Измерение угла места наблюдаемого воздушного объекта на основе применения фазового метода пеленгации в многокольцевой антенной решетке

Введение. Радиолокационные станции наблюдения воздушных объектов, функционирующих в коротковолновом диапазоне, имеют ряд ограниченных технических характеристик, одной из которых является сектор обзора по азимуту. Ввиду использования в качестве приемной линейной антенной решетки (АР) угол обзора ограничивался 60°. При модернизации станции указанное ограничение снято переходом к АР с кольцевой структурой (в настоящее время используется многокольцевая АР). На практике после выполнения ряда алгоритмов пространственной обработки оператору становятся доступны азимут, дальность и скорость наблюдаемого объекта, однако из-за особенностей распространения коротковолнового сигнала точность измерения этих параметров не обеспечивает устойчивого сопровождения воздушных объектов. Кроме того, с переходом на использование многокольцевых решеток появилась возможность дополнительно измерять угол места с последующим расчетом высоты объекта.

Цель работы. Анализ фазового распределения падающей волны на раскрыве многокольцевой АР, а также выполнение пространственной обработки принятого сигнала с использованием фазового метода пеленгации для повышения точности измерения угла места.

Материалы и методы. При формировании фазовых распределений на элементах многокольцевой АР, вычислении угла места фазовым методом и формировании портретов наблюдаемого объекта использовалось компьютерное моделирование в среде MATLAB. Указанная среда успешно применяется для решения широкого спектра научных задач разной сложности в промышленности и научно-исследовательских организациях.

Результаты. Показана возможность использования фазового метода пеленгации источника излучения для повышения точности измерения угла места. Выполнено моделирование. Проведен анализ полученных результатов на примере наблюдения коротковолновой станцией воздушного объекта.

Заключение. Полученные результаты доказали актуальность применения фазового метода при выполнении пространственной обработки сигналов в коротковолновой станции. Предложенный метод позволил устранить неоднозначность при измерении угла места и повысить точность его определения, что является новым результатом применительно к рассматриваемым системам.

1. Справочник по радиолокации: в 2 кн. Кн. 2 / под ред. М. И. Сколника; пер. с англ. под ред. В. С. Вербы. М.: Техносфера, 2015. 680 с.

2. Li G.-H, Zhang H.-B., Tang G.-J. Typical Trajectory Characteristics of Hypersonic Gliding Vehicle // J. of Astronautics. 2015. Vol. 36, iss. 4. P. 397–403.

3. Анцупов О. И., Ищук П. Л., Косяк И. В. Гиперзвуковые летательные аппараты: реальна ли опасность // Воздушно-космическая сфера. 2016. № 2. С. 96–105.

4. Фабрицио Д. А. Высокочастотный загоризонтный радар: основополагающие принципы, обработка сигналов и практическое применение / пер. с англ. М.: Техносфера, 2018. 936 с.

5. Акимов В. Ф., Калинин Ю. К. Введение в проектирование ионосферных загоризонтных радиолокаторов / под ред. С. Ф. Боева. М.: Техносфера, 2017. 491 c.

6. Ильин Д. Защита от гиперзвука. Зачем в России модернизируют загоризонтную РЛС "Контейнер"? // Наука и техника. 2021. URL: https://naukatehnika.com/zashhita-ot-giperzvuka.-zachem-v-rossii-moderniziruyutzagorizontnuyu-rls-%C2%ABkontejner%C2%BB.html (дата обращения 15.02.2024)

7. Modern Antenna Handbook / ed. by C. A. Balanis. N. Y.: John Wiley & Sons, 2016. 1073 p.

8. Саломатов Ю. П., Панько В. С., Сугак М. И. Кольцевые излучатели и антенные решетки / под ред. Ю. П. Саломатова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2014. 120 с.

9. HUSIR Signal Processing / J. V. Eshbaugh, R. L. Morrison Jr., E. W. Hoen, T. C. Hiett, G. R. Benitz // Lincoln Laboratory J. 2014. Vol. 21, № 1. P. 115–134.

10. Владимиров В. В. Увеличение разрешающей способности по азимуту путем экстраполяции функции раскрыва антенной решетки оцениванием линейного предсказания по методу наименьших квадратов с использованием коэффициентов авторегрессионной модели // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 1. С. 28–35. doi: 10.32603/1993-8985-2022-25-1-28-35

11. Sen B., Cansız G., Boran H. L Band Multi-Channel Transmit/Receive Module for Circular Phased Array Radar // Proc. of IEEE Intern. Radar Conf., Arlington VA, USA, 10–15 May 2015. 4 p. doi: 10.1109/RADAR.2015.7130960

12. Алёшкин А. П., Алёшкин Н. А., Владимиров В. В. Способ увеличения разрешающей способности по дальности радиолокационных станций декаметрового диапазона на основе экстраполяции комплексной частотной характеристики рассеяния наблюдаемых объектов // Тр. НПЦАП. 2022. № 3. С. 51–60.

13. Нечаев Ю. Б., Пешков И. В., Аальмуттар Атхеер Ю. О. Алгоритм и результаты моделирования цилиндрической антенной решетки с направленными излучателями // Вестн. ВГУ. Сер. Системный анализ и информационные технологии. 2018. № 1. С. 50–55.

14. Вопросы вертикального и наклонного зондирования ионосферы / Ю. К. Калинин, В. В. Алпатов, А. Ю. Репин, А. В. Щелкалин // Гелиогеофизические исследования. 2018. Вып. 20. С. 87–123.

15. Радиолокация для всех / В. С. Верба, К. Ю. Гаврилов, А. Р. Ильчук, Б. Г. Татарский, А. А. Филатов; под ред. В. С. Вербы. М.: Техносфера, 2020. 504 с.

16. Проскурин В. И., Ягольников С. В., Шевчук В. И. Радиолокационное наблюдение. Методы, модели, алгоритмы. М.: Техносфера, 2017. 368 с.