РЭС и общая характеристика их проектирования. Генерирование корреляционных случайных процессов методом фильтрации. Особенности компьютерного проектирования. Модели объектов проектирования

                                                                          Билет 1

1 вопрос.

РЭС и общая характеристика их проектирования

Задача проектирования – это изготовление устройств, обладающих лучшими параметрами или эффективностью, чем аналог или прототип.

В зависимости от сложности, РЭС делятся на:

·  Комплексы

·  Системы

·  Устройства

·  Узлы

Узлы – это конструктивно законченные сборочные единицы, выполняющие отдельные функции по генерированию и обработке сигналов (стабилизатор напряжения ±5В).

Устройство – это функционально законченная конструктивная единица, состоящая из определенных узлов и имеющая самостоятельное назначение (ТВ-приемник, индикатор РЛС).

Радиотехническая система – взаимосвязанная совокупность устройств и узлов, способная решать определенную техническую задачу (РЛС, система связи).

Радиотехнический комплекс – взаимосвязанная совокупность радиотехнических систем и устройств, решающая определенную тактико-техническую задачу и способная к перестройке структуры (комплекс контроля воздушного пространства).

Существует 3 разновидности проектирования, в зависимости от сложности задачи:

1.  Частичная модернизация (улучшение характеристик на десятки процентов);

2.  Существенная модернизация (улучшение в разы);

3.  Изготовление нового РЭС на основе известных или новых физических принципов.

Проектирование делят на стадии:

1.  Разработка технического задания;

2.  Предварительное проектирование (научные исследования, обработка основных узлов, экспериментальное исследование отдельных узлов);

3.  Эскизное проектирование (эскизный проект, опытный образец, экспериментальное исследование);

4.  Техническое проектирование (рабочий образец).

Вся работа от начала проектирования до изготовления разделяется на 4 этапа:

2 Вопрос

Генерирование корреляционных случайных процессов методом фильтрации

x(t) – независимый случайный процесс(СП) (Белый шум).

Его корреляционная функция:

;δ – символ Кронекера

Автокорреляционная функция выходного процесса с точностью до постоянного коэффициента σ_x² совпадает с автоковариационной функцией импульсной характеристики фильтра.

Используются цифровые фильтры

∆t – интервал дискретизации

2 билет.

1 вопрос.

Особенности компьютерного проектирования

Обращение к компьютерному проектированию стало необходимым, т.к.:

·  Уменьшение сроки проектирования;

·  Уменьшение количества инженеров-разработчиков.

годы	1950	1960	1970	1980	1990	2000
Объем разработок	1	10	100	1000	10000	100000
Кол-во инженеров	1	3	9	20	20	18

Особенности компьютерного проектирования:

1.  Комплексность – при комплексном проектировании от решения отдельных задач на рассмотренных этапах проектирования перешли к комплексным решениям;

2.  Замкнутость;

3.  Интерактивность;

4.  Возможность быстрой проверки, имитационное моделирование.

2 вопрос

Если требуется сгенерировать случайный процесс, у которого корреляционная функция имеет бесконечную протяженность по времени, то используют рекурсивный фильтры, простейший из которых авторегрессионный фильтр.

Это рекурсивный фильтр.

Рассмотрим частный пример АР-фильтра 1-ого порядка.

Импульсную характеристику можно построить непосредственно, как реакцию фильтра на единичный фильтр.

Найдем корреляционную функцию переходного процесса как ковариационную функцию импульсных характеристик.

Выбор b₁ ограничен требованиями устойчивости фильтра, согласно правилу устойчивости дискретных систем корни знаменателя передаточной функции должны находиться внутри окружности с радиусом 1.

z- b₁=0   →   z= b₁→   | b₁|<1   →   -1<b₁<1

Фильтр 1-ого порядка позволяет генерировать случайные процессы с автокорреляционной функцией 2 типов:

1. 

Монотонноспадающей 0<b<1

2.  Колебательной  -1<b<0

Больший выбор типов корреляционной функции будет, если взять АР-фильтр 2-ого порядка, который позволяет получить корреляционные функции колебательные с регулируемым периодом и скоростью спадания.

Еще большее разнообразие АКФ можно получить, используя АРСС-фильтр – авторегрессионный и скользящего среднего.

3 билет

1 вопрос

Модели объектов проектирования

Компьютерное проектирование предполагает моделирование объекта проектирования и работу с моделями. Моделью какого-либо объекта является другой объект, отличающийся от исходного физическим воплощением, но адекватного ему по некоторым показателям

 Поскольку любой объект действует в окружающей его среде, то в модели должны отражаться как свойства объекта, так и свойства внешней среды.

Концептуальная модель – наиболее общая содержательная модель, отражающая основные требования и структуру объекта моделирования.

Математическая модель получается на основе формализации концептуальной модели.

Компьютерная модель состоит из переведенной на различные языки программирования математической модели и добавленным к ней служебным программам.

2 вопрос

4 билет

1 вопрос

Концептуальная модель объекта проектирования

Концептуальная модель – содержательная модель, поэтому должна удовлетворять двум основным требованиям:

·  Полноты – содержать все требования по устройству;

·  Адекватности – процессы, происходящие в модели и в проектируемом объекте должны быть идентичными, хотя бы в рамках представления разработчика.

Формы представления концептуальной модели:

1.  Списочная форма – перечень требований, предъявляемых к проектируемому объекту, в котором отражается взаимодействие объекта и внешней среды и принципы функционирования объекта. Ее можно представить в виде следующих частей:

  I.  Влияние внешней среды на объект:

·  Диапазон рабочих температур.

·  Механические нагрузки.

·  Внешние помехи и т.д.

  II.  Воздействия объекта на внешнюю среду:

·  Максимальная излучаемая мощность

·  Внеполосные излучения и т.д.

  III.  Принципы функционирования:

·  Предполагаемая структурная схема РЭС

·  Усиление сигнала

·  Антенная система и т.д.

2.  Блочная форма – переход к ней осуществляется декомпозицией списочной формы, в результате которой могут объединяться некоторые воздействия и операции над процессами, и, кроме того, некоторыми из требований можно пренебречь.

При модернизации аппаратуры концептуальная модель, как правило, имеет заранее определенную структуру и форму математического описания.

Рассмотрим в качестве примера концептуальную модель многофункциональной радиолокационной системы (РЛС) самолета-истребителя.

Модернизация связана со следующими причинами:

·  Сложность и высокая стоимость РЭС, следовательно, большой жизненный цикл (десятки лет);

·  Быстрое изменение помехо-целевой обстановки (ПЦО) – месяцы и даже недели.

Модернизация связана прежде всего с усовершенствованием алгоритмов обработки информации и формирования излучаемого сигнала. Радиолокационная система и система радиопротиводействия противника находятся в состоянии радиолокационного конфликта