Архив статей журнала
При передаче радиосигналов возникает необходимость в обработке данных для точного извлечения параметров сигнала. Разработка алгоритма, основанного на быстром преобразовании Фурье, позволяет эффективно выявлять информацию о фазовых сдвигах, что, в свою очередь, открывает доступ к определению координат передающего устройства по азимуту. Процесс определения фазовых сдвигов миниатюрного радиоконтактного устройства осуществляется посредством передачи сигналов, принимаемых антенным комплексом, состоящим из двух антенн. Результирующее значение сдвига фаз выводится в градусах, что позволяет точно обнаруживать положение передатчика в пространстве. Вывод значений производится в реальном времени через спектрограмму, что обеспечивает наглядность процесса обработки сигналов. В работе для определения угловых координат передающего устройства проводилась радиопеленгация. В результате работы было получено значение разности фаз двух сигналов в 30,69 градусов. С помощью определенной разности фаз было определено направление на источник сигнала.
В статье проведено исследование современных моделей нейронных сетей, предназначенных для распознавания объектов на инфракрасных изображениях, полученных с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Рассмотрены различные архитектуры YOLO (You Only Look Once), включая версии YOLOv5, YOLOv8 и YOLOv9. Оценка моделей выполнена по ключевым метрикам, таким как точность (Precision), полнота (Recall) и средняя точность (mAP), с учетом вычислительных требований. Особое внимание уделено применению моделей в условиях ограниченных ресурсов и повышенной сложности данных, что делает их актуальными для задач мониторинга и анализа в сложных условиях эксплуатации. Также был проведен анализ эффективности моделей нейронных сетей при решении задачи поисково-спасательных операций. Исследование показало, что наилучшие результаты по точности классификации объектов продемонстрировали модели YOLOv8l и YOLOv5mu с соответствующими значениями 0.912 и 0.911. Наибольшую полноту показали модели YOLOv8s и YOLOv9c с результатами 0.836 и 0.827. По метрике mAP50-95 лучшие результаты были достигнуты моделями YOLOv9c и YOLOv8l-worldv2, с показателями 0.591 и 0.566 соответственно. Полученные результаты могут быть полезны для выбора оптимальной модели при решении задач обнаружения и распознавания объектов на инфракрасных изображениях. Модель Yolov8s является наилучшим выбором для поисково-спасательных операций, так как она демонстрирует высокие результаты полноты: 0.836 и mAP50: 0.861.
В статье рассматривается способ формирования частоты повторения импульсов, позволяющий в радиолокаторе с синтезированием апертуры антенны (РСА) авиационного базирования с телескопическим обзором упростить алгоритмы обработки сигналов и существенно снизить вычислительную нагрузку на бортовой процессор. На основе анализа геометрии телескопического режима съемки РСА получен алгоритм оптимального управления частотой повторения зондирующих сигналов, в котором компенсируются изменения наклонной дальности и угла визирования луча антенны в процессе картографирования. Важно отметить, что при этом одновременно компенсируются миграции сигналов по доплеровским фильтрам и появляется возможность перехода от двумерной обработки к обработке с использованием одной опорной функции, рассчитанной для центральной точки кадра. Приводятся результаты исследования предложенного закона изменения частоты повторения путем имитационного моделирования и в летных экспериментах. Полученные результаты наглядно показывают, что предложенная технология зондирования и синтеза радиолокационных изображений обеспечивает в РСА авиационного базирования субметровое пространственное разрешение.
В работе представлена антенная решетка с центральной рабочей частотой 2,44 ГГц, обладающая возможностью изменения расстояния между излучателями от 0,5λ до 2λ (где λ - длина волны на рабочей частоте) для исследования влияния пространственного распределения на форму диаграммы направленности (ДН). Антенная решетка содержит девять излучателей, каждый из которых реализован на отдельной плате, а изменение расстояния между излучателями реализовано с помощью нескольких направляющих. Такая конструкция обладает потенциалом для применения в качестве универсального лабораторного стенда, предназначенного для изучения влияния шага между излучателями на характеристики диаграммы направленности антенной решетки. Для повышения функциональности конструкции предлагается интеграция автоматизированной системы перемещения излучателей. Это обеспечит возможность быстрого и точного изменения шага антенной решетки, что расширит возможности исследований и улучшит гибкость настройки устройства.
Рассматриваются особенности адаптивной компенсации активных помех в условиях их многопутевого распространения, вызванного переотражениями от местных предметов и подстилающей поверхности. Выполняется обоснование возможности применения метода адаптивной компенсации активных помех. Проводится анализ эффективности рассматриваемого метода при наличии переотражений в основном и компенсационном приемных каналах.
В статье представлен методический подход к анализу широкополосных радиолокационных сигнатур, основанный на применении теории биспектрального оценивания. Данный подход предусматривает анализ фазовых связей центров рассеяния цели, обеспечивая тем самым более полный учет информации, содержащийся в частотной характеристике цели в сравнении с дальностным портретом, традиционно получаемым с использованием преобразования Фурье. Анализ фазовых связей позволяет идентифицировать центры рассеяния, образованные в результате множественных переотражений электромагнитных волн конструктивными элементами объекта сложной формы или отдельными близкорасположенными объектами в составе наблюдаемой сцены. Используемое для анализа геометрическое изображение биспектра радиолокационной широкополосной сигнатуры объекта локации представляет собой шестиугольник в координатах «продольная дальность - продольная дальность», позволяющий выявлять взаимные связи центров рассеяния, разнесенных вдоль направления локации. Произведена апробация предложенного методического подхода с использованием синтезированной частотной характеристики абстрактной многоточечной цели, а также на основе данных электродинамического моделирования комплексных полей обратного рассеяния тестовых объектов. Сопоставление результатов идентификации центров рассеяния, полученных с использованием биспектрального изображения, дальностного портрета и априорной информации об объекте локации свидетельствует о корректности предложенного методического подхода.
В работе представлены алгоритмы идентификации сигналов и определения порога ложной идентификации на основе формирования интегрального биспектра и вычисления евклидового расстояния. Проведен аналитический расчет статистических характеристик в виде средней вероятности ошибки идентификации, ошибки идентификации известного сигнала и нового сигнала. Показаны преимущества биспектрального преобразования сигнала перед спектральной плотностью мощности в идентификации сигналов при их сильной взаимной корреляции (от 0,5 до 0,9). Выполнено математическое и компьютерное моделирование процедуры идентификации сигналов и формирования оптимального порога, позволяющего определить новый сигнал. Результаты моделирования подтвердили совпадение с теоретическими значениями вероятности ошибки идентификации сигнала.
Определение электрофизических свойств материалов актуально для многих областей жизнедеятельности человека. Совершенствуются методы, подходы и устройства, использование которых позволяет оценить электрофизические свойства жидкостей в зависимости от разных параметров. В работе представлен анализ электрических параметров жидкостей с различным химическим составом в коаксиальной камере в широком диапазоне частот при изменении температуры. Анализ выполнен на основе измеренных векторным анализатором цепей S-параметров жидкостей в диапазоне частот до 12 ГГц, размещенных внутри коаксиальной камеры, температура которых задавалась камерой «тепло-холод» в диапазоне от 0 до 50 °C. Выявление изменения частотных зависимостей S-параметров жидкостей с разным химическим составом в зависимости от температуры с использованием коаксиальной камеры позволило выявить их характерные особенности, возникающие на определенных частотах. Применен метод главных компонент для исследования влияния температуры жидкостей на изменение их электрофизических параметров, позволивший выявить связь между химическим составом жидкостей и представлением их в пространстве главных компонент.
В статье приведены результаты разработки и конструкция высокочастотной контактной системы электромеханического СВЧ-переключателя, работающего в диапазоне частот до 18 ГГц. Результаты измерения S-параметров разработанной контактной системы свидетельствуют о достигнутых характеристиках, соответствующих лучшим мировым аналогам. Описан опыт применения опорных шайб с разрезом, которые позволяют упростить конструкцию соединителей СВЧ-переключателя и снизить их себестоимость. Исследована зависимость эффективной диэлектрической проницаемости шайб от величины угла и формы разреза. Для контроля диэлектрических параметров шайб был использован метод четвертьволнового коаксиального резонатора. Приведена конструкция резонатора и результаты измерения параметров шайб. Метод четвертьволнового резонатора использован в производственном процессе для контроля параметров шайб и их отбраковки на ранних стадиях технологического цикла.
В настоящей статье описывается поэтапное создание аналитической и полной волновой модели канала, которая может быть включена в работу алгоритма обнаружения металлических конструкций в бетонной среде для радиолокационного устройства. Аналитическая модель основывается на геометрической формулировке, в основе которой лежит решение обратной задачи для поиска требуемого угла преломления для точного определения координаты точечного объекта. В полной волновой модели, которая была разработана в САПР Altair Feko, возможно учитывать как реальную антенну или антенную решетку, которая применяется в устройстве, так и реальный объект отражения сигнала, которой располагается в бетонной среде. Важно отметить, что в аналитической модели учитывается эффект дисперсии электромагнитных волн, распространяющихся в среде. Этот факт оказывается особенно актуальным, при формировании радиолокационного комплекса на основе ЛЧМ-сигналов в некотором диапазоне частот. В данной работе разрабатывается алгоритм для частотного диапазона 0,8-5 ГГц, однако при необходимости границы полосы могут быть изменены как в одну, так и в другую сторону. Алгоритм разрабатывается для его использования в радиолокационных устройствах обнаружения металлических конструкций в бетонной среде. Для апостериорного учета электрофизических параметров среды в состав радиолокационного устройства может быть включен измерительный модуль по восстановлению действительных электрофизических параметров бетона.
Статья посвящена детальному описанию алгоритмов работы системы эстафетной передачи данных по радиоканалу, обеспечивающих высокую надежность транспортировки результатов наблюдения за работой протяженных объектов на центральный пульт контроля. Особенностью системы является работа на малом уровне мощности передатчиков, экономичность по потреблению электроэнергии, обеспечивающая длительную работу без обслуживания, возможность быстрой замены вышедших из строя элементов без остановки всей системы, мобильность - быстрая установка и запуск системы. Экономичность энергопотребления и работа радиоканала с низким уровнем мощности передатчиков обеспечиваются применением трансиверов SX 1276 (LoRa). Достоверность и надежность передачи данных обеспечивается оригинальными алгоритмами, описание которых приводится в статье. В системе эстафетной передачи данных возможно использование до 255 узлов ретрансляции с установкой их на расстоянии до 4 км друг от друга. Разработаны два варианта построения системы с эстафетной передачей: система с простой эстафетной передачей и система с передачей «через одного». Второй вариант обеспечивает более надежную передачу данных и более высокую вероятность безотказной работы. При числе узлов ретрансляции, равном 50, вероятность безотказной работы простой системы составляет 0,268, а системы с передачей «через одного» - 0,985.
Представлено описание нового метода повышения разрешающей способности радиоимпульсных датчиков (РЛД), предназначенных для систем ближней радиолокации (СБРЛ) обнаружения и измерения параметров движения объектов локации. Суть метода состоит в том, что контролируемую область пространства с находящимися в ней целями периодически облучают зондирующими радиоимпульсами, причем во время их излучения одновременно принимают отраженные от целей радиоимпульсы и разделяют их на два квадратурных канала. Далее смешивают их с зондирующими радиоимпульсами, преобразуют перекрывающиеся по времени части этих радиоимпульсов в область низких доплеровских частот в виде двух квадратурных видеоимпульсов. Затем полученные в этих каналах квадратурные видеоимпульсы дискретизируют по амплитуде, запоминают во множестве моментов времени и подвергают цифровой обработке по предложенному алгоритму. Метод реализован в РЛД, выполненном на базе рупорно-линзовой антенны, доплеровского приемопередающего модуля с квадратурными выходами преобразованных сигналов, блока синхронизации и формирования импульсов, а также блока цифровой обработки сигналов. РЛД может найти применение в бортовых СБРЛ (например, автомобильных), предназначенных для обнаружения движущихся целей, измерения расстояния до них, а также определения скорости и направления движения. Результаты экспериментальных исследований получены на примере автодинного РЛД 8-мм диапазона, выполненного на основе генератора на планарном диоде Ганна.