Григорьев Александр Сергеевич – специалист по направлению " Специальные радиотехнические системы " (Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского, 2024), инженер отдела войсковой части
городской округ Чехов, д. Алексеевка, Чехов-7, 142327
Alexander S. Grigoriev, Specialist in Special radio engineering systems (Mozhaysky Military Space Academy, 2024). Engineer of Military unit
Alekseevka village, Chekhov-7 142327
Казанцев Александр Александрович – кандидат технических наук (2020), начальник отдела военного института (научно-исследовательского)
ул. Ждановская, д. 13, Санкт-Петербург, 197198
Alexander A. Kazantsev, Cand. Sci. (Eng.) (2020), Head of the Department of Military Institute (Research)
13, Zhdanovskaya St., Saint Petersburg 197198
Терентьев Алексей Михайлович – специалист по направлению "Теплогазоснабжение и вентиляция" (Пушкинский военный институт радиоэлектроники космических войск, 2005), начальник лаборатории военного института (научно-исследовательского)
ул. Ждановская, д. 13, Санкт-Петербург, 197198
Alexey M. Terentyev, Specialist in Heat and Gas Supply and Ventilation (Pushkin Military Institute of Radio Electronics, 2005), Head of the laboratory of the Military Institute (Research)
13, Zhdanovskaya St., Saint Petersburg 197198
Ставцев Борис Семенович – специалист по направлению "Радиоэлектронные устройства" (Балтийский государственный университет "Военмех" им. Д. Ф. Устинова, 1974), научный сотрудник лаборатории военного института (научно-исследовательского)
ул. Ждановская, д. 13, Санкт-Петербург, 197198
Boris S. Stavtsev, Specialist in Radioelectonic devices (Baltic State University "VOENMEH", 1974), Research fellow of the Laboratory of the Military Institute (Research)
13, Zhdanovskaya St., Saint Petersburg 197198
Введение. Сегодня кардинально меняется концепция разработки изделий. Применение технологий цифровых двойников позволяет перенести центр тяжести разработки на самые ранние стадии и существенно снизить возможные риски, затрачиваемые временные и материальные ресурсы. Классические статистические подходы к оцениванию обнаруживающей способности радиолокационных средств не позволяют получить полную динамическую картину в силу большого количества изменяемых параметров.
Цель работы. Разработка методико-алгоритмического обеспечения моделирования процесса радиолокационного обнаружения с использованием цифровых двойников антенной системы и объекта наблюдения.
Материалы и методы. Множители уравнения радиолокации представлены характеристиками, зависящими от частотных, угловых, поляризационных параметров и рассчитываемыми с использованием цифровых моделей (двойников). Для расчета характеристик направленности антенного элемента и характеристики обратного рассеяния объекта использованы методы численной электродинамики, реализованные в среде автоматического проектирования ANSYS HFSS. Методами математического и компьютерного моделирования осуществлена взаимная увязка результатов численного моделирования. Для формирования характеристики направленности антенной решетки, получения динамической зависимости отношения сигнал/шум и анализа вероятности правильного обнаружения применялся пакет прикладных программ MATLAB.
Результаты. Продемонстрирована возможность применения технологии цифровых двойников для проверки обнаруживающей способности радиолокационной станции при наблюдении объектов заданного класса. Рассчитана динамическая зависимость отношения сигнал/шум для заданных радиолокационной станции, объекта наблюдения и фоноцелевого сценария, представленных своими цифровыми моделями. Рассчитана гистограмма плотности распределения вероятности правильного обнаружения, которая демонстрирует плохую обнаруживающую способность радиолокационной станции при наблюдении объекта заданного класса.
Заключение. Значимость настоящего исследования заключается в разработке методико-алгоритмического обеспечения с использованием технологии цифровых двойников, позволяющего оценить вероятность обнаружения объектов заданного класса радиолокационным средством при реализации тех или иных технических решений на ранних этапах (стадиях) его разработки.
Introduction. The entire concept of product development is currently undergoing significant changes. The application of digital twin technology allows the focus of development to be shifted to the earliest stages, thereby significantly reducing not only potential risks, but also saving the required time and material resources. Classical statistical approaches to evaluating the detection capabilities of radar systems fail to provide a complete dynamic picture due to the large number of varying parameters.
Aim. Development of an algorithmic support for simulating the radar detection process using digital twins of the antenna system and the observation object.
Materials and methods. Radar equation multipliers were presented by frequency, angular, polarization dependencies, calculated using their digital models (twins). Numerical electrodynamics methods were used to calculate the directivity characteristics of the antenna element and the backscattering characteristics of the object, implemented in the ANSYS HFSS automated design environment. Mathematical and computer modeling methods were used to coordinate the results of numerical simulations. The MATLAB application package was used to form the directivity characteristics of the antenna array, to obtain the dynamic signal-to-noise ratio, and to analyze the probability of detection.
Results. The possibility of using digital twin technology to verify the detection capability for a radar system when observing an object of the specified class is demonstrated. The signal-to-noise dynamic dependence of the given radar system, space object, and observation scenario, presented by their digital models, was calculated. The function of detection probability density was calculated, which demonstrated an insufficient detection capacity of a radar system in the case of observation of such type of objects.
Conclusion. The significance of the present study lies in the development of an algorithmic support using digital twin technology. The developed support can be used to estimate the probability of detection of specified objects by a radar system when implementing various technical solutions at early stages of its development.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.