Дослідженя можливостей звуколокації БпЛА у завданнях моніторингу терористичних загроз

  • В. В. Орлов Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
  • М. І. Лисий Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
  • В. А. Сівак Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
  • Д. А. Купрієнко Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
  • В. М. Кульчицький Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
  • А.Б. Добровольський Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького
Ключові слова: рухомий об’єкт, безпілотний літальний апарат, звуколокація, часова затримка, допплерівська частота, швидке перетворення Фур’є

Анотація

Стаття присвячена дослідженню систем звуколокації безпілотних літальних апаратів для моніторингу терористичних загроз, які є захищеними від засобів радіоелектронної боротьби. В роботі запропоновано звуколоційну систему щодо виявлення рухомих об’єктів, яка побудована за допомогою мережі датчиків, що розміщені в просторі. Основною відмінністю від існуючих звуколокаційних систем є визначення часової затримки не за взаємною кореляційною функцією, а за взаємною функцією невизначеності сигналів між датчиками. Однак застосування методу взаємної функції невизначеності обмежено лише визначенням характеристик для одноцільової ситуації, тобто неможливо оцінити координати у випадку двох цілей, і відповідно, у багатоцільовій ситуації, при атаці великої кількості безпілотних літальних апаратів. Також існує обчислювальна складність обробки широкосмугових сигналів у часовій, спектральній та допплерівській областях. Якщо для нерухомих цілей досить обробки в спектрально-часової області на основі швидкого перетворення Фур’є, то для рухомих цілей потрібна додаткова багатоканальна обробка в області допплерівських частот. Так як число допплерівських каналів порівнянне з розміром вибірки, то обчислювальні витрати суттєво зростають, на кілька порядків, тому для роботи системи звуколокації в реальному часі доцільна розробка програмного забезпечення із застосуванням паралельного програмування, бібліотеки Openmp, відеокарти з векторною та матричною обробкою даних, GPU NVIDIA на основі технології CUDA. Це дозволить прискорити виконання операцій приблизно в 30 разів та забезпечити реалізацію систем на портативних комп’ютерах. Проведений аналіз системи звуколокації показав потенційні можливості визначення координат безпілотних літальних апаратів та інших рухомих об’єктів у тривимірному просторі з точністю, достатньою для подальшого супроводу цілей засобами візуального спостереження.

Біографії авторів

В. В. Орлов, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Орлов В. В., к.т.н., доцент

М. І. Лисий, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Лисий М. І., д.т.н., доцент

В. А. Сівак, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Сівак В. А., д.т.н., доцент

Д. А. Купрієнко, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Купрієнко Д. А., д.в.н., доцент

В. М. Кульчицький, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Кульчицький В. М., к.т.н.

А.Б. Добровольський, Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького

Добровольський А.Б., к.т.н.

Посилання

Перелік посилань

Даник Ю.Г. Аналіз ефективності виявлення тактичних безпілотних літальних апаратів пасивними та активними засобами спостереження / Ю.Г. Даник, М.В. Бугайов // Збірник наукових праць ЖВІ ДУТ. - 2015. - Вип. 10. - С. 5-20.

Самохин В. Ф. Экспериментальное исследование источников шумности беспилотного летательного аппарата с винто-кольцевым движителем в толкающей компоновке / В. Ф. Самохин, С. П. Остроухов, П. А. Мошков~// Электронный журнал «Труды МАИ». - 2013. - Вып. №70. - C. 1-24.

Sinibaldi G. Experimental analysis on the noise of propellers for small UAV / G. Sinibaldi, L. Marino // Applied Acoustics. 2013. - Vol. 74, Iss. 1. - pp. 79-88.

Українське РАЗК «Положення-2» -- електронні «вуха» для артилеристів. -

Режим доступу: http://uprom.info/news/ukrayinski-elektronni-vuha-dlya-artileristiv/

Корольов Р.В. Аналіз сучасних засобів знищення безпілотних літальних апаратів / Р.В. Корольов, Н.О. Королюк, О.В. Петров, К.В. Сюлев // Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних Сил.~–- 2017. - № 4(53). - с. 17-21.

Кирсанов Э.А. Обработка информации в пространственно-распределенных системах радиомониторинга. Статистический и нейросетевой подходы / Э.А. Кирсанов, А.А. Сирота. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2012. - 344 с.

Лантвойт О.Б. Аналіз методів і розробка нового технічного рішення визначення місцеположення об’єкта пасивними засобами локації / О.Б. Лантвойт, М.І. Лисий, І.М. Плосконос // Системи озброєння та військова техніка. - 2010. - Вип. 1 (21). - С. 170-174.

Гурман І.В. Розробка методу зменшення неоднозначності визначення координат наземних об’єктів трипозиційною пасивною системою радіотехнічного контролю / І.В. Гурман, М.І. Лисий, В.В. Орлов // Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. - 2013. - № 52. - С. 23-29.

Martín S. R. Aircraft localization using a passive acoustic method. Experimental test / S. R. Martín et al. // Aerospace Science and Technology. - 2016. - Vol. 48. - p. 246-253.

Saratsyn R. Determination of aircraft current location on the basis of its acoustic noise / R. Saratsyn, F. Yanovsky, E. Chervoniak, O. Zaporozhets // Telecommunications and Radioengineering. - 2015. - Vol. 74 (5). - p. 397-408.

Gembris D. Correlation analysis on GPU systems using NVIDIA’s CUDA / D. Gembris, M. Neeb, M. Gipp, A. Kugel, R. Ma¨nner // Journal of Real-Time Image Processing. - 2011. - Vol. 6, No 4. - p. 275-280.

Yamamoto M. Localization of multiple environmental sound sources by music method with weighted histogram~/ M. Yamamoto, Yo. Tatekura // Inter-noise 2014. - p. 1-9.

STANAG 4671 Ed: 1. UAV SYSTEM AIRWORTHINESS REQUIREMENTS (USAR). URL: http://www.dror-aero.com/link/usar_edition_1.pdf

References

Danyk Yu.H. and Buhaiov M.V. (2015) Analysis of the effectiveness of tactical unmanned aerial vehicles detection by passive and active means of observation. Problemy stvorennia, vyprobuvannia, zastosuvannia ta ekspluatatsii skladnykh informatsiinykh system, Iss. 10, pp. 5-20.

Samokhin V. F., Ostrouhov S. P. and Moshkov P. A. (2013) Experimental Research of Pilotless Vehicle Noise Sources with a Pusher Ducted Propeller. Trudy MAI, 2013, No 70, pp. 1-24.

Sinibaldi G. and Marino L. (2013) Experimental analysis on the noise of propellers for small UAV. Applied Acoustics, Vol. 74, Iss. 1, pp. 79-88. DOI: 10.1016/j.apacoust.2012.06.011

Ukrainian reconnaissance automated sound ranging system «Polozhennia-2» – electronic ``ears'' for artillerists. Available at: https://uprom.info/news/ukrayinski-elektronni-vuha-dlya-artileristiv/

Korolev R. , Koroluk N., Petrov O. and Sulev K. (2017) Analysis of modern means of destruction of unbeiled flying apparatuses, Zbirnyk naukovykh prats Kharkivskoho universytetu Povitrianykh Syl, No 4 (53), pp. 17-21.

Kirsanov E.A. and Sirota A.A. (2012) Obrabotka informatsii v prostranstvenno-raspredelennykh sistemakh radiomonitoringa. Statisticheskii i neirosetevoi podkhody [Information processing in spatially distributed radio monitoring systems. Statistical and neural network approaches], Moskow, Fizmatlit, 344 p.

Lantvoit O.B., Lysyi M.I. and Ploskonos I.M. (2010) The analysis of methods and development of the new technical decision of definition of a site of object by passive means of a location, Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika, No 1 (21), pp. 170-174.

Gurman I. V., Lysyu N. I. and Orlov V. V. (2013) Development of ambiguity reducing method for determining of the ground objects coordinates by three-position passive radiocontrol system, Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 52, pp. 74-83. doi: 10.20535/RADAP.2013.52.74-83.

Martín S.R., Genescà M., Romeu J. and Clot A. (2016) Aircraft localization using a passive acoustic method. Experimental test. Aerospace Science and Technology, Vol. 48, pp. 246-253. DOI: 10.1016/j.ast.2015.11.023

Sinitsyn R.B., Yanovsky F.J., Chervoniak E. and Zaporozhets O. (2015) Determination of aircraft current location on the basis of its acoustic noise. Telecommunications and Radio Engineering, Vol. 74, Iss. 5, pp. 397-408. DOI: 10.1615/telecomradeng.v74.i5.30

Gembris D., Neeb M., Gipp M., Kugel A. and Männer R. (2011) Correlation analysis on GPU systems using NVIDIA’s CUDA. Journal of Real-Time Image Processing, Vol. 6, Iss. 4, pp. 275-280. DOI: 10.1007/s11554-010-0162-9

Yamamoto M. and Tatekura Yo. (2014) Localization of multiple environmental sound sources by music method with weighted histogram. Inter-noise 2014, p. 1-9.

STANAG 4671 Ed: 1. UAV SYSTEM AIRWORTHINESS REQUIREMENTS (USAR) (Requirements to airworthiness systems of unmanned aerial vehicles). URL: http://www.dror-aero.com/link/usar_edition_1.pdf

Опубліковано
2019-09-12
Як цитувати
Орлов, В. В., Лисий, М. І., Сівак, В. А., Купрієнко, Д. А., Кульчицький, В. М. і Добровольський, А. (2019) «Дослідженя можливостей звуколокації БпЛА у завданнях моніторингу терористичних загроз», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (79), с. 24-32. doi: 10.20535/RADAP.2019.79.24-32.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика