• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Моделювання доплерівського сигналу, відбитого від беспілотного літального апарата, з використанням фрактальних недиференційовних функцій

Рубрика: 
ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ, РАДІОЛОКАЦІЯ ТА ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ
Пащенко, РЕ, Іванов, ВК, Цюпак, ДО
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: r.paschenko@i.ua , ivanov@ire.kharkov.ua , tsyupak87@mail.ru
https://doi.org/10.15407/rej2020.03.016
Мова: українська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Проведений аналіз форми доплерівських сигналів (ДС), отриманих експериментально при зондуванні безпілотних літальних апаратів (БПЛА) мультироторного типу. Показано, що різні швидкості і кількість обертових роторів відповідають різним формам сигналів. Складна форма ДС не дозволяє записати модельні рівняння, використовуючи загальні закони описуваних явищ. Метою роботи є оцінка можливості емпіричного моделювання доплерівських сигналів, відбитих від обертових роторів БПЛА з використанням фрактальних недиференційовних функцій.

Методи і методологія роботи. Відповідно до типової схеми емпіричного моделювання, спочатку описано отримання і аналіз експериментальних часових рядів ДС при зондуванні БПЛА. Потім визначено структуру моделі (вид функцій). На третьому етапі показано методику визначення параметрів моделі (розрахунку параметрів). На останньому етапі проведено якісний і кількісний аналіз реальних і модельованих ДС.

Результати роботи. Розглянуто особливості використання деяких фрактальних недиференційовних функцій для моделювання радіолокаційних сигналів. Запропоновано модель доплерівського сигналу, відбитого від обертових роторів БПЛА, яка представляє суму фрактального сигналу (моделювання низькочастотної складової ДС) та модифікованої функції Вейерштраса–Мандельброта (моделювання високочастотної складової ДС). Розглянуто методику вибору параметрів моделі при різних швидкостях і кількості обертових роторів БПЛА.

Висновок. Якісний і кількісний аналіз реальних ДС і ДС, отриманих з використанням запропонованої моделі, показав, що модель забезпечує добре узгодження особливостей форми цих сигналів.
Ключові слова: безпілотний літальний апарат, доплерівський сигнал, модель доплерівського сигналу, фрактальна недиференційовна функція, фрактальний сигнал

Стаття надійшла до редакції 20.10.2019
УДК 530.1.537.86+621.396.96
PASC 02.30.Gp; 05.45.−a; 05.45.Df
Radiofiz. elektron. 2020, 25(3): 16-25
Повний текст (PDF)
 

References: 

 

  1. В США разработали систему регистрации малых беспилотников. URL: http://www.ato.ru/content/v-ssha-razrabotali-sistemu-registracii-malyh-bespilotnikov
  2. Госавиаслужба Украины пересмотрела ограничения на полеты дронов в сторону увеличения веса, дальности и высоты полета. URL: https://interfax.com.ua/news/general/533582.html
  3. Лысенко А.И., Тачинина Е.Н. Математическое моделирование движения квадрокоптера. Вісник АМУ. Сер. «Техніка». 2015. Вип. 2(10). C. 128–136.
  4. Лазарев В.С., Лащев А.А. Разработка математической модели БПЛА на базе квадрокоптера с рамой DJI F-450. Инженерный вестник Дона. 2018. № 2. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n2y2018/5001
  5. Liang Liu, Popescu M., Skubic M., Rantz M., Yardibi T., Cuddihy P. Automatic fall detection based on Doppler radar motion signature. 5th Int. ICST Conf. on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth 2011): proc. (Dublin, Ireland, May 23–26, 2011). Dublin, 2011. P. 222–225.
  6. Безручко Б.П., Смирнов Д.А. Математическое моделирование и хаотические временные ряды. Саратов: ГосУНЦ «Колледж», 2005. 320 с.
  7. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. Пер. с англ. под ред. Я.З. Цыпкина. Москва: Наука, 1991.  432 с.
  8. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. Москва: Эдиториал УРСС, 2000.  336 с.
  9. Пащенко Р.Э., Иванов В.К., Цюпак Д.О., Левадный Ю.В. Анализ особенностей сигналов доплеровской РЛС, отраженных от мультироторного БПЛА. Радіофізика та електроніка. 2019. Том 24, № 4. С. 35–45.
  10. Окороков В.А., Сандракова Е.В. Фракталы в фундаментальной физике. Фрактальные свойства множественного образования частиц и топология выборки. Москва: МИФИ, 2009. 460 с.
  11. Федер Е. Фракталы. Пер. с англ. Ю. Данилова и А. Шкурова. Москва: Мир, 1991. 254 с.
  12. Jaggard D.L., Sun X. Fractal surface scattering: A generalized Rayleigh solution. J. Appl. Phys. 1990. Vol. 68, Iss. 11. P. 5456–5462.
  13. Jaggard D.L., Sun X. Scattering from bandlimited fractal fibers. IEEE Trans. Antennas Propag. 1989. Vol. 37, Iss. 12. P. 1591–1597.
  14. Пащенко Р.Э. Формирование фрактальных сигналов. Харьков: ХООО «НЭО «ЭкоПерспектива», 2005. 298 с.