Удосконалення конфігурації радіолокаційної системи виявлення бпла на основі технології mimo

Abstract

The rapid development of technologies used in the development of UAVs leads to rapid improvement of their performance. The use of composite materials, minimization of components, and high speed make such targets difficult to detect by traditional radar systems. Reduced costs, evolution of communication channels and control algorithms allow for the use of a large number of devices simultaneously. The need for accurate detection and tracking of such aircraft determines the requirements for high angle resolution. When using traditional radar systems, there is a contradiction that to ensure high angle resolution, it is necessary to increase the number of antenna array elements and, accordingly, its aperture. The latter leads to an increase in the visibility of such systems, and it also imposes requirements for the manufacture of the antenna array, namely, the placement of antenna elements, since errors in their position lead to a decrease in the accuracy of determining the target position. The proposed approach to resolve this contradiction is the development of radar systems using MIMO technology. The use of MIMO technology changes the structure of the radar system, but the introduction of the concept of a virtual antenna array allows the use of existing radar information processing algorithms without changes. Also, this technology allows for flexible formation of the virtual array pattern. This provides additional opportunities for space scanning and simultaneous observation of many targets. The use of orthogonal signals during transmission worsens the energy characteristics of the system, but the possibility of independent formation of sensing signals allows, if necessary, to return to the classical phased array. However, some of the disadvantages of this technology are its high computational complexity and the need for parallel processing of a large amount of information. These limitations were critical in the past, but at the moment the level of development of electronic computing facilities is sufficient to use MIMO technology, and minimization ensures manufacturability of production.

Стрімкий розвиток технологій, що використовуються для розробки БПЛА сприяє швидкому покращенню їхніх характеристик. Використання композитних матеріалів, мінімізація компонентів, велика швидкість руху робить такого роду цілі складними для виявлення традиційними радіолокаційними системами. Зменшення собівартості, еволюція каналів зв’язку та алгоритмів керування дозволяє використовувати велику кількість апаратів одночасно. Необхідність точного виявлення та відслідковування таких літальних апаратів визначає вимоги до високої роздільної здатності по куту. У разі використання традиційних радіолокаційних систем спостерігається протиріччя — для забезпечення високої роздільної здатності по куту потрібно збільшити кількість елементів антенної решітки та відповідно її апертури. Останнє призводить до збільшення помітності таких систем, а також це накладає вимоги до виготовлення антенної решітки, а саме до розміщення антенних елементів, оскільки похибки у їх положенні призводять до зменшення точності визначення положення цілі. Запропонований підхід для вирішення такого протиріччя є розробка радіолокаційних системи з використанням технології MIMO. Використання технології MIMO змінює структуру радіолокаційної системи, але введення поняття віртуальної антенної решітки дозволяє використовувати наявні алгоритми обробки радіолокаційної інформації без змін. Також ця технологія дозволяє гнучко формувати діаграму направленості віртуальної решітки. При цьому забезпечуються додаткові можливості щодо сканування простору, та одночасного спостереження багатьох цілей. Використання ортогональних сигналів для передачі погіршує енергетичні характеристики системи, але можливість незалежного формування зондувальних сигналів дозволяє за необхідності повернутися до класичної фазованої антенної решітки. Але деяким недоліком цієї технології є висока обчислювальна складність, необхідність паралельної обробки великої кількості інформації. Ці критичні обмеження у минулому, але наразі рівень розвитку електронно-обчислювальних засобів є достатнім для використання технології MIMO, а мінімізація забезпечує технологічність виробництва.