№ гос регистрации 0114U002699

Главная страница
Контакты

    Главная страница



№ гос регистрации 0114U002699

Скачать 14.04 Mb.


страница146/146
Дата03.07.2018
Размер14.04 Mb.
ТипОтчет

Скачать 14.04 Mb.

1   ...   138   139   140   141   142   143   144   145   146

Выводы по разделу


Показано, что наилучшие характеристики по УБЛ ФН сигнала и уровню потерь в ОСШ обеспечивает сигнал с нелинейной частотной модуляцией вида (3.1), обрабатываемый оптимальным корректирующим фильтром. В приведенных примерах при девиации частоты 1.25 МГц ширина сжатого сигнала равна 1.3 мкс, что обеспечивает разрешающую способность по дальности  200 м.

В этом случае УБЛ гарантирован соответствующим окном (в данном случае – окном вида cos4(x)), для которого он равен –47 дБ, а потери в ОСШ составляют 0.2 дБ. Заметим, что уровень –47 дБ достигается в весьма ограниченной временной области, во всей остальной области сигнала он существенно меньше.

Это значительно лучше, чем при использовании ЛЧМ сигнала и классического метода обработки (аподизации в соответствии с окном Хемминга), при котором для сигнала с базой 32 уровень боковых лепестков составляет –30 дБ, а потери в отношении сигнал/шум –1.34 дБ.

При применении ЛЧМ сигнала в сочетании с оптимальным корректирующим фильтром также можно добиться уровня боковых лепестков –47 дБ, но потери в ОСШ составят –1.76 дБ.

УБЛ увеличивается за счет эффекта Доплера и для РЛС с максимальной частота Доплера 4630 Гц и длине волны 34 см оказывается не ниже –40 дБ.

Для широкого класса ДМРЛ с длиной волны 5.5 см и скорости перемещения метеообразований 50 м/с максимальная доплеровская частота равна примерно 1850 Гц, что в 2.5 раза меньше. В этом случае УБЛ снижается примерно на 13 дБ.

При цифровой реализации оптимального алгоритма корректировки частота дискретизации сигнала должна быть не меньше 2 МГц для каждой из квадратур.

Оптимальный коэффициент передачи сжимающего фильтра необходимо формировать в соответствии с формулой (3.4), предписывающей пропускать зондирующий сигнал через весь тракт приемника, вычисляя и запоминая коэффициент передачи для последующей обработки.

Для уменьшения потерь в отношении сигнал/шум сквозная ширина полосы пропускания приемника должна быть не менее 1.5 МГц, требования к неравномерности частотной характеристики в полосе пропускания несущественны.

Заключение

Данная прикладная работа продолжает работу [5] – составную часть предыдущей фундаментальной работы "Разработка первого отечественного наземного когерентного метеорологического радиолокатора". Она посвящена обоснованию путей построения приемного тракта первого отечественного доплеровского метеорологического радиолокатора (ДМРЛ) на современной цифровой элементной базе.

Основные задачи НИР, сформулированные в ТЗ [1], заключались в:

– разработке технических решений, направленных на практическую реализацию алгоритмов оценки средней мощности отражений от метеообразований, их радиальной скорости и ширины доплеровского спектра скоростей в ДМРЛ;

– разработке технических решений, направленных на практическую реализацию алгоритмов компенсации отражений от местных предметов в ДМРЛ;

– разработке методов квазисогласованной фильтрации сложных зондирующих сигналов с низким уровнем боковых лепестков выходного сигнала фильтра.

Эти, а также некоторые дополнительные задачи, решены в трех разделах данной работы.

В первом разделе обсуждаются операции рекомендованных в [5] алгоритмов оценивания средней мощности МО (п.1.1.2.1), средней радиальной скорости их движения относительно РЛС (п.1.1.2.2), ширины доплеровского спектра скоростей (п. 1.1.2.3), а также алгоритмов воспроизведения энергетических спектров междупериодных флуктуаций отражений от МО, ослабления влияния местных предметов и движущихся точечных целей на точность оценки параметров МО (п.1.1.4). Эти алгоритмы имеют общие операции, позволяющие реализовать их на унифицированной структурно – алгоритмической основе адаптивных решетчатых фильтров. Последние допускают эффективную практическую реализацию на современной цифровой элементной базе, в частности, на ПЛИС и сигнальных процессорах. Полученная на их основе структура системы МПО (рис. 1.8) для проектируемого отечественного ДМРЛ, не имеющая мировых аналогов, описывается в п.1.1.5. Ее высокая эффективность и работоспособность иллюстрируются результатами полунатурных экспериментов по цифровым записям реальных отражений от МО.

Второй раздел посвящен разработке архитектуры компенсаторов отражений от местных предметов на основе ПЛИС и сигнального процессора. В последнем более рационально используется специфика междупериодной обработки (последовательное по времени поступление входных данных), в связи с чем именно он подробно описывается и рекомендуется для практического использования в проектируемом отечественном ДМРЛ.

В третьем разделе проанализированы методы первичной внутрипериодной обработки (ВПО), снижающие уровень боковых лепестков сжатого сигнала на выходе фильтра ВПО. Рассмотрены классические методы решения этой задачи, основанные на весовой обработке во временной и частотной областях сигналов с линейной и нелинейной частотной модуляцией. На конкретном примере показано, что эти методы для сигналов с относительно небольшой базой не могут удовлетворить требования, которые предъявляются к уровню боковых лепестков сигналов в ДМРЛ. Показано, что в этом случае требуются существенно более эффективные, но и более сложные алгоритмы, в частности, предложенные В.В. Родионовым, в которых предусматривается амплитудно – частотная коррекция сигнала в приемнике. Их исследование может рассматриваться как важное направление дальнейшей работы.

В целом в работе достигнуты ожидаемые результаты, практическая ценность которых заключается в возможности и целесообразности их использования при построении приемного тракта проектируемого ДМРЛ на современной цифровой элементной базе. Требования ТЗ выполнены полностью на необходимом научно - техническом уровне.



Перечень ссылок

  1. Технічне завдання на складову частину "Практична реалізація алгоритмів цифрової первинної обробки метеосигналів та вимірювання їх параметрів в ДМРЛ на основі програмованих логічних інтегральних схем" науково-дослідної роботи "Розроблення технічних рішень із реалізації високоефективних алгоритмів цифрової обробки метеосигналів і виявлення небезпечних метеорологічних явищ у доплерівському багатопроменевому метеорадіолокаторі" (д/б № 285-1).

  2. Спектрально-корреляционные методы извлечения информации из ме-теолокационных сигналов [Текст] : отчет о НИР (заключ.) : 252-1 / Харьковский национальный университет радиоэлектроники ; рук. Леховицкий Д.И. ; исполн.: Леховицкий Д.И. [и др.]. – Х., 2009. – 120 с. – Библиогр.: с. 111–120. – № ГР 0108U010950.

  3. Леховицкий Д.И. Извлечение метеоинформации на основе спектрального и корреляционного анализа отражений в импульсных доплеровских метеорологических РЛС / Д.И. Леховицкий, Г.А. Жуга, Б.М. Вовшин, В.В. Лаврукевич // Прикладная радиоэлектроника. – 2007. – Т. 6, № 4. – С. 491 – 510.

  4. Rachkov D.S. Lattice-filter-based unified structure of system for interperiod processing of weather radar signals / D.S. Rachkov, D.I. Lekhovytskiy // The 2015 IEEE International Radar Conference, May 10 – 15, 2015: proceedings. – Arlington, USA. – PP. 1234–1239.

  5. Теоретико-экспериментальное обоснование методов и алгоритмов цифровой первичной обработки метеосигналов и измерения их параметров в импульсно-доплеровском метеорологическом радиолокаторе [Текст] : отчет о НИР (заключ.) : 252-1 / Харьковский национальный университет радиоэлектроники ; рук. Леховицкий Д.И. ; исполн.: Леховицкий Д.И. [и др.]. – Х., 2012. – 272 с. – Библиогр.: с. 261–272. – № ГР 0110U003509.

  6. Довиак Р.Дж. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения / Р.Дж. Довиак, Д.С. Зрнич; пер. с англ. под ред. А.А. Черникова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 512 с.

  7. Автоматизированные метеорологические радиолокационные комплексы "Метеоячейка" / [Бочарников Н.В., Брылев Г.Б., Кузнецова Л.И. и др.]; отв. ред. Н.В. Бочарников, А.С. Солонин. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2007. – 238 с.

  8. Skolnik M.I. Radar handbook / M.I. Skolnik. – Third edition. – McGraw-Hill, 2008.

  9. Meischner P. Weather radar: Principles and advanced applications / P. Meischner. – Berlin: Springer-Verlag, 2004.

  10. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. / Под ред. Я.Д. Ширмана. – [2-е изд.]. – М.: Радиотехника, 2007. – 512 с.

  11. Stoica P. Introduction to Spectral Analysis / P. Stoica, R.L. Moses. – Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1997.

  12. Леховицкий Д.И. Извлечение метеоинформации на основе спектрального и корреляционного анализа отражений в импульсных доплеровских метеорологических РЛС / Д.И. Леховицкий, Г.А. Жуга, Б.М. Вовшин, В.В. Лаврукевич // Прикладная радиоэлектроника. – 2007. – Т. 6, № 4. – С. 491–510.

  13. Rachkov D.S. Estimation of the meteorological formations parameters in pulsed Doppler weather radars with arbitrary staggering of pulse repetition intervals / D.S. Rachkov, A.V. Semeniaka, D.I. Lekhovytskiy // Proceedings of SPIE. – 2011. – Vol. 8008. – PP. 80081Q/1–80081Q/12.

  14. Леховицкий Д.И. Повышение точности однозначного измерения скорости метеообразований в доплеровских метеорадиолокаторах с вобуляцией интервалов зондирования / Д.И. Леховицкий, Д.В. Атаманский, Д.С. Рачков, А.В. Семеняка // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. – 2015. – Т. 58, № 9. – С. 3–22.

  15. Laurukevich U. Estimation of energy, spectral and polarimetric characteristics of meteorological echoes in DMRL-C / U. Laurukevich, A. Pushkov, I. Vylegzhanin, B. Vovshin, D. Lekhovytskiy, D. Rachkov // International Radar Symposium IRS 2011, September 7 – 9, 2011: proceedings. – Leipzig, Germany, 2011. – PP. 267–272.

  16. Rachkov D.S. Estimation of continuous energy spectra of random echoes in coherent pulse radar / D.S. Rachkov, A.V. Semeniaka, D.I. Lekhovytskiy, D.V. Atamanskiy // The IXth International Conference on Antenna Theory and Techniques, September 16 – 20, 2013: proceedings. – Odessa, Ukraine, 2013. – PP. 319–322.

  17. Rachkov D.S. Lattice-filter-based ground clutter canceller for pulse Doppler weather radar / D.S. Rachkov, D.I. Lekhovytskiy, A.V. Semeniaka, V.P. Riabukha, D.V. Atamanskiy // 15th International Radar Symposium IRS 2014, June 16 – 18, 2014: proceedings. – Gdansk, Poland, 2014. – PP. 215–219.

  18. Lekhovytskiy D.I. Adaptive lattice filters for band-inverse (TVAR) covariance matrix approximations: theory and practical applications/ D.I. Lekhovytskiy, Yu.I. Abramovich // International Radar Symposium IRS-2009, September, 2009: proceedings. – Hamburg, Germany, 2009. – PP. 535–539.

  19. B. Friedlander, “Lattice filters for adaptive processing,” IEEE Proc., vol. 70, no. 8, pp. 829–867, Aug. 1982.

  20. Леховицкий Д.И. Обобщенный алгоритм Левинсона и универсальные решетчатые фильтры / Д.И. Леховицкий // Изв. Вузов. Радиофизика. – 1992. – Т. 35, № 9–10. – С. 790 – 808.

  21. Sayed A.H. Fundamentals of Adaptive Filtering / A.H. Sayed. – Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2003.

  22. Леховицкий Д.И. Адаптивные решетчатые фильтры. Часть I. Теория решетчатых структур / Д.И. Леховицкий, Д.С. Рачков, А.В. Семеняка, В.П. Рябуха, Д.В. Атаманский // Прикладная радиоэлектроника. – Х., 2011. – Т. 10, № 4. – С. 380–404.

  23. Леховицкий Д.И. Адаптивные решетчатые фильтры. Часть II. Алгоритмы настройки АРФ / Д.И. Леховицкий, Д.С. Рачков, А.В. Семеняка, В.П. Рябуха, Д.В. Атаманский // Прикладная радиоэлектроника. – Х., 2011. – Т. 10, № 4. – С. 405–418.

  24. http://www.analog.com/ru/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/21469-ezlite.html

  25. Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка / В.М. Свистов. – М.: Советское радио, 1997. – 448 с.

  26. Справочник по радиолокации / Под ред. М. Сколника; пер. с англ. – Т. 3. – М.: Советское радио, 1978. – 528 с.

Каталог: bitstream -> document
bitstream -> Глава I. Организация электросвязи Гражданской авиации России §
bitstream -> Программа дисциплины " История воздухоплавания и авиации в России"
bitstream -> Л. И. Карпова история воздухоплавания
document -> Магістерська атестаційна робота
document -> Харківський національний університет радіоелектроніки
document -> Дослідження методів моніторингу при використанні розподілених систем менеджменту комп'ютерних мереж
document -> Тамара Грищенко, директор Ирина Аврамова, заведующая научно-библиографическим отделом Наталья Этенко
1   ...   138   139   140   141   142   143   144   145   146