European Microwave Week 2016 / European Radar Conference 3-7 октября 2016г, Лондон

Игорь Сидоров, руководитель группы алгоритмического обеспечения АстроСофт, принял участие в конференции EuRAD, проходящей в рамках European Microwave Week (EuMW) 2016 с 3 по 7 октября 2016г. в Лондоне.

European Microwave Week (EuMW) 2016 — крупнейшая международная выставка-конференция, посвящённая микроволнам и радиоволнам, ключевое тематическое событие в Европе, на полях которого ведущие производители и исследовательские организации демонстрируют новые разработки и освещают направления дальнейшего развития.

Ежегодно она проходит в одном из крупнейших городов стран Европейского Союза: Лондон (2001, 2016), Манчестер (2006, 2011) Париж (2000, 2005, 2010, 2016), Рим (2009, 2014), Милан (2002), Нюрнберг (2013), Мюнхен (1999, 2003, 2007) и Амстердам (1998, 2004, 2008, 2012). В этом году она проходила уже в 19 раз и показала высокую заинтересованность участников со всего мира:

8000 м2 выставочной площади, 300 экспонентов, 4000 посетителей выставки, 2000 участников конференций.

В рамках промышленной выставки были представлены решения со всей планеты, в том числе от мировых лидеров: National Instruments, Keysight Techologies, CST, AnSys, Analog Devices и др.

Большинство компаний, принявших участие в выставке, поставляют аппаратные или аппаратно-программные решения в области радиолокационных установок и устройств. Разработкой исключительно программных средств занимаются не более 5% компаний-участников, предположительно, из-за специфики области и высокой степени сложности задач по обработке сигналов и разработке алгоритмов. Крупнейшими из разработчиков ПО были компании CST, MiCian и AnSys, поставляющая ПО для моделирования физических процессов в разных областях: от гидродинамики до радиочастотных антенн.

В рамках программы обмена научным и техническим опытом проводились три специализированные конференции:

1. European Microwave Conference – основная конференция широкого охвата. Темы:
   • Системы с использованием миллиметровых и субмиллиметровых волн;
   • Антенны и распространение волн;
   • Беспроводные технологии;
   • Телекоммуникации (радиочастотные и оптические);
   • Датчики и системы с дистанционным управлением;
   • Измерения и испытания.
2. European Radar Conference (EuRAD) – радиолокаторы: архитектура, системы, подсистемы.


3. European Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC) – интегральные схемы, топология и материалы.

Нашим ключевым интересом являлась конференция EuRAD, посвященная темам:

• Моделирование РЛС и их подсистем: моделирование электромагнитных полей, имитация и измерение, конструирование антенн, активные/пассивные ФАР, технологии приемопередачи и реконфигурируемые подсистемы. Здесь же освещались вопросы разработки в технологиях имитации фоно-целевой обстановки и моделировании работы РЛС.


• Обработка радиолокационных сигналов: научные исследования цифрового формирования луча, многоканальной обработки, интерферометрии, измерения поляризации, томографии, форм сигнала, обнаружения/сопровождения целей и многомерного отображения.


• Архитектура РЛС: разработка датчиков для систем от классических до новейших (когнитивные, биотехнологические, сверхширокополосные).
• Применение: примеры успешных внедрений в области транспорта, дистанционного зондирования земли, обороны и безопасности. Особое внимание было уделено инновационным областям: пассивные РЛС, РЛС ближнего действия, медицина и миллиметровые волны.

Программа конференции, посвященной радарам, уложилась в 3 дня (4, 6 и 7 октября 2016) и оказалась весьма насыщенной и разнообразной. В ходе выступлений ученых и инженеров из различных исследовательских лабораторий, институтов и компаний были подняты актуальные на сегодняшний момент темы и представлены различные подходы к решению сложных и трудоемких задач.

В каждый из дней конференции проходило до 4 параллельных сессий, в рамках которых было проведено порядка 30 выступлений по радарной тематике: доклады, мастер-классы (т.н. workshops), семинары и стендовые сессии.

Наиболее актуальным и полезным нам показался workshop, посвященный моделированию работы РЛС в условиях помех различного происхождения. Этот семинар был проведен тремя лекторами: Simon Watts (UCL), Keith Ward (Igence Radar) – соавторы книги «Sea Clutter: Scattering, the K Distribution and Radar Performance», и Maria Greco (University of Pisa). Они рассказали о различных методах моделирования помех и возможности использования полученных моделей при разработке программной части радара, привели эмпирические и аналитические модели помех, дали несколько полезных ссылок на научную литературу, относящейся к данной тематике. Представленная на семинаре информация оказалась крайне актуальной и полезной для практического применения. На сегодняшний момент подходы к моделированию помех используют как аналитические, так и эмпирические модели (данные получают на основании опытов). При этом отдельные модели должны создаваться для каждого конкретного случая, учитывая особенности региона и данные окружающей среды на конкретный момент времени.

Особое внимание мы также уделили мастер-классу, посвященному радарам с синтезированной апертурой (SAR - Synthetic Aperture Radar; рус. - РСА). В рамках встречи выступали такие эксперты, как Pierfrancesco Lombardi (ученый из University of Rome, Италия), Motoyuki Sato (сотрудница Tohoku University, Япония), Alex Yarovoy (Delft University of Technology) и Dirk Nuessler (исследователь из Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR, Германия). Они рассказали о возможностях улучшения характеристик получаемых изображений за счет усложнения системы РЛС с синтезированной апертурой, их преимуществах, способах применения. Антенны с синтезированной апертурой – это одно из важнейших достижений современной радиолокации. Синтезирование апертуры позволяет значительно повысить разрешающую способность радара и получить более детальное изображение местности, т.н. режим картографирования. Эти технологии широко применяются в бортовых радиолокационных станциях в космических и летательных аппаратах. В рамках этого же семинара были рассмотрены наиболее оптимальные и применяемые алгоритмы получения изображений и аппаратные конфигурации для радаров дальнего и ближнего действия в различных режимах работы. Этот мастер-класс наглядно показал, что в области построения РСА-систем наблюдается тенденция к усложнению аппаратуры: уже сегодня большинство разработчиков и производителей радиолокационных установок создают их по принципу MIMO (multiple-input and multiple-output), т.е. многокомпонентности, что позволяет увеличить разрешающую способность устройства и обойти многие фундаментальные ограничения.

Основная же часть конференции была поделена на несколько секций, включая «Применение радаров в автомобилестроении», «Использование радаров для обнаружения дронов (БПЛА)», «Многокомпонентные радары», «Радары с синтезированной апертурой антенны», «Работа радиолокаторов в условиях сложной окружающей среды», «Радары, работающие в терагерцовом диапазоне» и др. Особое внимание мы уделили секциям и докладам, относящимся к разработкам компании АстроСофт в области ПО для РЛС.

В целях повышения интереса публики в качестве открывающей сессии конференции EuRAD 2016, которая проходила в среду, 5 октября 2016г., была выбрана тема для доклада «Радар Captor для самолетов «Тайфун»: прошлое, настоящее и будущее». Радары Captor на сегодняшний момент лидируют на рынке Европы в области бортовых радиолокационных установок для боевых пилотируемых летательных аппаратов. В докладе обзорно была представлена история создания и выпуска РЛС Captor, описывались сложности, с которыми столкнулись авторы проекта в ходе своей работы и пути их решения. Эти устройства – живое доказательство того, что хорошо спроектированный РЛК способен исправно работать не менее 15 лет, а если в него заложены возможности для модификации и доработок, то и 25-30 лет (это относится к аппаратной составляющей комплекса). Было высказано мнение, что «революции в железе», подобной повсеместному внедрению фазированных антенных решеток, в ближайшем будущем не предвидится, поэтому большинство производителей нацелены на медленное, но стабильное улучшение и модификацию ПО для РЛК, другими словами, ожидается «эволюция» программных компонентов и алгоритмов.

Самым ярким, на наш взгляд, был доклад, связанный с получением РСА изображений инфраструктуры с миллиметровым разрешением в нижнем ТГц диапазоне. Группа исследователей из Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR, S.Stanko, S.Palm, R.Sommer, F.Klöppel, M.Caris и N.Pohl, представила собственную разработку – РСА MIRANDA-300 (Millimeterwave Radar using Analog and New Digital Approach). Доклад описывал историю разработки этого терагерцового устройства, принципы его работы и сопровождался удивительно красочной презентацией, состоящей из изображений, полученных с помощью данного радара.

Также актуальной для нас темой оказалась «Моделирование сложных условий обстановки для датчиков, работающих в миллиметровом диапазоне». Представитель французской компании OKTAL Synthetic Environment N. Douchin рассказал о симуляторе фоно-целевой обстановки для РЛК авиационного базирования. Принцип его работы заключается в расчете электромагнитного рассеяния от объектов в реальном времени. Этот подход к моделированию схож с компьютерными играми, где объекты реального мира изображаются в виде набора полигонов. Представленный продукт призван рассчитывать рассеяние электромагнитного излучения на указанных объектах в реальном времени. Считать в реальном времени пока не получается, но разработчики подошли к этому вплотную. В докладе было описано несколько интересных подходов к упрощению вычислений, метод использования графического ядра в подобных системах и другие полезные наработки, которые могут значительно упростить создание аналогичных программ для моделирования в реальном времени.

Интересными идеями с публикой поделились представители Council for Scientific and Industrial Research, Южная Африка, J. R. van der Merwe, J. J. Strydom и J. E. Cilliers в своем докладе, посвященном моделированию помех от морской поверхности в системе Hardware-in-the-loop. Им удалось добиться генерации помех для тестирования работы радара в режиме реального времени. Hardware-in-the-loop – это система программно-аппаратного моделирования, позволяющая протестировать встроенные системы на максимальном количестве тест-кейсов с минимальными временными затратами в режиме реального времени. Hardware-in-the-loop обычно выступает в качестве прослойки между программной и аппаратной частью: сигнал от тестируемого устройства принимается небольшой антенной и передается на специализированный вычислительный комплекс. Данный комплекс обрабатывает принятый сигнал, добавляя к нему помехи, например, от моря, и отправляет его обратно на устройство, образуя так называемую «петлю» в режиме реального времени.

Два вышеописанных доклада используют походы и принципы, схожие с теми, которые применяет АстроСофт при создании собственного программно-алгоритмического обеспечения обработки радиолокационной информации и имитации работы радиолокационной станции в заданной помехо-целевой обстановке, предназначенный для проверки работоспособности ПО для отечественных РЛК. Программно-аппаратный комплекс имитации АстроСофт позволит профильным организациям снизить сроки и стоимость работ, повысить предсказуемость поведения создаваемых радиолокационных комплексов в различных условиях, что положительно скажется на их качестве и усилит позиции российских предприятий в данной области.

Представители США на конференции EuRAD запомнились нам благодаря своему докладу, посвященному предсказанию сигнатур наземных целей, выполняющих маневр поворота, для наклонных РСА. Обычно на изображениях, полученных с помощью РСА, все движущиеся объекты отображаются в виде искривленных линий, а представленная модель, подкрепленная реальными данными, дает возможность предсказать траекторию движения выбранного объекта, зная характеристики его движения: скорость, направление, ускорение. Автор доклада D. A. Garren, (Naval Postgraduate School, США), отмечает, что данный подход работает только в одном направлении и не дает возможности понять, как двигался объект, видя изображение траектории его движения. Возможно, решение этой более сложной и трудоемкой задачи – следующий этап исследования автора.

В числе участников конференции и выставки оказались разработчики из Project Soli, by Google ATAP в партнерстве с Infineon, которые организовали специальную сессию для презентации революционной разработки – нового сенсора, с высокой точностью распознающего бесконтактные жесты управления с помощью 60 Ггц миниатюрного радара. Эта технология имеет все шансы стать поворотной точкой в области распознавания жестов, т.к. может быть встроена как в небольшие носимые устройства, так и в электронный устройства большого размера (например, домашняя аудио/видеотехника). Разработчики показали, как работает сенсор, рассказали об особенностях разработки и проектирования подобных систем и поделились, как им удалось преодолеть возникшие в ходе работы сложности.

Участие в EuMW 2016 оказалось весьма полезным для АстроСофт и оставило о себе исключительно положительные впечатления: высочайший уровень организации, разнообразие форматов выступлений и профессиональная подготовка тематической программы конференций – все это показывает актуальность направления в целом и тенденцию к развитию технологий в сторону более высоких частот и активного использования их при разработке устройств, прежде всего, гражданского назначения. Помимо этого, участие в Европейской микроволновой неделе – 2016 добавило еще одну карточку в backlog задач АстроСофт: мы точно планируем принять в ней участие в 2017 году, представить свои наработки в виде докладов и представиться на выставке всем участникам и партнерам мероприятия.

В следующем году Европейская микроволновая неделя – 2017 пройдет в Нюрнберге, Германия, в 8 по 13 октября в NURNBERG CONVENTION CENTER. Подробная информация о мероприятии здесь.

Подать тезисы для участия в конференции в качестве докладчика можно до 13 февраля 2017 года.