Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Научно-практический рецензируемый журнал
Журнал «Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника» публикует результаты научных исследований преподавателей, сотрудников, докторантов, аспирантов и студентов высших учебных заведений, а также научно-исследовательских организаций России и зарубежных стран. Журнал ориентирован на публикацию материалов, соответствующих области радиоэлектроники и смежных областей.

Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, в соответствии с требованиями Минобрнауки России.
С целью обеспечения содержания высокого уровня статей, они издаются только после рецензирования и редакторской доработки в соответствии с принципами редакционной этики.

Журнал ориентирован на специалистов, работающих в областях, соответствующих тематическим направлениям журнала. 

Русскоязычные статьи переводятся на английский язык.

Индекс по каталогу «Пресса России» 45818

Текущий выпуск

Том 24, № 3 (2021)
Скачать выпуск PDF

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 

6-21 35
Аннотация

Введение. Особое место среди систем дистанционного зондирования Земли космического и авиационного базирования занимают радиолокационные станции с синтезированной апертурой. Современный уровень развития таких систем обусловливает возможность проведения радиолокационной съемки одновременно в нескольких частотных диапазонах, при этом возникает необходимость комплексирования изображений, сформированных в каждом из частотных каналов. Задача такого класса до сих пор не решена в полном объеме вследствие специфических особенностей радиолокационных изображений.
Цель работы. Обзор принципов формирования и анализ способов совместной обработки изображений, полученных с помощью многодиапазонных радиолокационных станций с синтезированием апертуры космического и воздушного базирования.
Методы. Для достижения поставленной цели используется методология системного анализа, составными этапами которого являются декомпозиция, анализ и синтез. Так, декомпозиция задачи комплексирования многодиапазонных радиолокационных изображений выполнена по критерию влияния различных факторов на характеристики радиолокационных изображений в разных частотных диапазонах. К таким факторам относят: принципы формирования радиолокационных изображений, особенности радиолокационных изображений многодиапазонных радиолокационных станций с синтезированной апертурой с реальными характеристиками и уровни комплексирования.
Результаты. Результату обзора и анализа выявленных факторов, согласно классическому системному подходу, сопутствуют соответствующие выводы по недостаткам каждого элемента декомпозиции и синтез предложения по достижению цели. Показано, что совместная обработка многодиапазонных радиолокационных изображений может проводиться на уровнях сигналов, пикселей, признаков и решений, а также их совокупностей. Каждый из рассмотренных подходов характеризуется своими недостатками, не позволяющими реализовать в полной мере комплексирование многодиапазонных радиолокационных изображений без потерь информации, что обусловлено отсутствием информационной избыточности радиолокационных изображений в отличие, например, от оптических.
Заключение. Результатом работы являются предложения по реализации способа и синтезу системы комплексирования радиолокационных изображений на основе текстурно-фрактального подхода. Предложены направления дальнейшей работы в данной предметной области по удовлетворению всех требований к полноте, достоверности и информативности дистанционного зондирования Земли.

22-38 53
Аннотация

Введение. Автомобильные радары в настоящее время являются одним из основных средств обеспечения безопасности автомобильного движения. Их разработка сталкивается с целым рядом технических сложностей, связанных с изготовлением высокоточных печатных плат КВЧ-диапазона. Для ускорения и удешевления создания таких устройств целесообразно отладить алгоритмы обработки радиолокационной информации на макетных устройствах от производителей трансиверов миллиметрового диапазона. Однако параметры таких плат заранее неизвестны, а условия работы автомобильного радара ставят перед вторичной обработкой новые вызовы, поэтому проверка их работоспособности является актуальной задачей.
Цель работы. Оценка работоспособности макета автомобильного радара миллиметрового диапазона и тестирование алгоритмов вторичной обработки на макете автомобильного радара.
Материалы и методы. Использована оригинальная методика вторичной обработки радиолокационной информации с учетом ограничений на применение дополнительных источников данных о движении носителя радара.
Результаты. Проведена экспериментальная оценка работоспособности макета автомобильного радара диапазона 77 ГГц, проверка эффективности первичной обработки для класса целей "автомобиль" в миллиметровом диапазоне, предложены и апробированы оригинальные алгоритмы вторичной обработки радиолокационной информации.
Заключение. Полученные результаты показывают, что возможности макетной платы микросхемы-трансивера позволяют проводить апробацию алгоритмов вторичной обработки без создания собственного опытного образца автомобильного радара. Таким образом, время разработки может быть существенно уменьшено, а после создания собственного аппаратного решения у разработчиков есть образцовое изделие, что позволяет проводить проверки и настройки собственного продукта без использования крайне дорогого и редкого оборудования КВЧ-диапазона.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 

39-48 28
Аннотация

Введение. В современных автомобилях в качестве основных сенсоров систем помощи водителю, обнаруживающих объекты при любых погодных условиях, применяют радары. Одним из самых распространенных типов антенн является антенная решетка (АР). Коэффициент взаимной связи между соседними каналами АР оказывает значительное влияние на формируемую диаграмму направленности (ДН). Данный аспект важно учитывать для достижения заданных значений коэффициента усиления и уровня боковых лепестков (УБЛ) ДН. В статье проанализировано влияние предлагаемых конструктивных решений на основные параметры спроектированной АР автомобильного радара, в частности на уровень коэффициента взаимной связи между каналами, УБЛ ДН.
Цель работы. Реализация оптимального подхода к построению топологии АР с точки зрения уменьшения уровня взаимного влияния соседних каналов решетки и получения ДН антенны с заданными характеристиками.
Методы и материалы. Для достижения требуемых параметров разработанной топологии АР методом конечных элементов (finite element method – FEM) рассчитаны и спроектированы копланарные и микрополосковые линии и модели экранов.
Результаты. Проведено электродинамическое моделирование АР миллиметрового диапазона. Показано влияние на ДН АР копланарных линий передачи. Исследованы особенности применения экранирующих элементов в структуре АР. В результате сравнительного анализа материалов определены параметры подложки для достижения лучшего уровня развязки между соседними каналами антенны.
Заключение. Применение копланарных линий передачи позволяет значительно уменьшить УБЛ ДН в угломестной плоскости. В случае использования делителей мощности при формировании модулей АР (подрешеток) вместо копланарных линий целесообразно использование микрополосковых конструкций, закрытых специальными экранирующими поверхностями. В этом случае возможно формирование заданного амплитудно-фазового распределения по апертуре.

ТЕЛЕВИДЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ 

49-59 37
Аннотация

Введение. Важной составной частью системы управления беспилотным транспортным средством (ТС) является модуль анализа окружающего пространства. Традиционно его реализуют на основе датчиков разного типа, включая видеокамеры, лидары и радары. Развитие вычислительной и телевизионной техники позволяет реализовать модуль анализа окружающего пространства используя в качестве датчиков только видеокамеры, что снижает себестоимость модуля в целом. Основной задачей при обработке видеоданных является анализ окружающего пространства как трехмерной сцены. Трехмерная траектория объекта, в которой наряду с его локализацией на изображении учтены также габаритные размеры, ракурс (угол поворота) и вектор движения, предоставляет исчерпывающую информацию для анализа реального взаимодействия объектов. Основой построения трехмерной траектории является оценка ракурса ТС.
Цель работы. Разработка метода автоматической оценки ракурса ТС на основе анализа видеоданных от одной видеокамеры.
Методы и материалы. Предложен автоматический метод оценки ракурса ТС на изображении на основе каскадного подхода. Метод включает локализацию ТС, определение его ключевых точек, сегментацию ТС и оценку ракурса. Локализация ТС и определение его ключевых точек решены на основе сверточной нейронной сети. Сегментацию ТС и формирование маски объекта выполняют с переходом в полярную систему координат и поиском внешнего контура с помощью алгоритмов теории графов. Целевой ракурс ТС определяют сопоставлением Фурье-образа сигнатур маски ТС и шаблонов, полученных на основе трехмерных моделей.
Результаты. Эксперименты подтвердили корректность определения ракурса ТС на основе предложенного метода. Точность определения ракурса ТС на открытом наборе изображений Carvana составила 89 %.
Заключение. Предложен новый подход к задаче оценки ракурса ТС, предполагающий переход от сквозного обучения нейронных сетей для решения сразу нескольких задач, таких, как локализация, классификация, сегментация и определение ракурса, к каскадному анализу информации. Обеспечение высокой точности оценки ракурса при сквозном обучении требует больших репрезентативных наборов данных, что затрудняет масштабируемость решений для условий российских дорог. Предложенный метод позволяет определять ракурс ТС с высокой точностью без больших затрат на ручную аннотацию данных и обучение.

РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ 

60-71 33
Аннотация

Введение. При неэквидистантном (НЭ) расположении антенных элементов (АЭ) приемной антенной решетки (АР) в диаграмме направленности (ДН) возникают боковые лепестки (БЛ), уровень которых может существенно превышать приемлемый для практики. При невысоких отношениях сигнал/шум (ОСШ) это приводит к появлению аномальных ошибок при измерении угловых координат источников сигналов, что ухудшает статистические характеристики точности (ХТ) оценивания их угловых параметров. Является актуальным построение ХТ оценивания угловых координат модифицированного параметрического метода Берга (МБ) в приложении к задаче пространственной обработки отраженных сигналов в транспортируемой декаметровой (ДКМ) радиолокационной станции (РЛС) с неэквидистантной антенной решеткой (НЭАР) при расположении АЭ на прямой линии.
Цель работы. Анализ статистических ХТ оценивания угловых координат объектов при использовании модифицированного МБ для пространственной обработки отраженных сигналов в декаметровой РЛС с линейной НЭАР, АЭ которой расположены со случайным шагом в пределах от λ/2 до нескольких λ, где λ – рабочая длина волны несущего колебания.
Материалы и методы. При построении статистических ХТ использовалось компьютерное моделирование в среде MatLab, достоверность которого подтверждалась построением известных ХТ класси ческих методов на основе дискретного преобразования Фурье, а также сопоставлением полученных ХТ с асимптотическими границами, в том числе границами Крамера-Рао.
Результаты. Показана возможность и определены условия применения модифицированного параметрического МБ в задаче оценивания азимутальных координат отраженных радиолокационных сигналов при НЭ расположении АЭ приемной АР загоризонтной ДКМ РЛС. Получены статистические ХТ и проведено их сравнение с асимптотически оптимальными ХТ максимально правдоподобных оценок, соответствующих эквидистантному расположению АЭ.
Заключение. Полученные результаты доказали субоптимальность модифицированного МБ для обработки сигналов в НЭАР при случайном шаге расположения АЭ в пределах от λ/2 до 2λ, что позволяет рекомендовать его для применения в транспортируемых ДКМ РЛС.

72-80 29
Аннотация

Введение. Анализ современного состояния и перспектив совершенствования средств радиолокационного наблюдения космического базирования позволяет определить задачи, которые могут решаться этими средствами в глобальной аэрокосмической информационной системе, обеспечивающей мониторинг воздушного и космического пространства, а также земной поверхности. Получаемая информация может использоваться для анализа результатов хозяйственной деятельности, экологического состояния окружающей среды, поиска полезных ископаемых, мониторинга чрезвычайных ситуаций, обнаружения и распознавания заданных объектов на море и суше, а также для обеспечения национальной безопасности. В связи с этим часто возникает необходимость использовать методы предварительной аналитической оценки разрешающей возможности для вновь разрабатываемых высокодетальных бортовых радиолокационных комплексов, предназначенных для установки на космических аппаратах, с учетом их основных технических характеристик, параметров движения космического аппарата и влияния состояния атмосферы. Для априорного определения значений пространственной разрешающей способности требуется разработать методику расчета значений соответствующих показателей, которые должны удовлетворять требуемому качеству получаемых радиоголограмм после их синтезирования.
Цель работы. Создание математических зависимостей и логических правил, позволяющих производить специальные расчеты для априорного оценивания пространственной разрешающей способности радиолокационных изображений, планируемых к получению с помощью бортовой аппаратуры радиолокационного комплекса.
Материалы и методы. Использованы аналитические методы определения оценки погрешности разрешающей способности бортовых радиолокационных комплексов с синтезированной апертурой в боковом (азимутальном) направлении и по дальности, а также теория обработки радиолокационных сигналов.
Результаты. Практические эксперименты по оценке разрешающей способности, проведенные на действующем радиолокационном комплексе, с целью сравнения с данными, полученными аналитическим путем, подтвердили правильность расчетов на основе предложенной методики. С помощью разработанной методики определены порядок и содержание расчета погрешности оценки разрешающей способности в азимутальном направлении и по дальности.
Заключение. Представленная методика позволяет целенаправленно конструировать новые или проводить сравнительный анализ существующих радиолокационных комплексов, в зависимости от требований по разрешающей способности.

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА 

81-97 40
Аннотация

Введение. Пористый кремний (ПК) и материалы на его основе представляют интерес для применения в наноэлектронике, таргетированной доставке препаратов и перспективных детекторах газов. Разработки в области создания наноструктур на базе ПК актуальны для реализации фильтров в системах волоконно-оптической связи, поскольку современные интерференционные фильтры характеризуются наличием побочных полос в рабочем диапазоне и требуют поддержания высокого вакуума при нанесении покрытий нанометровой толщины.
Цель работы. Разработка прототипов полосно-заграждающего фильтра оптического диапазона на основе композиционных магнитных наночастиц и эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР) в массиве наночастиц серебра на поверхности ПК.
Материалы и методы. Разработка и получение наноструктур для создания прототипов фильтров. Применение метода двойного дифференцирования совместно с теорией поглощения Ми для анализа характеристик затухания прототипов.
Результаты. Разработаны 2 прототипа; анализ характеристики затухания прототипа на основе функционализированной магнитными наночастицами FemOn матрицы SiO2 позволяет связать параметры обнаруженных полос поглощения с размером наночастиц FemOn. Характеристика затухания прототипа на основе ЛППР в массиве наночастиц Ag на поверхности пористого кремния содержит две полосы поглощения. Значение средней длины волны в полосе, обусловленной ЛППР в массиве наночастиц серебра, близких по форме к сферическим, составляет 367.5 нм. Возбуждение ЛППР в квантовых кластерах серебра, сопровождающееся появлением соответствующей полосы, происходит на длине волны 265.5 нм. Изменение параметров синтеза ПК матрицы позволяет управлять подавлением в каждой из обнаруженных полос.
Заключение. Несмотря на недостатки, в том числе сравнительно низкую точность задания средней длины волны, а также трудоемкость уменьшения неравномерности в полосе поглощения, полученные прототипы превосходят существующие аналоги и являются перспективными для решения задач разработки компактных систем анализа и диагностики в широком энергетическом диапазоне.

ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, КОНТРОЛЯ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ 

98-108 38
Аннотация

Введение. Рассмотрены основные принципы осуществления экологического мониторинга; проанализированы возможности построения сенсорных систем для осуществления этой задачи. В качестве протокола беспроводной связи создаваемой системы экомониторинга предложено использование телекоммуникационного стандарта с низким энергопотреблением NB-IoT, обеспечивающего эффективное сетевое взаимодействие устройств сети. Проведено моделирование системы и макетирование алгоритмов приема и передачи сигналов.
Цель работы. Построить макет приемопередатчика по стандарту NB-IoT и провести его имитационное моделирование. Использовать маршрут создания системы с формированием ее цифрового двойника в MatLab.
Материалы и методы. Прототип построен c использованием отладочной платы Xilinx Zedboard и приемопередатчика на основе микросхемы AD9361, а имитационная модель – при помощи пакета программ MatLab 2010.
Результаты. Получены результаты имитационного моделирования в канале с аддитивным белым гауссовским шумом, определена мощность обнаруживаемых сигналов синхронизации стандарта NB-IoT. Приемник и передатчик стандарта NB-IoT реализованы на плате Xilinx Zedboard. Временны́е диаграммы, полученные в ходе тестирования макета, демонстрируют, что разработанная система готова к тестированию в реальной среде. Определены энергетические и ресурсные затраты разработанного макета узла беспроводной сенсорной сети.
Заключение. Полученные результаты моделирования показывают, что разработанная модель системы связи функционирует корректно и формируемый сигнал передатчика соответствует требованиям стандарта NB-IoT. Результаты разработки можно использовать для создания отечественной микросхемы узла сбора и передачи данных мониторинга окружающей среды.

ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ 

Объявления

2021-05-12

Вакуумная техника и технологии - 2021

22 июня - 24 июня 2021г. в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) состоится 28-я Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием  «Вакуумная техника и технологии -2021» 

Подробная информация на  https://vtt.etu.ru/2021/ru/

Еще объявления...


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.