Nghiên cứu thiết kế bộ bù tương quan cho hệ thống phát hiện mục tiêu thiết bị bay có điều khiển

Bài viết trình bày nghiên cứu lý thuyết, các phân tích về cấu tạo đầu thu, đặc điểm tín hiệu, xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ cấu trúc và mô tả nguyên lý hoạt động của bộ bù tương quan trong hệ thống phát hiện mục tiêu, đưa ra mô hình toán học thực hiện thuật toán này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế bộ bù tương quan cho hệ thống phát hiện mục tiêu thiết bị bay có điều khiểnNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ BÙ TƯƠNG QUAN CHO HỆ THỐNG PHÁT HIỆN MỤC TIÊU THIẾT BỊ BAY CÓ ĐIỀU KHIỂN Đỗ Tuấn Cương1, Vũ Anh Hiền1*, Tô Bá Thành2 Tóm tắt: Bài báo là kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý tín hiệu trên nền nhiễu chủ động để phát hiện mục tiêu của một tổ hợp thiết bị phát hiện thụ động. Bài báo trình bày nghiên cứu lý thuyết, các phân tích về cấu tạo đầu thu, đặc điểm tín hiệu, xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ cấu trúc và mô tả nguyên lý hoạt động của bộ bù tương quan trong hệ thống phát hiện mục tiêu, đưa ra mô hình toán học thực hiện thuật toán này. Các kết quả mô phỏng, được thực hiện trong môi trường Matlab/Simulink và Proteus làm tường minh các phân tích lý thuyết, là cơ sở thiết kế mạch điện bộ bù tương quan trong hệ thống phát hiện mục tiêu.Từ khóa: Bù tương quan; Thiết bị bay có điều khiển; Matlab/Simulink; Proteus. 1. MỞ ĐẦU Để phóng thành công một thiết bị bay tự dẫn theo mục tiêu, việc phát hiện được mục tiêutrước khi phóng, nhất là trong các trường hợp bị gây nhiễu chủ động, rất quan trọng. Thu tín hiệumục tiêu (có kèm nhiễu) do cảm biến trên thiết bị bay, xử lý tín hiệu để phát hiện, xác định điềukiện phóng do thiết bị phóng mặt đất đảm nhận. Thiết bị bay khi còn ở trên mặt đất và thiết bịphóng tạo thành một hệ thống thống nhất. Trong hệ thống, tín hiệu mục tiêu được lọc khỏi nhiễu,tích lũy theo thời gian và so sánh với một ngưỡng theo một tiêu chí xác định, khi vượt ngưỡngmục tiêu được phát hiện với một xác suất cho trước. Điều này đảm bảo cho thiết bị bay bám sáttin cậy mục tiêu sau khi phóng. Để thực hiện lọc tín hiệu một trong các thuật toán được sử dụnglà bù tương quan [2, 3]. Ở nước ta, ít có các nghiên cứu và ứng dụng về lĩnh vực này. Nhóm tácgiả, trên cơ sở nghiên cứu một nguyên mẫu một bộ phát hiện mục tiêu của nước ngoài, tiến hànhthiết kế “ngược” để xác định thuật toán xử lý tín hiệu. Từ đó làm chủ thiết kế, chế tạo mẫu tươngđương. Bài báo này trình bày tóm tắt cơ sở lý thuyết, phân tích nguyên mẫu, xây dựng mô hìnhvà mô phỏng một bộ bù tương quan trong hệ thống phát hiện mục tiêu và một số kết quả thực tếđã đạt được. 2. NỘI DUNG CẦN GIẢI QUYẾT2.1. Xác định mô hình tín hiệu 40 Quang trở kênh bù Quang trở kênh chính (a) (b) Hình 1. Phổ bức xạ của mục tiêu và nhiễu chủ động một cách định tính (a); Bố trí của các quang trở kênh “C” và “B” trong các mặt phẳng tiêu cự của hệ quang (b). Mô hình tín hiệu cho thực hiện thuật toán bù tương quan được xây dựng nhờ các biện phápsau trong hệ thu quang điện tử trên thiết bị bay:Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 71, 02 - 2021 11 Kỹ thuật máy bay & Thiết bị bay + Sử dụng hai quang trở cho hai kênh chính (C) và bù (B). Vật liệu chế tạo quang trở kênh Cvà kênh B khác nhau dẫn tới quang trở kênh C nhạy với ánh sáng hồng ngoại bước sóng 3-5μm,quang trở kênh B nhạy với ánh sáng hồng ngoại bước sóng 0.5-1.5μm. Một cách định tính bức xạmục tiêu và nhiễu được các quang trở kênh C và B thu nhận được thể hiện trên hình 1a. + Hai quang trở được đặt lệch pha với nhau một góc 15-200. Quang trở kênh C đặt chậm phaso với quang trở kênh B, hình 1b. Độ rộng quang trở kênh C bằng 30’, độ rộng quang trở kênh Brộng 40’. Từ các giải pháp chủ động nêu, các tín hiệu thu của các kênh C và B có các đặc điểm riêng vàtương quan với nhau một cách xác định.2.2. Tổng quan về bộ lọc thích nghi với bộ bù tương quan Một bộ lọc thích nghi có bù tương quan thực hiện lựa chọn không gian các tín hiệu thu đượctừ các kênh thu khác nhau. Nguyên lý hoạt động của bộ lọc như sau. Uc Σ UR UB X -k X Hình 2. Bộ lọc nhiễu tích cực thích nghi sử dụng bộ bù tương quan. Đầu vào của bộ lọc có tín hiệu kênh C và kênh B. Tín hiệu U C (t ) là nhiễu thu được của kênhchính. Tín hiệu U B (t ) là nhiễu thu được của kênh bù. U R (t )  UC (t )  k.U B (t ) (1) Trong bộ bù X , mô men tương quan U R (t )U B (t ) đặc trưng cho mối quan hệ giữa tín hiệuU R (t ) và tín hiệu nhiễu kênh bù thu được U B (t ) được tính ...