Способ формирования равномасштабного радиолокационного изображения в БРЛС

Способ формирования равномасштабного радиолокационного

изображения в БРЛС Антошкин А. Р.

Антошкин Алексей Романович /Antoshkin А1екзеу КотапоукИ - магистрант, кафедра вычислительной и прикладной математики, факультет вычислительной техники, Рязанский государственный радиотехнический университет, г. Рязань

Аннотация: в данной статье рассматриваются теоретические и практические вопросы и проблемы разработки программного обеспечения бортовой радиолокационной станции (БРЛС) для моделирования вычисления индекса азимутального элемента массива радиолокационных изображений (РЛИ), соответствующего текущему положению антенны. Рассмотрена структурная схема прохождения данных для формирования РЛИ, проанализированы методы формирования РЛИ и сложности их обработки. На основе проведенного исследования автором предлагается способ формирования равномасштабного РЛИ с использованием различных математических формул.

Ключевые слова: радиолокационное изображение, бортовая радиолокационная станция, азимутальные направления.

Развитие авиации повышает требования к адекватности, своевременности и точности информации об окружающем летательный аппарат (ЛА) пространстве. Современные летательные аппараты в частности вертолеты, решающие разнообразные задачи, доказали свою высокую эффективность. Дальнейшее развитие вертолетной техники в значительной мере связано с ее оснащением совершенной радиолокационной аппаратурой. Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) предоставляет необходимую информацию, выполняя обнаружение, опознавание и определение местоположения в пространстве различных объектов с помощью отраженных от этих объектов радиоволн. Формируется радиолокационное изображение (РЛИ) - «карты местности» в координатах азимут - дальность, где яркими точками отображается более радиоконтрастные цели (строения, металлические конструкции, транспортные средства, леса, скопления людей и т. п.), а темными точками менее радиоконтрастные (дороги, взлетно-посадочные полосы, водоемы, т.п.), пример показан на рис. 1.

Рис. 1. Радиолокационное изображение

Однако в программно-алгоритмическом обеспечении вертолетной бортовой радиолокационной станции (БРЛС) возникает проблема более точного формирования равномасштабных радиолокационных изображений поверхности земли. РЛИ выводятся летчику на индикатор в виде последовательности кадров. Для удобства отождествления с подстилающей поверхностью изображения представляются в секторном виде [1].

Существующая неточность формирования приводит к отсутствию стабильности смежных кадров РЛИ по азимуту. Одни и те же объекты по азимуту от кадра к кадру немного сужаются или расширяются, как следствие теряется равномасштабность. Особенно данный эффект проявляется на больших угловых скоростях механического сканирования антенны с помощью двухосного подвеса. Это происходит из-за не достаточно точного приема входных данных и синхронизации их между собой. Поэтому проблема формирования и анализа (РЛИ) земной поверхности остается одной из актуальных задач.

Для решения проблемы каждому массиву амплитуд Лп; отраженного сигнала

пришедшего с АЦП приемного канала требуется поставить в соответствие угловое положение двухосного подвеса антенны. Это является основной трудностью для точного (равномасштабного) построения одного кадра двухмерного РЛ изображения в формате азимут - дальность, привязанного к моменту времени ¿0 - началу кадра.

Частота повторения зондирующего сигнала намного больше частоты считывания навигационных параметров и параметров сканирования антенны.

Для формирования РЛИ выполняется сканирование заданной зоны обзора. РЛС на основе собственного углового положения антенны относительно вертолета и навигационных параметров должна учитывать движение ЛА в течение кадра. Для этого, путем специальных преобразований в блок управления задаются требуемые положения антенны. К навигационным данным относится: курс V, крен 3, тангаж у,

высота Н, проекции скоростей Ун, Ун, УЕ в полярной нормальной системе координат. Под собственным положением двухосного подвеса антенны понимаются отработанные значения по азимуту а0 , углу места е . Под заданными углами

соответственно понимаются: (Хзад, езад. Структурная схема прохождения данных для формирования РЛИ изображена на рис. 2 [2].

Навигационная система ЛА у.Н.¥„.¥„.Гя

4 Л И ь

- Приемник сигнала РЛС

/у р отр 3 отр ^

Двухосный подвес РЛС

Бортовой вычислительный комплекс РЛС

Рис. 2. Структурная схема прохождения данных

Классический подход к накоплению сигнала в режиме реального луча состоит в следующем. В заданном секторе обзора выделяют определенное количество азимутальных направлений, которые характеризуют размер РЛИ по азимуту.

Азимутальное направление Л[ представляет собой результат накопления сигнала в

каждом стробе дальности / = 1, Ыстроб обычно за один общий такт работы станции длительностью порядка нескольких миллисекунд и вычисляется по формуле:

X Ап, -

А; = -, п = 1, NнаК ,

i N

нак

где Nшк - количество накоплений, N 0б - количество стробов по дальности в зоне приема.

Количество накоплений за такт определяется соотношением:

N =№„ / 1 , ^ >> Ки,

нак УтП ТИ Лц.ч. П ТИ '

где - частота повторения зондирующего сигнала, - частота общего тактового импульса работы станции [4].

Таким образом, группе последовательно поступающих массивов Аи ; ставится в

соответствие одно текущее угловое положение антенны.

Также, в самой простой реализации построения РЛИ, азимутальные направления «укладываются» последовательно друг за другом в массив РЛИ , полагаясь на

идеальное сканирование антенны зоны обзора. Это характерно для старых не быстродействующих бортовых вычислительных комплексов (БВК) или для медленно сканирующих механических антенных систем.

Предлагается, для формирования массива А{ не брать последовательно друг за другом Nнак массивов Аи г, а только те, которые относятся непосредственно к данному азимутальному направлению. Местоположение азимутального направления ] = 1, в массиве РЛИ вычисляется исходя из отработанного углового

значения антенны по формуле:

аошр —

/ = N--^,

^ аз

Рсо

где Naл - количество азимутальных направлений, в массиве РЛИ, Рбсо - угол биссектрисы сектора обзора, (рсо - размер сектора обзора.

Все углы в данной формуле приводятся к общему виду, так что текущее положение антенны по азимуту в секторе обзора было всегда больше левой границы

сектора обзора: аотр > ((рБСО - рСО). Приведение сводится к прибавлению или

вычитанию круговой составляющей ± 3600 к тому или иному угловому значению.

Для решения задачи была написана программа, моделирующая различные положения сектора обзора (диапазон изменения углов ±180°), интерфейс представлен на рис. 3.

Рис. 3. Интерфейс программы Литература

1. Кузьмин С. З. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: Книга по Требованию, 2012. 398 с.

2. Швачкин А. М. Особенности построения БРЛС для многофункциональных боевых вертолетов. ФАЗОТРОН-НИИ, 2011. № 4.

3. Обработка изображений в геоинформационных системах: учеб. пособие / В. К. Злобин, В. В. Еремеев, А. Е. Кузнецов. Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2006. 264 с.

4. Клочко В. К., Ермаков А. А. Алгоритмы фильтрации и сегментации трехмерных радиолокационных изображений поверхности. Автометрия, 2002. № 5.

Остекление зданий: энергоэффективность и микроклимат

Татаринова Р. Е.

Татаринова Раиса Егоровна / ТаШгтоуа Ятза Egorovna - студент, Инженерно-технический институт, Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, г. Якутск

Аннотация: в статье рассматривается остекление зданий, их энергоэффективность и микроклимат.

Ключевые слова: остекление, мансардные окна, естественное освещение, теплообмен, энергоэффективность.

За полувековой период в массовом строительстве жилых и общественных зданий в России применялись окна и остекленные наружные двери с деревянными переплетами и двойным остеклением, которое в настоящее время не соответствует новым теплотехническим требованиям. Тотальная стандартизация миллионов окон существующей застройки также свидетельствует о безликости и однообразии архитектуры зданий.

Цель современного подхода к развитию светопрозрачных ограждений заключается в укреплении нормативной базы проектирования и сертификации, совершенствовании конструкций и технологий, развитии предприятий, обеспечивающих широкое применение окон, имеющих нормативный уровень теплозащиты, высокое качество для архитектурной выразительности зданий как в новом строительстве, так и при проведении реконструкции.