top of page

Грант РФФИ 19-29-06029 мк

Интеллектуальная система управления распределенными радиолокационными средствами для обнаружения БПЛА в условиях плотной городской застройки

   Начало массового использования БПЛА в различных целях породило проблему их безопасного и контролируемого перемещения в пространстве, особенно в условиях плотной городской застройки. Примеры последних событий, освещенных, в том числе, в средствах массовой информации (аэропорты, частные владения, секретные объекты и др.), показали актуальность решения указанной проблемы, связанной с необходимостью создания соответствующей многопозиционной системы обнаружения и сопровождения для исключения воздушных инцидентов.
       Предполагается применение в системе не только радиолокационных, но и других источников первичного обнаружения воздушных объектов: оптических, акустических, тепловизионных, дающих информацию о секторе нахождения БПЛА. Поскольку корректное функционирование каждого из перечисленных датчиков ограничено параметрами застройки и метеоусловиями, корректно способна функционировать распределенная система на основе комплексирования данных и централизованного управления.
     Интеллектуальная система управления распределенными радиолокационными (и другими) средствами должна в режиме реального времени управлять режимами работы каждого источника данных по сканированию области воздушного пространства, получению информации о движущихся объектах, вычислению по обработанным данным координат и направления движения (составляющих векторов скорости), а также прогнозирование положения воздушного объекта для принятия решения о выдаче информации в сопряженную систему.
         Научной новизной обладает способность такой системы управления к интеллектуальной перенастройке в зависимости от профиля застройки, количества доступных по беспроводным линиям связи источников информации, погодных условий, а также способность принятия в режиме реального времени решения о режиме работы каждого источника информации и параметрах функционирования системы в целом.
       Ожидаемые результаты и значимость заключаются в том, что проектируемая интеллектуальная система управления распределенными радиолокационными средствами может применяться в качестве системы регулирования воздушного движения в местах с повышенной вероятностью появления воздушных объектов, в качестве охранной системы для обнаружения несанкционированного пересечения границ территорий, а также в качестве системы внешнетраекторных измерений при проведении испытаний воздушных объектов (в том числе малогабаритных). В качестве радиолокационных средств планируется использовать каскадируемые антенные секции, в качестве кодирования сигналов - новые кодовые конструкции на основе вложенности и несимметричного представления, что позволяет создавать мобильные радиолокационные станции с настраиваемыми характеристиками в зависимости от требуемой дальности обнаружения и необходимого сектора обзора пространства, помеховой обстановки.

Результаты исследований за 1 год

         За отчетный период были проведены исследования, направленные на развитие общих теоретических и практических аспектов для реализации систем управления распределенными РЛС, осуществляющими обнаружение БПЛА в условиях плотной городской застройки, в том числе с применением методов искусственного интеллекта
         Выполнен анализ вариантов БПЛА, способных нести полезную нагрузку с заданной скоростью и требуемым временем полета. Составлены соответствующие базы данных. Спроектирован и реализован имитатор воздушной цели на основе БПЛА типа гексакоптер (DJI S900) с мобильным уголковым отражателем для достижения рассчитанных эталонных характеристик.
  Приведено сравнение многопозиционных (пространственно-распределенных) и однопозиционных радиолокационных станций. Показана целесообразность применения и особенности вариантов построения многопозиционных систем и обработки информации в них, применительно к обнаружению БПЛА в условиях плотной городской застройки.
         Реализовано сопряжение с переносными компьютерами экспериментальных образцов малогабаритных РЛС «Марс-1М», «Марс-Б», «Арес», реализованных по технологии каскадируемых активных фазированных волноводно-щелевых антенных решеток. Проведены полевые эксперименты по обнаружению и сопровождению имитатора воздушной цели РЛС двухпозиционной системы, функционирующей в автономном режиме. Измерение координат БПЛА осуществляется путем совмещения информации от двух позиций малогабаритных РЛС, размещаемых параллельно или последовательно. Рассмотрены теоретические и практические вопросы проектирования радиолокационных станций секторного обзора с применением электронного сканирования и дальномерно-угломерного метода измерения.
       Выполнен анализ применимости алгоритмов классификации и распознавания объектов на радиолокационных портретах, сформированных при помощи распределенных мобильных РЛС. Разработан и апробирован способ распознавания малоразмерных объектов на основе применения алгоритмов нейронных сетей и проведены соответствующие полевые испытания, в том числе в условиях плотной городской застройки. 
       Разработана программа «Имитатор радиолокационной обстановки интеллектуальной системы управления распределенной системы РЛС», в частности модули:
-- формирования взаимного расположения и определения траекторных координат;
-- формирования траекторий полета наблюдаемых объектов.
      Описан процесс моделирования распределенной системы, состоящей из двух мобильных радиолокационных станций, применимой для отработки методов обнаружения и оценки координат воздушных объектов. Для реализации имитационной модели были получены аналитические соотношения для расчета координат наблюдаемых физических объектов, как по дальномерной информации, так и по угломерной. Предложена структурная схема этапов моделирования для определения траекторных координат объекта. Показана целесообразность применения распределенной системы в целях повышения точности измерений траекторных координат.
     Выполнен анализ методов определения местоположения объектов в локальном навигационном поле, сформированном двумя радиолокационными станциями, определена структура локального навигационного поля, состоящая из трех навигационных постов.
       Проведен анализ зависимости погонного ослабления электромагнитных волн лесной растительностью за счет поглощения и рассеяния от частоты распространения. Произведена обработка экспериментальных данных радиолокационных измерений на трассе, проходящей через лесной массив в черте города, подтверждающая расчетные результаты.
      Выполнен анализ влияния осадков на распространение радиоволн в естественных условиях, предложена модель погонного ослабления радиоволн в дожде для учета их затухания в многопозиционной радиолокационной системе. Предложен алгоритм оценки долгосрочной статистики затухания электромагнитных радиоволн в дожде.
       Для обеспечения помехоустойчивой связи между распределенными мобильными РЛС и центром обработки и управления предложены новые кодовые конструкции, построенные на основе строк циклических персимметричных квазиортогональных матриц и обеспечивающие лучшее выделение преамбулы кадра в потоке данных. Рассмотрены вопросы поиска и исследования перспективных помехоустойчивых кодов, обладающих лучшими автокорреляционными и периодическими корреляционными функциями, на основе специальных квазиортогональных матриц циркулянтной и двух циркулянтной симметричных структур.
 

Публикации и РИДы:

1. Программа имитатор радиолокационной обстановки интеллектуальной системы управления распределенной системы РЛС. Модуль формирования взаимного расположения и определения траекторных координат
2.   Search and Modification of Code Sequences Based on Circulant Quasi-orthogonal Matrices
3.   Symmetry Indices as a Key to Finding Matrices of Cyclic Structure for Noise-Immune Coding
4.  Classification and Recognition of Objects on Radar Portraits Formed by the Equipment of Mobile Small-Size Radar Systems
5.   Chebyshev Alternances as a Criterion to Search for Large Determinant Matrices
6. Вариант применения малогабаритных радиолокационных станций в качестве многопозиционной системы внешнетраекторных измерений
7.   Моделирование погонного ослабления радиоволн в дожде для проектирования радиолокационных систем
8.  EVALUATING THE ACCURACY OF DETERMINING THE COORDINATES OF OBJECTS IN THE LOCAL NAVIGATION FIELD
9.  Модель погонного ослабления радиоволн в дожде для проектирования систем связи
10. Стратегии вычисления персимметричных циклических квазиортогональтных матриц как основы кодов
11. Программа имитатор радиолокационной обстановки интеллектуальной системы управления распределенной системы РЛС. Модуль формирования траекторий полета наблюдаемых объектов.
12. Calculating symmetrical Hadamard matrices of Balonin–Seberry construction for coding and masking
13. Distributed system of small radars in moving object location and tracing
14. Research and analysis of methods for generating and processing new code structures for the problems of detection, synchronization and noise-resistant coding
15. Помехоустойчивые кодовые конструкции для синхронизации функционирования пространственно-распределенных портативных РЛС

1280x800-rffi-2019-1.0cf.jpg

Руководитель проекта:

Сергеев Михаил Борисович  

Период реализации:

01.10.2019-25.09.2022

bottom of page