 |
«Разработка компьютерных программ (моделей) для постановки лабораторных работ по дисциплине «Радиолокационные системы»
|
|
|
|
УДК 633. 6. 013. 11
ДЕПАРТАМЕНТ ПО АВИАЦИИ
МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ВЫСШИЙ АВИАЦИОННЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Республиканский конкурс научных работ студентов
высших учебных заведений Республики Беларусь
Научная секция – «Радиотехника, электроника и связь. Компьютерное инженерное проектирование. Телекоммуникационные системы и компьютерные сети»
«Разработка компьютерных программ (моделей) для постановки лабораторных работ по дисциплине «Радиолокационные системы»
Девиз – Все выше и выше!
Чеснойть П. В. 6 курс
Салохо С. Н. 6 курс
Башнин И. Л. 5 курс
Онищенко Д. С. 5 курс
Федутик С. Е. 5 курс
Шеховцов В. В. 5 курс
Научный руководитель - Гриднев Ю. В.
профессор кафедры технической
эксплуатации радиоэлектронного
оборудования, кандидат технических наук, доцент
Минск 2009
РЕФЕРАТ
Работа 51 стр., 6 рис., 29 эпюр напряжений (фигур), 3 источника
«Разработка компьютерных программ (моделей) для постановки лабораторных работ по дисциплине «Радиолокационные системы»
Объектом исследования является разработка компьютерных программ (моделей) для постановки лабораторных работ по дисциплине «Радиолокационные системы».
Цель работы - разработка четырех лабораторных работ на базе программы MATLAB-SIMULINK.
Результаты работы – разработаны четыре лабораторные работы на базе компьютерных моделей с их техническим описанием и методикой выполнения лабораторных работ.
|
|
|
Достоинство работы – выполненные компьютерные модели позволяют выполнять работы не только согласно учебного плана, но и проводить дальнейшие исследования в научных кружках студентов.
Содержание
Введение 4
Основная часть 10
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «Корреляционный и фильтровой обнаружитель одиночных сигналов» 10
Здание на выполнение работы 10
Корреляционный обнаружитель одиночных сигналов 11
Фильтравой обнаружитель одиночных сигналов 25
Литература 31
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «Системы СДЦ (система подавления
помехи) и система накопления сигнала» 31
Задание на выполнение работы 32
Описание лабораторной работы 32
Порядок выполнения работы 35
Литература 42
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 «Радиолокационные измерители
координат» 42
Задание на выполнение работы 43
|
|
|
Радиолокационный измеритель дальности 43
Радиолокационный измеритель угла 51
Литература 55
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 «Исследование ошибок следящего измерителя» 56
Задание на выполнение 56
Описание лабораторной работы 57
Порядок выполнения работы 60
Литература 63
Введение
Визуальное моделирование в среде MATLAB
Полет воздушного судна (ВС) на всех его этапах обеспечивают различные типы наземных и бортовых радиолокационных систем, которые работают над общим контролем автоматизированной системы УВД. Среди этих радиолокационных средств радиолокаторы (РЛС) занимают особое место, т. к. являются основными источниками динамической информации о воздушной обстановке для диспетчеров службы движения. Повышенные требования к РЛС как к источникам первичной информации привели к созданию сложных радиолокационных станций, включающие аналоговые и цифровые устройства формирования и обработки радиолокационного сигнала, радиолокационные следящие измерители и адаптивные устройства подавления помех. Изучение принципов работы таких устройств возможно путем визуального компьютерного моделирования в среде MATLAB.
Подпрограмма MATLAB SIMULINK основана на разработке модулей-блоков («кирпичиков»), которые моделируют различные элементы радиотехнических устройств РЛС. Библиотека таких блоков обеспечивает пользователю доступ ко всем основным возможностям пакета MATLAB, а также в режиме SIMULINK позволяет создать любую модель для визуального моделирования. Компьютерная модель может иметь различное тело уровней иерархии, т. е. состоять из моделей более низкого уровня. В процессе моделирования пользователь может задавать параметры модулей-блоков, способ изменения модельного времени (с постоянным или переменным шагом), а также условия окончания моделирования. В ходе моделирования имеется возможность наблюдать за процессами, происходящими в системной компьютерной модели. Для этого используются специальные «смотровые окна», входящие в состав библиотеки SIMULINK. Интересующие пользователя характеристики системной модели могут быть представлены в числовой или графической форме.
|
|
|
Компьютерные модели лабораторных работ построены по принципам математического формирования и обработки радиолокационных сигналов в РЛС и физической сущности работы радиолокационных систем. Каждая блок- диаграмма может представлять собой набор блоков, соединенных между собой линиями связи. Направление движения информационных и управляющих сигналов на диаграмме обозначено стрелками. Любая линия связи может иметь произвольное число ответвлений, начало каждого их, которых обозначается точкой. Число входов и выходов блока определяется его типом и значениями параметров настройки блока. Все блоки, входящие в состав блок-диаграмму модели, можно разделить на три группы: функциональные, смотровые и информационные.
- функциональные блоки выполняют определенные математические операции над входными сигналами. Двойной щелчок на любой из них приводит к открыванию окна настройки параметров блока.
- Два типа «смотровых окон» входят в состав блок-диаграммы модели. Одно «окно» Display (экран) открывается автоматически при открытии файла модели, а второе «смотровое окно» представляет собой блок Velocity Scope (индикатор скорости) или блоки изменения спектров. Чтобы их открыть, нужно дважды щелкнуть на блоке. До начала моделирования эти два типа «окна» пустые.
- Информационные блоки дают пользователю дополнительную информацию о модели. Для получения справки по блоку нужно дважды щелкнуть мышью, в результате получите краткую справку о функциональном преобразовании сигнала в блоке и его параметры. Один щелчок правой клавишей мыши внизу окна высвечивает «Помощь», которая дает развернутую справку по данному блоку.
|
|
|
Для запуска блок-диаграммы модели нужно мышью сделать щелчок на кнопке Start (пуск) - ►, расположенной на панели инструментов окна. После пуска модели в «смотровых окнах» отображаются изменения или измерения параметров сигнала в соответствующих точках модели, куда подключены «смотровые окна».
Библиотека SIMULINK имеет восемь основных разделов типов блоков, которые моделируют входные сигналы (рабочую нагрузку системы), средства наблюдателя («смотровые окна») и блоки, описывающие поведение моделирующей системы.
Раздел Sources (источники) включает блоки, формирующие стандартные типы сигналов и имеющие только выходы. Основные блоки сигналов, которые используют в лабораторных работах (блок-диаграмм моделей) следующие:
- Band-Limited White Noise («белый шум» с ограниченной полосой);
- Random Number (случайное число) – источник дискретного сигнала, амплитуда которого является случайной величиной, распределенной по нормальному закону;
- Uniform Random Number (равномерное случайное число);
- Sine Wave (генератор гармонических колебаний);
- Chirp Signal (гармонический сигнал переменной частоты);
- Constant – источник постоянной величины (скаляра, вектора или матрицы);
- Discrete Pulse Generator (дискретный импульсный генератор) – генератор дискретных импульсных сигналов;
- Pulse Generator – генератор импульсных сигналов;
- Ramp (возбудитель) – генератор линейно-возрастающего (убывающего) сигнала;
Step (такт) – источник единичного дискретного сигнала с заданными параметрами;
- Signal Generator – генератор непрерывного сигнала произвольно формы.
Раздел Sinks (получатели) включает три вида блоков:
- блоки, используемые при моделировании в качестве «смотровых окон» типа Scope, XYGzaph, Display;
- блоки, обеспечивающие сохранение промежуточных и выходных результатов моделирования;
- блоки управления моделированием.
Раздел Continuous (непрерывные системы) содержит блоки общего назначения, которые могут быть использованы в модели любой системы, и блоки непрерывных систем. Рассмотрим некоторые блоки данного раздела.
1. Блок интегратор 
производит вычисление «времени существования» входного сигнала x(t) и могут быть использованы для определения временных характеристик моделирующей системы согласно уравнению
2. Блок передаточная функция 
в операторной форме позволяет моделировать динамическую зависимость выхода y(p) от выхода x(p) любой линейной цепи радиотехнических устройств.
|
|
|
3. 
Блок Variable Transport Delay 
позволяет задавать управляемую из вне величину задержки. С этой целью блок имеет дополнительный вход. Подаваемый на него сигнал определяет длительность задержки информационного сигнала, поступающего на основной вход блока.
Подробное описание пакета MATLAB и системы визуального моделирования SIMULINK можно найти в учебных курсах типа А. Гультяев «Визуальное моделирование в среде MATLAB». Питер. Санкт-Петербург. Москва. Харьков. Минск. 2000
|
|
|
