Реализация алгоритмов обработки стохастических сигналов в САПР РЛС

Цели. В 2020 г. завершилась опытно-конструкторская работа по созданию российской системы автоматизированного проектирования (САПР) радиолокационных станций (РЛС). Отличительной особенностью САПР РЛС являются богатые возможности для создания имитационных моделей и имитационного моделирования, что позволяет отрабатывать аппаратную часть и комплекс боевых алгоритмов РЛС с учетом конкретных условий боевого применения, средств воздушно-космического нападения и фоно-целевой обстановки. Цель настоящей статьи - обзор и демонстрация возможностей САПР РЛС в части реализации и отработки алгоритмов обработки стохастических сигналов.

Методы. В работе использовался математический аппарат линейной алгебры. Анализ характеристик алгоритмов проведен методом имитационного моделирования.

Результаты. В визуальном функциональном редакторе САПР РЛС создана имитационная модель РЛС секторного обзора с цифровой антенной решеткой. В состав пассивного канала входили следующие алгоритмы: алгоритм обнаружения стохастических сигналов; алгоритм оценивания числа стохастических сигналов; алгоритм пеленгации источников стохастических сигналов; алгоритм адаптивной пространственной фильтрации. В процессе имитационного моделирования алгоритмы обнаружения и оценивания числа выдавали корректный признак обнаружения и оценку числа сигналов. Алгоритм пеленгации оценивал угловое положение источников с точностью до долей градусов. Алгоритм адаптивной пространственной фильтрации подавлял сигналы мешающих сигналов до уровня ниже мощности собственных шумов антенны.

Выводы. Обширные возможности по разработке моделей функционирования РЛС, имеющиеся в российской САПР РЛС, позволяют детально моделировать процессы обработки различных видов сигналов. По результатам моделирования получены координаты целей и приведена оценка эффективности работы алгоритмов. Полученные результаты полностью соответствуют теоретическому прогнозу. Продемонстрированные в настоящей работе возможности САПР РЛС могут быть использованы специалистами в области радиолокации и обработки сигналов.

1. Созинов П.А., Коновальчик А.П., Саушкин В.П. Актуальные вопросы создания отечественной САПР для проектирования РЛС. Вестник воздушно-космической обороны. 2019;3(23):106-119.

2. Созинов П.А., Коновальчик А.П. Основные подходы к разработке отечественной системы автоматизированного проектирования радиолокационных станций и текущие результаты. Радиотехника. 2020;84(7-13): 62-74. https://doi.org/10.18127/j00338486-202007(13)-08

3. Коновальчик А.П., Конопелькин М.Ю., Щирый А.О., Арутюнян А.А. Этапы проектирования перспективных радиолокационных станций в специализированной САПР. Вестник воздушно-космической обороны. 2020;4(28):111-119.

4. Коновальчик А.П. Система автоматизированного проектирования радиолокационных станций: принципы построения процесса проектирования. Вестник воздушно-космической обороны. 2021;2(30):52-64.

5. Коновальчик А.П., Конопелькин М.Ю., Плаксен-ко О.А., Щирый А.О. Постановка задачи разработки и предварительная архитектура отечественной САПР РЛС полного сквозного цикла. Новые информационные технологии в автоматизированных системах. 2017;20:127-130.

6. Коновальчик А.П., Плаксенко О.А., Щирый А.О. Концепция многоуровневого проектирования РЛС в разрабатываемой САПР РЛС полного сквозного цикла. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017;17(4):889-892.

7. Коновальчик А.П., Конопелькин М.Ю., Плаксен-ко О.А., Щирый А.О. Отечественная система автоматизированного проектирования радиолокационных систем, комплексов и станций с учетом средств воздушно-космического нападения. Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018;10(1):40-47.

8. Коновальчик А.П., Плаксенко О.А., Щирый А.О. Функции имитации боевых действий в разрабатываемой отечественной САПР РЛС полного сквозного цикла. Вопросы радиоэлектроники. 2018;3:30-34.

9. Коновальчик А.П., Плаксенко О.А., Щирый А.О. Реализация имитационного моделирования в разрабатываемой отечественной САПР РЛС полного сквозного цикла. Новые информационные технологии в автоматизированных системах. 2018;21:290-293.

10. Коновальчик А.П., Плаксенко О.А., Щирый А.О. Обоснование облика перспективных радиолокационных станций посредством разрабатываемой отечественной системы автоматизированного проектирования. Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2019;11(1):4-11.

11. Skolnik M.I. Radar Handbook. Third Edition. McGraw-Hill; 2008. 1328 p.

12. Петров С.В. Синтез и анализ алгоритмов обнаружения стохастических сигналов в системах с многоэлементной антенной решеткой. Антенны. 2015;7:29-36.

13. Петров С.В. Синтез и анализ алгоритма оценивания числа стохастических сигналов в системах с многоэлементной антенной решеткой. Антенны. 2015;9:15-22.

14. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь; 2003. 200 с.

15. Van Trees H.L. Detection, estimation and modulation theory. Part IV. Optimum array processing. Wiley; 2002. 1443 p.

16. Ратынский М.В. Оценка эффективности адаптивной пространственной фильтрации. Радиотехника. 2013;8:38-44.