Теоретичні основи побудови багаточастотних радіометричних комплексів для виявлення БпЛА на тлі атмосферного випромінювання

Abstract

У зв’язку з неможливістю приховати власне радіотеплове випромінювання безпілотних літальних апаратів (БпЛА) або зменшити його контраст на тлі випромінювання атмосфери, доцільно застосовувати високочутливі радіометричні приймачі для вирішення задачі виявлення. Розроблено оптимальний метод комплексування результатів вимірювань в багатоканальних радіометричних приймачах та виявлення різних типів та класів безпілотних літальних апаратів на тлі неба у X, Ka та W діапазонах хвиль при різних метеорологічних умовах. Наскрізна оптимізація методів та алгоритмів дозволить виявити теоретичні основи побудови радіометричних систем починаючи від області реєстрації електромагнітних полів до кінцевих каскадів Цей метод задовольнятиме суперечливим вимогам до радіотехнічних вимірювань ‒ високій просторовій роздільній здатності, високій флуктуаційній чутливості та всеопогодності. В безхмарну та ясну погоду радіометричні вимірювання у W діапазоні дозволять отримати високоточні оцінки просторового положення БпЛА, у Х діапазоні ‒ надійні спостереження в дощ, сніг, мряку, туман. Застосування у радіометричному комплексі приймача Ка діапазону хвиль дозволить реалізувати найкращу флуктуаційну чутливість за рахунок технічних досягнень вітчизняного виробництва у створенні широкосмугових радіометричних приймачів у цьому діапазоні хвиль. Проведено дослідження основних параметрів виявлення БпЛА, а саме ймовірність помилкової тривоги виявлення та ймовірність правильного виявлення. Отримані теоретичні результати дозволяють визначити алгоритми обробки сигналів і оптимальні структури радіометричних приймачів, проаналізувати граничні похибки вимірювання та розробити рекомендації з проведення експериментів. Отримавши базу даних радіометричних контрастів, можлива подальша реалізація технічних рішень щодо підвищення можливостей моніторингу повітряного простору для виявлення БпЛА. Надано рекомендації щодо практичного вибору порогу виявлення БпЛА для забезпечення ймовірністі правильного виявлення не гірше 0,9 для різних кутів спостереження, стану атмосфери, розмірів та матеріалу виготовлення.

В связи с невозможностью скрыть собственное радиотепловое излучение беспилотного летательного аппарата (БпЛА) или снизить его контраст на фоне излучения атмосферы, целесообразно применять высокочувствительные радиометрические приемники для решения задачи обнаружения. Разработан оптимальный метод комплексирования результатов измерений в многоканальных радиометрических приемниках и выявление разных типов и классов БпЛА на фоне неба в X, Ka и W диапазонах волн при различных метеорологических условиях. Сквозная оптимизация методов и алгоритмов позволит выявить теоретические основы построения радиометрических систем, начиная от области регистрации электромагнитных полей до конечных каскадов. В безоблачную и ясную погоду радиометрические измерения в W диапазоне позволят получить высокоточные оценки пространственного положения БпЛА, в Х диапазоне надежные наблюдения в дождь, снег, туман. Применение в радиометрическом комплексе приемника Ка диапазона волн позволит реализовать наилучшую чувствительность за счет технических достижений отечественного производства в создании широкополосных радиометрических приемников в этом диапазоне волн. Проведены исследования основных параметров обнаружения БпЛА, а именно вероятность ошибочной тревоги обнаружения и вероятность правильного обнаружения. Полученные теоретические результаты позволяют определить алгоритмы обработки сигналов и оптимальные структуры радиометрических приемников, проанализировать предельную погрешность измерения и разработать рекомендации по проведению экспериментов. Получив базу данных радиометрических контрастов, возможна дальнейшая реализация технических решений по повышению возможностей мониторинга воздушного пространства для обнаружения БпЛА. Даны рекомендации по практическому выбору порога обнаружения БпЛА для обеспечения вероятности правильного обнаружения не хуже 0,9 для разных углов наблюдения, состояния атмосферы, размеров и материала изготовления.