Обеспечение помехопостановки и помехозащиты технических устройств (стр. 5 из 6)

Где R – комплексная корреляционная матрица помех, размерности n*n, S – n-мерный вектор ожидаемого сигнала. Отсчёты смеси сигнала и помехи, соответствующие каждому элементу антенной решётки, в формуле взяты в некоторый момент времени

.

Практическая реализация алгоритма связана с решением проблемы априорной неопределённости, которая заключается в отсутствии информации о корреляционной матрице помех R. Одним из методов решения данной проблемы является адаптация, представляющая собой процедуру настройки параметров антенной решётки на основе данных, последовательно извлекаемых из принимаемой смеси сигнала и помех. Важным этапом является выбор алгоритма адаптации, поскольку он непосредственно влияет как на скорость переходного процесса (сходимости), так и на сложность технической реализации системы в целом.

Среди всего многообразия адаптивных алгоритмов наиболее распространёнными являются два класса:

- алгоритмы, основанные на вычислении коэффициентов весового вектора антенной решётки путём непосредственного обращения заранее оцениваемой корреляционной матрицы (метод НОМ);

- градиентные адаптивные алгоритмы, приводящие к устройствам обработки с корреляционными обратными связями (КОС).

Первый класс алгоритмов теоретически обеспечивает самую высокую скорость переходных процессов адаптации, однако требует больших вычислительных затрат при больших размерностях корреляционной матрицы.

Второй класс, несмотря на сравнительную простоту и высокую эффективность в установившемся режиме, имеет ряд недостатков, главным из которых является длительный переходной процесс адаптации, особенно в случае сильно коррелированных помех. Кроме того, системам КОС присуща нестабильность при изменении мощности помехи, а также при наличии мощного сигнала от цели.

На практике в целях упрощения аппаратурной реализации переходят к частичной адаптации, когда весовой коэффициент

определяется не для каждого элемента фазированной антенной решётки (ФАР), а для двух или нескольких подрешёток, на которые разбивается ФАР. При этом адаптация осуществляется не путём подстройки фазовращателей ФАР, а на видеочастоте в процессоре сигналов. Так в простейшем случае при разбиении линейной ФАР надве подрешётки получается два пространственных канала (Рис.27). При этом техническая реализация адаптивного алгоритма первого класса не представляет больших сложностей.

Алгоритм НОМ представляет собой выражение

, в котором матрица R заменяется её оценкой максимального правдоподобия (ОМП). Вектор S обеспечивает согласованный приём (накопление) сигнала. Поскольку параметры сигнала (направление прихода) априори неизвестны, стандартный подход к решению задачи накопления сводится к перебору всевозможных значений, это реализуется электрическим сканированием луча ФАР. Электрическое сканирование реализовано непосредственно фазовращателями ФАР , которые обеспечивают синфазность отсчётов сигнала в обоих каналах, поэтому в формуле принимаем вектор комплексных амплитуд сигнала S={1,..1} (случай полностью известного сигнала). При этом оптимальная обработка сигнала на фоне АШП по заданному алгоритму сводится к вычитанию из отсчётов 1-го канала Y1 отсчётов 2-го Y2, умноженных на оценку комплексного коэффициента корреляции R, и наоборот, из отсчётов 2-го канала – отсчётов 1-го (компенсация помехи) и последующего сложения результатов вычитания (накопление сигнала). Оптимальный весовой вектор будет иметь вид , где * - знак комплексного сопряжения. Устройство, осуществляющее вычитание Z=Y1-Y2R комплексных отсчётов, называется компенсатором помехи. Алгоритм ОМП комплексного коэффициента корреляции R имеет вид:

Где Y1,2 – отсчёты на выходе соответственно 1-го и 2-го пространственных каналов, m – число усреднений. Алгоритм ОМП предусматривает усреднение по совокупности независимых отсчётов помехи. Для случая импульсного сигнала с большой скважностью, когда отражённый сигнал находится в одном элементе разрешения по дальности, для усреднения используют отсчёты разных элементов разрешения по дальности. При большом количестве усредняемых отсчётов влиянием одного отсчёта полезного сигнала (сигнал находится в одном элементе разрешения) на оценку коэффициента корреляции помехи можно пренебречь.

Структурная схема компенсатора АШП для пары пространственных каналов приведена на Рис.28. Кроме блоков БПФ и вычитающего сумматора на схеме показаны измеритель коэффициента корреляции (ИКК) и комплексный перемножитель (

).

Расчет зон прикрытия помехами

Покажем влияние ЭПР от подстилающей поверхности на дальность действия РЛС рис.29.

С увеличением ЭПР помехи дальность действия РЛС уменьшается связанно это с большим отражением в сторону РЛС, что может приводить, в свою очередь, к запиранию приемника.

Для более наглядного отображения зон прикрытия активными помехами, приводится Рис.30:

Интерес представляет зависимость дальности действия РЛС от мощности передатчика, в условиях применения активных помех, её можно получить из формулы:

- мощность передатчика РЛС;

- коэффициент усиления антенны РЛС;

- ЭПР цели;

- коэффициент передачи, берётся равным единице;

- коэффициент поляризации, берётся равным единице;

- мощность передатчика ПАП;

- коэффициент усиления антенны ПАП.

Так как цель осуществляет самоприкрытие, тои сигнал и помеха приходят по главному лучу.

Зависимость максимальной дальности обнаружения от мощности постановщика помех имеет следующий вид:

Отсюда видно, что при остальных фиксированных параметрах энергетическая дальность БРЛС уменьшается существенно. В реальности же существует некая минимальная дальность, начиная с которой эффективность помехопостановки падает. Это происходит вследствие того что вместе с увеличением сигнала помехи на входе БРЛС, происходит увеличение и сигнала от цели, так как помехопостановщик и цель совмещены.

Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты

Эффективность подавления помехи компенсатором характеризуется коэффициентом подавления Kп=Рпвх/Рпвых. Вычисляя мощность помехи на выходе компенсатора, нетрудно показать, что коэффициент подавления в установившемся режиме равен:

Кп=1/(1-

)

Где

- модуль коэффициента корреляции R.

В нашей ситуации, ситуации самоприкрытия, эффективность помехи тем выше, чем больше расстояние от БРЛС до цели, и падает по мере его уменьшения.

Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон

Такого рода оценка позволяет сделать выводы о современных возможностях электроники и техники в целом, достичь на данном этапе желаемого результата. Наличие реальных ограничений физических возможностей летчика делает настоятельно необходимым разработку беспилотных боевых самолетов. Следует отметить, что в конечном счете использование беспилотных боевых самолетов имеет и явный экономический аспект, направленный на удешевление боевых действий. Положительный опыт применения беспилотного боевого самолета США RQ-1A «Предатор» (Хищник) при уничтожении группировок талибов в горах Афганистана показывает, что эта задача уже переведена в практическую плоскость.

Необходимо, однако, подчеркнуть, что использование беспилотных боевых самолетов, особенно в воздушном бою, потребует разработки новых тактических приемов их использования с существенно более высоким уровнем информационного обеспечения, в рамках которого инвариантные к метеоусловиям БРЛС будут играть все возрастающую роль.