ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ РОССИИ. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Введение. Изучение двигательной активности (ДА) актуально в рамках биомедицинских и фармакологических исследований, а также в задачах экологического мониторинга. Траектории движения биологических объектов представляются временными рядами, обладающими многокомпонентной структурой и нестационарной динамикой, что ограничивает эффективность классических спектрально-корреляционных методов. При регистрации ДА с помощью безмаркерных технологий типично наблюдается повышенный уровень шумов, включающих как инструментальные погрешности, так и аномальные ошибки, связанные с ложными оценками местоположения точки в кадре или с пропаданием фрагментов траекторий, что обусловливает актуальность разработки робастных методов оценивания характеристик ДА.

Цель работы. Разработка робастных методов оценивания характеристик ДА в биотехнических системах, устойчивых в условиях типичных искажений, возникающих при восстановлении траекторий по данным безмаркерных телевизионных наблюдений.

Материалы и методы. Для оценки характеристик ДА анализировалось взаимное движение частей тела лабораторных животных с использованием мер стабильности взаимного поведения траекторий, запаздывания одной траектории по отношению к другой и доли фрагментов стабильного взаимного поведения траекторий в общей длительности записи. В качестве метрик взаимной динамики использованы максимумы взаимной корреляционной функции между двумя фрагментами траекторий и минимумы среднеквадратического отклонения разности их мгновенных фаз, а также их временные положения.

Результаты. Установлено, что рассмотренные фазовые метрики чувствительны к изменениям ДА, однако оценка временных задержек в модели движения сопряжена с наличием череспериодной ошибки. При использовании корреляционных метрик указанное ограничение может быть в значительной степени преодолено, что обусловливает целесообразность комплексирования указанных метрик.

Заключение. Предложенные робастные методы позволяют получить устойчивые оценки характеристик ДА по данным безмаркерной телевизионной регистрации

Введение. Программные средства компьютерной симуляции и прототипирования позволяют значительно упростить процесс проектирования сложных информационно-измерительных систем, в том числе радиолокационных систем (РЛС) и комплексов. В настоящее время существует множество программных пакетов, позволяющих в той или иной степени решать данные задачи. Однако данные программные пакеты либо являются универсальными и не учитывают специфику работы РЛС, что требует собственноручной реализации математических моделей для симуляции радиолокационных сигналов, либо позволяют решать узкий спектр задач прототипирования и разработки алгоритмов обработки радиолокационной информации для строго определенного типа (или даже конкретной модели) радиолокатора. Некоторые из программных пакетов, например MATLAB, предлагают пакеты расширений, позволяющие производить симуляцию радиолокационных сигналов с учетом радиолокационной обстановки для автомобильных радаров, а также обработку сигналов РЛС, тем не менее, не покрывая полного спектра задач симуляции и прототипирования.

Цель работы. Анализ актуальных программных пакетов для симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов, обоснование востребованности и разработка концепта и архитектуры программного комплекса симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов.

Материалы и методы. Системный подход, архитектурное и концептуальное проектирование программного обеспечения, системный анализ, критериальный анализ.

Результаты. Определены критерии, которым должен соответствовать программный комплекс симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов. Произведен сравнительный анализ существующих подходов и программных пакетов, позволяющих решать задачи, возникающие на различных этапах разработки РЛС. Составлен список требований, предъявляемых к программному комплексу, разработаны его концепт, архитектура и определены некоторые особенности его реализации.

Заключение. Разработанная архитектура позволяет создать универсальный программный комплекс,

Введение. Радиолокационные изображения винтов летательных аппаратов позволяют существенно улучшить качество решения задач распознавания и защиты от имитирующих помех. Эти изображения могут быть получены с использованием алгоритмов, основанных на обращенном синтезе апертуры антенны. Ключевым фактором, определяющим качество получения изображений, является точность измерения частоты следования лопастей винта. В 2019 г. предложен способ измерения частоты следования лопастей, основанный на свертке спектра “вторичной” модуляции сигнала с одновременным устранением влияния доплеровской частоты сигнала, отраженного от корпуса летательного аппарата. В основе способа лежит циклически повторяющаяся процедура свертки сигнала. При последовательном анализе количество циклов определяется отношением максимального значения частоты следования лопастей (сотни герц) к дискретному частотному сдвигу (тысячные доли герца). В этом случае для решения задачи измерения требуемое количество циклов составляет сотни тысяч, что приводит к дорогостоящей практической реализации.

Цель работы. Разработка способа двухэтапного измерения частоты следования лопастей, позволяющего сократить количество циклов свертки сигнала в сотни раз.

Материалы и методы. Предлагаемый способ направлен на реализацию цепей адаптации к априорно неизвестной частоте вращения винта летательного аппарата, которую можно определить исходя из частоты следования лопастей. Способ предполагает измерение частоты следования лопастей в 2 этапа: на первом этапе выполняется грубое измерение частоты следования лопастей, а на втором - точное измерение в пределах максимальных ошибок грубого измерения.

Результаты. Разработан способ двухэтапного измерения частоты следования лопастей в приложении к построению радиолокационных изображений винтов летательных аппаратов. Работоспособность способа иллюстрируется на примере сигнала, отраженного от вертолета Ми-8. Сформировано требование к ошибке измерения частоты следования лопастей и к шагу анализа по частоте на этапе точного измерения. О

Введение. Обнаружители с постоянным уровнем ложной тревоги (CFAR-обнаружители) нашли применение в радиолокаторах с синтезированной апертурой. Принцип работы классического CA-CFAR-обнаружителя основан на сравнении решающей статистики в тестируемом элементе разрешения с адаптивным порогом, который вычисляется по сигналам в контрольных элементах. В качестве решающей статистки используется оценка мощности сигнала, поэтому обнаружение сигнала цели основано на яркостном контрасте тестируемого и контрольных элементов разрешения. Такой обнаружитель является оптимальным, если помеховый фон однороден. При нарушении однородности фона качество обнаружения снижается. Известны несколько способов улучшения качества обнаружения (GO-CFAR, SO-CFAR, OS-CFAR и др.). Однако сам принцип обнаружения по яркостному контрасту в таких CFAR-обнаружителях остается неизменным.

Цель работы. Синтезировать CFAR-обнаружитель, который использует для обнаружения не только яркостный контраст между тестируемым и контрольными элементами разрешения, но и спектральные отличия сигналов.

Материалы и методы. В предлагаемом CFAR-обнаружителе используются оценки алгебраических моментов спектральной плотности мощности сигналов в элементах разрешения по дальности, на основе которых вычисляются 3 решающие статистики, содержащие информацию о мощности, положении энергетического центра и ширине спектра сигнала . Решение о присутствии цели в тестируемом элементе разрешения осуществляется по правилу “2/3” (2 превышения порога из трех проверок).

Результаты. Сравнение предлагаемого обнаружителя с SO-CFAR-обнаружителем с помощью компьютерного моделирования показало, что при отношении сигнал/помеха -6 дБ и вероятности ложной тревоги 10-4 вероятность правильного обнаружения предлагаемого обнаружителя составляет 0.933 против 0.708 у SO-CFAR-обнаружителя.

Заключение. Предложен трехпараметрический CFAR-обнаружитель цели для радиолокатора с синтезированной апертурой, в котором решение о присутствии цели принимается на основе оценки трех алгебраических моментов сп

При эксплуатации антенн для различных радиоэлектронных систем актуальным является учет влияния отказов фазовращателей (ФВ) на характеристики фазированных антенных решеток, в частности волноводно-щелевой фазированной антенной решетки (ВЩФАР). Анализ публикаций показывает, что ситуации выхода из строя указанных элементов рассмотрены не в полной мере и исследования в этом направлении носят весьма ограниченный характер. В статье предложен алгоритм статистического моделирования влияния отказов на характеристики ВЩФАР. Приведено соотношение, связывающее диаграмму направленности с объемом статистической выборки и количеством ФВ, вышедших из строя.

Цель работы. Исследование характеристик ВЩФАР при отказах ФВ, когда их фаза принимает значение с дискретом 22.5° вместо требуемого значения.

Материалы и методы. При исследовании влияния отказов на характеристики ВЩФАР использовались методы статистического моделирования. Расчеты проводились на ЭВМ с помощью пакета прикладной математики Mathcad 15.

Результаты. В ходе исследований предложен алгоритм статистического моделирования влияния отказов на характеристики ВЩФАР. Приведено соотношение, связывающее диаграмму направленности с объемом статистической выборки и количеством ФВ, вышедших из строя. Исследовались неисправности излучателей от 5 до 35 из 50 элементов. Получено изменение следующих характеристик: среднеквадратическое отклонение - от 0.047 до 0.13; относительные значения: ширина диаграммы направленности - от 9 до 32 %; уровень боковых лепестков - от 13 до 72 %; мощность излучения - от 0.9 до 0.31.

Заключение. Полученные результаты исследований могут быть обобщены и использованы в радиоэлектронных системах с антенными решетками на этапе их разработки. Следующим направлением работы авторы считают исследование влияния отказов ФВ, при котором мощность не проходит в излучатель. Другим важным направлением является компенсация искажений в результате отказов антенных элементов.

В настоящее время вопрос реализации двухдиапазонного режима работы директорных дипольных антенн представлен широким рядом работ, практически все из которых посвящены изучению свойств классического диполя с центральным типом возбуждения. В то же самое время вопрос концевого возбуждения излучателей для двухдиапазонных директорных антенн остается открытым. Проектирование таких излучателей требует глубокого анализа с точки зрения разработки как математических, так и электродинамических моделей (топологий), соответствующих тактико-техническим требованиям современных цифровых антенных решеток. Компоновка излучателей с концевым возбуждением для двухдиапазонных приложений дает возможность решить ряд технологических задач, связанных с размещением дополнительных радиотехнических элементов на излучающем модуле.

В условиях глобализации транспортировка нефтепродуктов танкерным флотом становится одной из причин возникновения техногенных катастроф в акваториях морей и океанов. В таких условиях важную роль играет экологический мониторинг, обеспечивающий своевременное выявление результатов техногенных катастроф. Указанная задача решается с помощью распознавания образов, полученных с беспилотных летательных аппаратов, предполагающего отбор только того фото- и видеоконтента, на котором запечатлены следы техногенных аварий или результаты их последствий.

При изготовлении печатных плат (ПП), в том числе их макетов, одной из важных задач является обеспечение совмещения одних слоев проводящего рисунка с другими. Если для применяемых на сегодняшний день (стандартных) технологий изготовления величины рассовмещений, причины их возникновения и меры предотвращения их возникновения известны, то для ПП, изготовленных методами 3D-печати, подобные исследования прежде не проводились. В дополнение к этому актуальной темой для 3D-печати, непосредственно связанной с топологической точностью, а именно одной из ее составляющих - погрешностью совмещения, является обеспечение возможности извлечения напечатанной части изделия во время печати для проведения определенных операций, например внутреннего монтажа компонентов, и ее последующий возврат для продолжения печати.