05.12.14 – радиолокация и радионавигация

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 21 декабря 2010 г. № 275
 

Введение

Программа-минимум по специальности 05.12.14 - радиолокация и радионавигация составлена согласно паспорту этой специальности. В программе учитываются указанные в паспорте области исследования, и она охватывает основные положения теории детерминированных и случайных сигналов, теории статистических решений, радиолокации и радионавигации.

Цель программы-минимум – подготовка адъюнктов к проведению самостоятельных исследований по научным задачам в области радиолокации и радионавигации

Задачи программы-минимум:

привитие обучаемым умения постановки научных задач в области радиолокации и радионавигации, их формулировки и разработки методологии исследований;

формирование у обучаемых навыков исследователя, аналитика, способного организовать исследование по конкретной научной задаче в данной предметной области с использованием современных методов и разработать на его основе практические предложения;

глубокое освоение фундаментальных основ теории сигналов, дискретного представления сигналов; элементов цифровой обработки сигналов, основ статистической радиотехники, основ радиолокации и принципов построения радионавигационных систем.

Требования к уровню знаний экзаменуемого

Экзаменуемый должен знать:

  • основы теории сигналов;
  • дискретное представление сигналов; элементы цифровой обработки сигналов;
  • основы статистической радиотехники;
  • основы радиолокации;
  • принципы построения радионавигационных систем.
 

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

1. Радиотехнические цепи и сигналы

1.1 Теория сигналов

Классификация радиотехнических сигналов. Основные понятия теории линейных пространств. Представление элементов линейных пространств со скалярным произведением. Сигнал как элемент бесконечномерного функционального пространства. Динамическое представление радиотехнических сигналов. Разложение сигналов по полным ортонормальным системам базисных функций.

Интегральные представления непрерывных сигналов. Преобразования Фурье, Лапласа. Вейвлет-анализ. Свойства данных преобразований.

Аналитический сигнал и преобразование Гильберта. Понятие узкополосного сигнала. Комплексная огибающая сигнала. Сигналы с ограниченным спектром. Теорема Котельникова.

Амплитудно-модулированные сигналы. Сигналы с угловой модуляцией.

Энергетические спектры сигналов. Принципы корреляционного анализа.

Прохождение детерминированных сигналов через линейные стационарные системы. Воздействие детерминированных сигналов на частотно-избирательные системы.

1.2 Дискретное представление сигналов. Элементы цифровой обработки сигналов

Понятие о дискретизации и квантовании. Аналого-цифровое преобразование сигналов. Шумы квантования.

Цифровые фильтры. Разностное уравнение цифрового фильтра. Понятие передаточной функции цифрового фильтра. Частотная характеристика цифрового фильтра.

Методы реализации передаточных функций цифровых фильтров. Синтез цифровых фильтров по известным характеристикам аналоговых фильтров-прототипов.

Спектральные представления дискретных сигналов. Дискретное преобразование Фурье. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье, Уолша, Хартли.

Дискретная свертка и корреляция. Вычисление сверток с помощью спектральных преобразований. Построение цифровых фильтров радиосигналов на основе алгоритмов свертки.

Двумерные и многомерные сигналы. Многомерное дискретное преобразование Фурье.

Использование общей алгебры и теории чисел в цифровой обработке.

2. Основы статистической радиотехники

Случайные события. Случайные величины и их характеристики. Статистические характеристики систем случайных величин. Функции случайных величин.

Случайные процессы. Спектральные представления стационарных случайных процессов. Дифференцирование и интегрирование случайных процессов. Основные модели случайных процессов.

Преобразование случайных процессов в линейных динамических (инерционных) системах.

Преобразование случайных процессов в нелинейных статических (безынерционных) случайных системах. Преобразование гауссовских процессов в статических (безынерционных) нелинейных случайных системах. Огибающая и фаза случайного процесса. Преобразования гауссовского случайного процесса в нелинейных инерционных системах.

Основные понятия теории статистических решений. Общие понятия и количественная мера информации. Априорная неопределенность и возможные способы неполного статистического описания. Понятие оптимальности. Достаточные статистики. Минимаксный подход. Адаптивный байесов подход. Оценки максимального правдоподобия. Адаптивный байесов подход при непараметрический априорной неопределенности.

3. Основы радиолокации

Радиолокация, ее задачи и виды. Зондирующий сигнал. Отраженный сигнал. Внутренние шумы радиоприемной аппаратуры и окружающего пространства. Аддитивные маскирующие помехи (мешающие излучения). Модулирующие помехи. Аддитивные имитирующие помехи. Мешающие отражения. Способы формирования зондирующих сигналов и помех.

Одноканальное обнаружение сигналов на фоне некоррелированных помех. Характеристики обнаружения сигналов. Многоканальное обнаружение сигналов на фоне помех, коррелированных по времени и пространству. Радиолокационный обзор пространства. Дальность действия РЛС: в свободном пространстве; на фоне мешающих излучений; на фоне мешающих отражений; с учетом влияния условий распространения.

Согласованное разрешение сигналов. Прямой синтез апертуры. Инверсный синтез апертуры. Оптимальное разрешение сигналов.

Измерение неизменяющихся параметров сигналов. Радиолокационное измерение дальности и скорости. Радиолокационное измерение угловых координат.

Измерение изменяющихся во времени параметров: вероятностные многошаговые модели и принцип байесовской нелинейной фильтрации; модели дискретного изменения параметров в виде стохастических уравнений и многошаговая квазилинейная фильтрация оценок; модели в виде стохастических дифференциальных уравнений и непрерывная квазилинейная фильтрация.

Радиолокационное распознавание: радиолокационные портреты целей;

алгоритмы и структуры устройств радиолокационного распознавания; показатели качества радиолокационного распознавания.

Многопозиционная радиолокация: общая характеристика многопозиционных (МП) РЛС; особенности вторичного и собственного излучения целей в МП РЛС; дальность и зоны действия МП РЛС; обнаружение сигналов в МП РЛС; измерение координат целей в МП РЛС.

Адаптация к интенсивности аддитивных помех при одноканальном приеме; адаптация к аддитивным гауссовским помехам при многоканальном приеме; корреляционные автокомпенсаторы; обнаружение-измерение-разрешение взаимно-мешающих аддитивных шумовых излучений; адаптация к мультипликативным помехам в радиолокации.

4. Радионавигационные системы

Классификация РНС. Принципы и методы радионавигации. Шкалы времени в РНС. Системы координат в РНС.

Дальность действия РНС.

Особенности распространения радионавигационных сигналов различных диапазонов волн. Релятивистские эффекты в высокоточных спутниковых РНС.

Способы измерения дальности в РНС. Способы измерения радиальной скорости в РНС. Радиомаячные измерители угловых координат в РНС. Радиопеленгаторные измерители угловых координат в РНС.

Ошибки местоопределения объектов навигации. Рабочие зоны РНС.

Структура и принцип работы спутниковых РНС. Структура и принцип работы аппаратуры потребителя спутниковых РНС. Ошибки местоопределения объектов в спутниковых РНС. Дифференциальная коррекция и относительные измерения в спутниковых РНС.

Радиосистемы дальней навигации: особенности РСДН; фазовая дальномерная РСДН; фазовая разностно - дальномерная РСДН; точность фазовых РСДН.

Азимутально-дальномерные радиосистемы ближней навигации: канал дальности РСБН; канал дальности РСБН.

Угломерные РСБН: наземные радиопеленгаторы; автоматические радиокомпасы.

Радиосистемы посадки самолетов: РСП метрового диапазона; РСП сантиметрового диапазона.

Допплеровские измерители скорости: принцип действия; ДИС с частотно-модулированным сигналом; особенности измерения допплеровского сдвига частоты в ДИС; основные источники погрешностей ДИС.

Радиовысотомеры малых высот: принцип действия; основные источники погрешностей РВ.

Обзорно-сравнительные навигационные системы: принцип построения; система навигации по рельефу местности; системы навигации по картам местности.

Бортовые навигационные комплексы: основы построения комплексных навигационных систем; принципы построения навигационных комплексов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994.
  2. Баскаков СИ. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М: Высш. шк., 2000.
  3. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989. -448 с.
  4. СЛ. Марпл - мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. - М.: Мир, 1990.-548с.
  5. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: второе изд. Пер. с англ. - М.: ООО «Бином пресс», 2007. - 656с.
  6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.Ж Питер, 2007. - 751с.
  7. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Радио и связь, 1982.
  8. Левин Б.Р. Статистическая радиотехника. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1989. - 656с.
  9. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. - М.: Радио и связь, 1991.
  10. Вентцель Е.С, Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учебное пособие для втузов. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2000.-480с.
  11. Тихонов В.И., Шахтарин Б.И., Сизых В.В. Случайные процессы. Примеры и задачи. Т. 1-3. Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 2004.
  12. Репин В.Г., Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. — М.: Сов. радио, 1977.
  13. Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича. - М.: Сов. радио, 1978.
  14. А.Е. Охрименко, Теоретические основы радиолокации и РЭБ, ч. 1, Воениздат, 1980.
  15. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981. -416с.
  16. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация: Учебник. -М.: Радио и связь, 1984. - 312с.
  17. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию: пер. с англ. - М.: Радиои и связь, 1986. - 448с.
  18. Уидроу Б. Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов/ Пер.с англ.- М.: Радио и связь, 1989.
  19. Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. М: Радио и связь, 1993. -416 с.
  20. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория: Справочник. Издание второе. Расширенное и дополненное/ Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Николаев А.И., Горшков С.А., Леховицкий Д.И., Маляренко С.А., Лещенко СП., Орленко В.М., Москвитин СВ. Под ред. ЯД. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007. -512с.
  21. Многофункциональные радиолокационные системы: учеб. пособие для вузов. / П.И. Дудник, А.Р. Ильчук, БГ. Татарский; под ред. Б.Г. Татарского. - М.: Дрофа, 2007. - 283с.
  22. Сосулин ЮГ. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1992. - 304с.
  23. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; Под ред. B.C. Шебшаевича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993. - 408с.
  24. Бакулев П.А., Сосновский АА. Радионавигационные системы. Учебник для ВУЗов. - М.: Радиотехника, 2005. - 224с.
  25. Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 182с.
  26. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2010. - 800с.
  27. Чердынцев В.А. Радиотехнические системы. Мн.: Вышэйшая школа, 1988.-369с.
  28. Радиотехнические системы: учебник для студ. Высш. Учеб. заведений / [Ю.М. Казаринов и др.] ; под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 592с.
  29. Седышев Ю.Н. Теория и техника генерирования, излучения и приема радиолокационных сигналов: Учебник. / НГ. Батурин, В.И. Гомозов, В.Ф. Екимов и др. Под. ред. Ю.Н. Седышева. - Харьков: Изд. академии, 1986г. -650с.
  30. Гомозов В.И. Теория и техника формирования сложных СВЧ сигналов с высокой скоростью угловой модуляции для радиотехнических систем. -Харьков: Изд. Шуст А.И., 2002г. - 398с.
  31. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, 1989.