Булай Андрій Миколайович. Методи підвищення завадостійкості систем вторинної радіолокації

Короткий опис

Булай Андрій Миколайович. Методи підвищення завадостійкості систем вторинної радіолокації : Дис... канд. наук: 05.12.17 - 2007.

Булай А.М. Методи підвищення завадостійкості систем вторинної радіолокації. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 радіотехнічні та телевізійні системи. Харківський університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, м. Харків, 2007.
У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення важливої науково-прикладної задачі, що виявляється в удосконаленні систем вторинної радіолокації України шляхом розробки методів підвищення завадостійкості систем вторинної радіолокації при дії внутрішньосистемних, а також навмисних корельованих і некорельованих завад. Зазначена задача вирішена синхронним за запитом та синхронним по відповіді методами, що дозволило
підвищити завадостійкість систем вторинної радіолокації.
Синтезовано і проведено аналіз оптимального виявлювача сигналів запиту у літакових відповідачах за наявності завад та оптимального виявлювача сигналів запиту у літакових відповідачах при багатоканальному прийомі. Запропонована вдосконалена структура автоматичного виявлювача повітряних об'єктів системами вторинної радіолокації при дії внутрішньосистемних і навмисних корельованих завад.
Розроблені та отримали подальший розвиток методи захисту систем вторинної радіолокації від навмисних корельованих та імітованих завад синхронний по відповіді і синхронний за запитом. Проведений порівнюючий аналіз завадостійкості систем вторинної радіолокації при використанні розроблених та існуючих методів при вирішені задачі виявлення повітряного об’єкта та задачі передачі польотної інформації.
Науково обґрунтовані і надані рекомендації щодо структури синхронної мережі систем вторинної радіолокації, в основу якої покладено єдине координатно-часове забезпечення всіх розосереджених об'єктів цих систем і розроблені вимоги до точності формування шкал часу розглянутої мережі.

У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення важливої науково-прикладної задачі, що виявляється в удосконаленні систем вторинної радіолокації України шляхом розробки методів підвищення завадостійкості систем вторинної радіолокації при дії внутрішньосистемних, а також навмисних корельованих і некорельованих завад. Зазначена задача вирішена синхронним за запитом та синхронним по відповіді методами, що дозволило підвищити завадостійкість систем вторинної радіолокації. При цьому отримані такі головні наукові та практичні результати:
1. Показано, що існуючі системи ВРЛ побудовані на принципах, що виключають і часові, і просторові розбіжності між корисними і імітованими сигналами запиту. Це обумовило низьку завадостійкість літакового відповідача, а також і систем ВРЛ в цілому при дії ненавмисних і навмисних завад. Найкращим способом обробки інтервально-часових кодів, використовуємих в системах ВРЛ, є: декодування селекція по тривалості селекція по часовому положенню. Збільшення значності ІЧК дозволяє зменшити (більш ніж на два порядки при зміні значності коду з 2 до 3) хибну тривогу першого роду.
2. Вперше проведений порівняльний аналіз завадостійкості існуючих систем ВРЛ при роботі в різних режимах показав, що: некорельовані завади неістотно і рівно впливають на коефіцієнт готовності літакового відповідача і всієї системи ВРЛ в цілому; завадостійкість існуючих систем ВРЛ, при рішенні задачі виявлення повітряного об’єкта, практично однакова і вона в істотній мірі визначається інтенсивністю потоку внутрішньосистемних і НКЗ; завадостійкість існуючих систем ВРЛ, при рішенні задачі передачі польотної інформації на наземний пункт управління, в режимі «RBS» істотно вище, ніж при застосуванні режиму «УВД». Так, при інтенсивності потоку сигналів запиту рівній 6000 і довжині пачці рівній 10, імовірність отримання польотної інформації для режиму «УВД» складає 0,1, а для режиму «RBS» складає 0,99.
3. Вперше синтезовані структури виявлювачів сигналів запиту у літаковому відповідачі, що відрізняються від відомих урахуванням впливу флуктуаційних і імпульсних завад в каналі запиту на процес виявлення сигналів запиту та багатоканальним, за простором, методом побудови виявлювача, що дозволило підвищити якість виявлення сигналів запиту у літаковому відповідачі:
- аналіз показав, що робота літакового відповідача систем ВРЛ в умовах різних та змінних амплітуд корисних і заважаючих сигналів вимушує ускладнювати приймальні пристрої, включаючи в їх склад блоки, що оцінюють амплітуди корисних сигналів і перевищення над ними амплітуд заважаючих імпульсів, які наклалися. Включення цих блоків дозволяє стабілізувати імовірність хибної тривоги при виявленні корисних сигналів запиту при накладенні на окремі імпульси навмисних і ненавмисних завад;
- аналіз показав, що використання додаткових каналів виявлення сигналів запиту, збільшення значності використовуваних сигналів запиту суттєво підвищує якість виявлення сигналів запиту у літаковому відповідачі; міжканальне об'єднання результатів виявлення імпульсів сигналу запиту дозволяє одержати переваги в пороговому відношенні сигнал/шум (близько 1 дБ) в порівнянні з міжканальним об'єднанням результатів виявлення сигналів запиту.
4. Вдосконалена структура автоматичного виявлювача повітряних об'єктів системами вторинної радіолокації, яка на відміну від відомих враховує дію внутрішньосистемних і навмисних корельованих завад в каналах запиту та відповіді, що дозволило підвищити якість виявлення повітряних об'єктів за рахунок проведення дробової логіки обробки сигналів відповіді і оптимізації цифрового порогу виявлення; досліджені порогові ефекти виявлення повітряних об’єктів та визначені оптимальні цифрові пороги прийняття рішення про виявлення повітряних об’єктів системами вторинної радіолокації.
Аналіз показав, що оптимальні пороги виявлення повітряних об'єктів в системах ВРЛ істотно залежать від коефіцієнта готовності літакового відповідача та імовірності придушення окремих імпульсів сигналу відповіді в каналі відповіді, а застосування дешифрації сигналу відповіді і подальше накопичення при виборі оптимального порогу трохи знижує показники якості виявлення в порівнянні з оптимальною обробкою пачки сигналів відповіді; цифровий поріг виявлення повітряного об'єкту системою ВРЛ в істотній мірі визначається імовірністю придушення сигналів в каналах запиту та відповіді, і при великих відносинах сигнал/шум може бути дорівнювати двом і не залежить від довжини пачки сигналів відповіді.
Результати проведених досліджень показали, що імовірність правильного виявлення рівна 0,95 при довжині пачці рівній 12 та при виборі порогу, рекомендованого для первинної радіолокації, досягається при Р=0,68, тоді як при виборі порогу рівного двом, ця імовірність досягається при Р=0,4.
5. Одержав подальший розвиток синхронний за запитом метод захисту систем вторинної радіолокації від навмисних корельованих завад, оснований на штучно створених часових розбіжностях між корисними і імітованими сигналами запиту по каналу запиту, що дозволило виключити з обслуговування імітовані сигнали запиту проведенням міжперіодної обробки сигналів запиту в літакових відповідачах;
6. Вперше запропонований синхронний по відповіді метод захисту систем вторинної радіолокації від навмисних корельованих завад, оснований на штучно створених часових розбіжностях по каналу відповіді, що дозволило підвищити завадостійкість систем вторинної радіолокації за рахунок зниження інтенсивності сигналів відповіді.
Дослідження коефіцієнта готовності літакового відповідача в системах ВРЛ, що використовують синхронний за запитом та синхронний по відповіді методи показало, що при інтенсивності імпульсної завади рівній 5000 і значності кода рівній 2 він дорівнює близько 1, тоді як при використанні існуючих методів не більше 0, 25.
Порівняльний аналіз завадостійкості систем ВРЛ, що використовують запропоновані та існуючі методи, показав при інтенсивності завади рівній 5000 збільшення завадостійкості систем ВРЛ при виявленні ПО в 5 разів за рахунок виключення з обслуговування навмисних корельованих завад.
Вперше одержані вирази, що дозволяють визначити необхідне число каналів обробки залежно від можливого числа повітряних об’єктів, що знаходяться на одному азимуті при отримані польотної інформації.
Вперше одержані вирази для оцінки завадостійкості систем ВРЛ при різних способах передачі польотної інформації. Аналіз показав збільшення на 30% завадостійкості систем ВРЛ з використанням синхронного по відповіді методу у порівнянні з тими, що існують, а також, завадостійкість способу з подальшою міжперіодною обробкою сигналів на 10% вища в порівнянні з способом з попередньою міжперіодною обробкою.
7. Розроблені рекомендації по створенню структури синхронних мереж систем вторинної радіолокації, у яких можливо реалізувати запропоновані методи підвищення завадостійкості, які полягають у визначені параметрів та характеристик шкали часу системи.
8. Результати дисертаційної роботи використані при розробці алгоритмів функціонування вбудованого запитувача систем вторинної радіолокації (виріб 69Л1) казенного підприємства «Науково-виробничий комплекс «Іскра», що підтверджено актами про реалізацію наукових досліджень від 21.03.2007 р. № 007637, № 007638.