Разработка архитектуры программного комплекса симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов

Введение. Программные средства компьютерной симуляции и прототипирования позволяют значительно упростить процесс проектирования сложных информационно-измерительных систем, в том числе радиолокационных систем (РЛС) и комплексов. В настоящее время существует множество программных пакетов, позволяющих в той или иной степени решать данные задачи. Однако данные программные пакеты либо являются универсальными и не учитывают специфику работы РЛС, что требует собственноручной реализации математических моделей для симуляции радиолокационных сигналов, либо позволяют решать узкий спектр задач прототипирования и разработки алгоритмов обработки радиолокационной информации для строго определенного типа (или даже конкретной модели) радиолокатора. Некоторые из программных пакетов, например MATLAB, предлагают пакеты расширений, позволяющие производить симуляцию радиолокационных сигналов с учетом радиолокационной обстановки для автомобильных радаров, а также обработку сигналов РЛС, тем не менее, не покрывая полного спектра задач симуляции и прототипирования.

Цель работы. Анализ актуальных программных пакетов для симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов, обоснование востребованности и разработка концепта и архитектуры программного комплекса симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов.

Материалы и методы. Системный подход, архитектурное и концептуальное проектирование программного обеспечения, системный анализ, критериальный анализ.

Результаты. Определены критерии, которым должен соответствовать программный комплекс симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов. Произведен сравнительный анализ существующих подходов и программных пакетов, позволяющих решать задачи, возникающие на различных этапах разработки РЛС. Составлен список требований, предъявляемых к программному комплексу, разработаны его концепт, архитектура и определены некоторые особенности его реализации.

Заключение. Разработанная архитектура позволяет создать универсальный программный комплекс, обеспечивающий решение задач симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов при помощи единого программного пакета. Применяемые принципы модульности и декомпозиции обеспечивают универсальность и высокий потенциал для адаптации программных модулей, в том числе для создания программных средств управления прототипами РЛС и визуализации радиолокационных данных в режиме реального времени.

1. Коновальчик А. П., Плаксенко О. А., Щирый А. О. Перспективы проектирования и совершенствования бортовых РЛС летательных аппаратов с применением разрабатываемой отечественной САПР // Новые информационные технологии в автоматизированных системах / Ин-т прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. М., 2019. С. 67-72.

2. Деркачев В. А. Формирование радиолокационной сцены для моделирования РЛС с синтезированной апертурой // Изв. Южного федер. ун-та. Техн. науки. 2019. № 2 (204). С 117-128. doi: 10.23683/2311-3103-2019-2-117-128

3. ЦИТМ "Экспонента". Технологии моделирования при создании радиолокационных систем. URL: https://exponenta.ru/news/Tekhnologii-modelirovaniya-pri-sozdanii-radiolokacionnyh-sistem (дата обращения: 19.05.2024)

4. Whole system radar modelling: Simulation and validation / J. Kannanthara, D. Griffiths, M. Jahangir, J. M. Jones, C. J. Baker, M. Antoniou, C. J. Bell, H. White, K. Bongs, Y. Singhformat // IET Radar, Sonar & Navigation. 2023. Vol. 17, iss. 6. P. 1050-1060. doi: 10.1049/rsn2.12399

5. Измерения в LabVIEW. Руководство по применению / пер. с англ.; Рос. филиал корпорации National Instruments. Новосибирск, 2006. 148 с.

6. Румановский И. Г., Калинников Н. А., Александров А. Моделирование системы управления автопилота самолета в средах SciLab и SimInTech // Вестн. ТОГУ. 2023. Т. 68, № 1. С. 55-70.

7. Septanto H., Suprijanto D. Practical Approach to Designing Radar Linear and Nonlinear Frequency Modulation Chirp Waveforms // Proc. of the Intern. Conf on Radioscience, Equatorial Atmospheric Science and Environment and Humanosphere Science. Springer Proc. in Physics. 2022. Vol. 290. P. 829-836. doi: 10.1007/978-981-19-9768-6_76

8. Radar Echo Generation. Rohde & Schwarz. URL: https://www.rohde-schwarz.com/us/products/test-and-measurement/echo-generators_232540.html (дата обращения: 19.05.2024)

9. YEA Engineering. Automotive. URL: https://yeae.am/automotive (дата обращения: 19.05.2024)

10. Программное и аппаратное моделирование радиолокационных сигналов РЛС вертикального зондирования / Е. Н. Гарин, В. Н. Ратушняк, А. Б. Гладышев, Д. И. Смирнов // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии. 2020. Т. 13(3). С. 370-378. doi: 10.17516/1999-494X-0229

11. Бакулев П. А. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. радио, 1964. 336 с.

12. Справочник по радиолокации: в 2 кн. / под ред. М. И. Сколника; пер. c англ. под общ. ред. B. C. Вербы. М.: Техносфера, 2014. 680 с.

13. Сердюков И. С., Веремьев В. И., Нгуен В. Методология разработки программного обеспечения управления и сбора данных для систем автономного мониторинга с большим объемом генерируемой информации на примере программного комплекса управления гидрологическим радиолокатором // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2023. Т. 26, № 2. С. 52-64. doi: 10.32603/1993-8985-2023-26-2-52-64

14. Orandarenko E. D. Radar Methods for Measuring the Hydrographic Parameters of the Sea // Intern. Conf. "Radar Monitoring Systems-2017 (RMS'2017)", Hanoi, Vietnam, 21-23 Nov. 2017. P. 42-56.

15. System for Adjustment of Angle Coordinates for Sea Surface Surveillance Radar / E. Vorobev, A. Bezuglov, V. Veremyev, V. Kutuzov // Signal Processing Symp. (SPSympo), Jachranka, Poland, 12-14 Sept. 2017. IEEE, 2017. P. 1-5. doi: 10.1109/SPS.2017.8053652

16. Orandarenko E. D., Veremyev V. I. Radar Methods of Measurement Bathymetry // IEEE Conf. of Russ. Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Moscow and St Petersburg, Russia, 29 Jan. - 01 Feb. 2018. IEEE, 2018. P. 1129-1131. doi: 10.1109/EIConRus.2018.8317289

17. Mikhailov V. N., Khachaturian A. B. Estimation of Sea-Wind Parameters Using a Doppler Navigation System // IEEE Conf. of Russ. Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Moscow and St Petersburg, Russia, 29 Jan. - 01 Feb. 2018. IEEE, 2018. P. 83-85. doi: 10.1109/EIConRus.2018.8317035

18. Kulikova D. Yu., Gorbunov I. G. Analysis of the Sea Surface Parameters by Doppler X-Band Radar in the Coastal Zone of the Black Sea // IEEE Conf. of Russ. Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St Petersburg, Russia, 28-31 Jan. 2019. IEEE, 2019. P. 1179-1182. doi: 10.1109/EIConRus.2019.8657257

19. Веремьев В. И., Коновалов А. А., Бархатов А. В. Радиолокационный мониторинг нижних слоев атмосферы. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2014. 186 с.

20. Коновалов А. А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 164 с.

21. Основы проектирования многопозиционных декаметровых РЛС пространственной волны / под общ. ред. В. М. Кутузова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2012. 191 с.

22. Веремьев В. И., Коновалов А. А. Радиолокационные методы обнаружения и оценки параметров атмосферных неоднородностей техногенного происхождения. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2008. 136 с.