza B.R. Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB. Chapman and Hall/CRC; 2016;(3):743. Available from: http://dx.doi.org/10.1201/b14904

2. Shishanov S.V., Myakinkov A.V. The system of the circular review for vehicles based on ultra-wideband sensors. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics.2015; (2):55- 61. (In Russ.)

3. Gimignani M, Paparo M, Rossi D, Scaccianoce S. RF design and technology supporting Active Safety in automotive applications. 2013 IEEE 10th International Conference on ASIC[Internet]. IEEE. 2013:1-4. Available from: http://dx.doi.org/10.1109/asicon.2013.6811875

4. Верба В.С., Меркулов В.И. (ред.). Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Москва: Радиотехника, 2010;(3):472.

5. Ji, Z., Prokhorov, D.: Radar-vision fusion for object classification. In: 2008 11th International Conference on Information Fusion. 2008:1–7.

6. William L. Melvin, James A. Scheer. Principles of Modern Radar vol. II: Advanced Techniques. Scitech publishing. 2013;2.

7. Зайцев Д.В. Многопозиционные радиолокационные системы. Методы и алгоритмы обработки информации в условиях помех. Москва: Радиотехника; 2007:96.

8. Raol J.R. Multi-Sensor Data Fusion with MATLAB. CRC Press; 2009:534. Available from: http://dx.doi.org/10.1201/9781439800058.

9. Nenashev V. A., Sentsov A. A., Shepeta A. P., "Formation of Radar Image the Earth's Surface in the Front Zone Review Two-Position Systems Airborne Radar," 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), Saint-Petersburg, Russia, 2019, pp. 1-5. http://doi.org/10.1109/weconf.2019.8840641

10. Радиолокационные системы авиационно-космического мониторинга земной поверхности и воздушною пространства / Под ред. В.С. Вербы, Б.Г., Татарского. Монография. М.: Радиотехника, 2014. - 576 с.

11. Ненашев В.А., Шепета А.П. Точностные характеристики определения координат объектов в двухпозиционной системе малогабаритных бортовых РЛС. Информационно-управляющие системы. 2020;(2):31-36. Available from: http://www.ius.ru/index.php/ius/article/view/4981.

12. Nenashev V. A., Shepeta A. P., Grigoriev E. K., Spindzak I. I., Sentsov A. A., Kapranova E. A. The program for calculating the mutual position of the two-position radar and the observed objects in the polar and Cartesian coordinate systems // Certificate of state registration of computer programs № 2018661851 RF, publ. 09/20/2018. ROSPATENT.

13. Nenashev V.A., Sentsov A.A., Shepeta A.P. The Problem of Determination of Coordinates of Unmanned Aerial Vehicles Using a Two-Position System Ground Radar. 2018 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). IEEE; 2018;5. Available from: http://dx.doi.org/10.1109/weconf.2018.8604329.

14. Wang R, Deng Y. Bistatic InSAR. Bistatic SAR System and Signal Processing Technology. Springer Singapore; 2017:235–275. Available from: http://dx.doi.org/10.1007/978-981-10-3078-9_8.

15. Shepeta A.P., Nenashev V. A. Modeling Algorithm for SAR. Proc. of SPIE Remote Sensing, Toulouse, France; 2015:9642; 96420X-1-9642OX-8. https://doi.org/10.1117/12.2194569.

16. Toro G.F., Tsourdos A. UAV sensors for environmental monitoring. Belgrade: MDPI. 2018:661. Available from: http://dx.doi.org/10.3390/books978-3-03842-754-4.

17. Richard Klemm (ed.). Novel Radar Techniques and Applications. Vol 1: Real Aperture Array Radar, Imaging Radar, and Passive and Multistatic Radar. London. Scitech Publishing, 2017;1. Available from: http://dx.doi.org/10.1049/sbra512f_pti.

18. Richard Klemm (ed.). Novel Radar Techniques and Applications. Waveform Diversity and Cognitive Radar, and Target Tracking and Data Fusion. London. Scitech Publishing. 2017;2.

19. Св-во гос. рег. базы данных 2020621680, Российская Федерация. База данных характеристик беспилотных летательных систем вертолетного типа / Сергеев М.Б., Григорьев Е.К., Ненашев В.А., Сенцов А.А., Ненашев С.А.; правообладатель СанктПетербургский гос. аэрокосм. ун-т. - № 2020621680; дата поступл. 09.09.2020; дата регистр. 15.09.2020.

20. Св-во гос. рег. базы данных 2020621690, Российская Федерация. База данных характеристик беспилотных летательных систем самолетного типа. / Ненашев В.А., Григорьев Е.К., Ненашев С.А.; правообладатель Санкт-Петербургский гос. аэрокосм. ун-т. - № 2020621690; дата поступл. 07.09.2020; дата регистр. 16.09.2020.

21. Св-во гос. рег. базы данных 2020621745, Российская Федерация. База данных характеристик беспилотных летательных систем мультикоптерного типа / Сергеев М.Б., Григорьев Е.К., Ненашев В.А., Сенцов А.А., Ненашев С.А.; правообладатель Санкт-Петербургский гос. аэрокосм. ун-т. - № 2020621745; дата поступл. 10.09.2020; дата регистр.

22. Сенцов А.А., Иванова Г.Р. Моделирование погонного ослабления радиоволн в дожде для проектирования радиолокационных систем. Сборник статей Международного научно-исследовательского конкурса «Студент года 2020». Издательство: Международный центр научного партнерства «Новая Наука», Петрозаводск, 2020: 99-106.