بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله شبیه سازي سیگنال هاي راداري اهداف پرنده به منظور استفاده در یک سامانه دفاع ضد هوایی با هدف آموزش کاربران عملیاتی سامانه تشریح می گردد. سامانه مذکور ساخت ایران بوده و در آن می توان تمام مراحل مربوط به فرایند دفاع هوایی شامل مراقبت، شناسایی، رهگیري، هدف گیري و شلیک را آموزش داد. علاوه براین، امکان استفاده از سیستم هاي واقعی راداري و آموزش کاربران با داده هاي واقعی نیز وجود داشته و کاربران می توانند فرایند دفاع را به صورت مجازي روي داده هاي واقعی انجام دهند. در این مقاله نتایج پیاده سازي عملی شبیه سازي سیگنال هاي راداري متناسب با سیستم هاي واقعی ارائه خواهد شد.
مقدمه
هدف اول آموزش نیروهاي عملیاتی براي کار با سامانه پدافند هوایی است که بهعنوان هدف اصلی تمام سامانه هاي شبیه سازي مطرح است. هدف دوم که هدف اصلی تري نیز به شمار می رود ایجاد استقلال بین واحدهاي مختلف سامانه پدافند هوایی است. از آنجا که تمام واحدهاي این سامانه در مرحله تحقیق و تولید در داخل کشور قرار دارند، سیستم شبیه ساز تولید داده می تواند اطلاعات واحدهایی که هنوز تکمیل نشده اند و داده واقعی آنها در دسترس نیست را شبیه سازي نماید.
به این ترتیب سامانه پدافند می تواند داده هاي شبیه سازي شده و داده هاي واقعی تولید شده را هم زمان به کار بگیرد. علاوه براین سایر اطلاعات دریافتی لازم براي آموزش در شرایط خاص مانند شرایط جوي نامتعارف نیز در شبیه سازي تولید می گردد. به این ترتیب با ترکیب اطلاعات واقعی و اطلاعات مجازي، شرایط بسیار مناسبی براي تست زیرمجموعه هاي در حال تولید و آموزش فراهم می گردد. در ادامه مقاله ابتدا بخشهاي مختلف شبیهساز بهشرح زیر معرفی و تشریح میشوند:
- هواپیماهاي غیرنظامی، نظامی اعم از نظامی خودي و بیگانه
- رادارهاي پدافند هوایی، مراقبت، ردیابی و رادارهاي ردیابی در حین مراقبت
- اطلاعات جوي
- اطلاعات جغرافیایی
- روشهاي ردیابی اهداف
- واسط کاربر
سپس معماري بهکار گرفته شده براي ارتباط بین شبیهساز تولید داده، بخش نمایش اطلاعات و عملیات کاربران و مجموعههاي واقعی تولید شده تشریح شده و در انتها جمعبندي مقاله ارائه میگردد.
شبیهسازي اطلاعات هواپیما
اطلاعاتی که براي هر هواپیما درنظر گرفته میشود به شرح زیر است:
-1 مسیر حرکت هواپیما: مسیر میتواند بهصورت خطی، حرکت دورانی حول یک نقطه یا ترکیب این دو نوع حرکت در چندین بخش تعریف گردد. معمولاً در عملیات هوایی حرکت یک هواپیما بهصورت یک چند ضلعی تعریف میگردد که از مبدأ شروع شده و به مبدأ نیز ختم میگردد.
-2 ارتفاع هواپیما: ارتفاع هواپیما پارامتر مهمی است که نسبت مستقیم با میزان دیده شدن هواپیما در رادارها را دارد. معمولاً ارتفاع بسیار پائین از دید اغلب رادارها دور میماند.
-3 سرعت هواپیما: سرعت هواپیما پارامتري است که در سیستمهاي هوشمند داراي ارزش زیادي بهشمار میرود. معمولاً از سرعت هواپیما به همراه ارتفاع حرکت میتوان اطلاعات سطح بالاتري نظیر میزان خطرناك بودن هدف و ماهیت پرواز هدف - نظیر شناسایی، حمله، پشتیبانی و ... - را در یک سیستم خبره استنتاج نمود.
-4 دوست یا دشمن بودن هواپیما: براي اجراي مراحل مختلف شبیهساز تولید داده دوست یا دشمن بودن هواپیما مشخص میگردد. در سیستمهاي پدافندي، ردیابی و عملیات تنها روي هواپیماهاي دشمن صورت میگیرد. این پارامتر از طریق سیستم شناسایی دوست از دشمن ًًع جکپً طپ 2غکططً yسطصغک2عض در رادارها وارد شبیهساز داده میشود.
شبیهسازي رادارهاي پدافند هوایی
در هر سامانه پدافند هوایی مجموعه اي از رادارها مورد استفاده قرار می گیرد. این مجموعه در شبیه ساز تولید داده نیز بیشترین اهمیت را دارد. از طریق شبیه سازي نحوه عمل کرد این رادارها می توان سیگنال دریافت شده مربوط به هر یک از اهداف را در رادارها شبیه سازي نمود. از انواع مختلف رادار که می توان براي شبیه سازي درنظر گرفت می توان به طور خلاصه به رادارهاي زیر اشاره نمود .[7]
- رادارهاي مراقبت: این رادارها معمولاً از نوع پالسی بوده و داراي برد زیاد هستند. از این رادارها براي مراقبت و بررسی مناطق جغرافیایی با ابعاد وسیع استفاده میشود.
- رادارهاي ارتفاع کم: این رادارها معمولاً حه جککههح ککأغطصغپهض بوده و می توانند اهدافی را که ارتفاع پرواز کم دارند را شناسایی کنند. از این رادارها معمولاً به عنوان مکمل رادارهاي پالسی براي برد کم و ارتفاع پائین استفاده می شود.
- رادارهاي ردیابی: این رادارها معمولاً از نوع پالسی بوده و براي ردیابی یک هدف خاص استفاده می شوند. معمولاً در شبکه هاي پدافندي این رادارها براي نشانه روي و کنترل سلاح ها مورد استفاده قرار می گیرند.
- رادارهاي شناسایی دوست از دشمن: این رادارها با ارسال یک کد مشخص به اهداف و بررسی پاسخ آنها، میتوانند هواپیماهاي دوست را از دشمن تشخیص دهند.
- رادارهاي ردیابی در حین مراقبت: این رادارها از نوع رادارهاي مراقبت هستند ولی بهدلیل مجهز بودن به سیستمهاي دیجیتال پردازش سیگنال امکان ردیابی اهداف در حین مراقبت را نیز دارا هستند. معمولاً این سیستمها میتوانند چندین هدف را همزمان ردیابی کرده و روي آنها عملیات انجام دهند. اطلاعات اصلی که در این سامانه براي شبیهسازي رادار درنظر گرفته میشود به شرح زیر است 8] .[7
-1 توان سیگنال ارسالی رادار: از روي این پارامتر برد رادار و میزان لشح رادار مشخص میگردد.
-2 فرکانس کار و پهناي باند: ویژگیهاي تولید نظیر ابعاد و تکنولوژي ساخت را مشخص مینماید.
-3 فرکانس تکرار پالس و پهناي پالس: براي رادارهاي پالسی این پارامترها دقت اندازه گیري فاصله و برد را مشخص می کنند.
-4 پهناي پرتو: دقت اندازهگیري زاویه را مشخص میکند. رادارهاي مراقبت معمولاً پهناي پرتو زیادي دارند تا بتوانند تمام فضا را با سرعت مناسبی پوشش دهند. در مقابل رادارهاي ردیابی پهناي پرتو بسیار باریکی دارند تا بتوانند زاویه دید هدف را با دقت تعیین کنند.
-5 تعداد دور در دقیقه: براي رادارهاي مراقبت، وضوح اندازه گیري زاویه در مقابل تمرکز بیشتر با تعداد دور بالاتر روي اهداف تنظیم می شود. هرچه سرعت دوران رادار مراقبت بیشتر باشد دقت اندازه گیري زاویه دید هدف کمتر می شود در مقابل موقعیت اهداف با سرعت بیشتري بروز می شود. طراحان سیستم از طریق مصالحه بین دو پارامتر دقت اندازه گیري و سرعت بروزرسانی مشاهده اهداف به همراه ویژگی هاي ساخت بخش هاي مکانیکی سرعت دوران رادار را تعیین می کنند.
مدولاسیون سیگنال موج حامل: نوع مدولاسیون سیگنال موج حامل به همراه شکل پالسهاي ارسالی از جمله پارامترهاي مهمی است که در اغلب رادارهاي پیشرفته قابل تعیین است.[10] این مدولاسیون قدرت تفکیک رادار را بسیار بالا برده و توانایی تشخیص سیگنال در حضور نویزهاي قوي را فراهم میسازد. در شکل - 1 - نمونهاي از نتایج بهدست آمده براي مدولاسیون حهقً دیده میشود. اثر نوع مدولاسیون در شبیهسازي بهصورت پارامتري مشخص میگردد که برحسب آن میزان تشخیص و نمایش هدف و حذف نویز شبیهسازي شده تعیین میگردد.[9] در شبیهساز داده بهکار گرفته شده علاوهبراین مدولاسیون دو نوع دیگر مدولاسیون قً و دندانهارهاي نیز پیادهسازي شده است.
