 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Лектор доцент Кадыракунов К.БСтр 1 из 3Следующая ⇒
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Образовательная программа по специальности«5B071900, Радиотехника, электроника и телекоммуникации» Модуль №__ «Физические основы радиолокации и навигации»
Курс 3, К/О, р/о, семестр (осенний), 2 кредита
Алматы 2013
УМКД составил: старший преподаватель, к.ф-м.н. Кадыракунов К.Б.
УМК составлен на основании Экспериментальной образовательной программы специальности и Типовой учебной программы дисциплины – Физические основы радиолокации и навигации
Рассмотрен и рекомендован на заседании кафедры физики твердого тела и нелинейной физики
протокол №_36 от_« 21 » мая 2013 г.
Заведующий кафедрой, и.о. проф. _________________ Приходько О.Ю. (роспись)
Рекомендовано методическим Советом (бюро) факультета
«_28_»___мая_________ 2013 г., протокол №_6_
Председатель ________________________ Габдуллина Г.Л. (роспись)
СИЛЛАБУС Цель и задачи дисциплины: Сформировать у студентов комплексное понимание фундаментальных принципов, лежащих в Физические основы радиолокации и навигации. К этим принципам относятся ограничения, накладываемые на характеристики и показатели качества беспроводных систем, методы и математический аппарат, необходимые для анализа таких систем, а также технические детали и компромиссы, связанные с их разработкой. Радионавигационные системы является специализирующей и имеет целью детальное изучение конкретных радиосистем навигации, эксплуатируемых гражданским воздушным флотом. Модуль №__ «Физические основы радиолокации и навигации» «Код и название дисциплины» курс, К/о, р/о, семестр (осенний), 2 кредита 1+1+о
Лектор: Ф.И.О., ученая степень, звание, должность, телефоны (рабочий, домашний, мобильный), e-mail: , каб.: Преподаватель (практические, семинарские, лабораторные занятия): Ф.И.О., ученая степень, звание, должность, телефоны (рабочий, домашний, мобильный), e-mail: , каб.: Содержание. Метод активной радиолокации является наиболее распространённым и основан на облучении цели электромагнитной энергией и приёме отражённых (рассеянных) целью радиоволн приёмным устройством РЛС. 2.Метод активного ответа – при этом при облучении цели электромагнитной энергией срабатывает установленный на цели ретранслятор (ответчик), который посылает вполне определённые радиосигналы; эти сигналы принимаются приёмником РЛС. 3.Метод пассивной радиолокации заключается в приёме сигналов собственного радиоизлучения целей (радиотепловое излучение тел, излучение собственных радиотехнических устройств и др.) Обнаружение целей состоит в фиксации поступающих на вход приёмного устройства РЛС радиолокационных сигналов. Измерение координат обнаруженных целей основано на определении значений параметров радиолокационных сигналов, несущих информацию об этих целях. При этом используются следующие физические свойства радиоволн: Ø скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (с) имеет конечное и приблизительно постоянное значение; Ø траектории распространения радиоволн можно считать прямыми линиями; Ø Частота принимаемых электромагнитных колебаний отличается от частоты излучённых колебаний в том случае, если цель перемещается относительно РЛС (эффект Доплера). Компетенции (результаты обучения): иметь: представление о Радиолокацией называется область радиотехники, использующая явления отражения и излучения электромагнитных волн различными объектами для обнаружения и измерения координат этих объектов. Радиотехнические устройства, предназначенные для решения указанных задач, называются радиолокационными станциями (РЛС). При решении различных задач радиолокационные станции обеспечивают: ü обнаружение объектов; ü определение их государственной принадлежности (опознавание); ü измерение координат объектов и определение их положения; ü определение параметров движения объектов, выявление их траекторий и предсказание их последующих положений; ü определение некоторых физических свойств и характеристик объектов. - иметь представление о методах управления движением воздушных транспортных средств и радиотехнических системах управления; - знать и уметь использовать: основы теории радионавигации, принципы построения радионавигационных систем и устройств, технические характеристики, особенности конструкции, размещения и эксплуатации радионавигационных систем аэропорта, на воздушных судах; - иметь опыт
студент должен знать:что с помощью радиолокационных средств решаются самые разнообразные задачи навигации, управления полётом и посадкой летательных аппаратов, проводкой кораблей, прогнозирования погоды, перехвата объектов противника и прицеливания при стрельбе по ним. Радиолокационные устройства начинают использоваться при исследовании свойств объектов наблюдения, для определения их физических и кинематических характеристик. , уметь:решать задачи по системам Измерение координат объектов радиолокационными средствами в сферической, либо в цилиндрической системах. анализировать и составления функциональных схем радионавигационных систем и устройств различного назначения.: Пререквизиты: MA1302, TVMS1406 Постреквизиты:
АКАДЕМИЧЕСКАЯ Политика курса
Все виды работ необходимо выполнять и защищать в указанные сроки. Студенты, не сдавшие очередное задание или получившие за его выполнение менее 50% баллов, имеют возможность отработать указанное задание по дополнительному графику. Студенты, пропустившие лабораторные занятия по уважительной причине, отрабатывают их в дополнительное время в присутствии лаборанта, после допуска преподавателя. Студенты, не выполнившие все виды работ, к экзамену не допускаются. Кроме того, при оценке учитывается активность и посещаемость студентов во время занятий. будьте толерантны, уважайте чужое мнение. Возражения формулируйте в корректной форме. Плагиат и другие формы нечестной работы недопустимы. Недопустимы подсказывание и списывание во время сдачи СРС, промежуточного контроля и финального экзамена, копирование решенных задач другими лицами, сдача экзамена за другого студента. Студент, уличенный в фальсификации любой информации курса, несанкционированном доступе в Интранет, пользовании шпаргалками, получит итоговую оценку «F». За консультациями по выполнению самостоятельных работ (СРС), их сдачей и защитой, а также за дополнительной информацией по пройденному материалу и всеми другими возникающими вопросами по читаемому курсу обращайтесь к преподавателю в период его офис-часов.
Рассмотрено на заседании кафедры протокол №36 от 21.05.2013 года Заведующий кафедрой профессор Приходько О.Ю. Лектор доцент Кадыракунов К.Б. Введение | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дисциплина «Физические основы радиолокации и навигации» является составной частью блока дисциплин по образовательной программе специальности –Техническая физика. Содержание материала предполагает, что студентами усвоены основные положения предшествующих дисциплин. В курсе с обобщенных позиций на основе системного подхода определяются взаимосвязь между составными частями основных типов радиоэлектронных устройств, а также их составляющих. В дисциплине "Физические основы радиолокации и навигации" изучаются вопросы взаимосвязи между составными частями основных типов имеющихся в настоящее время радиосистем, требования к их параметрам. Рассматриваются различные сигналы, методы выбора структуры радиоэлектронных средств (РТС) при их разработке и эксплуатации, методы формализации задач и обоснования критериев качества системы. В курсе изучаются методы и радиотехнические системы обработки координатной информации о различных объектах (их иногда называют системы «извлечения информации»). Рассматривается класс систем, в которых из сигналов, полученных в процессе отражения, переизлучения или излучения, извлекают информацию о координатах объектов. Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами в результате изучения дисциплины "Математика", "Физика", "Теория электрических цепей", "Физические основы электроники, "Электроника", и др. Данная дисциплина позволяет получить представление о методах, технологиях и аппаратуре радиоэлектронных средств различного назначения. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Организационно–методические указания | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.1. Цели и задачи изучения дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Целью и задачами дисциплины являются: - изучение основных методов анализа и синтеза устройств обнаружения сигналов и измерения их параметров; - изучение методов определения координат и параметров движения объектов; - изучение принципов построения систем радиолокации и радионавигации. - умение определять структуру оптимальных устройств обработки сигналов, оценивать характеристики таких устройств; - умение определять по заданным требованиям технические параметры системы, характеристики и структуру устройств, входящих в систему; - умение пользоваться стандартами и справочниками при проектировании РТС; - умение рассчитывать тактические и технические характеристики РЛС. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.2. Знания, умения и навыки, которые должен приобрести студент в результате изучения дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| В результате теоретического изучения дисциплины студент должен: иметь представление: - об основных видах радиоэлектронных схем; - о принципах функционирования радиоэлектронных устройств ВЧ и СВЧ диапазонах. знать и уметь использовать: - теоретические методы анализа и синтеза радиоэлектронных устройств; - методы теоретического и экспериментального исследований устройств формирования и генерирования и обработки сигналов; - методы выбора радиоэлектронных устройств для конкретных применений; - методы построения и способы реализации на ЭВМ имитационных моделей радиоэлектронных устройств формирования и обработки сигналов. иметь опыт: - выполнения инженерных расчетов и принятия профессиональных решений по проектированию устройств радиолокации и радионавигации; - проведения расчетов и вычислительных экспериментов на ЭВМ для оценки показателей эффективности устройств радиолокации и радионавигации; - работы с научно-технической документацией, технической литературой и другими информационными источниками для решения профессиональных задач. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.3. Объем и сроки изучения дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дисциплина «Физические основы радиолокации и навигации» изучается в седьмом семестре. Общее количество часов, которое отводится на изучение дисциплины – . Количество аудиторных часов – , из них: лекций – 15 часов, практические занятия – 15 часов. На самостоятельную работу студентов отводится часов, из них часов – на оформление отчетов по практические занятия и подготовку их к защите и часов на выполнение индивидуальных домашних заданий, самостоятельное изучение материала и консультации. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.4. Основные виды занятий и особенности их проведения при изучении дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.4.1. Лекционные занятия | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Методически целесообразно следующее построение лекционных занятий: после ознакомления со значением, особенностями и задачами дисциплины следует познакомиться с общими понятиями и особенностями устройств радиолокации и радионавигации, терминологией и связать с предыдущими и последующими дисциплинами. Тему начинать с краткого повторения и постановкой задачи по новой теме. В конце занятия подводить итог достижения цели занятия. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.4.2. Практические занятия | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Практические занятия проводятся в специальной аудитории, оборудованной стендами с исследуемыми макетами и комплектами демонстрационной аппаратуры, обеспечивающими выполнение работ. Компьютерные занятия, проводятся с использованием системы «MathCAD V6», «Math Lab ». Это дает возможность проводить их фронтально, по мере изучения теоретического материала с начала семестра. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.5. Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| В ходе изучения дисциплины студенты слушают лекции по теоретическому материалу, приобретают навыки моделирования процессов функционирования устройств радиолокационной техники и навигационной аппаратуры на лабораторных работах и закрепляют полученные знания при проведении расчетов на практических занятиях, а также в процессе самостоятельной работы. Контроль знаний и понимания теоретического материала проводится по результатам выполнения экспресс-контрольных работ и тестов. Для помощи студентам в освоении теоретического материала предусматриваются консультации ведущего преподавателя. Для защиты работ Практических занятий в рамках самостоятельной работы студента предусмотрено время для оформления отчета и освоения теоретического материала для ответов на контрольные вопросы. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.6. Техническое и программное обеспечение дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| При проведении лекционных занятий необходимо проекционное оборудование, сопряженное с компьютером. Для проведения практических занятий и лабораторных работ используется системы «MathCAD V6», «Math Lab » предназначенные для создания имитационных моделей РЭС, а также материальное обеспечение предприятий «Норфес», «Изумруд» и Дальневосточного института коммуникаций. Комплект компьютерных программ имеющихся на кафедре предназначен для расчетов режимов работы радиолокационной и навигационной аппаратуры, а также их ТТХ. Комплект программ полезен при проведении практических занятий и курсового проектирования. Лабораторные занятия проводятся в специальной лаборатории радиолокационных и навигационных устройств, оборудованной стендами с исследуемыми макетами и комплектами измерительной аппаратуры, обеспечивающими выполнение работ, названных в разделе 2.2. Для выполнения работ разработаны автоматизированные лабораторные стенды. Занятия по курсовому проектированию проводятся в кабинете, оборудованном справочными таблицами, чертежами узлов генераторных устройств. Вычислительные работы выполняются в компьютерном классе, имеющем библиотеку программ, необходимых для проектирования различных типов РЛС и радионавигационной аппаратуры. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.7. Виды контроля знаний студентов и их отчетности | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| В соответствии с Положением о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса в ходе изучения дисциплины предусматриваются следующие виды контроля знаний студентов: текущая и промежуточная (семестровая) аттестации. Текущая аттестация студентов осуществляется постоянно путем учета уровня знаний и степени усвоения студентами учебного материала дисциплины по мере ее изучения. Баллы на текущей аттестации выставляются по результатам выполнения индивидуальных домашних заданий, экспресс-контрольных работ, тестов и лабораторных работ. Промежуточная (семестровая) аттестация проводится в виде зачета. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Содержание дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.1. Перечень тем для лекционных занятий и самостоятельного изучения дисциплины | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Введение | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Предмет и содержание дисциплины. Связь с другими дисциплинами учебного плана. Общие сведения об устройствах РЛС и радионавигационной аппаратуры. Их области применения. Основные задачи и режимы работы. Тактико-технические характеристики. Характеристики электромагнитной совместимости. Историческая справка. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 1. Основы радиоэлектронных технологий | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Общая модель радиотехнической системы, поля сигналов и помех, предмет статистической теории РТС, представление сигналов и помех, нормальный случайный процесс и белый шум. Статистическая теория РТС позволяет ответить на вопрос о том, как наилучшим образом использовать пространственные, и временные свойства сигналов и помех, т. е. наиболее эффективно скомпоновать элементы приемных и передающих антенн (например, фазированных решеток) в отведенных областях пространства и в то же время оптимально сформировать и обработать все подводимые к антеннам и снимаемые с них электрические колебания. Преобразование Гильберта сигнала s(t) – есть реакция на сигнал s(t) четырехполюсника (гильбертова фильтра) с коэффициентом передачи  (f) = -j sign f, не вносящего амплитудных искажений и сдвигающего фазы всех гармонических составляющих s(t) на один и тот же угол – π/2:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 2. Основы теории обнаружения и различения сигналов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Содержание и классификация задач обнаружения и различения сигналов, статистические критерии различения детерминированных сигналов, правила оптимального различения и обнаружения, различение сигналов со случайными параметрами, функция и отношение правдоподобия при различении сигналов на фоне аддитивного нормального шума. Различитель, оптимальный по Критерию Байеса или минимального среднего риска, (байесовский различитель), при эксплуатации будет наиболее «экономичным» из всех, поскольку сумма штрафов за ошибки у него окажется наименьшей. Смысл корреляционного интеграла: если y(t) и Si(t), согласно современным концепциям теории сигналов, рассматривать как векторы в бесконечномерном евклидовом пространстве, то zi окажется их скалярным произведением, т. е. величиной, характеризующей близость, сходство y(t) и si(t). Отсюда вытекает следующая физическая трактовка правила МП применительно к различению М детерминированных сигналов равной энергии (Ei = E, i=0, 1,..., М-1): принимают решение о наличии в y(t) того сигнала, который имеет наибольшее сходство с y(t). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 3. Алгоритмы и устройства оптимального обнаружения и различения сигналов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Обнаружение детерминированного сигнала, сигнала со случайной начальной фазой и сигнала со случайными амплитудой и начальной фазой, обнаружение пакетов импульсов, обнаружение случайных сигналов. Универсальность гауссовско-марковской модели сообщения в не меньшей степени, чем вычислительная эффективность алгоритмов фильтрации типа калмановских, объясняет повсеместное применение последних в современной информационной технике. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 4. Основы теории измерения параметров сигналов РТС | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Содержание и классификация задач измерения параметров сигналов, Байесовские оценки случайных параметров сигналов, критерии оценки неслучайных параметров сигналов и граница Крамера-Рао, оценка по максимуму правдоподобия, вычисление дисперсии и функции неопределенности, элементы теории фильтрации параметров сигналов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 5. Разрешение сигналов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Понятие разрешающей способности, функция неопределенности, разрешение по времени запаздывания, простые и сложные сигналы, виды сложных сигналов, разрешение по времени запаздывания и частоте. Выбором девиации Wf (ширины спектра) и длительности Тс можно добиться высокой разрешающей способности по времени запаздывания (при нулевой взаимной частотной расстройке интерферирующих сигналов) или по частоте (интерферирующие копии полностью совмещены по времени). Сигналы с большими базами в отличие от упомянутых ранее простых (имеющих τк одного порядка с Тс, а следовательно, ∆fс одного порядка с 1/Tс) называют сложными (широкополосными либо шумоподобными). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 6. Основные принципы построения радиолокационных и радионавигационных систем | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Основные понятия и определения РЛС и РНС, радиотехнические методы измерения координат и их производных, классификация РЛС и РНС, Основные тактические и технические характеристики, РЛС кругового обзора. При активной радиолокации сигнал, принимаемый приемником РЛС, создается в результате отражения (рассеяния) объектом электромагнитных колебаний, излучаемых антенной РЛС и облучающих объект. Сигнал, излучаемый антенной РЛС, называют прямым или зондирующим, а принимаемый приемной антенной РЛС — отраженным или радиолокационным. Таким образом, при активной радиолокации применяют передатчик в составе РЛС и работают с отраженным (рассеянным) сигналом. При полуактивной радиолокации носителем информации также является сигнал, отраженный объектом, но источник облучающих объект радиоволн вынесен относительно приемника РЛС и может действовать независимо от него. Передающее устройство, облучающее цель, может быть расположено, например, на земле или корабле, а приемное, использующее отраженный сигнал,- на ракете, направленной на цель. Возможность обнаружения объектов, не являющихся источниками радиоизлучения, – достоинство активного и полуактивного методов радиолокации. При активной радиолокации с активным ответом применяют сигнал, ретранслируемый (переизлучаемый) специальным приемопередатчиком (ответчиком), установленным на объекте. Приемник ответчика принимает сигнал РЛС, который вызывает генерирование и излучение ответного сигнала. Ответный сигнал может иметь мощность значительно большую, чем отраженный, поэтому применение активного ответа позволяет существенно повысить дальность действия и помехозащищенность системы. Кроме того, ответный сигнал может быть использован для передачи дополнительной информации с объекта (например, бортового номера самолета, его высоты и др.). С помощью ответчика решается и задача опознавания объекта, т. е. отличия «своих» самолетов или кораблей от «чужих». Принцип активного ответа широко применяется в радионавигации и радиоуправлении, например в радиосистемах ближней навигации (РСБН) и системах управления воздушным движением (УВД). В пассивной радиолокации сигналом, принимаемым РЛС, является естественное излучение объектов в радиодиапазоне преимущественно теплового происхождения, поэтому пассивную радиолокацию называют также радио-теплолокацией. Таким образом, в этом случае, так же как и в активной радиолокации, для обнаружения объектов и определения их координат применяют радиосигнал. Однако природа сигнала при этом иная – зондирование (облучение) объекта отсутствует, и поэтому одна РЛС может определить лишь направление (пеленг) на объект, т. е. осуществить радиопеленгование последнего. Поэтому пассивная радиолокация тесно связана с радиопеленгацией – отраслью радионавигации, основанной на использовании методов и средств определения направления на объекты, имеющие источники радиоизлучения. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 7. Физические основы радиолокационного обнаружения объектов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Радиолокационные цели и формирование отраженных сигналов, эффективная площадь рассеяния объектов. Спектральные характеристики сигналов, отраженных сложными и распределенными объектами, состоящими из многих отражателей, определяются относительной скоростью цели и РЛС, взаимным перемещением элементарных отражателей и изменением состава отражателей при сканировании (перемещении) ДНА. В случае сложных целей (корабль, самолет и др.) результирующий отраженный сигнал формируется путем суммирования отражений от отдельных участков поверхности, которые можно считать элементарными отражателями. Статистические характеристики ЭПР целей и отраженных сигналов необходимы при расчете дальности действия РЛС, точности измерения координат, а также при проектировании устройства обработки сигналов РЛС. Ориентировочные расчеты проводят при экспоненциальном законе распределения ЭПР целей. При оценке дальности действия РЛС используют среднее значение ЭПР цели, которое получают усреднением значений ЭПР для различных направлений облучения цели. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 8. Дальность действия радиосистем | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дальность действия радиолинии, обобшенное уравнения дальности радиолокационного наблюдения в свободном пространстве, погрешности измерения радионавигационного параметра, поиск сигналов по угловым координатам, дальности и скорости. Основными параметрами, характеризующими эффективность выбранного метода обзора, являются среднее время до обнаружения цели и среднее время между соседними ложными обнаружениями (средняя частота ложных тревог). Обзор элементов рабочей зоны РЛС может производиться последовательно во времени (последовательный обзор) или одновременно (параллельный или одновременный обзор). Применяется также комбинированный параллельно-последовательный метод обзора. При параллельном обзоре обработку сигналов осуществляют одновременно во всех элементах разрешения зоны обзора, поэтому обнаружение цели происходит сразу при ее появлении в зоне обзора РЛС. Однако малое время обзора при параллельном способе достигается существенным усложнением оборудования, поэтому при допустимом времени обзора рабочей зоны РЛС используют и более простые в реализации методы последовательного и параллельно-последовательного обзора. Эти ограничения могут быть ослаблены при переходе от равномерного обзора к программируемому на основе априорных данных (например, о вероятности появления цели на том или ином направлении) или к адаптивному. При адаптивном последовательном обзоре на основе результатов анализа на предшествующих этапах изменяется очередность, время анализа различных элементов рабочей зоны или энергия, излучаемая в том или другом направлении. Управление параметрами обзора осуществляется специальным устройством анализа, выявляющим направления наиболее вероятного наличия цели. При параллельном обзоре адаптация сводится к автоматическому увеличению энергии излучения РЛС, если при работе в нормальном (дежурном) режиме появилось подозрение на наличие цели в рабочей зоне РЛС. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 9. Методы измерения параметров | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Методы измерения расстояния, скорости, угловых координат, точность и разрешающая способность радиосистем при пространственно-временной обработке. Для измерения азимута α и угла места β фазовый радиопеленгатор должен иметь две пары антенн с взаимно перпендикулярными базами, расположенными в горизонтальной плоскости. Если база первой пары совпадает с направлением север-юг, а второй – восток-запад, то угол α будет истинным азимутом. Сравнение доплеровских и корреляционных измерителей показывает, что по точности они примерно равноценны. Однако при полете над водной поверхностью корреляционные измерители предпочтительнее, так как в отличие от ДИСС они сохраняют работоспособность и при спокойной поверхности. Это объясняется тем, что ДНА корреляционных измерителей направлены вертикально и отраженные сигналы при спокойной поверхности не только не пропадают, как в ДИСС с наклонным облучением поверхности, а даже возрастают. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 10. Методы защиты от радиопомех | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Методы защиты от пассивных и активных радиопомех. При проектировании РЛС для улучшения наблюдаемости цели на фоне пассивных помех необходимо предусмотреть также меры по уменьшению влияния возможных перегрузок в приемном тракте РЛС при приеме сильных сигналов от мешающих отражателей. В этом случае пригодны те же способы, которые применяют для защиты от активных помех. Эффективной мерой борьбы с активными помехами является вторичная обработка, позволяющая прогнозировать поведение цели на время потери контакта с ней за счет действия средств РП, а также комплексирование систем, работающих на основе различных физических принципов или в удаленных друг относительно друга частотных диапазонах. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 11.Навигационные комплексы самолетов и судов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Навигационные комплексы самолетов и судов, принципы построения. Задачи, решаемые навигационным комплексом, многообразны Среди них одной из важнейших является счисление пути, обеспечивающее непрерывное измерение координаты объекта Основным недостатком систем счисления является ухудшение точности определения координат с увеличением времени работы Поэтому для получения требуемой точности счислимые координаты необходимо непрерывно или периодически корректировать на основании информации, поступающей от радиотехнических измерителей, т. е. осуществлять комплексную обработку данных. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 12. Основные типы современных и перспективных РЛС | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Комплекс разведки и управления, РЛС перспективного истребителя, РЛС со сверхширокополосными сигналами. Радиоэлектронные системы нового поколения построены по модульному принципу, что позволяет упростить модернизацию и эксплуатацию. Современные радары используют сложные сигналы. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тема 13.Основные типы современных и перспективных радионавигационных средств | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Применение радионавигационных систем и их характеристики, требования по навигационному обеспечению. Радионавигационные системы “ГЛОНАСС”, “Чайка”, “Альфа” используются основными группами потребителей. Наиболее полно требованиям потребителей удовлетворяет КРНС “ГЛОНАСС”. Поэтому при формировании интегрированных радионавигационных полей в отдельных регионах и морских акваториях КРНС “ГЛОНАСС” будет использоваться в качестве основной системы, а РНС “Чайка” и “Альфа” как дополнительные. Остальные РНС решают специальные (локальные) задачи в интересах отдельных групп потребителей (“Марс-75”, РС-10, ГРАС и “Цикада” – морских; РСБН, ПРС-АРК, СП-50, 68, 70, 75, 80, ПРМГ – воздушных). Дальнейшее повышение уровня радионавигационного обеспечения России должно осуществляться с использованием программно-целевого подхода, для чего должно быть предусмотрено проведение системы работ по совершенствованию РНС, находящихся в эксплуатации, созданию новых РНС, международному сотрудничеству в области радионавигации, разработке и организации производства нового поколения аппаратуры потребителей с расширением областей применения этой аппаратуры. При этом основные направления работ связаны с: – применением дифференциальных подсистем (режимов) и способов относительной навигации; – интегрированием различных радионавигационных систем; – улучшением технических характеристик радионавигационных систем и приемоиндикаторной аппаратуры потребителей. На рубеже двух тысячелетий мировое сообщество получило самый точный инструмент для навигации и управления движущимися объектами – Глобальную навигационную спутниковую систему (GNSS). Система GNSS позволяет в глобальном масштабе выполнять навигационные функции, т. е. определять текущее местоположение подвижной платформы, ее скорость и осуществлять точную координацию времени на поверхности Земли околоземном пространстве. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Заключение | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Целью данной дисциплины является изучение физических основ радиолокационных и радионавигационных комплексов. Радиотехнические системы относятся к классу информационно-управляющих систем, построение и эксплуатация которых требует системного рассмотрения всей совокупности проблем, возникающих при разработке любой РТС. Для такого подхода разработчик должен четко представлять назначение и условия эксплуатации проектируемой системы, определяющих выбор принципа действия, тактико-технических характеристик и структуры системы. При разработке системы необходимо учитывать исторический опыт и перспективы развития систем не только рассматриваемого класса, но и конкурирующих с ними, о которых разработчик должен иметь достаточно глубокое представление. Особенно важно это при создании управляющих комплексов, включающих разнородные системы. Рациональный выбор принципа действия и структуры системы не может быть сделан без глубокого знания существующей теории формирования, преобразования и обработки потоков данных и информации. Разработчик радиосистем должен внимательно следить за результатами развития отрасли. За последние 40 лет радиотехнические системы активно наращивали сервисные функции и мало продвинулись в теории и практике обработки сигналов. Задача пособия привлечь внимание студентов к проблемам и показать пути их решения. Радиоинженер должен уметь применять методы оптимизации сложных систем, так же как и методы проектирования таких систем от эвристических оценок и физического эксперимента до математического моделирования. На этапах проектирования следует учитываться требования экономичности производства разрабатываемой радиоэлектронной аппаратуры, ее надежности и экономичности в эксплуатации и соответствия новейшим тенденциям, открытиям и изобретениям. Методы и средства, используемые при создании радиотехнических систем и комплексов, непрерывно расширяются. В радиотехнике используются последние достижения многих областей науки и техники. Это предъявляет высокие требования к образованию современного радиоинженера, в котором курс «Теория и техника радиолокации и радионавигации» играет особую роль, формирования единой системы знания радиоинженера, способного не только разобраться в существующей технике, но и предложить новые технические решения. Ни заменимой | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.2. Перечень тем | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Занятие 1. Изучение влияния различных параметров на дальность действия радиолокатора. Занятие 2. Изучение режимов работы передатчика радиолокатора. Занятие 3. Изучение режимов работы приемника радиолокатора. Занятие 4. Изучение характеристик радионавигационной аппаратуры. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.1. Перечень и тематика самостоятельных работ студентов, методические указания и формы отчетности | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| В рамках общего объема часов самостоятельной работы студентов (СРСП), отведенных для изучения дисциплины, предусматриваются следующие виды работ: выполнение индивидуальных домашних заданий, изучение теоретического материала с самоконтролем по приведенным ниже вопросам, оформление и защита отчетов по практическим и лабораторным работам, посещение консультаций и подготовка к экзамену. При изучении дисциплины предусматривается выполнение двух индивидуальных домашних заданий: 1. Расчет тактических характеристик РЛС. Целью работы является закрепление теоретических знаний и приобретение навыков расчета характеристик РЛС в соответствии с темой 8 содержания дисциплины. Планируемое время СРС – 5 часов. 2. Анализ технических характеристик РЛС различного назначения. Целью работы является закрепление теоретических знаний и приобретение навыков расчета в соответствии с темой 12 содержания дисциплины. Планируемое время СРС – 6 часов. Для самостоятельного изучения дисциплины и закрепления теоретического материала в программу включены контрольные вопросы для самостоятельной оценки студентом качества изучения дисциплины и возможность консультаций у ведущего преподавателя. Планируемое время СРС на эту работу – 11 часов. Кроме того, для контроля этого вида СРС на лекционных занятиях предусматриваются следующие экспресс-контрольные работы: 1. Методика расчета дальности действия РЛС, тема 8. 2. Методика измерения параметров, тема 9. 3. Особенности РНС различного назначения, тема 13. Для выполнения курсового проекта необходимо изучить темы 7 -10 и расчет произвести согласно методики по исходным данным индивидуальных заданий. Аудиторная работа – 12 часов. Для выполнения отчета курсового проекта и лабораторных работ в соответствии с разделами 2.2. и 2.4. настоящей учебной программы студент должен предварительно самостоятельно освоить теоретический материал соответствующих тем. Для защиты работы он должен знать теоретический материал и продемонстрировать навыки работы на лабораторном оборудовании и умение компьютерного моделирования. Объем СРС, отведенный на эту работу, составляет 20 часов. На подготовку к экзамену отводится 16 часов СРС. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.2. Состав технических средств и рекомендации по работе с ними | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Для проведения лабораторных работ с использованием системы «MathCAD V6», «Math Lab » необходим компьютерный класс, оснащенный компьютерами типа IBM PC, работающими под управлением русскоязычной (локализованной) либо корректно русифицированной версии операционных систем MS Windows 98/ME/NT/2000/XP. Минимально допустимые уровни ОС: Win98 SE, WinNT4 SP6, Win2000 SP2, WinXP SP1. Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и запуска системы «MathCAD V6», «Math Lab »: v процессор Pentium с тактовой частотой 100 МГц; v оперативная память 64 Мб; v графический адаптер VGA с видеопамятью 1 Мб; v привод CD-ROM; v свободное пространство на жестком диске не менее 60 Мб. 2. Комплект компьютерных программ по расчету ТТХ радионавигационной аппаратуры. Комплект программ полезен при проведении практических занятий и курсового проектирования. 3. Практические занятия проводятся в специальной лаборатории, оборудованной стендами с исследуемыми макетами и комплектами измерительной аппаратуры, обеспечивающими выполнение работ, названных в разделе 2.2. Занятия проводятся в кабинете, оборудованном справочными таблицами, чертежами узлов РЛС и РНС. Вычислительные работы выполняются в компьютерном классе, имеющем библиотеку программ, необходимых для проектирования различных типов генераторных устройств. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.3. Обзор рекомендованной литературы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Основные материалы по дисциплине рекомендуется изучать по источникам [1, 2]. При изучения вопросов по темам курса рекомендуется использовать следующие источники: Тема 1 – рекомендуется использовать источники [1, 2]. Тема 2 – использовать источники [1 – 3]. Тема 3 – использовать источники [1,2]. Тема 4 – использовать источники [1,2,3]. Тема 5 – использовать источники [1,2]. Тема 6 – использовать источники [1,3,7,8]. Тема 7 – использовать источники [1, 3 -7]. Тема 8 – использовать источники [1 – 3]. Тема 9 – использовать источники [1,2,7]. Тема 10 – использовать источники [3, 1, 5 – 7]. Тема 11 – использовать источники [1- 3, 5 – 7]. Тема 12 – использовать источники [1,3]. Тема 13 – использовать источники [1, 3 -7]. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЛЕКЦИИ
По курсу
Поиск по сайту: