Рис. 8. Елемент апроксимації, який може бути затінений.
У блоці вимірювання сигнальних ознак розпізнавання формуються сигнали на виході амплітудного детектора (АД) приймача для випадків узгодженої вертикальної та горизонтальної поляризацій відповідно за формулами,. Тут  – елементи матриці після когерентного накопичення пачки відбитих імпульсів,  – результат некогерентного накопичення шумів, Tp – тривалість пачки з M імпульсів, n – номер пачки, отриманої в процесі спостереження цілі. Наступним кроком, що реалізується у блоці виділення ознак, є попередня обробка сигналу щодо усунення лінійного тренду та обчислення спектрів флуктуацій відбитих сигналів шляхом спектрального аналізу відліків з виходу АД приймача. Отримані амплітудно–частотні спектри використовуються для виділення модуляційних частот, що пов’язані з рухом БО. Крім цього, у блоці визначаються окремі траєкторні ознаки, які далі використовуються у сполученні з сигнальними у алгоритмах розпізнавання та визначення координат ВП.
У блоці алгоритмів розпізнавання зберігаються еталонні часові залежності значень частот, які отримуються за попередніми розрахунками. Алгоритм розпізнавання здійснює порівняння виміряної частоти з еталонними, обираючи найбільш близький за цим показником клас АС. Є можливість випробовування й інших алгоритмів з метою вибору найбільш придатних як за якістю розпізнавання, так і за обчислювальною складністю. У сполученні з сигнальними також використовуються траєкторні ознаки. За результатами розпізнавання приймається рішення про належність системи до певного класу (типу АС та величини заряду, що був застосований, і відповідно початкової швидкості БО).
У блоці визначення координат ВП за умови чутливості алгоритму до інформації розпізнавання визначаються координати ВП за МНК. Він дозволяє по отриманій виборці вимірів висоти БО yi знайти час його польоту до моменту його виявлення – t0 і кут його кидання –  за мінімумом величини  з використанням залежності fВ(t,б) для обраного класу АС. Після знаходження величини t0 із застосуванням залежності fД(t,б) обчислюється відстань від точки виявлення БО до ВП. У блоці також реалізований відомий алгоритм, що апроксимує траєкторію БО кубічним поліномом, який не застосовує інформацію про клас АС.
У блоці оцінки результатів моделювання методами математичної статистики обробляються результати ММ розпізнавання класу АС та визначення координат ВП з отриманням оцінок умовних ймовірностей вірного і помилкового розпізнавання та точностей визначення координат ВП в залежності від відношення сигнал–шум та терміну спостереження БО на траєкторії. Ймовірності розпізнавання оцінюються за частотою прийняття рішень на користь тої чи іншої системи із отриманням матриці умовних ймовірностей розпізнавання. Точність визначення координат ВП оцінюється за середнім квадратичним (СК) відхиленням визначених координат від істинного їх значення, яке задається умовами моделювання.
У третьому розділі наводяться результати з перевірки адекватності ММ та моделювання отримання ознак розпізнавання.
Адекватність ММ руху БО перевірялася за допомогою таблиць стрільби гармат для моделі поступального руху та порівнянням з експериментальними даними для якісної перевірки картини руху БО відносно ЦМ. СК похибки, отриманих шляхом ММ величин максимальної дальності у[d] та висоти у[h] складало 3,4 м та 2,3 м відповідно та не перевищували 5 метрів у діапазоні кутів кидання від 10 до 45 град. Характер обертального руху БО добре відповідає відомим експериментальним даним, наведеним Вентцелем Д.А. та Шапиро Я.М. у книзі “Внешняя балистика”(рис. 9) . Вказані дані про величину відхилення параметрів траєкторії та якісний збіг картини обертального руху снаряду відносно ЦМС дозволяють зробити висновок щодо адекватності ММ руху БО.
Рис. 9. Характер зміни орієнтації снаряду на початковій ділянці польоту близько 300 м;
а) експеримент для 84 мм БО, а) розрахунок для 76 мм БО.
Адекватність ММ розрахунку ПМР об’єктів чисельним методом із фасеточним способом описання їх поверхні на першому етапі перевірена порівнянням результатів чисельних розрахунків розсіяння ЕМХ від простих РЛ об’єктів (металева сфера та циліндр) на різних значеннях довжин хвиль з відомими теоретичними рішеннями цієї задачі Ноттом Е.Ф., Уфімцевим П.Я. Середня відносна похибка розрахунку діаграми ЕПР фасеточним методом при зміні кутів спостереження від 0 до 180 град при довжині сторони трикутної фасети 2,5 см складала для сфери – 4,1 %, а для циліндру – 3,7 % порівняно з теоретичними діаграмами ЕПР, отриманими за методом ФО. За результатами моделювання також встановлено, що мінімальне значення похибки розрахунку складової ЕПР за методом ФО досягається при розмірі сторони трикутної фасети близько л/(2,5...2,8). Відносна похибка розрахунку ЕПР металевої сфери при цьому складає приблизно 2,5 %.
Адекватність моделювання складової вторинного випромінювання від ребер із застосуванням співвідношення (1) перевірялася порівнянням отриманих значень ЕПР з відомими, отриманими за методом крайових хвиль (МКХ) Уфімцева П.Я. на прикладі кругового металевого циліндру довжиною 0,24 м, радіусом основи 0,06 м при довжині хвилі 0,05 м в інтервалі 5...75 град (рис. 10) (кут 90 град відповідає освітленню циліндра перпендикулярно основі). При цьому викривлені ребра апроксимувались сукупністю прямих ребер довжиною 0,021 м. Середня відносна похибка розрахунку ЕПР крайової складової для цього циліндру у вказаному діапазоні кутів візування у порівнянні з МКХ становила близько 16 % для Н–поляризації та близько 42% для Е–поляризації, а для суми складових розсіяння від гладкої поверхні та від ребер становила близько 7,5 % та 11,5 % для Н– та Е–поляризації відповідно (рис. 10), а її мінімальне значення досягається при довжині ребра л/5.
Рис. 10. Діаграма ЕПР циліндру від кута візування l=0,24 м, a=0,06 м, л=0,05 м, суцільна лінія – теорія, пунктир – розрахунок; а) Е-поляризація, б) Н-поляризація.
З метою перевірки адекватності ММ вторинного випромінювання БО також виконане порівняння результатів математичного і фізичного електродинамічного моделювання. Для цього виготовлялись фізичні моделі 122 мм БО у натуральну величину та циліндра, який використовувався для калібрування лабораторної експериментальної установки на двох довжинах хвиль 0,024 м та 0,047 м. Результати чисельного розрахунку (рис. 11а,в) і фізичного моделювання (рис. 11б,г) діаграм ЕПР БО, непогано збігаються за кількістю та розташуванням пелюстків, хоча їх рівні дещо відрізняються. Відхилення результатів фізичного моделювання від розрахункових пояснюється впливом кріплення, невиконанням умов дальньої зони при л=0,024 м та моностатичності (передавальна та приймальна антена знаходились одна від одної на відстані 20 см, що давало кут бістатичності близько 1,8 град).
Рис. 11. Залежності амплітуд відбитих від БО сигналів при вертикальній поляризації
а, б - л=0,024 м, в, г - л=0,047 м: а, г – чисельний розрахунок,
б, в – фізичне моделювання (и=0 град – ніс БО).
За результатами проведених досліджень зроблено висновок про адекватність ММ чисельного розрахунку характеристик вторинного випромінювання та можливість її застосування для імітації характеристик розсіяння в моделі дослідження ефективності радіолокаційного розпізнавання БО в РЛС РВП. До переваг запропонованої моделі можна віднести порівняну простоту визначення ПМР вісесиметричних об’єктів, універсальність щодо їх форми.
При моделюванні отримання сигнальних ознак розпізнавання імітувався зондувальний сигнал (ЗС) у вигляді послідовності гладких радіоімпульсів з частотою повторення 3200 Гц, довжина хвилі РЛС складала близько 5 см. Відношення сигнал–шум на виході приймача задавалося для початкової ділянки польоту БО тривалістю близько 1,5 с. З наближенням об’єкта спостереження до РЛС воно зростало пропорційно квадрату відстані до неї (рис.12).
Рис. 12. Приклад реалізації відбитого сигналу від БО (122 мм) на виході АД РЛС.
Тривалість спостереження БО при вимірюванні сигнальної ознаки задавалася тривалістю 1,28 с (цей час відповідає когерентному накопиченню пачки з 32 радіоімпульсів і подальшому спектральному аналізу по 128 відлікам сигналу після амплітудного детектування).
У спектрах амплітудних флуктуацій (рис.13) відбитого від БО сигналу отриманих за результатами 512 (кількість ненульових відліків сигналу складає 128) точкового швидкого перетворення Фур’є при відношенні сигнал–шум на виході приймача із урахуванням когерентного накопичення пачки близько 34 дБ на початковій ділянці руху БО (дискретність відліків за частотою складає 0,195 Гц при роздільній здатності 0,78 Гц) спостерігаються дві потужні складові на частотах повільних та швидких коливань БО.
Рис. 13. Спектри відбитого сигналу на виході АД для БО 122-мм, V0=690 м/с (а,б) та 152-мм, V0=606 м/с (в,г) на ділянці спостереження 1,28 с у різні початкові моменти спостереження:
а,в) 1 с; б,г) 2 с.
Значення більшої частоти поступово зростає при одночасному зменшенні амплітуди цієї складової, складова ж з частотою повільних коливань БО при цьому навпаки зменшується і зростає за амплітудою. Постійна складова та складова амплітуди сигналу, викликана наближенням об’єкту до РЛС, на відміну від спектру на рис. 2, усувалися шляхом віднімання лінійного тренду, який оцінювався за МНК по реалізації сигналу на ділянці спостереження. Значення напівсуми частот повільних та швидких коливань БО за результатами моделювання зменшується за час спостереження близько 5 с в залежності від калібру снаряду приблизно на 7...9 % відносно початкової частоти прецесії, що відповідає відомим експериментальним даним зовнішньої балістики.
У четвертому розділі, виходячи з встановленої залежності між частотами швидких та повільних коливань БО та спектрами амплітудних флуктуацій, запропоновано удосконалений метод сигнального розпізнавання типу АС. Ознакою розпізнавання за цим методом є напівсума частот повільних та швидких коливань БО або тільки частота складової повільних коливань, значення якої порівнюється з еталонними залежностями очікуваного значення цієї частоти для різних АС та початкових швидкостей БО, що отримуються за попереднім розрахунком (рис. 14).
Рис. 14. Характер зміни частоти на виході детектору напівсуми частот коливань БО (122 мм) при повному заряді: пунктир - еталонна, суцільна - виміряна при q2/2=28 дб.
Структурна схема пристрою розпізнавання (рис. 15) пояснює особливості реалізації методу за умови виявлення обох частотних складових з частотами f1, f2 та амплітудами A1, A2 після порогової обробки у блоці вимірювання значень частот.
Рис. 15. Пристрій виділення сигнальних ознак та розпізнавання.
Вибір певної еталонної залежності здійснюється за додатковими наближеними оцінками часу польоту БО до його виявлення  . Приклад вимірювання ознаки в процесі спостереження при куті кидання БО 15 град представлено на рис. 13. Можливість виявлення і якість вимірювання ознаки залежить від відношення сигнал–шум на виході АД  , де М – випадкова глибина амплітудної модуляції сигналу (рис. 12). У пристрої визначення координат ВП (рис.16) реалізується удосконалений МНК з мінімізацією показника  для пошуку кута кидання  та моменту початку спостереження БО  на траєкторії порівнянням координат висоти з еталонними траєкторіями, які є поліномами п’ятого ступеня для зберігання даних таблиць стрільби висоти fВ( ) і дальності fД( ) польоту БО.
Рис. 16. Пристрій визначення координат ВП.
Шляхом ММ отримані залежності СК помилки (СКП) визначення координат ВП від часу супроводження цілі на траєкторії для різних кутів кидання у випадку вірного визначення класу АС (рис.1) та помилкового рішення (існує додаткова систематична помилка від 300 до 1100 метрів).
Показником якості розпізнавання–визначення координат прийнято середнє значення СКП для М класів АС, яке є функцією часу спостереження і залежить від якості розпізнавання класу АС, де  – значення СКП визначення координат ВП у випадку прийняття гіпотези про належність АС класу k, коли вона належить класу і;  – апріорна ймовірність належності АС класу і;  – умовна ймовірність прийняття рішення про належність АС класу k, якщо вона належить класу і.
Якщо прийняти  =1/М,  ;  , тоді, тоді якість розпізнавання, при якій середня помилка визначення координат ВП, де – СКП визначення координат ВП для алгоритму, що не застосовує інформацію розпізнавання (рис. 17). Вимоги до якості розпізнавання класу АС, при якій забезпечується  м при малому терміні спостереження БО є високими  ~0,01.
Рис. 17. Вимоги до якості розпізнавання при застосуванні інформації розпізнавання при вимірюванні координат ВП. Суцільна лінія – усер(tспос)<усер0(tспос), пунктир – усер=40 м.
Тому разом з сигнальними необхідно застосовувати й траєкторні ознаки, а при отриманні близьких значень ознак для різних класів АС визначати координати ВП для кожного з цих класів АС, а вибір здійснювати за близькістю до результату визначення координат ВП за алгоритмом, що не застосовує інформації розпізнавання, що особливо придатне при терміні спостереження 5–6 с. Ще одним зі шляхів зменшення величини у є відмова від розпізнавання у випадках, коли ознака розпізнавання визначається ненадійною.
ВИСНОВКИ
В дисертації вирішена наукова задача, яка полягає в удосконаленні методу визначення координат вогневих позицій артилерійських гармат в РЛС РВП в умовах обмеженого часу спостереження БО на траєкторії.
Головні наукові і практичні результати роботи:
– Розроблено удосконалений метод сигнального розпізнавання класу АС, в якому на відміну від відомих використовується встановлений закономірний зв’язок між частотами прецесійно–нутаційних коливань БО та спектром амплітудних флуктуацій сигналу відлуння;
– Удосконалено метод визначення координат ВП із застосуванням МНК, що використовує порівняння даних траєкторних вимірювань з еталонними траєкторіями, завдяки використанню отриманих за спеціально розробленою методикою еталонних аналітичних двопараметричних залежностей та їх вибору за удосконаленим методом сигнального розпізнавання, який за умови вірного розпізнавання класу АС підвищує точність визначення координат у 3...5 разів;
Вперше стосовно РЛС РВП розроблено ММ для дослідження обробки відбитих від БО сигналів з метою розпізнавання типу АС та визначення координат ВП, яка на відміну від відомих дозволяє досліджувати комплексне вирішення задачі розпізнавання–визначення координат ВП і включає сукупність удосконалених ММ:
– модель руху БО відносно РЛС, яка на відміну від відомих, специфічно враховує відносну орієнтацію БО та РЛС і дозволяє отримати координати будь–якої точки БО в системі координат РЛС. Модель адекватно описує поступальний та обертальний рух БО, що підтверджено порівнянням із відомими даними таблиць стрільби та теоретичними і експериментальними даними зовнішньої балістики щодо руху БО;
модель вторинного випромінювання вісесиметричних БО різних типів для розрахунку динамічної ПМР, в якій на відміну від відомих для моделювання вихідної діагональної ПМР застосовується апроксимація рядами Котельникова реальної і мнимої складових елементів цієї матриці, а сама вихідна ПМР БО отримується за допомогою удосконаленої ММ розрахунку ПМР БО з фасеточним описанням поверхні, побудованої за допомогою САПР, яка відрізняється від відомих вперше запропонованим чисельностійким співвідношенням для урахування ефекту затінення та уточненою формулою для розрахунку відбиття від ребер. Модель дозволяє отримати ПМР БО на різних довжинах хвиль при довільній орієнтації БО відносно однопозиційної РЛС. Адекватність моделі підтверджена порівнянням з теоретичними розрахунками для об’єктів простої форми (сфера, циліндр) та електродинамічним моделюванням для БО типу артилерійський снаряд;
– моделі вимірювання сигнальних модуляційних ознак розпізнавання та розпізнавання класу АС, які відрізняються від відомих використанням алгоритму, побудованого за удосконаленим методом сигнального розпізнавання та порядком попередньої обробки сигналу, вони дозволяють розробити працездатну схему обробки сигналів для виділення ознак розпізнавання та розпізнавання класу нарізних АС;
модель визначення координат ВП в РЛС РВП, яка включає відомий алгоритм та алгоритм, що базується на удосконаленому методі визначення координат ВП і відрізняється від відомих можливістю урахування інформації з розпізнавання класу АС, модель дозволяє досліджувати алгоритми визначення координат ВП;
Комплекс зазначених моделей дозволяє проводити дослідження обробки відбитих РЛ сигналів в РЛС РВП щодо методів розпізнавання класу АС та визначення координат ВП.
Значення вирішеної наукової задачі для науки і практики. У роботі розроблена ММ, реалізована на ПЕОМ, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження процесів розпізнавання цілей та визначення координат ВП в РЛС РВП; розроблений алгоритм вимірювання ознак та розпізнавання класу нарізних АС і структурна схема пристрою розпізнавання, в яких за удосконаленим методом розпізнавання у сполученні з траєкторними використовуються сигнальні ознаки, можуть бути фізично реалізовані й використані в РЛС РВП; реалізована на ПЕОМ фасеточна ММ розрахунку характеристик вторинного випромінювання радіолокаційних об’єктів з апроксимацією їх поверхні за допомогою САПР може бути використана для дослідження характеристик розсіяння та радіолокаційної помітності об’єктів різної форми; розроблена методика отримання аналітичних залежностей та отримані аналітичні залежності для відтворення траєкторій БО дозволяють зменшити об’єм пам’яті обчислювача в задачах виявлення траєкторій БО та математичного моделювання; розроблені алгоритм та структурна схема пристрою визначення координат ВП, що застосовує інформацію розпізнавання типу АС, можуть бути використані при модернізації існуючих та створенні перспективних РЛС РВП з метою підвищення точності визначення координат ВП при обмеженому часі спостереження БО на траєкторії.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математическое моделирование движения цели в РЛС разведки огневых позицій // Збірник наукових праць №18. Ч. ІІ. – Хмельницький: Національна академія ПВУ, 2001. – С. 70 – 77.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Оцінка можливості виділення ознак розпізнавання цілей в радіолокаційних станціях розвідки вогневих позицій // Збірник наукових праць №7. – Одеса: ОІСВ, 2002. – С. 22 – 27.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Результати цифрового моделювання радіолокаційних характеристик складних об’єктів // Збірник наукових праць ОІСВ, №8. – Одеса: ОІСВ, 2003.–С.18–24.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Порівняльні результати цифрового та фізичного моделювання характеристик розсіювання радіолокаційних об’єктів // Збірник наукових праць ОІСВ, №9. – Одеса: ОІСВ, 2004. – С. 17–22.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Методика отримання аналітичних залежностей для спрощеного моделювання поступального руху балістичних об’єктів в РЛС розвідки вогневих позицій // Збірник наукових праць ОІСВ, №10. – Одеса: ОІСВ, 2005. – С. 21–24.
Барабаш Ю.Л., Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математична модель та результати моделювання сигнального розпізнавання й визначення координат гармат в РЛС розвідки вогневих позицій // Вісник Київського Національного університету імені Тараса Шевченка. – Київ: Київський університет, 2005. – № 10. – С. 6–9.
Барабаш Ю.Л., Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Методика та результати математичного моделювання радіолокаційного розпізнавання нарізних гармат в РЛС розвідки вогневих позицій // Збірник наукових праць ВІКНУ імені Тараса Шевченка. – Київ: ВІКНУ, 2006. – № 2. С. 6-12.
Математичне моделювання систем обробки багатовимірних сигналів в умовах випадкових збуджень: Звіт з НДР (заключний) / ОІСВ; №0103U008067; Інв. № 901/1. – Одеса, 2004. – 98 с.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математичне моделювання руху об’єктів з метою вирішення завдань їх радіолокаційного розпізнавання // Матеріали VІ міжнародної науково–методичної конференції “Удосконалення підготовки спеціалістів”.–Одеса:Астропринт, 2001. – С. 220.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математичне моделювання виділення радіолокаційних ознак розпізнавання балістичних цілей // Матеріали VІІ міжнародної науково–методичної конференції “Удосконалення підготовки фахівців”. – Одеса: Астропринт, 2002. – С. 234–235.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математичне моделювання виділення модуляційних ознак радіолокаційного розпізнавання // Труды ІІІ международной научно–практической конференции “Современные информационные и электронные технологии” (СИЕТ–2002). – Одесса: Нептун–технология, 2002.– С. 56.
Гончарук А.А. Математичне моделювання поступального руху снаряду // Матеріали міжвузівської НПК “Єдність навчання та виховання майбутнього фахівця в організації педагогічного процесу”. – Одеса: ОІСВ, 2002. – С 74.
Братченко Г.Д., Баранюк О.М., Гончарук А.А. Использование математической модели в задачах определения координат огневых позиций // Матеріали VІІІ міжнародної науково–методичної конференції “Удосконалення підготовки фахівців”.–Одеса: Астропринт, 2003. – С. 260.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Результати математичного моделювання алгоритмів екстраполяції траєкторії об’єкта в РЛС розвідки вогневих позицій // Матеріали міжвузівської НПК “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗСУ”. – Одеса: ОІСВ, 2003. – С. 138.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математична модель розпізнавання балістичних цілей в радіолокаційних станціях розвідки вогневих позицій // Матеріали ІІІ наукової конференції молодих вчених. – Харків: ХВУ, 2003. – С.73.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математична модель для дослідження алгоритмів обробки сигналів відлуння в радіолокаційних станціях розвідки вогневих позицій //Матеріали ІІІ науково–технічної конференції ВМС ЗСУ “Стан і розвиток ВМС ЗС України на сучасному етапі. Проблеми розвитку морського озброєння і техніки”, – Севастополь: СВМІ. 2003. – С. 141–142.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Математическое моделирование рассеяния осесимметричными радиолокационными объектами // Матеріали ІХ міжнародної науково–методичної конференції “Удосконалення підготовки фахівців”. – Одеса: Астропринт, 2004. – С. 242–243.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Особливості математичного моделювання визначення координат вогневих позицій в РЛС РВП з урахуванням інформації сигнального розпізнавання // Матеріали міжвузівської НПК “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗСУ”. – Одеса: ОІСВ, 2005. – С. 133–134.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Методика спрощеного моделювання поступального руху балістичного об’єкту в РЛС розвідки вогневих позицій // Матеріали Х міжнародної науково–методичної конференції “Удосконалення підготовки фахівців”. – Одеса: Астропринт, 2005. – С. 22–23.
Братченко Г.Д., Гончарук А.А. Результати математичного моделювання вимірювання координат стріляючих гармат із застосуванням інформації радіолокаційного розпізнавання в РЛС розвідки вогневих позицій // Матеріали ІV науково–технічної конференції ВМС ЗСУ “Стан і розвиток військово–морських сил ЗСУ”, – Севастополь: СВМІ, 2005. – С. 109–110.
АНОТАЦІЯ
Гончарук А.А. Метод визначення координат вогневих позицій із застосуванням інформації сигнального розпізнавання цілей у РЛС РВП. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 20.02.14 – озброєння і військова техніка.
Одеський інститут Сухопутних військ, Одеса, 2006.
Розв’язано актуальну наукову задачу удосконалення методу визначення координат вогневих позицій (ВП) артилерійських гармат в РЛС розвідки ВП в умовах обмеженого часу спостереження балістичних об'єктів (БО) на траєкторії з метою підвищення точності визначення координат ВП з використанням розпізнавання класу артилерійської системи (АС).
Аналіз методів виявлення траєкторій та радіолокаційного розпізнавання БО і математичне моделювання показали потенційну можливість підвищення точності визначення координат ВП у 3...5 разів при достовірному розпізнаванні.
Розроблено математичну модель оцінки якості розпізнавання і визначення координат ВП, що складається з блоків: руху, вторинного випромінювання, лінійної частини приймача, шумів і перешкод, вимірювання ознак розпізнавання, алгоритмів розпізнавання, визначення координат ВП і блоку оцінювання результатів моделювання, яка відрізняється від відомих можливістю моделювання комплексного вирішення задачі розпізнавання-визначення координат ВП.
Встановлено зв’язок між частотами прецесійно-нутаційних коливань БО та спектром амплітудних флуктуацій сигналу відлуння, й розроблено удосконалений метод сигнального розпізнавання класу АС. З його застосуванням удосконалено метод визначення координат ВП, з вибором траєкторії з сімейства двопараметричних еталонних за МНК. Розроблені структурні схеми пристроїв вимірювання сигнальних ознак і розпізнавання класу АС та визначення координат ВП.
Ключові слова: балістичний об’єкт, радіолокаційна станція, ознаки розпізнавання, сигнальне розпізнавання, визначення координат вогневих позицій.
АННОТАЦИЯ
Гончарук А.А. Метод определения координат огневых позиций с применением информации сигнального распознавания целей в РЛС РОП. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 20.02.14 – вооружение и военная техника.
Одесский институт Сухопутных войск, Одесса, 2006.
Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи усовершенствования метода определения координат огневых позиций (ОП) артиллерийских орудий в РЛС разведки ОП в условиях ограниченного времени наблюдения баллистических объектов (БО) на траектории с целью повышения точности определения координат ОП с дополнительным использованием радиолокационного распознавания класса артиллерийской системы (АС).
Анализ известных методов обнаружения траекторий и радиолокационного распознавания БО и проведенное математическое моделирование показали, что существует потенциальная возможность повышения точности определения координат ОП в 3...5 раз за счет дополнительного использования информации распознавания.
Впервые, относительно РЛС разведки ОП, разработана математическая модель оценки качества распознавания и определения координат ОП, которая состоит из блоков: движения, вторичного излучения, линейной части приемника, шумов и помех, измерения признаков распознавания, алгоритмов распознавания, определения координат ОП и блока оценивания результатов моделирования, которая отличается от известных возможностью моделирования комплексного решения задачи распознавания-определения координат ОП. Блоки моделирования обратного вторичного излучения и движения задают динамические характеристики вторичного излучения объекта, для имитации движения используется система дифференциальных уравнений поступательного движения и готовое решение для имитации вращательного движения вокруг центра масс. Вторичное излучение моделируется с использованием методов физической оптики, для расчета отражения от гладкой части, и метода краевых волн с использованием коэффициентов дифракции с применением аппроксимации поверхности фасеточным методом. Блок линейной части приемника имитирует согласованную фильтрацию отраженного сигнала, блок шумов и внешних помех предназначен для имитации внутренних шумов и задания необходимого уровня отношения сигнал-шум при распознавании. Блок выделения признаков распознавания содержит алгоритмы получения сигнальных и траекторных признаков распознавания. Также здесь производится предварительная обработка сигнала с целью удаления линейного тренда. Блок алгоритмов распознавания включает алгоритм принятия решения о принадлежности цели к определенному классу АС или отказ от распознавания. Здесь хранятся эталонные траектории БО в виде аналитических зависимостей, которые получаются предварительным моделированием. Блок определения координат ОП реализует алгоритмы определения координат ОП по известным и разработанным алгоритмам. В блоке оценки результатов моделирования выполняется статистическая обработка потока решений по распознаванию системы и отклонения определенных координат от истинных для расчета показателей качества распознавания и оценки точности определения координат ОП
Исходя из анализа совокупности сигнальных и траекторных признаков и методов радиолокационного распознавания, которые могут быть использованы в импульсной РЛС с простым узкополосным зондирующим сигналом, и теоретических уравнений внешней баллистики относительно характера вращательного движения БО, стабилизированного в полете собственным обращением, показано, что сигнальным признаком для распознавания нарезных АС могут быть характерные составные в спектре амплитудных флюктуаций отраженного сигнала. Установленная при этом связь между частотами прецесионно-нутационных колебаний БО и спектром амплитудных флюктуаций отраженного сигнала позволили разработать усовершенствованный метод сигнального распознавания класса АС.
С использованием этого метода усовершенствован метод определения координат ОП с применением МНК, который использует сравнение данных траекторных измерений с эталонными траекториями, благодаря использованию полученных по специально разработанной методике эталонных аналитических двухпараметрических зависимостей и их выбора, который при условии правильного распознавания класса АС повышает точность определения координат.
Разработаны структурные схемы устройств измерения сигнальных признаков и распознавания класса АС и определения координат ОП, которые реализуют усовершенствованные методы сигнального распознавания класса АС и определения координат ОП.
Ключевые слова: баллистический объект, радиолокационная станция, признаки распознавания, сигнальное распознавание, определение координат огневых позиций.
SUMMARY
Goncharuk A.A. Method of determination of coordinates of fire positions with un use information signal recognition of targets in the countermorter radar. – Manuscript.
Candidate of technical sciences dissertation by the 20.02.14 – armament and military technique – speciality. Odessa Army institute, Odessa, 2006.
The actual scientific task of improvement of method of determination of fire positions (FP) coordinates of artillery guns is untied in countermorter (CR) radar in the conditions of the limited time of supervision of ballistic objects (BO) on a trajectory with the purpose of exactness increasing determination of coordinates FP with the use of the artillery system (AS) class recognition.
Analysis of methods of trajectories detection of and radar recognition BO and showed the mathematical design potential possibility of rise of exactness increasing of coordinates determination FP at 3...5 times at true recognition.
The mathematical model of recognition quality estimation and determination of coordinates FP is developed, that consists of blocks: motion, secondary radiation, linear part of receiver, noises and jams, measuring of recognition features, algorithms of recognition, coordinate FP determination and block of evaluation of results of design, which differs from known by possibility of design of complex decision of task of recognition and FP coordinates determination.
Communication is set between frequencies of motions BO that by the power spectrum of radar echo fluctuations, and the improved method of signal recognition of class AS is developed. With his application the method of determination of coordinates FP is improved, with the choice of trajectory from family of twoparametric standard for MSE. The structure diagrams of devices for measuring signal features and class of AS recognition and determination of coordinates VP are developed.
Keywords: ballistic object, radar, recognition features, signal recognition, determination of fire positions coordinates.
| 
