طراحی مسیر و تخصیص رادار برای گروهی از پهپادهای همکار با مأموریت اخلال نویزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

این پژوهش به دنبال ایجاد اخلال در یک سامانه راداری یکپارچه متعلق به یک سیستم پدافند هوایی به کمک گروهی از پهپادهای همکار با استفاده از روش جمینگ نویزی می‌باشد. برای این منظور بایستی در ضمن تخصیص بهینه جمرها به هر یک از رادارها، مسیری مناسب برای نفوذ به این سامانه با کمترین احتمال شکست عملیات طراحی شود. بهینه‌سازی با هدف کم شدن استفاده از منابع شامل زمان عملیات، افزایش اختلالات در سیستم رادارها و کاهش احتمال آشکارسازی پهپادها انجام می‌گیرد. احتمال آشکارسازی تابعی از موقعیت و جهت نسبی پهپادها و رادارها و تعداد جمر اختصاص داده شده به هر رادار می‌باشد. با توجه به پیچیدگی محاسباتی یافتن مسیر بهینه در فضای پیوسته، از گسسته‌سازی میدان نبرد با نمونه‌برداری غیریکنواخت به روش لانه زنبوری به جای نمونه‌برداری یکنواخت استفاده می‌شود. این گسسته‌سازی، مسیریابی را به حل مسأله کوتاه‌ترین مسیر مقید روی یک گراف محدود تبدیل می‌نماید. این روش در هر ناحیه‌ای که احتمال انحراف مسیر از خط مستقیم بیشتر باشد، تراکم نمونه‌برداری را افزایش می‌دهد. مسأله تخصیص بهینه جمرها به رادارها نیز به گراف محدودی تبدیل شده و با استفاده از الگوریتم پالس حل می‌شود. در پایان اثربخشی الگوریتم‌های پیشنهادی با شبیه‌سازی یک مأموریت نوعی ایجاد اخلال توسط گروهی از پهپادهای همکار در برابر سامانه پدافند هوایی یکپارچه دشمن نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Path Planning and Target Allocation for a Group of Cooperative UAVs in a Noise Jamming Mission

نویسندگان [English]

  • Abbas Forouzanmehr 1
  • Seyyed M. Mehdi Dehghan 2
1 Master's degree, Electrical and Computer University Complex, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Electrical and Computer University Complex, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research we are looking for finding a way to suppress radars of an integrated air defense system with the help of a group of cooperative UAVs using noise jamming. The purpose of this research is to propose a target allocation and path planning algorithm so that they can fly closer to their target without the risk of being detected. Objective of optimization is to reduce usage of resources including operation time, increase noise level in radars’ receivers and reduce probability of UAVs being detected by search radars. probability of detection depends on relative position and attitude of UAVs and each radar and the number of UAVs jamming each radar. To simplify the computational complexity of solving the path planning problem on a continuous domain, we discretize airspace and use a honeycomb sampling method instead of a uniform sampling method. This discretization reduces the path planning to a constrained shortest path problem over a finite graph. In this method we sample more points in regions where the optimal path is more likely to deviate from a straight-line. The target allocation problem too can be turned into a finite graph and solved using pulse algorithm. Eventually with the help of Computer simulation, the effectiveness of the proposed algorithms is examined in a typical mission of cooperative UAVs jamming an integrated air defense system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Noise Jamming
  • Cooperative UAVs
  • Path Planning
  • Constrained Shortest Path
  • Pulse Algorithm in Finite Directed Graph
  • Honeycomb Sampling

Smiley face

مراجع

[1]     K. Zhang, D. Li, K. Chang, K. Zhang, & D. Li, "Electromagnetic theory for microwaves and optoelectronics," Springer, 1998.
[2]     G. A. T. Warren L. Stutzman, "Antenna Theory and Design," Wiley, 2012, p. 848.
[3]     H. Arai, "Radial Line Slot Antennas," in Handbook of Antenna Technologies, Z. N. Chen, D. Liu, H. Nakano, X. Qing, and T. Zwick, Eds. Singapore: Springer Singapore, pp. 1773-1785, 2016,
[4]     A. H. W. Beck, "Space charge waves, and slow electromagnetic waves," 1958.
[5]     A. F. Harvey, "Periodic and Guiding Structures at Microwave Frequencies," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 8, no. 1, pp. 30-61, 1960.
[6]     A. Tamayo-Domínguez, J.-M. Fernández-González, & M. Sierra-Castañer, "Monopulse RLSA antenna with gap-waveguide feeding network for space debris radar at 94 GHz," in 2018 48th European Microwave Conference (EuMC), pp. 400-403, 2018.
[7]     A. Mazzinghi, M. Albani, A. J. I. A. Freni, & P. Magazine, "LP-RLSA design for low-cost transportable BASYLIS radar [antenna applications corner]," vol. 55, no. 5, pp. 275-285, 2013.
[8]     M. Ando, K. Sakurai, N. Goto, K. Arimura, Y. J. I. t. o. a. Ito, & propagation, "A radial line slot antenna for 12 GHz satellite TV reception," vol. 33, no. 12, pp. 1347-1353, 1985.
[9]     M. Ando, S. Ito, H. Kawasaki, & N. Goto, "Design of a radial line slot antenna with improved input VSWR," Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications), vol. 71, no. 9, pp. 76-91, 1988.
[10]   C. A. Balanis, "Antenna theory: a review," Proceedings of the IEEE, vol. 80, no. 1, pp. 7-23, 1992.
[11]   K. Kelly, F. J. I. T. o. A. Goebels, & Propagation, "Annular slot monopulse antenna arrays," vol. 12, no. 4, pp. 391-403, 1964.
[12]   M. Ando, K. Sakurai, N. J. I. T. o. A. Goto, & Propagation, "Characteristics of a radial line slot antenna for 12 GHz band satellite TV reception," vol. 34, no. 10, pp. 1269-1272, 1986.
[13]   M. Takahashi, J. Takada, M. Ando, & N. Goto, "Characteristics of small-aperture, single-layered, radial-line slot antennas," in IEE Proceedings H (Microwaves, Antennas and Propagation), vol. 139, no. 1, pp. 79-83, 1992.
[14]   M. Takahashi., "Dual circularly polarized radial line slot antennas," vol. 43, no. 8, pp. 874-876, 1995.
[15]   P. W. Davis, M. E. J. I. A. Bialkowski, & P. Magazine, "Linearly polarized radial-line slot-array antennas with improved return-loss performance," vol. 41, no. 1, pp. 52-61, 1999.
[16]   A. Akiyama., "High gain radial line slot antennas for millimetre wave applications," vol. 147, no. 2, pp. 134-138, 2000.
[17]   Y. Kim, J. Lee, H. Chae, J. Park, S.-C. Kim, & S. J. E. L. Nam, "60 GHz band radial line slot array antenna fed by rectangular waveguide," vol. 38, no. 2, pp. 59-60, 2002.
[18]   J. F. González, P. Padilla, G. Expósito-Domínguez, M. J. I. A. Sierra-Castañer, & W. P. Letters, "Lightweight portable planar slot array antenna for satellite communications in X-band," vol. 10, pp. 1409-1412, 2011.
[19]   J. Xu, Z. N. Chen, X. J. I. T. o. A. Qing, & Propagation, "270-GHz LTCC-integrated strip-loaded linearly polarized radial line slot array antenna," vol. 61, no. 4, pp. 1794-1801, 2012.
[20]   T. Nguyen., "An equivalent double layer model for a fast design and analysis of high gain-multilayer radial line slot antennas," vol. 96, no. 11, pp. 2891-2900, 2013.
[21]   C.-W. Yuan, S.-R. Peng, T. Shu, Z.-Q. Li, H. J. I. T. o. A. Wang, & Propagation, "Designs and experiments of a novel radial line slot antenna for high-power microwave application," vol. 61, no. 10, pp. 4940-4946, 2013.
[22]   Y. J. I. T. o. A. Rahmat-Samii & Propagation, "Useful coordinate transformations for antenna applications," vol. 27, no. 4, pp. 571-574, 1979.
[23]   S. Peng, C. Yuan, & T. Shu, "Analysis of a high power microwave radial line slot antenna," Review of Scientific Instruments, vol. 84, no. 7, p. 074701, 2013.
[24]   H. Sasazawa, Y. Oshima, K. Sakurai, M. Ando, N. J. I. t. o. a. Goto, & propagation, "Slot coupling in a radial line slot antenna for 12-GHz band satellite TV reception," vol. 36, no. 9, pp. 1221-1226, 1988.
[25]  X. Pan, C. G. Christodoulou, J. Lawrance, J. McConaha, & M. Landavazo, "Cold & hot tests of an S-band antenna for high power microwave systems," presented at the 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, 2017. Available: http://dx.doi.org/10.1109/apusncursinrsm.2017.8072356
رادار
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 26
شماره پیاپی26، فصلنامه پاییز و زمستان
آذر 1401
صفحه 41-56

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 09 بهمن 1400
  • تاریخ پذیرش: 09 مهر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار