автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Повышение точности пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки методом поляризационной обработки сигналов

Московский государственный технический университет гражданской авиации

На правах рукописи Экз. N

Сафонов Сергей Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПЕЛЕНГАЦИИ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ В НЕОБОРУДОВАННЫХ МЕСТАХ ПОСАДКИ МЕТОДОМ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

05.12.04. "Радиолокация и радионавигация"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Московском государственном техническим лжиерппете гражданской авиации и Рижском высшем военном авиационном инженерном училище.

Научный руководитель - профессор, доктор технических наук

B. Р. Русинов

Официальные оппоненты - член-корреспондент АТ РФ, профессор,

доктор технических наук А.И. Логвин - старший научный сотрудник, кандидат технических наук

C. В. Процкж

Ведущая организация указана в решении Совета.

г* оз

Защита диссертации состоится " -> " о/С/ 1994 г. на заседании специализированного Совета Д.072.05.03 по присуждению ученой степени в Московском государственном техническом университете гражданской авиации (125838, Москва, Кронштадтский 0-р 20).

С диссертацией иозшо ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА. Автореферат разослан (И 1994 Г.

Заверенный отзыв проспи выслать по указанному адресу на им ученого секретаря специализированного Совета.

Ученый секретарь доцент, кандидат технических нау,

Н. И. Шенахаиов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Развитие воздушного транспорта предъявляет все возрастающие требования к условиям обеспечения высокой безопасности и регулярности полетов, которые определяются эффективной работой всей авиационной техники. Общепринято, что из всех этапов полета, наиболее трудным является управление воздушным судном (ВС) на этапе посадки. По данным международной ассоциации воздушного транспорта ИКАО около 50% всех летных происшествий произошли на этапе посадки. Поэтому предъявляются новые жесткие требования к надежности я точности наблюдения за взлетно-посадочной полосой (ВПП) на этапе захода магистральных ВС на посадку. Особой остроты проблема безопасности посадки возникает в связи с ростом парка самолетов деловой авиации и вертолетов, выполняющих полеты вне установленных воздушных трасс и осуществляющих посадку в необорудованных местах.

Безопасность управления ВС во многом определяется возможностями и эксплуатационными характеристиками бортовых радиолокацион ных станций (БРЛС). которые являются основным средством пеленгации наземных объектов. Реализация в БРЛС режима автоматического сопровождения одной или нескольких наземных целей позволит предсказывать опасность столкновения и вырабатывать целесообразную траекторию посадки. Применение современных БРЛС для пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки, а также для решения задачи визуализации ВПП, ограничено из-за низкой точности определения угловых координат целей, причиной которой являются угловые флуктуации сигналов (угловой шум), вызванные сложным многоточечным характером (протяженностью) реальных целей и влиянием переотражений от поверхности земли. Поэтому представляет интерес поиск новых методов и способов повышения точности пеленгации наземных объектов.

В этой связи возникает актуальная научно-практическая задача создания высокоэффективных всепогодных БРЛС миллиметрового диапазона, обеспечивающих необходимую точность пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки.

Целью работы является оценка влияния поляризационной обработки сигналов в перспективных БРЛС воздушных судов на точность определения угловых координат наземных объектов в необорудованных местах посадки.

Поставленная цель достигается решением' следующих основных задач:

1. Анализа зависимостей статистических характеристик угловых шумов сигналов протяженных целей от параметров выбранной модели радиолокационного сигнала.

2. Установления соотношений, определяющих связь поляризационных характеристик потряженных целей и антенны измерителя с параметрами ЭНВ в точке наблюдения.

3. Проведения анализа влияния алгоритмов поляризационного усреднения сигналов протяженных целей на вероятностные характеристики ошибок пеленга.

4. Разработки алгоритма моделирования флуктуационных ошибок пеленгации наземных объектов.

5. Оценки влияния поляризационной обработки сигналов в БРЛС на уменьшение флуктуационных ошибок пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки.

Научная новизна работы состоит в том. что в ней впервые:

1. Установлена аналитическая зависимость поляризационных характеристик протяженной цели и антенны измерителя с параметрами ЭНВ в точке наблюдения.

2. Проведен анализ влияния алгоритмов поляризационного усреднения сигналов протяженных целей на ошибки пеленга.

3. Разработан алгоритм Физико-математического моделирования углового шума сигналов наземных протяженных целей.

4. Получены результаты Физнкр-натематического моделирования при использовании поляризационной обработки сигналов о БРЛС для повышения точности пеленгации наземных объектов.

Практическая значимость работы состоит в том. что полученные результаты позволят":

1. Оценить влияние поляризационной обработки сигналов в БРЛС ка точнооть пеленгации наземных объектов п необорудованных местах посадки.

2. Обоснованно формулировать требования на разработку БРЛС визуализации ВПП.

3. Давать конкретные рекомендации для повышения точности определения угловых координат наземных объектов в необорудованных местах посадки и в условиях плохой видимости.

1. Результата анализа угловых флуктуации на основе обобщенной негауссовской модели отраженных сигналов. •

2. Анализ влияния поляризационных свойств сложных объектов и антенны измерителя на точность определения угловых координат.

3. Результаты анализа влияния алгоритмов поляризационного усреднения сигналов на вероятностные характеристики ошибок пеленга.

4. Результаты моделирования флуктуационных ошибок пеленгации в БРЛС наземных объектов в необорудованных местах посадки.

Внедрение результатов работы. Основные результаты работы внедрены в НИР, выполняемых по заказу ЦНИИ РЭС, НИИ "Стрела", в/ч 48230, а также в учебном процессе Воронежского ВВАИУ, что подт-рерждено соответствующими документами.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах и заседаниях кафедр Рижского ВВАИУ (1990...1992 г.г.), Рижского авиационного университета (1992г.). Рижского технологического университета (1991 г.). Московского государственного технического университета гражданской авиации (1991...1993 г.г.), Тамбовского ВВАИУ (1993 г.). Воронежского ВВАИУ (1993 г.), на научно-технических конференциях в Тульском ВВАИУ (1991 г.). Харьковском ВВАУРЭ (1991 г.).

Публинации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка цитируемой литературы. Обций объем диссертации составляет 148 страниц и включает '.8 рисунков, 9 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 103 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении обосновывается актуальность темы диссертацинной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, приведена структура изложения материала диссертации по разделам.

1. Применение бортовых РЛС для определения координат наземных объектов в необорудованных местах посадки. Анализ факторов, определяющих точность пеленгации наземных объектов и методов повышения точности пеленгации.

Важную часть систем радиообеспечения полетов, составляют метеонавигационные БРЛС. Они предназначаются для обзора воздушного пространства в передней полусфере ВС и для навигационного обзора земной поверхности. В режиме обзора земной поверхности БРЛС позволяет сформировать радиолокационную карту местности, на которой отображаются характерные наземные объекты, различающиеся между собой интенсивностью отраженных сигналов. При этом БРЛС способны осуществлять разрешение объектов по азимуту и дальности. В районах. где отсутствует псле наземного радиолокационного контроля, БРЛС представляет собой надежный источник информации, существенно повышающий безопасность полетов.

Повышающиеся требования к безопасности и регулярности поле- ' тов влекут за собой расширение функциональных возможностей РЛС. Помимо БРЛС общего назначения в граяданской авиации планируется использовать ряд специализированных БРЛС. разрабатываемых для отдельных классов ВС. либо для решения отдельных задач. Самой ответственной задачей полета ВС является обеспечение этапа захода на посадку и посадка. Для магистральных ВС нового поколения создается БРЛС визуализации ВПП. Для малых самолетов деловой авиации и вертолетов проводится исследование но созданию малогабаритных БРЛС д.ш предотвращения столкнозения ВС с наземными объектами в неоОорудовелных местах посадки. Применение современных БРЛС о рабочей длияи4 еолны 3 см для решения этой задачи ограничено из-за недостаточной точности определения угловых координат наземных

объектов. Высококачественное решение узкоспециализированной задачи обеспечения посадки возможно при переходе в более короткий диапазон длин волн БРЛС. что позволит достичь высокой разрешающей способности при гораздо меньшем диаметре антенны БРЛС. В связи с этим перспективным является применение техники милиметровых волн, которая в силу ряда особенностей также хорошо подходит для создания круглосуточных, всепогодных систем пеленгации.

В развитии БРЛС миллметрового диапазона прослеживается тенденция создания режима автоматического сопровождения нескольких наземных целей, что позволит вырабатывать команды управления ВС в условиях плохой видимости и в необорудованных местах посадки.

В работе проведен анализ Факторов, определяющих точность пеленгации наземных объектов БРЛС миллиметрового диапазона. Показано, что точность пеленгации в основном зависит от точностных характеристик угломерного канала БРЛС. Анализ факторов, ограничивающих точностные характеристики, позволил сделать вывод о том. что на малых дальностях, которые характерны для этапа посадки, и отсутствия радиопомех, точность пеленгации определяется угловыми флуктуациями сигналов (угловым шумом), обусловленными сложным многоточечным характером (протяженностью) цели и характеристиками отражения подстилающей поверхности. Поэтому при разработке перспективных БРЛС необходимо оценить влияние угловых флуктуация сигналов протяженных целей (ПЦ) на точностные характеристики угломерного канала БРЛС и определить эффективность методов повышения точности пеленгации.

В работе проводится анализ методов повышения точности пеленгации наземных объектов. Показано, что нелинейные методы практически не пригодны для использования в БРЛС. работающих на малых дальностях. Эффективность частотных методов зависит от многих факторов. Отмечается, что частотное усреднение ошибок пеленга дает выигрыш при угловом размере цели много меньше ширины диаграммы направленности антенны (ДНА). Учитывая, что в миллиметровом диапазоне БРЛС формирует узкую ДНА, соизмеримую с .линейными размерами наземных объектов на значительном участке этапа посадки, примече-ние частота!« методов для повышения точности пеленгации в миллиметровом диапазоне не целесообразно.

Наибольший интерес представляет поляризационный метод повышении точности пеленгации, которой может быть реализован в вил'''

различных алгоритмов поляризационной обработки сигналов. Физическими предпосылками к использованию поляриметрии в БРЛС является наличие в составе цели характерных отражателей, имеющих свойство изменять поляризацию падающей на них волны (деполяризаторов). При изменении параметров эллипса поляризации на передачу и прием происходит изменение разности фаз сигналов, отраженных от отдельных точек цели и, в отличии от частотных алгоритмов, из?тенение знака отклонения пеленга, т.е. происходит более глубокое дробление исходного процесса со значительными выбросами и перепадами амплитуды. что в конечном счете, приводит к более точному измерению угловых координат цели. Приводится описание алгоритмов поляризационной обработки сигналов, указывается, что отсутствие единого подхода на основе теории поляриметрии к решению данной проблемы не дает возможности оценить относительную эффективность по уменьшению ошибок пеленга алгоритмов поляризационного усреднения, определить наиболее предпочтительный из них, как с точки зрения точности пеленгации объектов, так и возможности технической реализации в БРЛС.

Все это потребовало проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

2. Анализ угло' к флуктуаций на основе обобщенной негауссовской модели отраженных сигналов.

В известных работах рассматриваются вероятностные модели отраженного сигнала применительно к определенным классам целей. К их недостаткам можно отнести как недостаточную универсальность при описании широкого класса сигналов, так II невозможность описания флуктуаций амплитуды более .глубоких, чей описываемых рэлеевс-кою моделью. Для этой модели коэффициент вариации амплитуды отраженного сигнала не превышает 0.52. в то время, как многочисленные эксперименты показывают, что данный коэффициент для реальных целей может существенно превышать указанную величину. Поэтому целесообразно использовать Солее общую модель отрааешюго сигнала, лишенную указанных недостатков.

Проведенный в работе анализ показал, что наиболее удачной моделью флуктуаций РЛ сигнала является обобщенное негауссовское

распределение, параметры которого имеют следующий физический смысл: <1 - характеризует число групп "блестящих" точек (отражает глубину Флуктуации РЛ сигнала на входе антенны БРЛС): fi - величину. обратную дисперсии отраженного сигнала, а % - интенсивность детерминированной составляющей.

Данная модель носит универсальный характер и включает в себя большинство одно- и двухпараметрических • моделей флуктуаций как частныо случаи (Рэлея, Райса,' Хойта. одностороннее гауссовское. однодоминаитное + рэлеевское. Максвелла-Больцмана. Накагами и др.). Это позволяет наиболее полно описывать процесс РЛ наблюдения различных по геометрической форме, размерам и отражающим свойствам протяженных целей.

В реальных условиях приема на входе антенны БРЛС вместе с полезным сигналов присутствуют и помехи (отражения от подстилающей поверхности, гидрометеоров и т. п.). При этом внешние помехи в ряде случаев являются негауссовскими случайными процессами. Поэтому в работе представлены аналитические выражения плотностей распределения вероятностей (ПРВ) Wf,„ (Е), интегральных законов распределения и $ -х начальных моментов для огибающей и отношения огибающих аддитивной смеси негауссовского полезного сигнала, описываемого негауссовским распределением и негауссовской помехи, описываемой законом Накагани. Данные выражения обобщают известные результаты и являются исходными при анализе вероятностных характеристик угловых флуктуаций сигналов протяженных целей.

В работа получены выражения для ПРВ относительной ошибки пеленга W(-J). математического ожидания mí и вероятности выхода пеленга за контур цели Р(Ж > 1) для двухточечной модели протяженной цели в случае, когда флуктуации огибающих принимаемых от "блестящих" точек (БТ) сигналов описывается ПРВ Wf„(Ei). Исследование двухточечной модели протяженной цели удобнее с методической точки зрения, а полученные с ее помощью результаты, как известно. мбгут быть "перенесены" на многоточечную.

.Проведенный э работе анализ показал, что угловые флуктуации сигналов самым существенным образом зависят от соотношения параметров принимаемых от БТ сигналов. Математическое ожидание изменяется в границах эффективного контура цели в пределах ±0,9. Возможный значения Р(МI > 1) легат в пределах 0,25...0,48. Физи-чес:<д тго означает, что п течении 25... 48% времени наблюдения

"кажущийся" центр цели может находиться за границами ее эффективного контура. Величина СКО относительной ошибки пеленга также изменяется в широких пределах и может более чем в 1,25 раза превышать размеры эффективного контура цели.

Полученные соотношения позволяют оценить возможные числовые значения ошибок пеленга широкого класса РЛ целей.

3. Анализ влияния алгоритмов поляризационной обработки сигналск протяженных целей на вероятностные характеристики ошибок пеленга

В работе проанализировано выражение для комплексной амплитуды напряженности поля ЭМВ произвольной БТ протяженной цели в точке ее наблюдения как функции поляризационных характеристик БТ и векторов поляризации передающей и приемной антенны измерителя, которое позволяет оценить степень влияния различных алгоритмов поляризационной обработки сигналов на уменьшение ошибок пеленга, определяемых угловыми флуктуациями сигналов.

На основе поляриметрии в работе получены выражения

для амплитуд и фаз принимаемых от БТ сигналов для двухточечной модели протяженной цели ; виде двух пар вибраторов при различных поляризационных режимах излучения и приема ЭМВ. Предложенная модель значительно упростила дальнейший анализ, но в то же время позволила отразить как сложность БТ. заключающуюся в случайности ичгенсивностей принимаемых от них сигналов по негауссовскому закону. так и их поляризационные характеристики, определяемые углами наклонов векторов поляризации вибраторов относительно горизонтальной оси. которые полагались равномерно распределенной от -7Г/2 до ¡Г/2 случайными величинами.

На основе полученных выражений в работе проведен анализ следующих алгоритмов поляризационной обработки сигналов.

1. Излучение на фиксированном линзйнок 'виде поляризации и одновременный прием в поляризационном базисе горизонтальная-вер-, тикальная поляризация.

2. Излучение на фиксированном линейном пиле поляризации и последующее поляризационное усреднение угловых флуктуаний сиггл-

- и -

лов. принятых на горизонтальную и вертикальную поляризации (ГП-ВП).

3. Поляризационное усреднение угловых флуктуаций сигналов за время эллиптического сканирования вектора поляризации приемно-пе-редающей (ПРМ-ПРД) антенны измерителя.

4. Поляризационное усреднение угловых флуктуаций сигналов за время линейного сканирования вектора поляризации ПРМ-ПРД антенны измерителя.

5. Поляризационное усреднение угловых флуктуаций сигналов за время полного поляризационного сканирования (ППС) вектора поляризации ПРМ-ПРД антенны измерителя.

Данные алгоритмы практически исчерпывают все возможные виды поляризационного усреднения сигналов и позволяют на основе единого подхода оценить их влияние на вероятностные характеристики ошибок пеленга.

В результате проведенного моделирования методом Монте-Карло получены гистограммы опщбок пеленга и рассчитаны их математическое ожидание пц , СКО , а также определена вероятность выхода "кажущегося" центра за контур цели Р(Ы| > 1) при различных алгоритмах поляризационной обработки сигналов.

Таблица

Виды обработки Статистические характеристики

п г- И

гтъ РОМ б, КМ>0

Фиксированная

поляризация 0,008 1,9 0, 38 -0.81 1,06 0,43

1-й алгоритм 0,04 2,12 0,34 -0,77 1,05 0,47

2-й алгоритм -0.006 1,39 0.25 -0.68 0,83 0,32

3-й алгоритм 0, 02 1,16 0, 23 -0.71 0, 55 0.31

4-й алгоритм 0 0.72 0,08 -0,61 0.5 0,13

5-й алгоритм 0 0,6 0,67 -0.5 0,42 0, 11

Анализ полученных результатов моделирования, представленных в таблице, показал, что первый алгоритм поляризационной обработки сигналов не дает в общем случае выигрыша в точности пеленгации по отношению к режиму работы на линейном фиксированном виде поляризации. который используется в настоящее время в БРЛС, в то же время алгоритмы 2,.. 5 поляризационного усреднения позволяют существенно уменьшить ошибки пеленга.

Максимальная точность определения угловых координат имеет место при использовании пятого алгоритма, который позволяет уменьшить 6>* и Р(1>)| > 1) более чем в 2.5 и 3.9 раза соответственно. При этом выигрыш в точности пеленгации зависит от соотношения интенсивностей и глубины флуктуаций принимаемых от БТ сигналов, а также от степени корреляции их поляризационных характеристик. В работе показано, что наиболее предпочтительным с точек зрения точности пеленгации и простоты реализации в БРЛС является четвертый алгоритм поляризационного усреднения сигналов протяженных целей, который позволяет уменьшить б* и Р(Ж > 1) в более чем в 2 и 3.3 раза соответственно, но в отличии от пятого алгоритма не требует создания дополнительного канала обработки.

4. Оценка флуктуационных ошибок пеленгации БРЛС наземных объектов в необорудованных местах посадки

При выборе путей построения современных БРЛС важную роль играет оценка эффективности функционирования предлагаемых технических решений. Для оценки влияния поляризационной обработки сигналов в БРЛС необходимо получить наиболее полные характеристики ошибок пеленга наземных объектов с учетом динамики движения ВС и объекта. Натурный эксперимент по определению ошибок пеленга наземных объектов в необорудованных местах посадки невозможен из-за вероятного несоблюдения условий безопасности. Кроме того, полный эксперимент можно осуществить только при наличии реальных источников радиопомех и состветствуищих радиоэлектронных устройств обработки. Нз практике, на первом этапе разработки систем, целесообразно использогть математическое мол^лнрование контура пеленгации [¡а ЦВМ. которое позволяет решать подобные- задачи с зьт.окоЯ

интенсивностью и воспроизводить широкий круг условий эксперимента.

Для оценки влчяния поляризационной обработки сигналов в БРЛС на точность определения угловых кординат наземных объектов разработан метод физико-математического моделирования (ФММ) флуктуаци-онных ошибок пеленгации при различных поляризационных ре симах излучения и приема ЭМВ (под фмм понимается процесс получения текущих значений флуктуационных ошибок пеленга, при реализации которого физическое измерение характеристик отражения цели сочетается с математическим моделированием параметров ее движения (учет микропрофиля дороги) и динамики движения ВС, а также моделированием характеристик подстилающей поверхности).

Моделирование угловых и траекторных нестаОильностей самолета и наземного объекта проводилось методом дискретных Формирующих фильтров. Получение суммарного отраженного сигнала осуществлялось с учетом результатов моделирования комплексных коэффициентов зеркального и диффузного отражения подстилающей поверхности.

В качестве объектов локации использовались модели УЛЗ-469. ПАЗ-672, ЗИЛ-130. ТЗ-500. Координаты Х0: . У, 2с1 и интенсивности отражения б; БТ с учетом поляризационных характеристик данных объектов устанавливались на основе результатов известных экспериментальных работ.

Результата ФММ проверялись на адекватность выбранной вероятностной модели флуктуация отраженных сигналов. Проверка по критериям Колмогорова-Смирнова и ^-квадрат показала, что гипотеза о распределении амплитуд сигналов по обобщенному негауссовскому распределению не противоречит экспериментальным данным.

В работе проведен анализ статистических характеристик угловых флуктуация сигналов Исследуемых типов целей. Установлено, что СКО ошибок пеленга составляет примерно 25... 30% их радиолокационной протяженности: спектры угловых флуктуация носят ярко выраженный низкочастотный характер и их эффективная ширина составляет единицы герц.

В результате моделирования флуктуационных ошибок пеленгации наземных объектов в работе получены следующие значения- математического ожидания (т«),СКО (£,) ошибок пеленга и Р(1-)1 >1) вероятности выхода КЦ за контур объекта:

- при режиме работы на Фиксированном линейном виде поляризации ПРИ-ПРД антенны измерителя:

-0.2...1.45; - 0.32... 2.81: P(M >1)-0.01.. .0.04 - 0.2.. .-1.01; éit - 0.31...0,97: P( M >l)-0,36... 0.56; - при использовании поляризационного усреднения угловых Флуктуация сигналов:

nw, -0.05...0,4; ¿Ц - 0.15...0.89; Р( M >1)-0.01... 0.03 mit- 0,05. ..0,36: dit - 0,1... 0.75; P(IVl>l)-0,07.. .0.15. Полученные результаты показали, что применение поляризационной обработки сигналов в БРЛС приводит к заметному повышению точности пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки. При этом СКО ошибок пеленга уменьшается от 1,4 до 3 раза; Р(|>)| >1) от 3,8 до 5 раз в зависимости от архитектуры объекта, по сравнению с ошибками пеленгации при режиме работы на фиксированном линейном виде поляризации ПРМ-ПРД антенны измерителя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ применения БРЛС для определения координат наземных объектов в необорудованных местах посадки, анализ факторов, определяющих точность пеленгации наземных объектов и методов повышения точчности пеленгации.

2. Обоснована вероятностная модель угловых шумов сигналов протяженной цели для случая, когда огибающие сигналов, отраженных от цели, являются негауссовскими (описываются обобщенным негаус-совским распределением при наличии негауссовской помехи).

3. Получены соотношения для общего случая, определяющие связь поляризационных характеристик протяженной цели, приемной и передающей антенн измерителя с параметрами ЭМВ в точке наблюдения.

4. Проведен анализ влияния алгоритмов поляризационной обработки сигналов протяженных целей на вероятностные характеристики ошибок пеленга.

5. Разработан алгоритм физико-математического моделирования угловых шумов сигналов наземных протяженных целей. Проведена проверка адекватности выбранного теоретического закона огибающей радиолокационного сигнала результатам ФММ. Проведен анализ статистических характеристик угловых Флуктуаций сигналов подвижных объектов (УАЗ-468, ПАЗ-672. ЗИЛ-130. ТЗ-500).

6. Проведена оценка влияния поляризационной обработки сигналов в БРЛС на повышение точности пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки.

Полученные результаты позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Повышение уровня регулярности полетов и безопасности посадки в необорудованных местах требуит высокой точности пеленгации наземных объектов, которая может быть достигнута на осносе повышения точности пеленгации БРЛС миллиметрового диапазона. При этом оснобным фактором, определяющим точность пеленгации наземных объектов при отсутствии радиопомех являптся угловые шумы сигналов, вызванные сложным многоточечным характером реальных объектов и влиянием подстилающей поверхности.

2. Для описания широкого класса радиолокационных сигналов, коэффициент вариации амплитуды которых превышает 0.52, целесообразным является применение обобщенной негауссовской модели отраженного сигнала.

3. Угловые флуктуации сигналов двухточечной модели протяженной цели существенным образом зависят от соотношения параметров сигналов, отраженных от "блестящих" точек и могут достигать значительных величин. Математическое ожидание относительной ошибки пеленга изменяется в границах эффективного контура цели в пределах 1 0,9. Вероятность выхода "кажущегося" центра (КЦ) цели за границы ее эффективного контура лежит в пределах 0.25... 0,48. Физически это означает, что в течении 25... 48% времени наблюдения КЦ цели может находиться за пределами ее контура. Среднее квадра-тическое отклонение относительной ошибки пеленга также изменяется в широких пределах и для случая симметричной цели и при сверхрэ-леевских флуктуациях сигналов может превышать значение 2,5.. Это означает, что СКО ошибки пеленга может более, чем в 1,25 раза превышать эффективный размер цели.

4. Соотношения, определяющие связь поляризационных характеристик протяженной цели и антенны измерителя с параметрами ЭМВ в точке наблюдения, позволяют с единых позиций оценить влияние различных алгоритмов поляризационной обработки сигналов на вероятностные характеристики ошибок пеленга протяженных целей с произвольными поляризационными характеристиками.

5. Применение алгоритмов поляризационной обработки сигналов в целом оказывает существенное влияние на повышение точности угломерных устройств. Выигрыш в точности пеленгации зависит от соотношения интенсивностей отражения "блестящих" точек и глубины флуктуаций принимаемых от них сигналов. Максимальная точность определения угловых координат при поляризационной усреднении имеет место при одинаковой интенсивности.отражения "блестящих" точек. По мере возрастания различий в интенсивности отражения "блестящих" точек протяженной цели, уменьшения глубины флуктуаций сигналов наблюдается некоторое снижение значений и Р(Ы1 >1). Наиболее предпочтительным для повышения точности пеленгации является поляризационное усреднение ошибок пеленга за время полного поляризационного сканирования вектора поляризации ЭМВ, которое позволяет уменьшить 6^ и Р(М>1) более чем в 2,5 и 3,9 раз соотвстс-

твенно. Наиболее предпочтительным с точки зрения точности пелен гации и практической реализуемости в БРЛС является поляризационное усреднение ошибок пеленга за время линейного сканирования вектора поляризации ЭМВ, которое позволяет уменьшить б* и Р(М >1) в 2 и 3,3 раза соответственно и не требует создания дополнительного канала обработки.

6. Огибающую флуктуирующего радиолокационного сигнала отраженного от образцов наземной техники (УАЗ-469. ПАЗ-672, ЗИЛ-130. ТЗ-500) с достаточной точностью можно аппроксимировать обобщенным негауссовским распределением.

7. СКО ошибок пеленга указанных выше образцов составляют примерно 25...30% их радиолокационной протяженности. Спектры угловых флуктуаций сигналов носят ярко выраженный низкочастотный характер. При этом их эффективная ширина составляет единицы герц.

8. Результаты сравнительного анализа точности пеленгации наземных объектов в необорудованных местах посадки свидетельствует о целесообразности использования поляризационной обработки сигналов в БРЛС. Ее применение позволит уменьшить СКО ошибок пеленга от 1.4 до 3 раз. Р(|>)| >1) от 3,8 до 5 раз в зависимости от архитектуры объекта, по сравнению с ошибками пеленгации при режиме работы на Фиксированном линейном виде поляризации ПРМ-ПРД антенны БРЛС.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Сафонов С.А., Агаев С.К. Поляризационные характеристики протяженной цели и антенны измерителя и их связь с параметрами ЭМВ // Методические материалы. Вопросы безопасности полетов и эффективности радиоэлектронных систем. - Рига: РВВАИУ. 1991. -вып. 10. - с. 10...15.

2. Русинов В.Р., Сафонов С.А., Агаев С.К. Анализ влияния алгоритмов поляризационной обработки сигналов на точность пеленгации протяженных целей // Пути повышения эффективности средств связи, радиотехнического обеспечения и автоматизированных систем управлеш!я ВВС. Тезисы докладов 5 НТК 15... 17 ноября 1991 г. -Харьков: ХВВАУРЭ. - 1991. - с. 18... 19.

3. Русинов В. Р.. Агаев С. К., Сафонов С. А. Поляризационный метод повышения точности определения угловых координат малоразмерных объектов // Пути совершенствования РЛС, методов их эксплу-

атации и ремонта. Материалы 8 НТК 2 и 3 февраля 1991 г. - Тула: ТВВАТУ. - 1991. - вып. 12. - С. 20. ..23.

4. Сафонов С.А., Агаев С.К. Тезисы докладов ХУ межвидовой ВПК молодых ученых и специалистов 14...16 мая 1992 г. - Щелково: - 1992.

5. Математическое моделирование протяженных объектов (п. 1.2). Отчет о НИР (заключительный). -Рига: РВВАИУ. Руководитель работы Русинов В. Р. .- 1990. - 72 с.

6. Анализ Факторов, определяющих точность пеленгации наземных объектов и методов повышения точности пеленгации (п.2). Отчет о НИР. - Рига: РВВАИУ. Руководитель работы Русинов В. Р. - 1991. -96 с.

7. Моделирование движения воздушного судна и наземного объекта. Отчет о НИР (заключительный). - Рига: РВВАИУ. Руководитель работы Викулов 0. В. - 1992. - 140 с.

Соискатель