RU2106653C1

RU2106653C1 - Method of processing of radar signal

Info

Publication number: RU2106653C1
Application number: RU96113391A
Authority: RU
Inventors: Б.Г. Беляев
Original assignee: Научно-исследовательский институт измерительных приборов
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: radiolocation. SUBSTANCE: method can be used in radars for processing of signals. Invention is based on technical task of detection of group objects which signals overlap. Solution of task is based on usage of phenomenon of mutual suppression of overlapping oscillations in limiter. Processing of received radar signal is based on weight processing and comparison of received signal with threshold U_o, on additional weight processing of oscillation after its limitation and on making decision on detection of group objects if signal level after basic processing reaches value U_oi and is below U_oi after additional processing and corresponds to U_oi. Decision in absence of operations for differentiation of signal and of its side lobes during basic processing and on presence of group objects is made if level of signal after additional processing is higher than level of side lobe of signal with limitation. EFFECT: improved authenticity of method. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для обработки сигнала. The invention relates to the field of radar and can be used in radar stations (radar) for signal processing.

В современных РЛС широко используются сигналы достаточно большой длительности с внутриимпульсной модуляцией (Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т.3, М.: Сов.радио, 1979, с.400,402). In modern radars, signals of sufficiently long duration with intrapulse modulation are widely used (Handbook of Radar, edited by M. Skolnik, vol. 3, M .: Sov.radio, 1979, p. 400,402).

Увеличение длительности импульса позволяет увеличить энергию сигнала при сохранении импульсной мощности, а введение внутриимпульсной модуляции обеспечивает разрешающую способность РЛС по дальности. В процессе обработки такого сигнала обеспечивают временное сжатие импульса в согласованном фильтре. Increasing the pulse duration allows increasing the signal energy while maintaining the pulse power, and the introduction of intrapulse modulation provides radar resolution in range. In the process of processing such a signal provide temporary compression of the pulse in a matched filter.

Выходной сигнал после согласованной обработки состоит из сжатого импульса, временное положение которого соответствует по дальности положению объекта (главный лепесток или в дальнейшем - сигнал), и ряда дополнительных откликов (боковых лепестков), соответствующих другим значениям дальности - ложным положениям объекта. The output signal after coordinated processing consists of a compressed pulse, the temporary position of which corresponds to the position of the object (the main lobe or hereinafter - the signal), and a number of additional responses (side lobes) corresponding to other ranges - the false position of the object.

Боковые лепестки существенно меньше по мощности, чем сигнал. Так, для прямоугольного сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) максимальный уровень бокового лепестка (УБЛ) на 13,2 дБ ниже сигнала (там же, с.433 рис. 25 и с. 434, табл.9). Поэтому подавляют боковые лепестки за счет сравнения амплитуды колебания с порогом, который устанавливают выше максимального УБЛ. Но при большом уровне принимаемого колебания наличие боковых лепестков может вызвать ложное обнаружение, при этом вместо одного объекта будет обнаружено несколько ложных, смещенных относительно истинного по дальности. Это приведет к возрастанию уровня ложной тревоги. The side lobes are significantly less in power than the signal. So, for a rectangular signal with linear frequency modulation (LFM), the maximum level of the side lobe (UBL) is 13.2 dB lower than the signal (ibid., P. 433 Fig. 25 and p. 434, Table 9). Therefore, the side lobes are suppressed by comparing the oscillation amplitude with a threshold that is set above the maximum UBL. But with a high level of received oscillation, the presence of side lobes can cause false detection, while instead of one object, several false ones will be detected, offset from the true one in range. This will increase the false alarm rate.

Известен способ обработки сигнала, основанный на фазовом различении (там же, с.172), когда ограничивают принимаемое колебание на уровне, значительно ниже уровня шумов. При этом для широкополосного сигнала соотношение сигнал/шум после ограничения и сжатия колебания уменьшается незначительно (менее, чем 1 дБ, см. там же, с.173) по сравнению со сжатием колебания без ограничения, так что

σ_∂i, σ₀ - дисперсия шума после обработки на входе с ограничением и без ограничения, соответственно;
U_oi - уровень сигнала после сжатия сигнала без ограничения;
U_огр - максимально возможный уровень сигнала после обработки с ограничением (определяется уровнем ограничения колебаний и базой сигнала).A known signal processing method based on phase discrimination (ibid., P. 172), when the received oscillation is limited at a level significantly lower than the noise level. At the same time, for a broadband signal, the signal-to-noise ratio after limiting and compressing the oscillation decreases slightly (less than 1 dB, see ibid., P. 173) as compared to compressing the oscillation without limitation, so

σ _∂i , σ ₀ - noise variance after processing at the input with and without restriction, respectively;
U _oi is the signal level after compression of the signal without limitation;
U _ogre - the maximum possible signal level after processing with restriction (determined by the level of limitation of oscillations and the signal base).

Уровень сигнала после обработки с ограничением не может быть выше U_огр, а за счет воздействия шума с вероятностью P(U_∂≤ U_огр-Kσ_∂i) будет равен
U_∂i≤ U_огр-Kσ_∂i (2)
Причем вероятность U_∂ будет тем выше, чем меньше коэффициент K, например, при K = 0, P (P(U_∂≤ U_огр-Kσ_∂i)) = 1, а при K → 3,P(U_∂≤ U_огр-3σ_∂i) → 0.03..The level of signal after treatment with the restriction can not be higher than U _ogre, and due to effects of noise with the probability P (U ≤ U _∂ _Res -Kσ _∂i) will be equal to
U _∂i ≤ U _ogre -Kσ _∂i (2)
Moreover, the probability U _∂ will be the higher, the smaller the coefficient K, for example, for K = 0, P (P (U _∂ ≤ U _ogre -Kσ _∂i )) = 1, and for K → 3, P (U _∂ ≤ U _ogre -3σ _∂i ) → 0.03 ..

На основании (1) и (2) для i-го сигнала получим:

Недостаток этого способа состоит во взаимном подавлении сигналов от близкорасположенных объектов за счет перекрытия колебаний (там же, с.173). Хотя фильтр сжатия после ограничения обеспечивает разрешение этих колебаний, но уровень их будет ниже, чем от одиночного объекта. Это приведет к уменьшению максимальной дальности обнаружения групповых объектов.Based on (1) and (2) for the i-th signal we get:

The disadvantage of this method is the mutual suppression of signals from nearby objects due to the overlap of oscillations (ibid., P. 173). Although the compression filter after limiting provides the resolution of these oscillations, their level will be lower than from a single object. This will reduce the maximum detection range of group objects.

Наиболее близким техническим решением является весовая обработка принимаемого колебания (там же, с.430). Суть ее состоит в том, что формирование сжатого импульса осуществляют при огибающей частотного спектра, не совпадающей со спектром излученного сигнала. Сжатие сигнала осуществляют, например, путем суммирования частей колебания, снимаемых с отводов линии задержки (ЛЗ). После суммирования частей сигнала получают сжатый сигнал, амплитуду которого и сравнивают с пороговым уровнем. The closest technical solution is the weight processing of the received oscillations (ibid., P.430). Its essence is that the formation of a compressed pulse is carried out with the envelope of the frequency spectrum that does not coincide with the spectrum of the emitted signal. The compression of the signal is carried out, for example, by summing the parts of the oscillations taken from the taps of the delay line (LZ). After summing the signal parts, a compressed signal is obtained, the amplitude of which is compared with a threshold level.

Наиболее распространенным видом весовой обработки является обработка по Хэммингу, поскольку она дает уменьшение бокового лепестка с минус 13,2 дБ до минус 42,8 дБ при приемлемых расширении сигнала на 1,44 дБ и уменьшении отношения сигнал/шум на 1,34 дБ. The most common type of weight processing is Hamming processing, since it gives a side lobe reduction from minus 13.2 dB to minus 42.8 dB with an acceptable signal extension of 1.44 dB and a signal to noise ratio of 1.34 dB.

Недостаток этого способа состоит в том, что ухудшаются условия обнаружения групповых объектов за счет расширения главного лепестка. The disadvantage of this method is that the conditions for detecting group objects are worsened by expanding the main lobe.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: обнаружение групповых объектов, сигналы от которых частично перекрываются. The invention is aimed at solving the following problem: detection of group objects, the signals from which partially overlap.

Эта задача решается на основе использования явления взаимного подавления перекрывающихся сигналов при их сжатии после ограничения. Указанный результат достигается тем, что в известном способе обработки радиолокационного сигнала, основанном на весовой обработке принимаемого колебания и сравнении полученного сигнала с порогом U₀, согласно изобретению, дополнительно проводят весовую обработку колебания после его ограничения и принимают решение об обнаружении групповых объектов, если уровень сигнала после основной обработки достигает значения U_oi, а после дополнительной - ниже уровня U_∂i, соответствующего значению U_oi, а также при отсутствии операций по различению сигнала и его боковых лепестков в основной обработке принимают решение о наличии групповых объектов, если, кроме того, уровень сигнала после дополнительной обработки выше уровня бокового лепестка сигнала с ограничением.This problem is solved by using the phenomenon of mutual suppression of overlapping signals when they are compressed after limitation. This result is achieved by the fact that in the known method of processing a radar signal, based on the weight processing of the received oscillation and comparing the received signal with a threshold U ₀ , according to the invention, the oscillation is further weighted after being limited and a decision is made to detect group objects if the signal level after basic processing reaches the value U _oi, and after an additional - lower level U _∂i, corresponding to the value U _oi, and in the absence of discrimination operations Igna and sidelobe in the main processing of deciding the presence of group objects, if, in addition, the level of signal after further processing above the sidelobe signal constraint.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 изображена последовательность операций известного способа весовой обработки. На фиг. 2 и фиг. 3 приведена схема выполнения операций. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a flowchart of a known weight processing method. In FIG. 2 and FIG. 3 shows a diagram of the operations.

Суть изобретения состоит в том, что наряду с обработкой по известному способу (см. фиг.1), когда проводят весовую обработку принимаемого колебания и сравнивают полученный сигнал с порогом U_oi, проводят точно такую же или аналогичную весовую обработку, но после ограничения колебания, и сравнивают полученный сигнал с порогом U_∂i, величина которого соответствует величине U_oi. При этом, если принятое колебание от одиночного объекта после основной обработки образует сигнал, величина которого достигает величины U_oi, то сигнал после дополнительной обработки в соответствии с (3) достигает с вероятностью P_i= I - P_i(U_∂i) величины U_∂i. При приеме же перекрывшихся колебаний от групповых объектов и такого же уровня сигнал после основной обработки также достигнет уровня U_oi, а после ограничения будет ниже уровня U_∂i за счет взаимного их подавления. Это и является признаком для обнаружения групповых объектов.The essence of the invention lies in the fact that along with the processing according to the known method (see Fig. 1), when the received vibration is weighted and the received signal is compared with the threshold U _oi , exactly the same or similar weight processing is performed, but after the vibration is limited, and comparing the received signal with a threshold U _∂i , the value of which corresponds to the value of U _oi . In this case, if the received oscillation from a single object after processing forms a primary signal whose magnitude reaches a value U _oi, the signal after further processing in accordance with (3) reaches with a probability _{_{P i = I - P i (}} U ∂i) value U _∂i . When receiving overlapping vibrations from group objects of the same level, the signal after the main processing will also reach the level of U _oi , and after limiting it will be lower than the level of U _∂i due to their mutual suppression. This is a sign for detecting group objects.

На этом и основано предлагаемое техническое решение. Последовательность операций способа приведена на фиг.2. The proposed technical solution is based on this. The sequence of operations of the method shown in figure 2.

Если в основной обработке отсутствуют операции, обеспечивающие различение сигнала и его боковых лепестков, то дополнительным условием принятия решения о наличии групповых объектов должно быть условие превышения сигналом после дополнительной обработки уровня наибольшего бокового лепестка, который за счет ограничения колебания фиксирован и зависит для одиночного объекта только от вида весовой функции. If in the main processing there are no operations that distinguish between the signal and its side lobes, then an additional condition for deciding on the presence of group objects should be the condition that the signal exceeds the level of the largest side lobe after the processing, which is fixed and depends on a single object only on kind of weight function.

Последовательность операций способа с этим дополнением иллюстрируется на фиг.3. The process flow with this addition is illustrated in FIG. 3.

Claims

1. A method of processing a radar signal based on weight processing of the received oscillation and comparing the received signal with a threshold of U ₀ , characterized in that they further carry out the weight processing of the oscillation after its limitation and decide to detect group objects if the signal level after the main processing reaches a value U ₀ _i , and after an additional lower level U ₀ _i corresponding to the value of U ₀ _i .

2. The method according to claim 1, characterized in that they decide on the presence of group objects, if, in addition, the signal level after additional processing is higher than the level of the side lobe of the signal with restriction.