В.А. Ненашев

ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»  (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Малогабаритные бортовые РЛС базируются на малых беспилотных летательных аппаратах. Они имеют небольшую апертуру антенных устройств, что приводит к широкой диаграмме направленности и, соответственно, к малой точности определения азимутальных координат при обнаружении наземных физических объектов. Для повышения точности в этих условиях используют многопозиционные бортовые РЛС. В простейшем случае двухпозиционные бортовые РЛС при комплексировании информации об обнаруженных объектах позволяют при небольшой апертуре антенн повысить точность определения азимутальных координат на порядок и более. При этом при обнаружении объекта двухпозиционной системой РЛС оценка точности является интервальной, определяемой крайними размерами элемента разрешения двухпозиционной системы. В качестве точечной оценки в подобной системе принимается середина углового азимутального элемента разрешения, в котором обнаружен физический объект. Однако возможны и другие точечные оценки, которые можно строго вычислить, задавшись распределением местоположения объекта в элементе разрешения. Такими точечными оценками являются среднее значение распределения и медиана.

Цель. Получить аналитические выражения и таблицы значений для точечных оценок азимутальных координат обнаруженного физического объекта в двухпозиционной системе бортовых РЛС.

Результаты. Принято равновероятное распределение местоположения физического объекта в элементе разрешения и аналитически вычислены плотности распределения местоположения обнаруженного объекта в зависимости от азимутальных координат бортовых РЛС двухпозиционной системы. На основе этих плотностей распределения получены точечные оценки азимутальных координат объекта для двух бортовых РЛС, использующие середину углового азимутального элемента разрешения, математическое ожидание и медиану. При исследовании применялась методология построения многопозиционных бортовых локационных систем, методы теории вероятности и математической статистики, методы имитационного моделирования и численного исследования систем на ЭВМ.

Практическая значимость. Предложенные оценки в реальных условиях могут применять, например, для экологического мониторинга, использующего соответствующие датчики, для оценки состояния окружающей среды, а также для своевременного и оперативного поиска и спасения людей в зоне техногенных катастроф и бедствий при возникновении чрезвычайных ситуаций. При этом ключевым фактором является сокращение времени поиска, существенно зависящее от точности определения координат объектов, в качестве которых могут выступать радиомаяки, посылающие сигнал SOS. 

Ненашев В.А. Сравнительные характеристики точности определения азимутальных координат объектов в двухпозиционной системе малогабаритных бортовых РЛС // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 8. С. 26−33. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998465-202108-05

1. Madjid M.Y.A., Vandeginste V., Hampson G., Jordan C.J., Booth A.D. Drones in carbonate geology: opportunities and challenges, and application in diagenetic dolomite geobody mapping. Mar Pet Geol. 2018. V. 91. P. 723–734.
2. Giordan D., Manconi A., Facello A., Baldo F., dell’Anese M., Allasia P., Dutto F. Brief communication: the use of an unmanned aerial vehicle in a rockfall emergency scenario. Nat Hazards Earth Syst Sci. 2015. V. 15. P. 163–169.
3. Giordan D., Hayakawa Y., Nex F., Remondino F., Tarolli P. Review article: the use of remotely piloted aircraft systems (RPASs) for natural hazards monitoring and management. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2018. V. 18. P. 1079–1096.
4. Shakhatreh H. et al. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs): A Survey on Civil Applications and Key Research Challenges. In IEEE Access. 2019. V. 7. P. 48572-48634. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2909530.
5. Giordan D., Adams M.S., Aicardi I. et al. The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for engineering geology applications. Bull Eng Geol Environ. 2020. V. 79. P. 3437–3481. https://doi.org/10.1007/s10064-020-01766-2
6. Pajares G. Overview and current status of remote sensing applications based on unmanned aerial vehicles (UAVs). Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 2015. V. 81(4). P. 281–330.
7. Custers Bart. The Future of Drone Use: Opportunities and Threats from Ethical and Legal Perspectives. 10.1007/978-94-6265-132-6.
8. Kuznetsov V.A., Goncharov S.A. Structural-parametric synthesis of short-range unmanned aerial vehicle small-sized SAR. Systems of Control, Communication and Security. 2017. № 3. P. 28–72. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-03/02Kuznetsov.pdf (in Russian).
9. Nenashev V.A., Kryachko A.F., Shepeta A.P., Burylev D.A. Features of information processing in the onboard two-position smallsized radar based on UAVs, SPIE Future Sensing Technologies, Tokyo, Japan, 2019. P. 111970X-1-111970X-7.
10. Shepeta A.P., Nenashev V.A. Accurate Characteristics of Coordinates Determining of Objects in a Two-Position System of SmallSize On-Board Radar. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems]. 2020. № 2. P. 31–36. 
11. Nenashev V.A., Shepeta A.P., Kryachko A.F. Fusion radar and optical information in multiposition on-board location systems // XXIII International Conference on Wave Electronics and Infocommunication Systems, 1–5 June 2020. St.-Petersburg. Russia. P. 1–5.
12. Nenashev V.A., Sentsov A.A., Shepeta A.P. Formation of Radar Image the Earth's Surface in the Front Zone Review Two-Position Systems Airborne Radar. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), SaintPetersburg, Russia. 2019. P. 1–5. 
13. Патент № 2703996 C2 (РФ), МПК G01S 13/90. Способ локации целей в передних зонах обзора бортовых радиолокационных станций двухпозиционной радиолокационной системы / Г.А. Коржавин, В.А. Ненашев, А.П. Шепета и др. 2019.
14. Патент № 2560082 C2 (РФ), МПК G01S 13/90. Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы / А.П. Шепета, Ю.Ф. Подоплекин, В.А. Ненашев. 2015.