В.В. Макаренков¹, В.В. Подъячев², И.С. Луцько³

1-3 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Актуальной проблемой современной радиолокации является обеспечение устойчивой работы информационных систем в изменяющихся условиях наблюдения объектов. Одним из направлений исследований в данной области – разработка адаптивных алгоритмов подстройки весовых коэффициентов фазированных антенных решеток (ФАР), осуществляющих обнаружение и сопровождение маневрирующих объектов на фоне помех. Наиболее часто используемыми на практике являются рекурсивные адаптивные алгоритмы по критерию наименьших квадратов на основе стратегий градиентного поиска, обладающие небольшой алгоритмической и вычислительной сложностью. Основным недостатком данных алгоритмов является медленная и неравномерная скорость сходимости. В целях ее увеличения используется ряд алгоритмических решений, которые, в свою очередь, приводят к увеличению алгоритмической и вычислительной сложности. Сохраняющаяся тенденция увеличения числа наблюдаемых объектов современными информационными системами предъявляет все более высокие требования как к вычислительной сложности алгоритмов адаптации, так и к скорости их сходимости. Обеспечение максимальной скорости сходимости особенно актуально для различных помеховых ситуаций. Так, из-за воздействия помех время адаптации может достигать несколько тысяч итераций, что абсолютно неприемлемо в условиях быстро меняющейся помеховой обстановки. Разрешение данной противоречивой ситуации возможно за счет использования алгоритмических решений, позволяющих сократить число арифметических операций в единицу времени и тем самым уменьшить вычислительную сложность адаптивных алгоритмов. Одним из таких решений является рассматриваемое в данной статье использование в адаптивном алгоритме леммы об обращении клеточных матриц.

Цель. Разработать адаптивный алгоритм подстройки весовых коэффициентов ФАР по критерию наименьших квадратов, позволяющий уменьшить число выполняемых им операций за одну итерацию путем использования леммы об обращении клеточных матриц.

Результаты. Рассмотрена работа адаптивного алгоритма подстройки весовых коэффициентов ФАР по критерию наименьших квадратов в сложных условиях наблюдения объектов. Предложено сокращение числа выполняемых алгоритмом операций за одну итерацию на основе использования леммы об обращении клеточных матриц. Отмечено, что применение леммы позволяет производить расчет весовых коэффициентов ФАР без матричных операций, не выходя за пределы линейной сложности вычислений.

Практическая значимость. Решение задачи подстройки весовых коэффициентов ФАР по критерию наименьших квадратов с использованием леммы об обращении клеточных матриц позволяет увеличить скорость сходимости алгоритма, что говорит о целесообразности его применения в условиях быстроменяющейся обстановки, когда время на принятие решения сильно ограничено.

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника: Пер. с англ. Под общей ред. В.С. Вербы. В 2-х книгах. Кн. 1. М.: Техносфера. 2014. 672 с.
2. Melvin W.L., Scheer J.A. Principles of Modern Radar: Advanced Techniques. New York: SciTech Publishing, IET, Edison. 2013. 846 p.
3. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. М.: Радиотехника. 2004. 488 с.
4. Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. M.: Техносфера. 2013. 528 с.
5. Бачевский А.С., Коновалов Д.Ю., Лабец В.В., Шаталов А.А., Шаталова В.А. Адаптивный алгоритм распознавания сигналов, принимаемых от быстро флуктуирующих целей и целей с доплеровским рассеянием при наличии помех // Труды Военно–космической академии имени А.Ф. Можайского. 2017. № 656. С. 25−34.
6. Богданович В.А., Вострецов А.Г. Теория устойчивого обнаружения, различения и оценивания сигналов. Изд. 2-е. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2004. 320 с.
7. Искусственный интеллект в космической технике. Состояние. Перспективы применения / Под ред. А.Н. Балухто. М.: Радиотехника. 2021. 440 с.
8. Зеленков А.В., Куликов С.В., Чеботарь И.В., Уткин В.В. Оценка взаимного влияния излучателей антенной решетки // Наукоемкие технологии. 2011. Т. 12. № 8. С. 27−30.