СИСТЕМНАЯ ТЕОРИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РАДИОГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ ПОТОКА ОБЪЕКТОВ В СИТУАЦИЯХ КОНФЛИКТА : СИСТЕМНА теорії динамічних Радіоголографічних ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ПОТОКУ ОБ'ЄКТІВ В СИТУАЦІЯХ КОНФЛІКТУ

brief description

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина
На правах рукописи
МАТЮХИН НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ
УДК 621.396.96
СИСТЕМНАЯ ТЕОРИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РАДИОГОЛОГРАФИЧЕСКИХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ ПОТОКА ОБЪЕКТОВ В
СИТУАЦИЯХ КОНФЛИКТА
Специальность 05.12.17 - радиотехнические и телевизионные системы
Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Научный консультант
Барышев Игорь Владимирович
доктор технических наук, профессор
Харьков – 2012

СОДЕРЖАНИЕ
Список условных обозначений
Введение
Раздел 1. Методологические основы построения динамических
и адаптивных радиолокационных систем
1.1. Системное проектирование динамических и адаптивных ра-
диолокационных систем
1.2. Методологические основы построения перспективных радио-
локационных систем и системной теории
1.3. Внешняя среда, действующая по входу и выходу системы.
Динамический и адаптивный характер поведения внешней среды
1.4. Необходимость создания динамических и адаптивных радио-
локационных систем
1.5. Этапы развития информационных систем комплексов потреб-
ления радиолокационной информации.
1.6. Классификация локаторов по способности анализировать со-
стояние внешней среды и изменять свое состояние.
1.7. Обеспечение трехмерного пространственного разрешения по-
рядка длины волны и высокой энергии зондирующего сигнала путем по-
строения многочастотной и многопозиционной когерентной системы.
1.8. Проблемные задачи наблюдения потока объектов в условиях
радиолокационного конфликта и методы их решения.
Заключение по разделу 1
Раздел 2. Методы конфликтного управления состоянием ин-
формационной системы
2.1. Дифференциально-игровая модель взаимодействия информа-
ционной системы с внешней средой в форме конфликта и взаимной адап-
тации
2.2. Методы компенсации влияния помех, основанные на увели-
чении апертуры антенны на передачу и прием (методы «грубой силы»)

2.3. Метод прямого управления системными параметрами систе-
мы и внешней среды в процессе выполнения радиолокационных опера-
ций
Заключение по разделу 2
Раздел 3. Методы голографической обработки волнового поля в
информационных системах, создаваемых на основе применения сфе-
рических, сплошных и кольцевых крупноапертурных антенн
3.1. Метод линейной обработки волнового поля в радиогологра-
фической системе при наблюдении протяженных объектов
3.2. Метод нелинейной обработки волнового поля в радиоголо-
графической измерительной системе при наблюдении одиночных точеч-
ных объектов
3.3. Адаптация радиоголографической системы к внешней среде
при обработке волнового поля
Заключение по разделу 3
Раздел 4. Методы построения и технический облик перспектив-
ных многопозиционных когерентных (радиоголографических), мно-
гофункциональных, многочастотных, многолинейных информаци-
онных систем
4.1. Методы построения систем, создаваемых на основе примене-
ния сплошных крупноапертурных антенн. Метод возвращающегося мо-
дульного ресурса.
4.2. Методы построения систем, создаваемых на основе примене-
ния разреженных крупноапертурных антенн. Бортовая кооперативная
многопозиционная пространственно-когерентная (радиоголографиче-
ская) информационная система
4.3. Методы построения систем, создаваемых на основе примене-
ния сверхкрупноапертурных многокольцевых антенн
4.4. Методы построения систем, создаваемых на основе примене-
ния среднеапертурных сферических антенн. Наземные, бортовые и кора-

бельные радиоголографические информационные системы
Заключение по разделу 4
Раздел 5. Методы синхронизации (фазировки), юстировки и ав-
тофокусировки среднеапертурных, крупноапертурных и сверхкруп-
ноапертурных антенн
5.1. Системный анализ известных и предлагаемых квазиопти-
мальных способов автофокусировки антенны радиоголографической сис-
темы в условиях влияния турбулентной атмосферы
5.2. Синхронизация антенных позиций радиоголографической
системы
5.3. Юстировка общей антенны радиоголографической системы.
Прецизионное определение местоположение антенных позиций
5.4. Когерентность волнового поля на апертуре антенны радиого-
логафического локатора, рассеянного точечным, сосредоточенным и про-
тяженным объектом
Заключение по разделу 5
Раздел 6. Основы системной теории оптимальных динамиче-
ских радиолокационных систем
6.1. Математическая постановка задачи динамического синтеза
информационной системы методами конфликтного управления
6.2. Методы определения уравнений состояния и динамики опе-
рационных (однофункциональных) систем
6.3. Вероятностные характеристики операционных систем
6.4. Методы определения уравнений состояния и динамики по-
лиоперационной (многофункциональной) системы
6.5. Методы определения уравнений состояния и динамики поли-
линейной (многоканальной) системы
6.6. Оптимизация системных параметров и состояния системы ме-
тодами решения многомерных экстремальных задач вариационного ис-
числения с ограничениями в форме равенств и неравенств

Заключение по разделу 6
Раздел 7. Основы системной теории оптимальных адаптивных
радиолокационных систем
7.1. Концепция и методы системной теории синтеза оптимальных
адаптивных радиолокационных систем
7.2. Примеры реализации методов системной теории синтеза оп-
тимальных адаптивных систем
Заключение по разделу 7
Выводы
Список использованных источников
Приложение А. Методические основы системного проектирова-
ния динамической радиолокационной системы
А.1. Имитационная модель внешней среды
А.2. Игровая системная модель динамики конфликта многофунк-
циональной радиолокационной системы с ее внешней средой
А.3. Обобщенная методика системного проектирования информа-
ционной системы
А.4. Обобщенная методика системного проектирования средств
создания помех
А.5. Оценка полезности (актуальности) разработанной системной
теории по результатам моделирования
Заключение по приложению А

Список условных обозначений
РГ ИС – радиоголографическая информационная система.
РЛСТ – радиолокационная системотехника.
СП – системное проектирование.
СВТП – системное военно-техническое проектирование.
СТРЛ – системная теория радиолокации.
СФЯ – системный формальный язык.
КУСП – конфликтно-управляемые системные параметры.
САП – станции активных помех.
ДО – дипольные отражатели.
ДКВ – динамика конфликтного взаимодействия.
РЛ – радиолокация.
МППК – многопозиционная пространственно-когерентная.
МЧ – многочастотная.
СА – среднеапертурная.
КА – крупноапертурная.
СКА – сверхкрупноапертурная.
ММ СММ – многомерная системная математическая модель.
ОМ СММ – одномерная системная математическая модель.
ПЗ – проблемные задачи.
МФ – многофункциональный.
ИМС – идеализированная модель состояния.
ИМП – идеализированная модель поведения
ОТС – общая теория систем.
МТС – математическая теория систем.
ТТТХ – текущие тактико-технические характеристики.
СПК – системные показатели качества.
СММ – системная математическая моделью
ОМ ЭСМ – одномерная эвристическая системная модель.

ВВЕДЕНИЕ
Работа относится к области радиолокационной системотехники (РЛСТ) и пос-
вящена: 1) исследованию перспективных возможностей радиолокации (РЛ) и опре-
делению технического облика информационной системы нового поколения – мно-
гопозиционной пространственно когерентной радиолокационной или радиоголог-
рафической, на примере которой решается научная проблема; 2) разработке систем-
ной теории радиоголографических информационных систем (РГ ИС), которая в пер-
вом приближении может рассматриваться как системная теория радиолокации
(СТРЛ); 3) разработке методических основ системного и системного военно-
технического проектирования (СП, СВТП) динамических радиоголографических
информационных систем. СП и СВТП является начальным, предварительным или
эскизным проектированием, которое проводится в НИИ промышленности (НИИ П)
и НИИ вооружения (НИИ В) и сводится к определению закономерностей создания и
поведения системы, её технического облика, разработке системной математической
модели и к решению задач полного системного описания – синтеза, анализа, управ-
ления и взаимодействия. При СВТП важное место отводится вопросам взаимодейст-
вия системы с внешней средой в форме конфликта и взаимной адаптации. Внешней
средой для информационной системы комплекса потребления радиолокационной
информации дальнего действия являются: активные средства, среда распростране-
ния радиоволн, поток объектов и средства противодействия.
В НИИ В (заказчик) и НИИ П (разработчик) на этапах поисковых НИР и предп-
роектных исследований и непосредственно при разработке методик СП; методик
оценки военно-экономической целесообразности создания новой системы; методик
оценки эффективности существующих локаторов; методик, планов и программ раз-
вития радиолокации; методик, планов и программ проведения полигонных испыта-
ний опытных образцов локаторов и другое инженеры-исследователи и конструкто-
ры осознанно испытывают острую потребность в СТРЛ, которая должна позволить
описать в аналитическом и замкнутом виде закономерности создания и поведения
системы; объединить системные параметры (синтез); определить их оптимальные
8
значения (управление); описать процессы, которые протекают в системе, во
внешней среде и при их взаимодействии; отыскать выражения для общесистемных
характеристик, точно и достоверно оценить системные показатели качества (ана-
лиз).
В литературе отмечается, что «РЛСТ оказалась несостоятельной при создании
собственного системного математического и методического аппарата; создать тео-
рию не удалось, ее место заняла одномерная эвристическая системная модель (ОМ
ЭСМ). Создание теории требует длительной и кропотливой работы и новых идей,
которые трудно воспринимаются» - Конторов Д.С. Поэтому теория радиолокации
стала развиваться по отдельным устройствам, а на системном уровне возник своеоб-
разный кризис.
В работе для описания динамики конфликтного взаимодействия системы со
своим окружением сама система и ее внешняя среда, действующая по входу и выхо-
ду, рассматриваются как три системы (триада), которые находятся в диалектическом
единстве, взаимодействуют в форме конфликта и взаимной адаптации, постоянно
развиваются и совершенствуются и требуют согласования по состоянию и поведе-
нию. Согласование по проблемным задачам, функциям и качеству допускает приме-
нение грубых эвристических методов и построение ОМ ЭСМ, а согласование по
всем системным параметрам и текущему ресурсу требует построения полной или
многомерной системной математической модели (ММ СММ), которая составляет
основу системной теории. В работе рассматриваются три класса ситуаций, в кото-
рых функционируют системы: равновесная, динамическая и конфликтная (адаптив-
ная). Им соответствуют стратеги систем триады – согласование, отслеживание и
взаимное отслеживание ресурсов. Тактики систем включают те же действия, но то-
лько по отношению к системным параметрам. Далее, им соответствуют три класса
функциональных уравнений – состояния, динамики и конфликта и три класса идеа-
лизированных математических моделей - состояния (ИММ С), поведения (ИММ П)
и конфликтного взаимодействия (ИММ КВ), Наконец, им соответствуют три класса
локаторов: статические или дискретно-статические - существующие, динамические
и адаптивные - новые. Правая часть уравнения состояния зависит от текущего вре-
9
мени, а системные параметры остаются неизменными. Уравнение динамики опреде-
ляет скорость изменения состояния. Его правая часть зависит от параметров систе-
мы и текущего времени. Уравнение конфликта также определяет скорость измене-
ния состояния. Его правая часть зависит от конфликтно-управляемых параметров
системы и внешней среды и текущего времени.
В РЛСТ, общей теории систем (ОТС) и математической теории систем (МТС)
проблема построения системной теории сложных целенаправленных систем являет-
ся общей, фундаментальной и длительное время не решается. Сущность проблемы
состоит в том, что трудно объединить большое число системных параметров и оты-
скать многомерный функционал (ММФ) или оператор, который отображает про-
странство системных параметров в пространство состояний. Он является правой ча-
стью уравнения состояния. По существу проблема сводится к определению понятия
состояния системы.
Для обеспечения общности теории в работе рассматривается наиболее сложная
ИС, которая для удобства описания делится на типовые подсистемы: операционные
или однофункциональные (элементарные) локаторы, которые выполняют отдельные
РЛ операции; полиоперационные или многофункциональные (МФ) локаторы, кото-
рые выполняют полную совокупность РЛ операций при обслуживании одиночного
объекта (линии обслуживания) и полилинейные или многолинейные, состоящие из
набора линий с переменным числом для параллельного обслуживания потока объек-
тов. Задача отыскания функциональных уравнений для типовых подсистем состав-
ляет крупную научную проблему, которая не решена математиками и инженерами с
момента появления РЛСТ. В РЛСТ делалась попытка построить системную теорию
радиолокации на примере МФ локатора, но не удалось подобрать подходящий ма-
тематический аппарат для составления уравнения состояния и решения задачи син-
теза. В статистической теории радиолокации задача синтеза решена (Ширман Я.Д.,
Кузьмин С.З., Тартаковский Г.П. и др.), но на уровне устройств, выполняющих от-
дельные радиолокационные операции пространственной, временной и траекторной
обработки сигнала и поля. При этом применяется байесовский подход к описанию
состояния отдельных устройств на языке вероятностей. Байесовский подход уста-
10
навливает зависимость характеристики устройства от одного системного параметра
и не удовлетворяет требованиям системности. Поэтому в работе предлагается новый
системный поход к описанию системы, который устанавливает зависимость обще-
системной характеристики от всех системных параметров самой системы и внешней
среды. На основании нового системного подхода предлагается новое определение
понятия состояния системы. Состояние системы – абстрактный термин (слово), ко-
торый обозначает готовность и способность системы выполнять свои функции и
удовлетворяет требованиям системности: устанавливает факт существования сис-
темы во времени и в пространстве; объединяет все подсистемы, внешнюю среду, их
системные параметры и время действия; является общесистемной характеристикой
и главным системным показателем качества. В работе состояние системы характе-
ризуется временем выполнения радиолокационных операций или временем дейст-
вия системы, Величина, обратная времени выполнения РЛ операции, есть плотность
потока обслуженных объектов (частота обслуживания), а интеграл от нее - сам по-
ток. Состояние в работе описывается на языке времени. В настоящее время описаны
в статике и на уровне устройства лишь отдельные РЛ операции. В работе впервые
описаны на системном уровне, в статике, в динамике и при взаимодействии с внеш-
ней средой в форме конфликта все типовые подсистемы и на этой основе построена
системная теория радиолокации. Собственный системный математический и мето-
дический аппарат для отыскания уравнений состояния, динамики и конфликта; пос-
троения идеализированных математических моделей состояния, поведения и игро-
вого взаимодействия и для решения задач полного системного описания называется
системным формальным языком (СФЯ). В состав СТРЛ входят: методологические
аксиомы, технический облик системы (принципы построения, структура, способы
обработки сигнала и способы управления состоянием), СФЯ, методические основы
системного проектирования. Технический облик системы определяется на этапе эв-
ристического системного проектирования (Э СП, Э СВТП). Во время разработки си-
стемной теории технический облик системы уточняется и представляется в виде
идеализированных системных математических моделей
Для всякого локатора основной целью функционирования является определе-
11
ние местоположения во времени и в пространстве наблюдаемого объекта и его от-
ражающих элементов («блестящих» точек). Поэтому пространственное разрешение
может служить отличительным признаком при классификации локаторов. Радиого-
лографический локатор обладает предельным пространственным разрешением, ко-
торое составляет порядка длины волны.
В современной и перспективной радиолокации известны проблемные задачи
(ПЗ РЛ), которые не решаются с помощью существующих локаторов и локаторов
ближайшей перспективы. К ним относятся: наблюдение больших потоков объектов
в условиях сильного противодействия; получение радиоголографического изобра-
жения объектов; наблюдение одиночных объектов в условиях жесткого ограничения
временного ресурса; управление состоянием системы и др. В работе предлагается на
этапе эвристического СВТП описывать ИС в терминах трех обобщенных системных
параметров: пространственного разрешения, энергии зондирующего сигнала и вре-
мени действия. Это позволяет: ввести в описание время действия, получить полное
уравнение радиолокации, определить пути развития РЛ и СФЯ, определить техниче-
ский облик системы и решить ПЗ РЛ. Например, с появлением удаленных объектов
были созданы локаторы с большими щелевыми антеннами и фазоманипулирован-
ным (ФМ) сигналом. С появлением потоков объектов и умеренных помех были соз-
даны МФ локаторы на основе применения ФАР. С появлением больших потоков об-
ъектов и сильных помех возникла необходимость в существенном увеличении трех
обобщенных системных параметров. Действительно, станции активных помех
(САП), которые находятся в верхней полусфере, действуют по всем лепесткам диаг-
раммы направленности антенны и создают, так называемый, лепестковый фон, уро-
вень которого превышает уровень собственных шумов на несколько (2-6) порядков.
Для наблюдения объекта на фоне облака дипольных отражателей необходимо, что-
бы в разрешаемый объем попал один объект и один диполь. Для получения голог-
рафического изображения объекта необходимо обеспечить на больших дальностях
пространственное разрешение порядка длины волны. Плотность входящего потока
может изменяться на 1-2 порядка, что соответственно приводит к изменению пара-
метров локатора. Дальность до объекта в системах дальнего обнаружения (СДО)
12
может изменяться на два порядка. Это значит, что отношение сигнал/шум может
изменяеться на 8 порядков, размеры апертуры на передачу должны изменяться на 2
порядка, а на прием – на 4 порядка. Размеры апертуры на передачу и прием в усло-
виях влияния активных и пассивных помех должны изменяются на 2 порядка. Впол-
не понятно, что методы анализа «тонкой структуры» отраженного сигнала не позво-
ляют решать ПЗ современной РЛ. Их следует дополнить методами «грубой силы»,
основанными на увеличении размеров апертуры антенны на передачу и прием.
Первый путь развития РЛ основан на существенном увеличении пространст-
венного разрешения и энергии зондирующего сигнала. Это приводит к необходимо-
сти применения среднеапертурных, крупноапертурных и сверхкрупноапертурных
антенн, которые работают в дифракционной зоне Френеля и требуют голографичес-
кой обработки волнового поля. Автор длительное время исследовал возможности
построения радиоголографических систем. На их примере целесообразно строить
системную теорию радиолокации.
Второй путь развития РЛ целесообразно определить на основе построения ди-
намических и адаптивных систем дальнего обнаружения. Такие системы являются
сложными и дорогостоящими. При их создании необходимо выполнять требования
недопущения избыточности ресурса. Это достигается согласованием текущего ресу-
рса системы с изменяющимся ресурсом внешней среды. Причинами такого измене-
ния являются: естественное движение объектов и источников помех во времени и в
пространстве, намеренное и с противоположными интересами изменение системных
параметров средств создания помех, влияние турбулентной атмосферы и метеоусло-
вий, изменение ориентации объекта и др. В процессе выполнения РЛ операций в
каждом периоде локации средства создания помех могут изменять порядка 15 сис-
темных параметров – ширина спектра излучаемых частот, состояние поляризации и
др. ИС может изменять порядка 20 системных параметров - размеры апертуры ан-
тенны, плотность потока мощности на апертуре на передачу (на 1-3 порядка) и др.
Расчеты показывают, что при изменении отношения сигнал/помеха на порядок, вре-
мя выполнения РЛ операции изменяется также на порядок. Поскольку все общесис-
темные характеристики зависят от отношения сигнал/помеха, а оно постоянно изме-
13
няется, то локатор, проектируемый как статический, на самом деле будет динамиче-
ским.
В РЛСТ основной проблемной задачей (ПЗ РЛСТ) является создание СФЯ. В
настоящее время при СП и СВТП применяется два метода описания: 1) точный, но
не системный, основанный на применении теории отдельных устройств и исполь-
зуемый для разработки частных методик; 2) системный, но не точный, основанный
на эвристическом подходе и используемый для разработки ОМ ЭСМ. Если приме-
нять эти методы, то, по выражению Беллмана Р., исследователь неизбежно окажется
либо в «западне переупрощения», либо в «болоте переусложнения». Это определяет
потребность в системной теории, которая разрешает противоречие между этими ме-
тодами. В основу теории предлагается положить новый системный подход к описа-
нию системы и новое понятие её состояния, описание динамики функционирования
системы, описание динамики конфликтного взаимодействия системы с внешней
средой, применение нескольких разделов математики университетского курса, а
также развитие на системном уровне динамических и адаптивных радиоголографи-
ческих систем, на примере которых строится теория. Концепцию теории или ее ос-
новные идеи составляют: 1) описание системы в терминах трех обобщенных сис-
темных параметров; 2) существенное увеличение трех обобщенных системных па-
раметров; 3) деление типовых системы на типовые подсистемы; 4) описание дина-
мики конфликтного взаимодействия с окружением; 5) развитие радиоголографии в
части уменьшения числа антенных позиций, замыкания круга вопросов по автофо-
кусировке, разработки метолов синхронизации и юстировки на системном уровне;
6) развитие радиоголографической системотехники в части построения системной
теории, разработки методов построения и типовых примеров построения радиоголо-
графических систем; 7) определение закономерностей построения динамических и
адаптивных систем; 8) предложение нового системного подхода к описанию систе-
мы и нового определения понятия состояния; 9) развитие СФЯ для отыскания урав-
нения состояния и решения задачи синтеза типовых подсистем; 10) развитие СФЯ
для отыскания уравнения динамики и решения задачи оптимизации (управления);
11) развитие СФЯ для отыскания уравнения конфликта и решения задачи игрового
14
взаимодействия; 12) применение нескольких разделов математики университетского
курса. Первый путь развития СФЯ определяется введением нового понятия состоя-
ния системы, составлением идеализированной математической модели состояния
(ИММ С) и решением задачи синтеза. Второй путь развития СФЯ определяется со-
ставлением идеализированной математической модели поведения (ИММ П) и реше-
нием задачи управления состоянием. Третий путь развития СФЯ определяется со-
ставлением идеализированной математической модели конфликтного взаимодейст-
вия (ИММ КВ) в форме дифференциальной игры «наблюдение-противодействие».
Актуальность темы определяется необходимостью поиска путей развития со-
временной и перспективной радиолокации и создание систем, способных решать её
проблемные задачи, и необходимостью поиска путей развития СФЯ для строгого и
точного описания их состояния и поведения и необходимостью построения на этой
первооснове научных и методических основ системного проектирования новых ИС
и совершенствования существующих локаторов.
Связь работы с научными программами, планами и темами. Автор при-
нимал непосредственное участие в следующих НИР: 1) Проведение государствен-
ных испытаний современных многофункциональных локаторов, создаваемых на ос-
нове применения СА ФАР и исследование новых физических явлений на таких ло-
каторах (МО СССР, Радиотехнический институт АН СССР (РТИ АН СССР) и др.,
1969-1970 г.). 2) Проведение поисковых НИР и разработка методик СВТП перспек-
тивных ИС, создаваемых на основе применения КА антенн (МО СССР, НИИ радио-
промышленности (НИИ РП), НИИ дальней радиолокации (НИИ ДАР), НИИ имени
Расплетина, 1970-1979 г.). 3) Проведение НИР по созданию ИС на основе примене-
ния СКА антенн (Военная инженерная академия им. Л.А. Говорова (ВИРТА) МО
СССР, НИИ им. Расплетина, Московский радиотехнический институт (МРТИ АН
СССР), 1979-1985 г.). 4) Проведение НИР и ОКР по созданию радиоголографических
ИС на основе применения СКА антенн в лаборатории радио - и оптической гологра-
фии кафедры прикладной электродинамики Харьковского национального универси-
тета им. В.Н. Каразина. Работы заданы Постановлением директивных органов МО
СССР (МО СССР, ХНУ им. В.Н. Каразина, РТИ АН СССР, НИИ ДАР, 1985-1990 г.).
15
5) Проведение госбюджетных НИР в лаборатории радио - и оптической гологра-
фии, связанных с перспективными направлениями науки и техники в рамках коор-
динационных планов НИР Министерства образования и науки (МОН) Украины
”Перспективные информационные технологии, приборы комплексной автоматиза-
ции, системы связи”: 29-14-94 (№ ГР 0194U018546), 29-14-97 (0197U018349), 31-14-
97 (0197U018350), 29-14-00 (0100U03343), 29-14-06 (0106U001540) (1986-2009 г.). 6)
Проведение НИР на основе договора о научно-техническом сотрудничество между
ХНУ и Национальным аэрокосмическим университетом им. Н.Е. Жуковского
“Харьковский авиационный институт)” (НАКУ “ХАИ”) в рамках координационного
плана “Научные основы создания аэрокосмических технологий” МОН Украины, в
2004-2009 г. 7) Проведение НИР на основе договора о научно-техническом сотруд-
ничестве между ХНУ им. В.Н. Каразина и ЦНИИ вооружения и военной техники
Вооруженных Сил Украины (ЦНИИ ВВТ) в рамках темы ЦНИИ ВВТ “Ком-
плект”МО Украины, в 2005-2009 г.
Целью исследования является развитие научных и методических основ сис-
темного проектирования современных и перспективных систем дальнего действия.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить научную проблему
разработки системной теории радиолокации, которая включает следующие задачи,
являющиеся одновременно новыми идеями её построения:
1. Проведение исследований одновременно по двум тесно связанным направле-
ниям – развитие радиолокации и развитие формальных языков для описания слож-
ных РЛ систем.
2. Рассмотрение информационной системы и её внешней среды, действующей
по входу и выходу, в диалектическом единстве и во взаимодействии.
3. Построение теории на примере наиболее сложной перспективной системы и
деление её на типовые подсистемы – однофункциональные, многофункциональные
и многолинейные.
4. Решение проблемных задач радиолокации путем существенного увеличения
(уменьшения) трех обобщенных системных параметров - пространственного разре-
шения, энергии зондирующего сигнала и времени выполнения РЛ операций. Вывод
16
полного уравнения радиолокации и системной функции неопределенности, объеди-
няющих эти параметры.
5. Разработка нового системного подхода к описанию системы, предусматри-
вающего отыскание зависимости произвольно выбранной общесистемной характе-
ристики от системных параметров.
6. Построение теории на основе решения наиболее сложной задачи системного
описания динамики конфликтного взаимодействия системы с внешней средой, из
которой как в частных случаях вытекают задачи управления, синтеза и анализа.
7. Разработка собственного системного математического и методического ап-
парата или системного формального языка для описания состояния и поведения сис-
темы.
8. Применение нескольких разделов математики, нетрадиционных для радиоло-
кации, для описания разнородных процессов, протекающих в типовых подсистемах.
9. Разработка принципов и методов построения многопозиционных пространст-
венно-когерентных радиолокационных или радиоголографических информацион-
ных систем. Определение их технического облика и модельных примеров построе-
ния (рис. В.1, В.2).
10. Разработка методов построения динамических и адаптивных систем.
Объект исследования - процесс взаимодействия ИС и внешней среды в фор-
ме конфликта и взаимной адаптации. Идеализированным объектом исследования
является дифференциальная игра «наблюдение-противодействие».
Предметом исследования является разработка системной теории динамиче-
ских радиоголографических информационных систем наблюдения потока объектов
в ситуациях конфликта – научная проблема.
Методы исследований. При разработке темы использовались известные мето-
ды описания системы на уровне отдельных устройств: первичной временной обра-
ботки сигнала (Ширман Я.Д.) [8], вторичной траекторной обработки радиолокаци-
онной информации (Кузьмин С.З.) [3], голографической обработки поля (Сафронов
Г.С.) [33], эвристические методы описания локатора на системном уровне (Конторов
Д.С.) [32], методы многомерной оптимизации (принцип максимума Понтрягина
17
Л.С.) [42], методы позиционных дифференциальных игр (Красовский Н.Н.) [19], ме-
тод системного анализа полумарковских процессов (Ховард Р.А.) [96] и др. Автором
разработаны новые методы исследования и предложены новые идеи построения си-
стемной теории и понятиe состояния системы: дифференциально-игровой метод
описания процесса взаимодействия системы с внешней средой в форме конфликта и
взаимной адаптации (концепция теории); новое понятие многомерного состояния
системы (главная идея теории); многомерное отслеживание входного и выходного
воздействия и прямое управление системными параметрами в каждом периоде ло-
кации (ведущая идея), новые методы отыскания уравнений состояния и динамики
типовых подсистем массового обслуживания (однофазных-однофункциональных,
многофазных-многофункциональных, многолинейных-многоканальных); новые ме-
тоды решения задач многомерного синтеза, анализа, управления и взаимодействия;
методы построения многочастотных и многопозиционных пространственно-
когерентных радиолокационных или радиоголографических систем для решения
проблемных задач современной и перспективной радиолокации; методы построения
динамических и адаптивных систем; метод совместного сложение пространствен-
ных и временных гармоник в голографическом локаторе для получения трехмерного
разрешения порядка длины волны; новые методы линейной и нелинейной гологра-
фической обработки волнового поля для снижения числа антенных позиций и реги-
страции радиоголограммы на произвольной поверхности; новый метод голографи-
ческой обработки поля в сферической антенне; методы автономной синхронизации
антенных позиций, юстировки и автофокусировки общей антенны и др.
Научная новизна полученных результатов.
1. Впервые в радиолокационной системотехнике (РЛСТ) разработана системная
теория радиоголографических информационных систем (РГ ИС), которая может
рассматривается как системная теория радиолокации (РЛ). Теория включает мето-
дологические аксиомы, технический облик новой системы, системный формальный
язык (СФЯ) для описания ее состояния и поведения, методические основы систем-
ного проектирования. СФЯ включает: функциональные уравнения состояния, дина-
мики и конфликта; идеализированные математические модели состояния, поведения
18
и игрового взаимодействия; методы полного системного описания - синтеза, анали-
за, управления, и взаимодействия. Исследования проводятся одновременно по двум
направлениям: развитие радиолокации и развитие СФЯ. Для описания динамики
конфликта информационная система (ИС) и ее внешняя среда, действующая по вхо-
ду и выходу, рассматриваются как три системы, которые взаимодействуют в форме
конфликта. ИС делится на типовые подсистемы: операционные, полиоперационные
и полилинейные.
2. Впервые предлагается новый системный подход к описанию системы, кото-
рый устанавливает зависимость состояния системы в виде общесистемной характе-
ристики от всех системных параметров. На основе такого подхода впервые предло-
жено новое понятие состояния системы, которое характеризуется временем дейст-
вия или временем выполнения всех РЛ операций. Оно описывает состояние системы
на языке времени. В настоящее время для описания отдельных устройств использу-
ется байесовский подход, который устанавливает зависимость характеристики уст-
ройства от одного системного параметра и не удовлетворяет требованиям системно-
сти (не включает время действия, не объединяет РЛ операции, не является главным
системным показателем качества и др.). При этом описание проводится на языке ве-
роятности. Далее, в работе описание проводится в терминах трех обобщенных сис-
темных параметров (ОСП) - пространственного разрешения, энергии зондирующего
сигнала и времени действия. Это позволяет ввести в описание время выполнения
операций и получить выражения для полного уравнения радиолокации и системной
функции неопределенности, а существенное увеличение ОСП позволяет решить
проблемные задания современной и перспективной радиолокации.
3. Впервые в РЛСТ, общей теории систем и математической теории систем ре-
шена проблемная задача синтеза сложной целенаправленной системы. На основании
нового определения состояния системы, как на новой идейной основе, удалось объ-
единить несколько самостоятельных разделов математики (цепи Маркова с погло-
щающим состоянием, вложенные цепи Маркова, процессы гибели и размножения,
дифференциальные игры, принцип максимума Понтрягина Л.С. и др.) и описать раз-
нородные процессы, которые протекают в типовых подсистемах. Впервые разрабо-
19
таны методы синтеза типовых подсистем и ИС в целом.
4. Впервые в радиолокации решена проблемная задача управления состоянием
сложной системы. Суть проблемы сводится к отысканию уравнения динамики, ко-
торое при постановке задачи оптимизации вводится в целевой функционал в виде
ограничения на движение системы. Уравнение динамики является производной по
времени от уравнения состояния. Поэтому проблема управления в радиолокации до
сих пор не решена, поскольку не решена задача синтеза и не найдено уравнение со-
стояния. В работе впервые найдены уравнения состояния и динамики. Управление
сводится к организации многомерного отслеживания входного и выходного воздей-
ствия, прямому управлению системными параметрами и к решению многомерной
экстремальной задачи вариационного исчисления с ограничением на движение сис-
темы. На системном уровне исследованы возможности построения динамических и
адаптивных ИС.
5. Впервые поставлена и решена задача описания процесса взаимодействия сис-
темы с внешней средой в форме конфликта и взаимной адаптации и построена игро-
вая идеализирующая модель взаимодействия в виде дифференциальной игры «на-
блюдение-противодействие». Это позволяет определить текущий ресурс каждой из
сторон, что важно при системном проектировании. Адаптация определяется как
способность системы анализировать состояние внешней среды и изменять свое со-
стояние, а теория адаптации относится не к теории статистических решений, как
принято в литературе (Стратонович Р.Л., Тартаковский Г.П. и др.), а к теории игр.
6. Впервые исследованные на системном уровне возможности построения ра-
диоголографических систем и предложено 17 модельных примеров их создания.
Рассмотрен замкнутый круг вопросов полного системного описания процесса полу-
чения радиоголографического изображения объекта и, в частности, вопросы авто-
номной синхронизации отдельных антенных позиций, юстировки и автофокусиров-
ки общей антенны, линейной и нелинейной обработки волнового поля и др. Также
рассмотрены: метод голографической обработки пол

bibliography

ВЫВОДЫ
1. Состояние проблемы. В диссертации приведены результаты теоретическо-
го обобщения и новое решение научной проблемы - разработка методов построения
динамических и адаптивных радиоголографических информационных систем и
создание на их основе аналитической системной теории радиолокации. Пробле-
ма сводится к построению формального языка для описания процессов, протекаю-
щих в системе, во внешней среде и при взаимодействии между ними.
1.1. Потребность в системной теории возникает при СП и СВТП, которые
проводятся соответственно в НИИ П и НИИ В на этапах поисковых НИР и предпро-
ектных исследований и непосредственно при написании методик проектирования
новых систем, совершенствовании и оценке эффективности существующих локато-
ров, разработке программ развития радиолокации и полигонных испытаний. Сис-
темное проектирование сводится к описанию системы и представляется в форме
системной модели. Полная или многомерная системная модель называется сис-
темной теорией. На основании системной теории разрабатываются методики
проектирования системы и внешней среды.
1.2. В МТС и ОТС делалась попытка построить системную теорию для опи-
сания сложных систем, но не удалось решить задачу синтеза, которая сводится к
объединению всех системных параметров самой системы и внешней среды и к оты-
сканию многомерных функционалов, составляющих правые части уравнений со-
стояния и динамики. Они полностью описывают закономерности создания и по-
ведения системы.
1.3. В РЛСТ также делалась попытка решить задачу синтеза. Однако, резуль-
тыты исследований ограничивались разработкой одномерных системных моделей
локаторов и частных методик, основанных на использовании хорошо разработан-
ных теорий отдельных устройств первичной и вторичной обработки сигнала, поля и
радиолокационной информации. При этом основные параметры локатора объеди-
няются с помощью уравнения радиолокации, представляются в виде отношения
сигнал/помеха и используются в виде числа. Поэтому такие модели описывают по-
ведение локатора лишь в статике. В настоящее время в РЛСТ при СП и СВТП
применяются два метода описания РЛ системы: 1) точный, но не системный и при-
315
меняемый для разработки частных методик; 2) системный, но не точный, осно-
ванный на эвристическом подходе и применяемый для построения одномерных сис-
темных моделей. Эвристический одномерный подход к описанию системы (неуме-
ние объединять и «считать» системные параметры - синтез, анализ) приводят к
неверному выбору пути развития, определению общесистемных свойств и тех-
нического облика, неточной и недостоверной оценке системных показателей каче-
ства. Применяемый при описании систем статический подход (неумение оптими-
зировать системные параметры - управление) приводит к недостаточности или из-
быточности текущего ресурса. Системная теория должна устранить противоречия
между этими двумя методами описания систем. В РЛСТ, ОТС и МТС существуют
общие, фундаментальные и актуальные проблемы описания сложных систем:
сложности, развития, синтеза, анализа, управления и взаимодействия.
1.4. В диссертации впервые вводится новое понятие состояния целенаправ-
ленной замкнутой системы, которое позволило объединить несколько разделов ма-
тематики и как на новой идейной основе создать системный математический ап-
парат и решить задачу синтеза. К задаче синтеза сводятся задачи управления и
взаимодействия. Поскольку при СВТП важное место отводится вопросам описания
динамики функционирования системы при взаимодействии с внешней средой в
форме конфликта и взаимной адаптации, то в работе исследования проводились
одновременно по трем видам взаимодействующих систем - ИС и её внешней среде,
действующей по входу и выходу. Кроме того, в интересах общности теория строи-
лась на примере систем новых перспективных классов. Исследования проводились
одновременно по трём новым научным направлениям – создание динамических и
адаптивных радиолокационных систем, создание радиоголографических ИС и раз-
работка системной теории радиолокации.
2. Развитие методологических основ построения РЛ систем и системной
теории радиолокации. В диссертации сформулированы аксиоматический принцип
СВТП оптимальной системы и методологические аксиомы, главная идея, ведущая
идея и концепция теории.
3. Решение проблемы развития радиолокации. В диссертации впервые ре-
шена проблема развития радиолокаторов большой, средней и малой дальности,
316
предназначенных для наблюдения больших потоков движущихся объектов в усло-
виях сильного противодействия. Предложено проблему решать путем существен-
ного повышения двух обобщенных системных параметров – пространственного
разрешения и общей энергии зондирующих сигналов. Это приводит к развитию ме-
тодов применения среднеапертурных (СА), крупноапертурных (КА) и сверхкрупно-
апертурных (СКА) антенн и построению на их основе моноимпульсных многопози-
ционных пространственно-когерентных радиолокационных (радиоголографиче-
ских) информационных систем (МИ МППК РЛ (РГ) ИС).
3.1. Исследование динамических РЛ систем. В диссертации впервые иссле-
дованы и математически описаны динамические РЛ системы, способные изменять
свои системные параметры и состояние в процессе выполнения РЛ операций. Огра-
ниченность ресурса системы, динамический и адаптивный характер поведения
внешней среды, наблюдение потока объектов в условиях влияния сильных помех,
наблюдение одиночных объектов в условиях жесткого ограничения временного
ресурса, ограниченной зоны обнаружения и низкого темпа обновления информации,
высокая стоимость МФ локаторов и МИ МППК РЛ (РГ) ИС, требование недопуще-
ния избыточности ресурса и обеспечения его достаточности приводят к необходи-
мости применения динамических систем. В диссертации разрабатывается систем-
ная теория оптимальных динамических РЛ систем. Её основу составляют: кон-
цепция построения системной теории; методы прямого управления системными па-
раметрами, двустороннего конфликтного управления; отыскания уравнений состоя-
ния и динамики; оптимизации параметров системы и внешней среды.
3.2. Исследование адаптивных РЛ систем. Впервые в РЛСТ исследованы и
математически описаны адаптивные РЛ системы, способные самостоятельно оце-
нивать системные параметры внешней среды и изменять свои параметры. Разрабо-
тана системная теория оптимальных адаптивных РЛ систем, основу которой со-
ставляют: дифференциально-игровой метод взаимодействия системы с внешней
средой в форме конфликта и двусторонней взаимной адаптации, а также кон-
цепция теории, методы синтеза и управления состоянием (из теории динамических
систем), известные методы анализа и оценки состояния внешней среды и многомер-
317
ной оптимизации с ограничениями. В литературе рассматривается одномерная
адаптация на уровне отдельных устройств локатора. В работе впервые рассматри-
вается многомерная адаптация всего локатора, включая задачи синтеза и управле-
ния состоянием. Для этого расширяется и уточняется понятие адаптации систе-
мы. Предложено классифицировать радиолокационные системы по их способности
анализировать состояние внешней среды и изменять свое состояние. Соответствен-
но теория и техника радиолокации делится на классы или поколения локаторов
(статические, дискретно-статические, динамические и адаптивные). Впервые в рабо-
те рассматриваются два новых класса РЛ систем – динамические и адаптивные.
Проблема создания динамических и адаптивных моноимпульсных радиоголографи-
ческих ИС является сама по себе крупной научно-технической проблемой, но по-
скольку в работе не ставится задача проведения ОКР, то она рассматривается как
задача исследования.
3.3. Разработка новых радиоголографических систем. В диссертации раз-
вита техника радиоголографии. Разработаны новые методы построения МИ
МППК РЛ (РГ) ИС, которые обладают новым свойством, связанным с распределе-
нием в пространстве большого числа антенных позиций и их когерентным объеди-
нением, и новым качеством, связанным с высоким пространственным разрешени-
ем и энергией зондирующего сигнала (информативность, получение голографиче-
ского изображения объекта, быстродействие, высокая точность измерения угловых
координат, помехозащищенность, живучесть и др.). Предложены новые методы по-
строения систем: 1) динамических; 2) адаптивных; 3) наземно-космического бази-
рования; 4) аэродромных со сферическими антеннами; 5) бортовых со сферически-
ми антеннами; 6) бортовых когерентных кооперативных; 7) многопозиционных ко-
герентных, объединяющих существующие локаторы различного диапазона волн; 8)
когерентных, объединяющих локаторы различного диапазона волн, расположенных
на одной позиции; 9) метрового диапазона волн; 10) полигонной когерентной изме-
рительной. Впервые предложено 17 модельных примеров построения РГ ИС. I.
Системы, создаваемые на основе применения СА сферических антенн: 1) борто-
вая для защиты летательного аппарата (ЛА) от внезапно появляющегося стороннего
318
объекта; 2) танковая; 3) аэродромная для посадки самолета при отсутствии видимо-
сти (вместо «Глиссады»); 4) аэродромная для предупреждения столкновения само-
летов в аэропорту; 5) аэродромная для создания радиолокационного поля в верхней
полусфере (с высоким разрешением и без воронки); 6) бортовая для широкомас-
штабного зондирования поверхности Земли; 7) бортовая обзорная со сферической
антенной дальнего действия (вместо обзорной системы “АВАКС”.II. Системы, соз-
даваемые на основе применения КА антенн: 8) наземно-космического базирова-
ния; 9) бортовая кооперативная, создаваемая путем когерентного объединения ан-
тенных модулей, расположенных на отдельных самолетах, входящих в состав груп-
пы; III. Системы, создаваемые на основе применения СКА антенн: 10) межве-
домственная для наблюдения аэрокосмических объектов, находящихся над террито-
рией Украины, и управления движением ЛА; 11) объединяющая существующие ло-
каторы различного диапазона волн; 12) метрового диапазона волн в составе сущест-
вующего локатора и трех дополнительных концентрических кольцевых антенн, спо-
собная наблюдать «объекты-невидимки» («Стелс») и точно измерять угловые коор-
динаты; 13) полигонная измерительная система с нелинейной обработкой поля и др.
После проведения ОКР они могут служить основой для разработки технических
предложений на создание новых систем для Украины. Научные положения четвер-
того раздела составляют новые методы и модельные примеры построения систем.
3.4. Разработка новых методов радиоголографической обработки волно-
вого поля. В диссертации развита теория моноимпульсной радиоголографии. Раз-
работаны новые методы линейной и нелинейной голографической обработки вол-
нового поля («пьедестала», «вложенных» диаграмм направленности антенн, «мате-
матических модулей», многочастотной радиоголограммы, системной синхрониза-
ции антенных позиций, системной юстировки антенны с помощью спутниковой на-
вигационной системы GPS, перемножения пространственных гармоник с целью
уменьшения числа антенных позиций (до 4), автофокусировки антенны на прием и
передачу по протяженному объекту (пять методов), получение голографического
изображения объекта при регистрации радиоголограммы на поверхности произ-
вольной формы. Исследованы вопросы влияния эффекта Доплера на структуру поля.
319
Научные положения третьего раздела составляют новые методы голографической
обработки волнового поля: 1) «пьедестала»; 2) «вложенных» диаграмм направлен-
ности антенн; 3) «математических модулей»; 4) многочастотной радиоголограммы;
5) системной синхронизации антенных позиций; 6) системной юстировки антенны;
7) перемножения пространственных гармоник; 8) автофокусировки антенны; 9) ре-
гистрации радитоголограммы на поверхности произвольной формы.
4. Разработка новой аналитической системной теории радиолокации. В
диссертации впервые в РЛСТ решена научная проблема – создание системной
теории радиолокации, основу которой составляют проблемы синтеза, управления
и взаимодействия.
4.1. Решение проблемы синтеза РЛ системы и её подсистем. Впервые в
РЛСТ, ОТС и МТС решена проблема синтеза системы массового обслуживания,
включающей типовые подсистемы (однофазные – операционные; однофункцио-
нальные локаторы; многофазные - полиоперационные, многофункциональные лока-
торы; полилинейные - многоканальные). Метод синтеза однофункциональных ло-
каторов основан на определении конфликтно-управляемого времени выполнения
РЛ операций как времени блуждания отображающей точки по дискретным состоя-
ниям размеченного графа до момента попадания в поглощающее состояние. Для
описания этого процесса применяется аппарат цепей Маркова с поглощающим со-
стоянием. Метод синтеза многофункциональных локаторов основан на опреде-
лении конфликтно-управляемого времени выполнения всех РЛ операций при произ-
вольном задании законов распределения времени выполнения отдельных операций.
Для описания этого процесса применяется аппарат вложенных цепей Маркова или
полумарковских процессов. Метод синтеза многолинейных подсистем основан
на определении конфликтно-управляемого времени полного обслуживания одиноч-
ного объекта в одной линии (многофункциональном локаторе) и текущего числа ли-
ний обслуживания при согласовании с входящим потоком объектов. Для описания
этого процесса применяется аппарат процессов гибели и размножения.
4.2. Решение проблемы управления состоянием системы. Впервые в РЛСТ
решена проблема управления состоянием локатора (РЛ системы). Задача управ-
320
ления решена в форме прямого управления системными параметрами в процессе
выполнения РЛ операций и многомерного отслеживания входного и выходного воз-
действия. После решения задачи синтеза и отыскания уравнений динамики решена
многомерная экстремальная задача вариационного исчисления с ограничениями в
форме равенств и неравенств (принцип максимума Понтрягина Л.С., метод штраф-
ных функций, найскорейшего спуска и др.). Разработаны новые методы управле-
ния состоянием, структурой и ресурсом (прямого управления системными пара-
метрами, формирования типовых подсистем – однофазных, многофазных, многоли-
нейных, двустороннего конфликтного управления, двусторонней взаимной адапта-
ции, силового преодоления помех, распределения единого ресурса, косвенного
управления структурой при формировании статических и динамических элементар-
ных локаторов, входящих в состав РГ ИС. Научные положения второго раздела со-
ставляют новые методы: 1) прямого управления системными параметрами; 2) фор-
мирования типовых подсистем; 3) двустороннего конфликтного управления состоя-
нием системы; 4) двусторонней взаимной адаптации; 5) силового подавления актив-
ных и пассивных помех; 6) управления структурой; 7) распределения единого теку-
щего ресурса по режимам и операциям.
4.3. Решение проблемы взаимодействия системы с внешней средой. Впер-
вые в РЛСТ решена проблема взаимодействия с внешней средой в форме конфлик-
та и взаимной адаптации. Разработан новый игровой метод описания процесса
взаимодействия РЛ системы с внешней средой в форме дифференциальной игры
«наблюдение-противодействие», который объединяет методы синтеза и управления
состоянием. Для динамической РЛ системы, в которой состояние внешней среды
каким-то образом определяется, а состояние системы является управляемым, метод
взаимодействия называется методом двустороннего конфликтного управления
(дифференциальная игра с полностью информированными игроками). Для адап-
тивной РЛ системы, в которой оценивается состояние внешней среды и изменяется
свое состояние, метод взаимодействия называется методом взаимной адаптации
(дифференциальная игра с полностью не информированными игроками). Научные
положения шестого раздела составляют новые методы синтеза типовых подсистем
321
и новый дифференциально-игровой метод описания взаимодействия с внешней сре-
дой. Научные положения седьмого раздела составляют: 1) метод двусторонней
взаимной адаптации, 2) методы синтеза динамических систем (из разработанной
теории динамических систем), 3) расширенное и уточненное понятие адаптации.
5. Совершенствование вторичной обработки РЛ информации. В диссерта-
ции развиты методы вторичной обработки радиолокационной информации. По-
лучены новые формулы для определения времени выполнения РЛ операций в ти-
повых подсистемах в зависимости от всех конфликтно-управляемых системных па-
раметров.
6. Разработка методических основ системного проектирования динамиче-
ской РЛ системы и её внешней среды. Разработаны методические основы СВТП
динамических РЛ систем. В настоящее время для СВТП и СП применяются част-
ные методики (частные системные модели), основанные на использовании теории
отдельных устройств (теория обнаружения сигналов и др.). В работе на основе раз-
работанной системной теории, как полной системной модели, построена полная
системная методика СВТП динамической РЛ системы и ее внешней среды.
7. Развитие методов применения крупноапертурных антенн. В диссерта-
ции развиты методы применения СА, КА и СКА антенн и разработаны на их основе
методы построения РГ ИС. Впервые рассмотрены сферические антенны и разрабо-
тан метод голографической обработкой поля в таких антеннах.
8. Предлагаемый путь развития радиолокации и радиолокационной сис-
темотехники: применение СА, КА и СКА антенн  построение радиоголографиче-
ских систем  применение метода прямого управления системными параметрами
 построение динамических и адаптивных систем  применение технологий ЦАР
 управление фазой и частотой автогенераторов  полная цифровая обработка по-
ля и сигнала  новое понятие состояния сложной целенаправленной замкнутой сис-
темы  отыскание уравнений состояния и динамики  оптимизация системных па-
раметров  применение дифференциально-игровых методов описания взаимодейст-
вия системы с внешней средой  создание аналитической системной теории радио-
322
локации.
9. Обоснование достоверности научных положений, выводов и рекомен-
даций. 1) По своему замыслу построения системная теория направлена на полный
охват всех подсистем, устройств и РЛ операций самой системы и внешней среды;
на объединение их системных параметров на физической основе; на точное и до-
стоверное описании процессов, протекающих в системе, во внешней среде и при их
взаимодействии; на выбор и объединение подходящих для этого разделов матема-
тики; на строгую и точную постановку математических задач и их решении апро-
бированными методами; на обеспечение сходимости теоретических выводов с ре-
зультатами статистического моделирования, а также с результатами полигонных ис-
пытаний современных многофункциональных локаторов и с результатами СВТП
перспективных РЛ систем. 2) Системная теория строилась на применении, развитии
и объединении известных теорий отдельных устройств пространственной обработке
поля, первичной обработке сигнала и вторичной обработки РЛ информации. 3) Сис-
темная теория строилась на объединении нескольких известных, но не традицион-
ных для радиолокации, самостоятельных разделов математики, которые проверены
на практике. 4) Новое понятие состояния системы объединяет теории отдельных
устройств и самостоятельные разделы математики, имеет ясный содержательный
смысл, понятную физическую основу и характеризует её главный системный пока-
затель качества – время действия. 5) При использовании наиболее сложного раздела
математики (полумарковских процессов) вывод рабочих формул проводился двумя
разными методами, что позволило ясно и наглядно представить содержательную
сущность понятия интервально-переходной вероятности и убедиться в его верности.
6) Результаты расчета парциальной диаграммы направленности антенны на прием,
характеризующей голографическое изображение одиночного точечного объекта,
сравнивались с экспериментальными данными, полученными на радиоголографиче-
ских установках (РГУ-2, 3) в лабораторных и полигонных условиях. 7) Для точного
определения текущих координат наблюдаемых объектов и источников помех разра-
ботана имитационная модель движения объектов по эллиптическим траекториям.
8) Все полученные окончательные выражения для времени действия системы и под-
323
систем проверялись в контрольных точках (как на ПК, так и на калькуляторе). 9)
Основные соотношения системной теории, формулы и уравнения, проверялись пу-
тем моделирования на ПК. 10) Основные закономерности создания и поведения сис-
темы, определяемые уравнениями состояния и динамики, имеют ясный физический
смысл и отражают назначение системы. 11) Состояние и поведение системы при
выполнении отдельных РЛ операций математически описывались строго и точно.
12) Для оптимизации параметров использовались известные и проверенные мето-
ды. 13) На основе построенной системной теории разработана методика СВТП ди-
намической системы и её внешней среды, которая реализована на ПК. 14) На раз-
работанной рабочей системной модели динамической РЛ системы проводились
многократные сеансы машинного эксперимента. 15) Результаты математического
эксперимента совпадают с ожидаемыми данными, которые отражают опыт поли-
гонных испытаний современных локаторов и опыт СВТП перспективных ИС.
10. Предлагаемые новые разделы радиолокационной системотехники. В
диссертации разработаны новые разделы РЛСТ: аналитическая системная тео-
рии радиолокации, динамические и адаптивные системы, радиоголографические
системы, методологические основы построения систем, методические основы
СВТП и СП динамических РЛ систем.
11. Таким образом, в диссертации решена крупная научная проблема – созда-
ние аналитической системной теории радиолокации, которая позволяет: 1) Опи-
сать состояние сложной РЛ системы в статике (отыскать уравнения состояния, ко-
торые связывают все системные параметры системы и внешней среды; рассчитать
их оптимальные значения; рассчитать системные показатели качества и эффектив-
ность системы; определить её структуру). 2) Описать состояние системы в динамике
(отыскать уравнения динамики; оценить оптимальные текущие значения конфликт-
но-управляемых системных параметров; оценить текущие системные показатели ка-
чества, ресурс и эффективность системы). 3) Описать взаимодействие системы с
внешней средой в форме конфликта и взаимной адаптации (в процессе дифферен-
циальной игры выявить стратегию и тактику противоборствующих сторон; опреде-
лить траекторию изменения состояния системы и системных параметров; опреде-
324
лить число обслуженных и не обслуженных объектов и время последействия или за-
паздывания; достоверно оценить текущий аппаратурный и временной ресурс; оце-
нить эффективность системы). Системная теория позволяет инженеру-
исследователю и конструктору определять технический облик новой системы
(принципы построения, структуру, способы обработки поля и сигнала, способы
управления состоянием и взаимодействия), полно, строго, точно и достоверно оце-
нивать все общесистемные характеристики. Создание системной теории радиолока-
ции рассматривается также как новое научное направление. Системная теории
включает: новый объект исследования (радиоголографические, динамические, адап-
тивные системы); новый идеализированный объект исследования (дифференциаль-
ная игра); новые методы исследования (синтеза, управления, взаимодействия, по-
строения систем, управления состоянием, голографической обработки, анализа);
возможности реализации для СП современных и перспективных систем. Теория об-
ладает общностью и применима для всех видов обычных радиолокационных систем,
создаваемых на основе применения малоапертурных антенн. В полном объеме для
Украины теория может быть реализована в предлагаемых модельных примерах по-
строения радиоголографических информационных системах: 1) метрового диапазо-
на волн в составе существующего локатора и трех кольцевых антенн; 2) многопози-
ционной когерентной, объединяющие существующие локаторы разного диапазона
волн; 3) бортовой обзорной со сферической антенной (вместо обзорной системы
“АВАКС”); 4) бортовых и аэродромных со сферическими антеннами. Вторым науч-
ным направлением является создание динамических и адаптивных РЛ систем.
Третьим научным направлением является создание радиоголографических систем.
12. Системная теория радиолокации рекомендуется для применения: 1) в
НИИ В при СВТП новых и совершенствовании существующих локаторов, оценки
их эффективности; 2) в НИИ П при СП РЛ систем; 3) в высших учебных заведениях
при совершенствовании дисциплин: «радиолокационная системотехника», «вторич-
ная обработка РЛ информации», «теория антенн», «радиогологафия», теория радио-
технических систем; 4) в ХНУ им. В. Н. Каразина для постановки новой дисциплины
- «радиоголография» и для развития «математической теории систем».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Апорович А.Ф. Проектирование радиотехнических систем / А.Ф.Апорович -
Минск: Вышэйшая школа, 1988. - 222 с.
2. Гуткин Л.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств / Л.С. Гуткин.- М.:
Радио и связь, 1986. - 288 с.
3. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокаци-
онной информации / С.З. Кузьмин. - М.: Радио и связь, 1986. - 351 с.
4. Владимиров В.И. Антагонистический конфликт радиоэлектронных систем. Мето-
ды и математические модели / В.И. Владимиров, В.П. Лихачев, В.М. Шляхин; под
ред. В.М. Шляхина. – М.: Радиотехника, 2004. – 384 с.
5. Потер У. Современные основания общей теории систем / У. Потер; пер. с англ. –
М.: Наука, 1971. – 555 с.
6. Поспелов Д.А. Большие системы / Д.А. Поспелов. – М.: Знание, 1975. – 63 с.
7. Перегудов Ф.И. Введение в системный анализ / Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко.
- М.: Высшая школа, 1989.- 367 с.
8. Ширман Я.Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фо-
не помех / Я.Д. Ширман, В.Н. Манжос. - М.: Радио и связь, 1981.- 415 с.
9. Радиотехнические системы в ракетной технике / В.Д. Великанов, В.И. Галкин,
Л.В. Михайлов и другие; под. ред. В.И. Галкина, И.И. Захарченко Л.В. Михайлова. -
М.: Воениздат, 1974. - 339 с.
10. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели / В.О. Кобак. - М.: Сов. радио, 1975. -
300 с.
11. Братчиков А.Н. Фазостабильный волоконный канал передачи и распределения
опорных СВЧ- и КВЧ-сигналов / А.Н. Братчиков, Т.А. Садеков // Материалы 11-й
Крымской конф. и выставки "СВЧ-техника и спутниковые телекоммуникац. техно-
логии.- 1994. - Севастополь. - 2001. - С. 323-326.
12. Беллман Р. Введение в теорию матриц / Р. Беллман.. - М.: Наука, 1969. -364 c.
13. Сухоруков Ю.С. Принципы моделирования динамики взаимодействия сторон в
условиях радиолокационгного конфликта / Ю.С. Сухоруков, В.М. Шляхин. - Радио-
тезника, 1992.
14. Вопросы перспективной радиолокции / Под ред. Соколова А.В. – М.: Радиотех-
326
ника, 2003. – 32 п.л.
15. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов / под ред. Л.Г. Туч-
кова. - М.: Радио и связь, 1985. - 235 с.
16. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа / Н.Н. Моисеев. - М.:
Наука, 1981.- 487 с.
17. Дружинин В.В. Конфликтная радиолокация / В.В. Дружинин, Д.С. Конторов. .-
М.: Радио и связь, 1982. - 124 с.
18. Кейн В.М. Оптимизация систем управления по минимаксному критерию / В.М.
Кейн . - М.: Наука, 1985.- 300 с.
19. Красовский Н.Н. Позиционные дифференциальные игры / Н.Н. Красовский, А.И.
Субботин . - М.: Наука, 1974.- 455 с.
20. Петросян Л.А. Дифференциальные игры преследования / Петросян Л.А. - Л.:
ЛГУ, 1977.- 221 с.
21. Крапивин В.Ф. Теоретико-игровые методы синтеза сложных систем в конфликт-
ных ситуациях / В.Ф. Крапивин. - М.: Сов. радио, 1972. -191 с.
22. Петросян Л.А. Динамические игры и их приложения / Л.А. Петросян, Г.В. Том-
ский. - Л.: ЛГУ, 1982. - 251 с.
23. Черноусько Ф.Л. Новые задачи управления и поиска / Ф.Л. Черноусько, А.А.
Меликян. - М.: Наука, 1978. - 267 с.
24. Воробьев Н.Н. Теория игр. - М.: Наука, 1985.- 270 с.
25. Айзекс Р. Дифференциальные игры. / Р. Айзекс. - М.: Мир, 1967.- 479 с.
26. Субботин А.И., Ченцов А.Г. Оптимизация гарантии в задачах управления. - М.:
Наука, 1981. - 285 с.
27. Васильев В.В. Моделирование задач оптимизации и дифференциальных игр /
В.В. Васильев, В.Л. Баранов. - Киев: Наукова думка, 1989. - 300 с.
28. Баранов Л.Г. Структурное моделирование динамических и дифференциально-
игровых систем / Л.Г. Баранов , В.Л. Баранов. - Киев: АН УССР, 1987. - 56 с.
29. Fridman A. Differential Games with Destructed Phase Coordinates / Fridman A. // J.
of differential equations. - 1970.- V. 8, № 1.- P. 135 - 162.
30. Красовский Н.Н. Управление динамической системой / Н.Н. Красовский. - М.:
Наука, 1985. - 517 с.
31. Хургин Я. И. Финитные функции в физике и технике / Хургин Я.И., В.П. Яков-
327
лев. - М.: Наука, 1971. - 408 с.
32. Конторов Д.С. Введение в радиолокационную системотехнику / Д.С. Конторов, Ю.С. Голубев-
Новожилов. - М.: Сов. радио, 1971.- 366 с.
33. Сафронов Г.С. Введение в радиоголографию / Г.С. Сафронов, А.П. Сафронова. - М.: Сов. ра-
дио, 1973. - 287 с.
34. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / Под ред. А.И.
Петрова. – М.: Радиотехника, 2003.
35. Есепкина Н.А. Радиотелескопы и радиометры / Н.А. Есепкина, Д.В. Корольков,
Ю.Н Парийский. - М.: Наука, 1973. - 300 с.
36. Денисов А.А. Теория больших систем управления. - Л.: Энергоиздат / А.А. Де-
нисов, Д.Н. Колесников, 1982. - 287 с.
37. Афанасьев В.Н. Математическая теория конструирования систем управления /
В.Н. Афанасьев, В.Б. Колмановский, В.Р. Носов. - М.: Высшая школа, 1989. - 447 с.
38. Федосеев Е.А. Автоматизация проектирования сложных технических систем /
Е.А. Федосеев // Вестник АН СССР. - 1986. - № 10. - С. 17-21.
39. Лин Г. Разработка программного обеспечения для оборонительной системы / Г.
Лин // В мире науки. -1986. - № 2.
40. Лившиц Н.А. Вероятностный анализ систем автоматического управления / Н.А.
Лившиц, В.Н. Пугачев. - М.: Сов. радио, 1963. - 895 с.
41. Брукнер Д.Е. Создание радиолокатора космического базирования для обзора
воздушного пространства / Д.Е. Брукнер, Т.Ф. Махони; пер. с англ. № 2 (206) / 86. -
М: Изд. МО, 1986. - 10 с.
42. Понтрягин Л.С. Математическая теория оптимальных процессов / Л.С. Понтря-
гин , В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе и др. - М.: Наука, 1976. - 391 с.
43. Cлюсар В.И. Цифровые антенные решетки - будущее радиолокации / В.И.
Cлюсар // Электроника: Наука, технология, бизнес, - 2001, - 3, - С. 42-46.
44. Адаптивная оптика. Сборник статей: Пер. с англ. / Под ред. Витриченко Э.А. -
М.: Мир, 1980. - 456 с.
45. Waters W.M. Adaptive radar beacon forming / W.M. Waters // IEEE. Trans., - 1970. -
July, AES-6, №4, Р. 503-513.
328
46. Черняк В.С. Получение радиоизображения объекта / В.С. Черняк // Радиотехника
и электроника. -1979. - № 12, Т. 24.
47. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. - М.: Наука, 1970. -720 с.
48. Христиансен У. Радиотелескопы / У. Христиансен, И. Хегбом. - М.: Мир, 1972. -
237 с.
49. Напьер П.Д. Большая антенная решетка: конструкция и характеристики совре-
менного радиотелескопа апертурного синтеза / П.Д. Напьер, А.П. Томсон, Р.Д.
Экерс // ТИИЭР. - 1983.- том 71, №11.
50. Белячиц А.И. Голографическая система в виде окружности / А.И. Белячиц, П.Д.
Кухарчик, В.Г. Семенчик// АН СССР, Радиотехника и электроника. -1986. - том
XXXI, № 19.
51. Bracewel R.N. Antennas and data processing / R.N. Bracewel // IRE Transactions on
antennas and propagation. - 1962. - Volume AP-10, №2. - Р.110-117.
52. Tompson A.P. The response of radio astronomy sinthesis array to interfering signals /
A.P. Tompson // IEEE Trans. Antennas and Propagat. -1982. - Vol AP-30. - Р. 450-456.
53. Василенко Г.И. Восстановление изображения / Г.И. Василенко, А.М. Тараторин.
- М.: Радио и связь, 1986. - 302 с.
54. Устинов Н.Д. Методы обработки оптических полей в лазерной локации / Н.Д.
Устинов, И.Н. Матвеев, В.В. Протопопов. - М.: Наука, 1983. - 271 с.
55. Лукьянов Д.П., Корниенко А.Н., Рудницкий Б.Е. Оптическая адаптивная система
/ Д.П. Лукьянов, А.Н. Корниенко, Б.Е. Рудницкий. - М.: Радио и связь, 1989. - 238 с.
56. Лазерная локация / Н.Д. Устинов, И.Н. Матвеев, В.В. Протопопов и др. - М.:
Машиностроение, 1984. - 270 с.
57. Адаптация в информационных оптических системах / Н.Д. Устинов, И.Н. Матве-
ев, В.В. Протопопов и др. - М.: Радио и связь, 1984. - 340 с.
58. Применение Фурье-оптики / Под ред. Г Старка. - М.: Радио и связь, 1988. - 526 с.
59. Теория когерентных изображений / Под ред. Н.Д. Устинова. - М.: Радио и связь,
1987. - 263 с.
60. Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А,А. Акаев, С.А. Майо-
ров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236с.
61. Шифрин Я.С. Статистическая теория антенн / Я.С. Шифрин. - М.: Сов. радио,
1970. - 382с.
329
62. Сканирующие антенные системы. т. III / Пер. с англ.; под ред. Г.Т. Маркова. -
М.: Сов. радио, 1971. – 463 с.
63. Татарский В.И. Распространение радиоволн в турбулентной атмосфере / В.И. Та-
тарский.- М.: Наука, 1967. - 584 с.
64. Рытов С.А. Введение в статистическую радиофизику. Случайные поля. / С.А.
Рытов, Ю.А. Кравцов, В.И. Татарский.- М.: Наука, 1978. - 463 с.
65. Рытов С.А. Введение в статистическую радиофизику / С.А. Рытов. - М.: Наука,
1966. - 404 с.
66. Чернов П.А. Волны в случайно неоднородных средах / П.А. Чернов. - М.: Наука,
1975. - 171 с.
67. Лобкова Л.М. Статистическая теория систем сверхвысоких и оптических частот
(влияние турбулентности на характеристики антенн) / Л.М. Лобкова. - М.: Связь,
1975. - 173 с.
68. Стоцкий А.А. Флюктуационные характеристики электрической толщи тропо-
сферы / А.А. Стоцкий // Радиотехника и электроника. -1972. - т. XVII, №11. -C. 2247
- 2283.
69. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. / Д.В. Сивухин. - М.: Наука, 1985. -
751 с.
70. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн / В.В. Николь-
ский , Т.И. Никольская . - М.: Наука, 1989. - 542с.
71. Демидович Б.П. Основы вычислительной математики / Б.П. Демидович и И.А.
Марон . - М.: Мир, 1966.- 663 с.
72. Кук Ч. Радиолокационные сигналы / Ч. Кук. - М.: Сов. радио, 1971. - 450 с.
73. Титчмарш Е. Введение в теорию интегралов Фурье / Е. Титчмарш. - М.: ОГИЗ,
1948. - 300 с.
74. Бендат Д. Основы теории случайных шумов и ее применение / Д. Бендат. - М.:
Наука, 1965. - 400 с.
75. Смирнов Т.А., Панов В.И. Современная радиолокация / Т.А. Смирнов, Т.А. Па-
нов В.И. - М.: Знание, 1972. - 450с.
76. Тор. Техника сжатия импульсов с большим произведением длительности на ши-
рину спектра / Тор // Зарубежная электроника. -1963. - № 1.
77. Графическое расширение фортрана / Ю.М. Балковский, В.А. Галактионов, В.Б.
330
Михайлова и др. - М.: Наука, 1985. - 287с.
78. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ / Иванов В.В. - К.: Наукова думка,
1986. - 582 с.
79. Бахвалов Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков.
- М.: Наука, 1987. - 598с.
80. Дерновой В. Технологии ХХI века. "Аркан" для невидимок / В. Дерновой //
Красная звезда. - 1998. - 23 мая. - С. 4
81. Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики / Л.М. Сороко. -М.: Нау-
ка, 1971. -450 с.
82. Литвиненко О.М. Основы радиооптики / О.М. Литвиненко. - К.: Техника, 1974. -
205 с.
83. Тихонов В.И. Марковские процессы / В.И. Тихонов, М.Н. Миронов .- М.: Сов.
радио, 1977.-400с.
84. Тараканов К.В. Аналитические методы исследования систем / К.В. Тараканов,
Л.А. Овчаров, А.Н. Тырышкин. - М.: Сов. радио, 1974. – 238 с.
85. Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории массового обслуживания / Л.А. Овча-
ров .- М.: Машиностроение, 1969. - 322 с.
86. Вентцель Е.С. Прикладные задачи теории вероятностей / Е.С. Вентцель, Л.А.
Овчаров. - М.: Радио и связь, 1983. - 412 с.
87. Вентцель Е.С. Исследование операций / Е.С. Вентцель. - М.: Сов. радио, 1972. -
550 с.
88. Кемени Д. Конечные цепи Маркова / Д. Кемени, Д. Снелл. - М.: Наука, 1970. -
270 с.
89. Кемени Д. Счетные цепи Маркова / Д. Кемени, Д. Снелл, А. Кнепп . -М.: Наука,
1987. - 412 с.
90. Математическая модель динамики игрового управления ресурсом системы об-
служивания потока заявок: Отчет о НИР, тема № 13-86 / ХГУ им. А.М. Горькогл:
рук. В.и. Коробов; исп. Н.И. Матюхин, Г.В. Сузиков, А.П. Маринич, А.П. Приходь-
ко. – Х.: Харьковский госуниверситет, 1987. - 90 с.
91. Курош А.Г. Курс высшей алгебры / А.Г. Курош. - М.: Наука, 1968. - 431с.
92. Крамер Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. - М.: МИР, 1975. -
380 с.
331
93. Пространственно-временная обработка сигналов / Под ред. И.Я. Кремера. - М.:
Радио и связь, 1984. - 222 с.
94. Розанов Ю.А. Введение в теорию случайных процессов / Ю.А. Розанов. -М.:
Наука, 1982. -300 с.
95. Коваленко И.Н. Краткий курс теории случайных процессов / И.Н. Коваленко,
О.В. Сарманов. -К.: Вища школа, 1978. -259с.
96. Howard R.A. System Analisis Semi-Markov Processes / R.A. Howard // IEEE Transaction
on military electronics. - 1964/ , - Valume MIL-8, № 2.
97. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения / Т. Саати.
- М.: Сов. радио, 1965. - 400с.
98. Хастингс Н. Справочник по статистическим распределениям / Н.Хастингс, Д.
Пикок; пер. с англ. Звонкина А.К. - М.: Статистика, 1980. – 94 с.
99. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника / В.И. Тихонов. - М.: Радио и связь,
1982. – 623 с.
100. Гнеденко Б.В. Введение в теорию массового обслуживания / Б.В. Гнеденко,
И.Н. Коваленко.- М.: Наука, 1987. – 335 с.
101. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / под ред.
В.С. Королюка - М.: Наука, 1985. – 638 с.
102. Ивченко Г.И. Теория массового обслуживания / Г.И. Ивченко, В.А. Каситанов,
И.Н. Коваленко. - М.: Высшая школа, 1982. – 225 с.
103. Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация / В.С. Черняк. - М.: Радио и
связь, 1993. – 416с.
104. Анго А. Математика для электро-радиоин