Файл: Министерство обороны Российской Федерации Черноморское высшее военноморское орденов Нахимова и Красной звезды училище им. П. С. Нахимова Кафедра Радиотехнических систем выпускная квалификационная работа тема.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 30
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Судовая навигационная радиолокационная станция является одним
из основных радиотехнических устройств, обеспечивающим безопасность мореплавания и в настоящее время невозможно себе представить работу на флоте без её использования. Все пассажирские и грузовые суда, а также суда промыслового флота оборудуются в настоящее время современной радиолокационной аппаратурой, выпускаемой различными производителями. От должного функционирования этой аппаратуры зависит сохранность морских грузов, жизнь пассажиров и членов экипажа, снижение материальных расходов на ремонт и простои аварийных судов, а также предотвращение загрязнения окружающей среды.
Обнаружение объектов, расположенных в зоне видимости судовой РЛС сопряжен с необходимостью выделять полезный сигнал на фоне большого уровня помех.
Цель работы на основе анализа энергетических параметров сигналов, отражённых от неподвижных протяжённых надводных целей класса «Фрегат», по результатам записи экспериментальных данных определить наиболее информативный признак распознавания для заданных целей, а также разработать алгоритм распознавания протяжённых надводных целей класса «Фрегат» с заданными параметрами с использованием РЛС обзорного типа.
Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ ТТХ, ПРИНЦЫП РАБОТЫ РЛС ОБЗОРНОГО ТИПА, ПРИЕМНИК УСТРОЙСТВА ТИПОВОЙ МОРСКОЙ НАВИГАЦИОННОЙ РЛС
1.1. Назначение и задачи, решаемые морскими навигационными радиолокационными станциями
Радиолокационная станция — радиотехническая система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, пеленга (угла места) скорости и курса.
Судовые навигационные радиолокационные станции используются
в судовождении для обнаружения, определения координат и параметров движения различных надводных и береговых объектов, береговой линии
и других препятствий, способных отражать энергию зондирующих сигналов
в сторону РЛС. Решение этих задач позволяет обеспечить безопасность мореплавания при нахождении судов в узкостях и других стесненных условиях плавания; безопасное расхождение судов при пониженной
или ограниченной видимости; определение места судна по известным береговым или плавучим ориентирам и с помощью специально устанавливаемых РМО.
В судовых навигационных РЛС в основном используется импульсный метод радиолокации, который позволяет обнаруживать и наблюдать на экране радиолокатора одновременно большое количество целей, т. е. контролировать всю окружающую обстановку в радиусе действия станции.
К преимуществам импульсного метода относится сравнительная простота использования одной антенны как для передачи, так и для приема импульсных сигналов.
Недостатками импульсных навигационных РЛС являются необходимость применения больших пиковых мощностей зондирующих импульсов, сложность определения скорости движения объектов, невозможность измерения очень малых расстояний, относительно большая минимальная дальность действия РЛС, зависящая от длительности импульсов, минимальное значение которых ограничивается шириной частотного спектра и временем протекания переходных процессов в аппаратуре.
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ, ОТРАЖЕННЫХ ОТ НАДВОДНЫХ ЦЕЛЕЙ
КЛАССА «КОРВЕТ»
2.1. Общая характеристика исследуемых объектов
Две неподвижные протяженные надводные цели одного класса.
1. Первая протяженная надводная цель:
Длина(lц)-56,0 м.
Ширина(bц)-10,0м.
Водоизмещение судна - 630т.
2. Вторая протяженная надводная цель:
Длина(lц)-65,6 м.
Ширина(bц)-17,2 м.
Водоизмещение судна-1050т.
РЛС Балтика
Параметры РЛС: частота следования зондирующих импульсов (Fu=3500 Гц), угловая скорость вращения антенны (ΩА=120 град/сек),
режим работы – круговой обзор, длительность зондирующего импульса (τзи=0,05 мкс), частота дискретизации сигналов на выходе РЛС (Fd=40 МГц). Измерение амплитуды проводилось 8-ми разрядным АЦП.
При этом значение нулевого порогового уровня составляло 2^7
или в относительных единицах 127.
РЛС обнаружения надводных целей с цифровой обработкой сигналов
Ка диапазона, АЦП с частотой дискретизации 40 МГц и 8-ми разрядным уровнем квантования.
Условиями наблюдения исследуемых протяженных надводных объектов характеризовались следующими параметрами:
- в зоне обзора РЛС находились два объекта;
- пеленг облучения целей № 1 и № 2 составляли соответственно 70,2 и 70,6 градусов; дальность целей № 1 и № 2 составляли 3700 м и 3780 м.
- число подряд зарегистрированных пачек отраженных сигналов составило L=54 за время наблюдения tн =162 секунд.
Рис. 2.1 Две неподвижные надводные цели одного класса
В Приложении №1 представлены вычисления для надводных целей, которые определены следующими уравнениями: Um=f(Dц), Um=f(Пц).
Рис. 2.2 График дальности до целей Um=f(Dц)
Рис. 2.3 График пеленга целей Um=f(Пц)
Рис. 2.4 График Us=f(D,Пц) при Uп=127
Рис. 2.5 График Us=f(D,Пц) при Uп=127
Рис. 2.6 График радиолокационной плоскости целей по пеленгу и дальности
2.2. Исследование сигналов отраженных от цели № 1.
В качестве признака распознавания будем использовать суммарное значение амплитуды (Us) сигнала, отраженный от заданных целей
при различных уровнях пороговых сигналов.
, (1)где i=1……N, число дискретных отсчетов в азимутальной плоскости;
j=1……K, число дискретных отсчетов по дальности.
Согласно с выражением (1) для различных уровней порогов найдем значения Us(tн)=Uп-m, m=1…m-число заданных уровней порога. Данные вычисления для первой надводной цели приведены в Приложении 1.
1. При Uп=127 сумма суммарных значений амплитуды сигналов, отраженных от цели № 1 на интервале наблюдения (tн=162 сек., L=54) приведено на рис. 2.7.
Us1
L
Рис. 2.7 График флуктуаций US1=f(L) первой цели при Uп=127
Функция тренда имеет вид: US1-tr = C0 + C1 *(L), где: L –кол-во отсчетов
C0 = 2529,9
C1= 4,2753
Среднее значение Us1 считается по следующей формуле:
С имеющимися данными рассчитываем Us1-ш=Uизм-Uтр, как указано на рис. 2.8.
Us1
L
Рис. 2.8 График флуктуаций US1-ш=f(L) первой цели при Uп=127
Глава 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСПОЗНАВАНИЯ НАДВОДНЫХ ЦЕЛЕЙ
3.1. Разработка алгоритма распознавания надводных целей
Алгоритм распознавания представляет собой параллельную обработку двух каналов:
– измерения параметров сигналов, отражённых от надводных целей;
– формирования опорных сигналов первой и второй надводных цели.
Канал измерения параметров сигнала, отражённых от надводных целей состоит из:
– блока преобразования аналогового сигнала в цифровую форму
(блок 1). Данный блок представляет собой аналого-цифровой преобразователь, который осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровую форму, для обеспечения работы цифровых устройств обработки радиолокационных сигналов;
– блока формирования огибающей пачки суммарных значений амплитуды сигнала (блок 2). Данный блок предназначен для формирования пачки огибающих суммарных значений амплитуды сигнала отраженных от цели при Uп=140 за время облучения на заданном интервале наблюдения (tн).
Канал формирования опорных сигналов состоит из:
– блока цифрового измерения дальности (блок 3). Данный блок предназначен для измерения дальности до цели в цифровой форме;
– блока формирования значения амплитуды опорного сигнала для первой цели (блок 4). Данный блок формирует опорный сигнал суммарного значения амплитуды на основе проведённых исследований в главе 2.
По результатам проведённых исследований зависимости суммарных значений амплитуды от дальности определена функция тренда суммарных значений амплитуды в принятых пачках сигналов от дальности до цели. Наименьшую ошибку отклонения от измеренных значений имеет линейная функция тренда:
Приёмник
Канал формирования опорных сигналов
