Пример судовые рлс. Пример. Министерство обороны Российской Федерации Черноморское высшее военноморское орденов Нахимова и Красной звезды училище им. П. С. Нахимова Кафедра Радиотехнических систем выпускная квалификационная работа тема
 Скачать 0.52 Mb.
|
 Министерство обороны Российской ФедерацииЧерноморское высшее военно-морское орденов Нахимова и Красной звезды училище им. П.С. Нахимова Кафедра Радиотехнических систем ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА Тема: Исследование сигналов, отраженных от подвижного протяженного надводного объекта класса “МПК” на выходе РЛС обзорного типа с разработкой алгоритма определения пеленга цели. Закреплена приказом начальника ЧВВМУ им. П.С. Нахимова №_________ от _________________ По специальности 11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы Исполнитель: Корнеев Михаил Романович
Севастополь 2023 г. Министерство обороны Российской ФедерацииЧерноморское высшее военно-морское ордена Красной звезды училище им. П.С. Нахимова Кафедра Радиотехнические системы УТВЕРЖДАЮ Декан факультета Р и ИБ А.Ф.Миронов «____» ___________2023 г. ЗАДАНИЕ На выпускную квалификационную работу Выпускнику Корнееву Михаилу Романовичу Тема: Исследование сигналов, отраженных от подвижного протяженного надводного объекта класса “МПК” на выходе РЛС обзорного типа с раз-работкой алгоритма определения пеленга цели. Закреплена приказом начальника ЧВВМУ им. П.С. Нахимова №_________ от _________________ Целевая установка: - на основе анализа сигналов, отражённых от протяжённого надводного объекта (ПНО) по результатам экспериментальных данных определить значения пеленгов на интервале наблюдения при заданных пороговых уровнях сигнала с использованием способа определения пеленга по место-положению геометрического центра ПНО и определения пеленга по ме-стоположению максимального значения сигнала, отражённого от ПНО. - разработать алгоритм определения пеленга протяжённой надводной це-ли с использованием РЛС обзорного типа с цифровой обработкой сигна-лов; - провести оценку ошибок определения пеленга цели для разработанного алгоритма при различном времени усреднении (tуср1= 9сек; tуср2=15сек; tуср3=21сек.) Исходные данные: - РЛС обнаружения надводных целей с цифровой обработкой сигналов Ка диапазона, АЦП с частотой дискретизации 40 МГц и 8-ми разрядным уровнем квантования Протяжённая надводная цель: длинна-71 м., ширина-10 м.; Условия наблюдения на интервале наблюдения исследуемой протя-женной надводной цели характеризовались следующими параметрами: - пеленг облучения цели составлял от 56 до 44 градусов; - дальность до цели составляла от 2485 м до 1500 метров; - число подряд зарегистрированных пачек отраженных сигналов со-ставило L=50 за время наблюдения tн =150 секунд. Материалы записи радиолокационных сигналов, отражённых от протя-жённой надводной цели с использованием РЛС “Балтика”. Перечень вопросов, подлежащих разработке: – анализ принципа работы типовых морских навигационных РЛС, приёмного устройства и тактико-технические характеристики РЛС “Балтика”; - исследование энергетических параметров сигналов, отражённых от надводных целей с заданными параметрами, по материалам экспериментальных работ; – анализ возможности распознавания заданных целей по энергетическим признакам, с определением наиболее информативного признака; – разработать алгоритм распознавания заданных целей; – провести оценку эффективности разработанного алгоритма распознавания заданных целей. Перечень материалов, выносимых на защиту: – Анализ тактико-технических характеристик и принципа работы ти-повой морской навигационной РЛС, состав и принцип работы типовой морской навигационной РЛС; - исследование параметров сигналов, отражённых от протяжённой надводной цели, при определении пеленга цели для заданных пороговых уровней сигнала (Uпi=var;) с использованием способа определения пеленга по местоположению геометрического центра ПНО и определения пеленга по местоположению максимального значения сигнала, отражённого от ПНО по материалам записи сигналов, отражённых от заданной цели с ис-пользованием РЛС Балтика Ка диапазона; – разработать алгоритмы определения пеленга протяжённой надводной цели; – провести оценку ошибок определения пеленга для разработанного ал-горитма при различном времени усреднении (tуср1= 9 с; tуср1=15 с; tуср1=21с;). Основная литература: 1. Кузьмин С.З. «Цифровая обработка радиолокационной информа-ции» – М.: «Советское радио», 1967г. – 400с. 2. Кузьмин В.А. “Общая характеристика и методы анализа экспери-ментальных исследований РЭС” Учебное пособие, Москва, Инфра-М, 2019г.-80с. 3. РЭ РЛС Балтика”,2016 г. 4. Рабочие материалы записи сигналов, отражённых от надводных це-лей с использованием РЛС Балтика.
Срок предоставления выпускной квалификационной работы 30.01.2023г. Дата выдачи задания «_31__» _октября 2022 г. Руководитель работы зав. кафедры РТС к.т.н доцентВ.А. Кузьмин (подпись) «____» _____ 20___ г. Задание получил студент М.Р. Корнеев (подпись) «____» _____ 20___ г. Оглавление Аннотация…………………………………………………………………………7 Список условных сокращений……………………………………………………8 Введение…………………………………………………………………………...9 Глава 1. Обоснование ТТХ, принцип работы РЛС обзорного типа, приемник устройства типовой морской навигационной РЛС…………………………….10 1.1 Назначение и задачи, решаемые морскими навигационными радиолокационными станциями………………………………………...…....10 1.2 Принцип работы морской навигационной РЛС «Наяда-5»……………..11 1.3 Принцип работы приемника РЛС «Наяда-5»……………………………25 1.4 Основные ТТХ РЛС Балтика……………………………………………..34 Глава 2. Исследование энергетических параметров сигналов, отраженных от надводных целей класса «Корвет»…………………………………………...38 2.1 Общая характеристика исследуемых объектов………………………….38 2.2 Исследование сигналов отраженных от цели № 1…………………….…42 2.3 Исследование сигналов отраженных от цели № 2……………………….56 2.4 Сравнительный анализ энергетических параметров сигналов, отраженных от целей № 1 и № 2……………………………………………...69 Глава 3. Разработка алгоритма распознавания надводных целей…………….71 3.1. Разработка алгоритма распознавания надводных целей……………….71 3.2 Принцип работы аналого-цифрового преобразователя…………………74 Глава 4. Оценка характеристик распознавания заданных целей……………..76 4.1 Вероятность распознавания надводных целей при пороговом значении Uп=140…………………………………………………………………………76 4.2 Вероятность распознавания надводных целей при пороговом значении Uп=160…………………………………………………………………………77 4.3 Вероятность распознавания надводных целей при пороговом значении Uп=180…………………………………………………………………………78 Выводы…………………………………………………………………………...81 Приложение 1…………………………………………………………………….82 Приложение 2…………………………………………………………………….84 Список литературы………………………………………………………………86 Аннотация Выпускная квалификационная работа специалиста на тему: «Исследование энергетических параметров сигналов, отраженных от неподвижных протяженных надводных объектов класса «Корвет» с разработкой алгоритма распознавания целей с заданными параметрами». Данная квалификационная работа специалиста состоит из 86 страниц, содержит в себе 2 приложения и 61 рисунок. Работа посвящена исследованию суммарных значений амплитуд, отражённых от протяжённых надводных объектов и разработке алгоритма распознавания целей с заданными параметрами. Работа состоит из 4 глав, в которых рассматриваются следующие вопросы: – Анализ тактико-технических характеристик и принципа работы морской навигационной РЛС “FURUNO” X-band, состав и принцип рабо-ты ПРД морской навигационной РЛС по функ-циональной схеме , основные ТТХ РЛС Балтика Ка диапазона; – Исследование сигналов, отражённых от протя-жённой надводной цели, при определении пе-ленга для заданных пороговых уровней сигнала (Uпi=var;), по материалам записи цифровых сиг-налов РЛС Балтика, с использованием способа определения пеленга по местоположению гео-метрического центра ПНО и определения пелен-га по местоположению максимального значения сигнала, отражённого от ПНО; – Разработка алгоритмов определения пеленга протяжённой надводной цели; – Оценка ошибок определения пеленга для раз-работанного алгоритма при различном времени усреднении (tуср1= 9 с; tуср2=15 с; tуср3=21с;). Список условных сокращений
Введение Судовая навигационная радиолокационная станция является одним из основных радиотехнических устройств, обеспечивающим безопасность мореплавания и в настоящее время невозможно себе представить работу на флоте без её использования. Все пассажирские и грузовые суда, а также суда промыслового флота оборудуются в настоящее время современной радиолокационной аппаратурой, выпускаемой различными производителями. От должного функционирования этой аппаратуры зависит сохранность морских грузов, жизнь пассажиров и членов экипажа, снижение материальных расходов на ремонт и простои аварийных судов, а также предотвращение загрязнения окружающей среды. Обнаружение объектов, расположенных в зоне видимости судовой РЛС сопряжен с необходимостью выделять полезный сигнал на фоне большого уровня помех. Цель работы на основе анализа энергетических параметров сигналов, отражённых от неподвижных протяжённых надводных целей класса «Фрегат», по результатам записи экспериментальных данных определить наиболее информативный признак распознавания для заданных целей, а также разработать алгоритм распознавания протяжённых надводных целей класса «Фрегат» с заданными параметрами с использованием РЛС обзорного типа. Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ ТТХ, ПРИНЦЫП РАБОТЫ РЛС ОБЗОРНОГО ТИПА, ПРИЕМНИК УСТРОЙСТВА ТИПОВОЙ МОРСКОЙ НАВИГАЦИОННОЙ РЛС 1.1. Назначение и задачи, решаемые морскими навигационными радиолокационными станциями Радиолокационная станция — радиотехническая система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, пеленга (угла места) скорости и курса. Судовые навигационные радиолокационные станции используются в судовождении для обнаружения, определения координат и параметров движения различных надводных и береговых объектов, береговой линии и других препятствий, способных отражать энергию зондирующих сигналов в сторону РЛС. Решение этих задач позволяет обеспечить безопасность мореплавания при нахождении судов в узкостях и других стесненных условиях плавания; безопасное расхождение судов при пониженной или ограниченной видимости; определение места судна по известным береговым или плавучим ориентирам и с помощью специально устанавливаемых РМО. В судовых навигационных РЛС в основном используется импульсный метод радиолокации, который позволяет обнаруживать и наблюдать на экране радиолокатора одновременно большое количество целей, т. е. контролировать всю окружающую обстановку в радиусе действия станции. К преимуществам импульсного метода относится сравнительная простота использования одной антенны как для передачи, так и для приема импульсных сигналов. Недостатками импульсных навигационных РЛС являются необходимость применения больших пиковых мощностей зондирующих импульсов, сложность определения скорости движения объектов, невозможность измерения очень малых расстояний, относительно большая минимальная дальность действия РЛС, зависящая от длительности импульсов, минимальное значение которых ограничивается шириной частотного спектра и временем протекания переходных процессов в аппаратуре. Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ, ОТРАЖЕННЫХ ОТ НАДВОДНЫХ ЦЕЛЕЙ КЛАССА «КОРВЕТ» 2.1. Общая характеристика исследуемых объектов Две неподвижные протяженные надводные цели одного класса. 1. Первая протяженная надводная цель: Длина(lц)-56,0 м. Ширина(bц)-10,0м. Водоизмещение судна - 630т. 2. Вторая протяженная надводная цель: Длина(lц)-65,6 м. Ширина(bц)-17,2 м. Водоизмещение судна-1050т. РЛС Балтика Параметры РЛС: частота следования зондирующих импульсов (Fu=3500 Гц), угловая скорость вращения антенны (ΩА=120 град/сек), режим работы – круговой обзор, длительность зондирующего импульса (τзи=0,05 мкс), частота дискретизации сигналов на выходе РЛС (Fd=40 МГц). Измерение амплитуды проводилось 8-ми разрядным АЦП. При этом значение нулевого порогового уровня составляло 2^7 или в относительных единицах 127. РЛС обнаружения надводных целей с цифровой обработкой сигналов Ка диапазона, АЦП с частотой дискретизации 40 МГц и 8-ми разрядным уровнем квантования. Условиями наблюдения исследуемых протяженных надводных объектов характеризовались следующими параметрами: - в зоне обзора РЛС находились два объекта; - пеленг облучения целей № 1 и № 2 составляли соответственно 70,2 и 70,6 градусов; дальность целей № 1 и № 2 составляли 3700 м и 3780 м. - число подряд зарегистрированных пачек отраженных сигналов составило L=54 за время наблюдения tн =162 секунд.  Рис. 2.1 Две неподвижные надводные цели одного класса В Приложении №1 представлены вычисления для надводных целей, которые определены следующими уравнениями: Um=f(Dц), Um=f(Пц).  Рис. 2.2 График дальности до целей Um=f(Dц)  Рис. 2.3 График пеленга целей Um=f(Пц)  Рис. 2.4 График Us=f(D,Пц) при Uп=127  Рис. 2.5 График Us=f(D,Пц) при Uп=127  Рис. 2.6 График радиолокационной плоскости целей по пеленгу и дальности 2.2. Исследование сигналов отраженных от цели № 1. В качестве признака распознавания будем использовать суммарное значение амплитуды (Us) сигнала, отраженный от заданных целей при различных уровнях пороговых сигналов.  , (1)где i=1……N, число дискретных отсчетов в азимутальной плоскости; j=1……K, число дискретных отсчетов по дальности. Согласно с выражением (1) для различных уровней порогов найдем значения Us(tн)=Uп-m, m=1…m-число заданных уровней порога. Данные вычисления для первой надводной цели приведены в Приложении 1. 1. При Uп=127 сумма суммарных значений амплитуды сигналов, отраженных от цели № 1 на интервале наблюдения (tн=162 сек., L=54) приведено на рис. 2.7.   Us1 L  Рис. 2.7 График флуктуаций US1=f(L) первой цели при Uп=127 Функция тренда имеет вид: US1-tr = C0 + C1 *(L), где: L –кол-во отсчетов C0 = 2529,9 C1= 4,2753 Среднее значение Us1 считается по следующей формуле:  С имеющимися данными рассчитываем Us1-ш=Uизм-Uтр, как указано на рис. 2.8. Us1 L  Рис. 2.8 График флуктуаций US1-ш=f(L) первой цели при Uп=127 |