Леонов А.И., Васенев В.Н. Моделирование в радиолокации (1979)

ББК32.93+ 22.12 МЧ4 УДК 62Е39696+Я.007 ВВЕДЕНИЕ ИпдптвдЬСтяп «СОВЕтеяпв рвдярэ, 1979 т Моделирование в радиолокации/ А. И. Леонов„ М74 В Н. Васенев, 1О. И Гайдуков и др.; Под ред, Л. И. Леонова. — Мл Сов. радио, 1979, лб4 с с нл. Вл рл1 0. теми явите — првмевеиеа моделяреевявя яа цВМ для опыиси текиическпк рыпевва, тиботоржыебппстя и осяомжы яаоаитерюстрк Рлс ва атапаи рааравоткп м 'испытание. Рассмотрены самые пряе девы в методы моделярееавпе РВС. Капка иредиеаиачеиа для спеваалмстее. раэрабатыаамиык пспытыважаыд Рлс, в также авяямаыжвксе вопрссвмв првмееекэж ЦВМ для моделироааявя. 30402-039 ББК32.93+ 22Л2 34 14-79 2402020000 046(01)-79 ОЕ2.4 А.

н. Леонов. В- в. ВдсаиаВ. ю. и. ГдйдукОВ, А. А. ддвнлаяко, о. А. дворников, г. В. кононенко, Ф. В. НАГУЛВВКО, Ю. Г. ПОЛЛЯК, Ю. С. САВРАСОВ. Редакция литературы ло водросаи космической радиоэлектроники При исследованиях, связанных с,разработкой и испытаниями РЛС, часто встречаются случаи, .когда аналитическое решение задачи ввиду больших математических трудностей оказывается ыевозмсжным. При вводе в строй современных РЛС возникаврт зиачвтельные трудности из-за невозможностя оценки характеристик станций с помощью натурных испытаний. Кроме тою.

Ве всегда удается создать все необходимые условия натурного эксперимеитз, а проведение их требует болыпих затрат времени я средств. Как правило, в современных сложных РЛС, предназначенных для обнаружения и определения координат космических объвктов, применительно к которым в дальнейшем и рассматривается построение моделей, для автоматизапии процесса работы используются электронные цифровые вычислительные машины (ЦВМ1. Поэтому во время подготовки к испытаниям и в процессе испытаний возникают задачи по отработке алгоритмов и программ. Отработка алгоритмов н программ без применения математических моделей мецелесообразна.

На этапах наладки н эксплуатации РЛС модели могут служить имитаторами, замещавшими одни элементы системы в процессе контроля других, а также применяться для обучения обслуживающего персонала. Все это ОриситИРует и~следователей на нспОЛЬООваине моДелировапия с помощью ЦВЯ при разработке и на этапе ввода в строй РЛС. В соответствии с используемой в настоящее время терминологией моделью называтот явление, п едмет, становку, знаковое об азование или словныи о раз описание, схем, нию я неся в некотором' соответствии с из аемым о ъектом н бные за м ать его в одессе Весле вания ния объекта сл ования замещающе его модели с пере- н ом по виной ин о ма ни на из чаемыи о ъект. ри таком оп д ленин к моделированию относятся самы различные методы исследования систем от аналитических расчетов до физического моделирования н.

макетирования. В данной книге рассматривается один, наиболее удобный для проектирования РЛС Вид моделирования: моделирование на ЦВМ, или цифровое моделирование. Оно обладает рядом преимуществ: экономичность, гибкость, наглядность, н позволяет в значительной мере разрешить одну из основных проблем современной иауки— проблему сложности.

3 Моделирование.на.,ЦВМ сярднтся н проведению эксперимЮгхв« . с Ызиии((й!1й пРогфаммой, ЯмнтЯРУЯицшг Ра6отУ системы иРи"Ял«У-- чайт1ь«ц1',''''~о«обще говоря, я»нещних воздействиях„н к статнстичед~4)!!~- обработке результатов эксперимента. Модель, описывающая формализованный процесс функцноят~:, ровання РЛС, в состоянии охватить только основные характеряйе:,',, его закономерности, оставляя в стороне второстепенные факторы;:;,. Несмотря на то, что при моделировании исследователь стремнтсяие допустить существенных искажений количественных характеристик процесса, модель тем не менее в общем случае ие идентич-„ на реальной станции. Это обстоятельство вызывает необходимость.",.: введения при моделировании специального этапа отработки (ка.-'.': либ овки) моделей. 8 бычно любую сложную систему можно охарактеризовать:: с помощью некоторого .количества характеристик. На практике ' могут возникнуть два направления: разработка общей модели, по-;"' зволяющей получить оценки всех характеристик; разработка част- ' ных моделей, каждая из которых позволяет получить оценку, одной нли небольшого числа характеристик.

Разработка и реализйция общей модели является очень трудоемкой задачей, н такая модель не' всегда может быть реализована на ЦВМ. Следовательно, целесообразно создавать модели, следуя второму направлению. Математическое описание (формализацию) процессов, протекающих в РЛС, целесообразно проводить поэлементно. Существенно упростить модель можно, исключая или эквивалентнруя отдельные элементы описания РЛС н составляя блочную структуру, т.

е, необходимо находить группы (блокн) тесно связанных элементов описания станции. Блочное построение модели облегчает управление ею и организацию работ по ее программированию, а при проведении исследований позволяет принимать решение о необходимости неполь,зования определенных блоков для данной задачи. Пря составлении модели необходимо помнить, что чрезмерная . детализация и аовышение ожидаемой точности неизбежно ведет к усложнению модели. Сложность модели должна определяться целями исследования с учетом типа ЦВМ и соответствия между точностями описания элементов станции, задания исходных данных н получения. статистических характеристик прн моделировании. То есть необходимо стремиться достичь разумного компромисса между точностью результатов моделирования н сложностью модели. Рассмотрено автономное н комплексное цифровое моделирование.

В первом случае модель РЛС создается на универсальной ЦВМ, работа модели .происходит не в реальном масштабе вре-,. мени; при этом моделируются траектории полета и радиолокационные характеристики целей, основные устройства и алгоритмы',' работы РЛС. Во втором случае моделируются траектории полета и радиолокационные характеристики целей, основные устройства- 4 .:,.';~~ЛС. а алгоритмы (программы) работы РЛС, ~реализованные на '~)11атных ЦВМ системы, берутся реальными. При этом модель ' '.ЛС создается, как правило, на ЦВМ, входящей в состав мычис- тельных средств системы, н моделирование происходит в реаль- » ом масштабе времени. !'- ~:,' С помощью цифрового моделирования производится оценка : ',"~Фхиическнх решений и характеристик РЛС на этапе проектирова,,-»;.'»»(йяая„детальное исследование влияния отдельных факторов на ра'!~3оту РЛС, оптимизация параметров РЛС.

Производится оценка боты РЛС в сложных условиях по многим воздушным обьек- ° отработка методов натурных испытаний (выбор наиболее "рактерных ситуаций, оценка эффективности различных методов -:--'::,й . нытаннй и ожидаемых результатов испытаний). На цифровой 'дели, откалиброванной по результатам ограниченных натурных :;:,"=ф!- нейытаний, производится проверка алгоритмов и программ стан;" ~«~,:,11ии, оценка ряда статистических характеристик РЛС на соотвег- ,'!,":~:.;,атвяе заданным требованиям н выработка рекомендаций по мо; ~,<",,!!',::."цернязации РЛС. .,''~',: « 'Преимуществами моделирования на ЦВМ являются: — возможность исследования процессов любой сложности :=;«'::,;;::"-':::;.'с:учетом большого количества факторов; — простота организации эксперимента, относительно неболь",';:-„=";-.;:дое время н стоимость экспериментов; — возможность контроля всех факторов и результатов экспе;,'».":;,";;:;.::;."уяментов; !"-'ф;-'::.::: — повторяемость результатов, возможность использования за-;."=,"-',;;:,'виснмых испытаний Оценка требуемых параметров с помощью моделирования '!';.1х)бычно достаточно проста, но необходимость проверки соответст„',,' вия модели и реальной системы требует отработки (калибровки) „„-''~!;,":;=моделей, .которая по существу сводится к согласованию результа:,:х1:: '::::йби моделирования и натурных экспериментов.

При этом общая задача отработки модели состоит: а) в уста«;,';::!:;.;::,я1»влении подобия исходных данных, поступающих на вход моде-:=,;..'.~1и.:и реальной станции; б) в установлении подобия основных па- 7~: фаметров модели и реальных устройств станции; г) в выборе „:;,":Ь»тьема и условий проведения экспериментов яа модели и на ;"~)бальной станции; д) в согласовании результатов моделирования :-."-.,1Ф"иатурного эксперимента.

При согласовании иа основании сравнения результатов экспе'Ф~~«нментав и моделирования 1154] в случае необходимости прово- ,":.,"пят параметрическую илн структурную доработку модели. После :,"'.р$тпго проверяют статистическую совместимость выходных харак- ~»1~фрнстик по результатам натурных экспериментов и моделнро- При отработке модели необходимо иметь в виду, что натурным '::~)бяытаняям, .производимым для определения характеристик РЛС, "::.:~~~«ычио предшествуют значительно большие по числу эксперимен- ,чЬв испытания отдельных устройств станции илн совокупности устройств. Возможность проведения большего числа экспериментов с отдельными устройствами станции, чем со всей станцией, обусловлена, во-первых, необходимостью отработки устройств РЛС прежде отработки станции в целом, ва-вторых, более простой организацией первых экспериментов и меньшими материальными затратами, необхадимымн для вх проведения.

Если число натурных экспериментов прн испытаниях РЛС в целом окажется недостаточным для отработки цифровых моделей, то используют материал по испытаниям отдельных устройств РЛС. Таким образом, при отработке моделей необходимо стремиться вести согласование основных параметров модели и реальных устройств РЛС, а не конечных выходных характеристик модели и РЛС, что в большинстве случаев оказывается невозможным. Если же согласование конечных выходных характеристик модели и *:. реальной станции все-таки возможно, то окончательную отработку модели проводят по ним. Выбор объема н условий проведения экспериментов на модели и на реальной станции определяется получением окончательных оценок с требуемой точностью и достоверностью.

При этом целями натурных экспериментов являются: 1) получение .необходимого объема, вида и количества исходных данных. пригодных для ввода в модель я моделирования; 2) получение результатов натурных экспериментов (на станции и ее устройствах), которые можно сравнить н увязать с результатами моделирования для уточнения и корректировки моделей; 3) получение необходимого объема контрольных статистических результатов для исключения методических ошибок: Указанные цели должны быть решены прн минимальном объеме натурных испытаний с учетом реальных возможностей проведения этих экспериментов. Выбирая объем испытаний на модели, следует исходить из необходимой точности получения статистических характеристик моделирования, учитывая при этом точность используемых исходных данных.