Моделирование радиолокационных сигналов беспилотных летательных аппаратов при негауссовских распределениях комплексных амплитуд

Разработана структура и алгоритмы функционирования имитатора радиолокационных сигналов, отраженных от малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Особенностью имитатора является возможность формирования произвольно коррелированных реализаций входного воздействия радиолокационной станции для случаев, когда случайная амплитуда отраженного сигнала (ОС) имеет распределение Рэлея, Накагами, Вейбулла или логнормальное распределение. Представлены аналитические выражения для расчета параметров плотности распределения вероятности, а также формирования отсчетов случайной амплитуды ОС с заданным законом распределения из отсчетов исходных реализаций гауссовского процесса. Предусмотрена нормировка средней мощности ОС к среднему значению эффективной поверхности рассеяния моделируемой цели и обеспечение заданного времени корреляции флуктуаций комплексных амплитуд ОС. Параметры формируемых реализаций ОС соответствуют значениям реальных радиолокационных характеристик малоразмерных БПЛА, полученных экспериментально. Применением предложенного имитатора является анализ эффективности вновь разрабатываемых и изве стных алгоритмов обнаружения БПЛА методом математического моделирования.

1. Computer simulation of aerial target radar scattering, recognition, detection, and tracking / ed. Y. D. Shirman. – London, 2002. – 294 p.

2. Моделирование и обработка радиолокационных сигналов в Matlab: учеб. пособие / К. Ю. Гаврилов, И. В. Каменский, В. В. Кирдяшкин, О. Н. Линников; под ред. К. Ю. Гаврилова. – М., 2020. – 264 с.

3. Конструктор объектов программного комплекса моделирования радиолокационных сигналов / А. С. Солонар, С. Н. Ярмолик, А. С. Храменков [и др.] // Доклады БГУИР. – 2014. – № 6 (84). – С. 60–66.

4. Статистические модели флуктуаций эффективной поверхности рассеяния малоразмерных беспилотных летательных аппаратов / С. М. Костромицкий, Д. С. Нефедов, А. С. Храменков, В. Г. Чигряй // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». – 2023. – № 3. – С. 24–36.

5. Radar cross section based statistical recognition of UAVs at microwave frequencies / M. Ezuma, C. K. Anjinappa, M. Funderburk, I. Guvenc // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. – 2022. – Vol. 58, N 1. – P. 27–46. https://doi.org/10.1109/taes.2021.3096875

6. Guay, R. Measurement and modelling of the dynamic radar cross-section of an unmanned aerial vehicle / R. Guay, G. Drolet, J. R. Bray // IET Radar, Sonar and Navigation. – 2017. – Vol. 11, N 7. – P. 1155–1160. https://doi.org/10.1049/iet-rsn.2016.0520

7. Markow, J. Statistical analysis of in-flight drone signatures / J. Markow, A. Balleri, A. Catherall // IET Radar, Sonar and Navigation. – 2022. – Vol. 16, N 11. – P. 1737–1751. https://doi.org/10.1049/rsn2.12293

8. Pieraccini, M. RCS measurements and ISAR Images of small UAVs / M. Pieraccini, L. Miccinesi, N. Rojhani // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. – 2017. – Vol. 32, N 9. – P. 28–32. https://doi.org/10.1109/maes.2017.160167

9. RCS measurements of UAVs and their statistical analysis / M. Rosamila, A. Aubry, A. Ballery [et al.] // IEEE 9th International Workshop on Metrology for AeroSpace. – Pisa, 2022. – P. 179–184. https://doi.org/10.1109/metroaerospace54187.2022.9856394

10. Shnidman, D. A. Radar detection probabilities and their calculation / D. A. Shnidman // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. – 1995. – Vol. 31, N 3. – P. 928–950. https://doi.org/10.1109/7.395246

11. Theory of radar detection in coherent Weibull clutter / A. Farina, A. Russo, F. Scannapieco, S. Barbarossa // IEE Proceedings F (Communications, Radar and Signal Processing). – 1987. – Vol. 134, N 2. – P. 174–190. https://doi.org/10.1049/ip-f1.1987.0034

12. Федорченко, В. А. Теория многомерных распределений / В. А. Федорченко. – М., 2003. – 576 с.

13. Охрименко, А. Е. Основы радиолокации и РЭБ / А. Е. Охрименко. – М., 1983. – 456 с.

14. Костромицкий, С. М. Радиолокационные характеристики микро-БПЛА / С. М. Костромицкий, Д. С. Нефедов // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». – 2023. – № 3. – С. 12–23.

15. Быков, В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике / В. В. Быков. – М., 1971. – 328 с.

16. Левин, Л. Методы решения технических задач с использованием аналоговых вычислительных машин / Л. Левин. – М., 1966. – 414 с.

17. Дятко, А. А. Моделирование стационарных случайных процессов с заданными характеристиками / А. А. Дятко, С. М. Костромицкий, П. Н. Шумский // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия VI. Физико-математические науки и информатика. – 2006. – Вып. XIV. – С. 144–146.

18. Richards, М. А. Principles of modern radar: basic principles / M. A. Richards, J. A. Scheer, W. A. Holm. – Edison, 2010. – 924 p. https://doi.org/10.1049/sbra021e

19. Вадзинский, Р. Н. Справочник по вероятностным распределениям / Р. Н. Вадзинский. – СПб., 2001. – 295 с.

20. Левин, Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б. Р. Левин. – М., 1989. – 656 с.=