АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КЭСН ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПО МИКРОВОЛНОВОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ ПОКРОВОВ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Приведены результаты численных экспериментов на математической модели корреляционно-экстремальной системы навигации (КЭСН) летательного аппарата (ЛА), использующей микроволновое излучение земных покровов. Целью проведенных численных экспериментов был анализ влияния основных параметров КЭСН (характеристики радиометра и антенны, способы обзора пространства, параметры текущего изображения и эталонного изображения), методов обработки изображения (алгоритмы корреляции изображений), условий работы аппаратуры (скорость и высота полета ЛА, эволюции носителя) на эффективность работы КЭСН. Эксперименты проводились с полями подстилающей поверхности трех типов: с искусственно синтезированной картой, содержащей ряд объектов, отличающихся радиотепловым контрастом; с однородным случайным полем, с фрагментами цифровой карты объектового состава реального участка земной поверхности. В результате численных экспериментов исследовалось влияние на точностные характеристики КЭСН навигационных параметров (углы крена, тангажа, рыскания), высоты и скорости полета, шумов радиометра, ширины диаграммы направленности, ширины сектора обзора, размасштабирования и углового рассогласования текущего и эталонного изображений. По результатам моделирования проведено сравнение различных способов сканирования поверхности. При проведении экспериментов осуществлялась вариация одного из параметров относительно базовых вариантов параметров и оценивались значения и дисперсии ошибок КЭСН. Рассматривались все три основные метода сканирования лучом (продольное с использованием многолучевого радиометра, коническое и поперечное). Операция поиска максимума была составлена из двух процедур: поиска области глобального максимума корреляционной матрицы путем перебора всех значений матрицы и уточнения местоположения точки истинного максимума путем квадратичной интерполяции функции. Рассмотрены реализации ошибок при раз- личных траекториях движения воздушного судна, а также при различных дисперсиях углов. Обработка реализации показала, что увеличение дисперсии углов приводит к одновременному росту как модуля ошибки, так и дисперсии модуля ошибки. Анализ полученных зависимостей показывает достаточно устойчивую тенденцию снижения ошибок КЭСН при уменьшении навигационных углов. Эта зависимость продемонстрирована графически. Для того, чтобы оценить только влияние флуктуационного шума радиометра на величину ошибок КЭСН, была проведена серия экспериментов, при которых все остальные случайные флуктуации в канале исключались.

1. Моделирование радиотепловой КЭСН с многолучевым радиометром / В.В. Ауров, А.А. Гуревич, Л.П. Деренченко, В.И. Троицкий // Вопросы радиоэлектроники. Сер. «ОВРЭ». 1992. Вып. 5.

2. Троицкий В.И. Разработка методов математического моделирования радиотепловых КЭСН летательных аппаратов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2016. Т. 19, № 5. С. 97–103.

3. Троицкий В.И. Оценка временной навигационной устойчивости радиотепловых полей земной поверхности в задачах корреляционно-экстремальной навигации // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2013. № 2. С. 72–75.

4. Троицкий В.И. Критерии информативности эталонных радиотепловых полей, используемых в КЭСН // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2013. № 3. С. 61–64.

5. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 280 с.

6. Богородский В.В., Козлов А.И. Микроволновая радиометрия земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 260 с.

7. Поляриметрические алгоритмы обнаружения радиолокационных объектов на фоне активных шумовых помех / А.И. Козлов, Э.В. Амнинов, Ю.И. Вареница, В.Л. Румянцев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 12–1. С. 179–187.

8. Поляризационно-допплеровская функция отклика составного радиолокационного объекта в задаче обнаружения / А.И. Козлов, В.Н. Татаринов, С.В. Татаринов, Н.Н. Кривин // Научный Вестник МГТУ ГА. 2013. № 193. С. 26–28.

9. Козлов А.И., Маслов В.Ю. Численный метод решения трехмерной обратной задачи рассеяния электромагнитных волн на препятствии // Научный Вестник МГТУ ГА. 2012. № 179. С. 135–139.

10. Быков А.А., Сидоркина Ю.А., Ковальчук А.А. Применение сигма-дельта модуля- торов в дробных синтезаторах частоты // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2011. № 2.

11. Шахтарин Б.И., Быков А.А. Сигма дельта модулятор // Научный Вестник МГТУ ГА. 2010. № 158. С. 156–161.

12. Акиншин Н.С., Румянцев В.Л., Акиншин О.Н. Экспериментальная оценка информативности поляризационно-модулированных сигналов // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2017. Т. 22, № 5. С. 478–486.