RU2525829C1 - Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment - Google Patents
Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525829C1 RU2525829C1 RU2013106145/07A RU2013106145A RU2525829C1 RU 2525829 C1 RU2525829 C1 RU 2525829C1 RU 2013106145/07 A RU2013106145/07 A RU 2013106145/07A RU 2013106145 A RU2013106145 A RU 2013106145A RU 2525829 C1 RU2525829 C1 RU 2525829C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- range
- signals
- matrix
- carrier frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационным методам и может быть использовано в системах классификации и идентификации воздушных объектов, использующих принцип усреднения признака принадлежности при изменении ракурса объекта, а также в системах построения радиолокационных изображений (РЛИ) объектов методом инверсного синтезирования апертуры.The invention relates to radar methods and can be used in systems for the classification and identification of airborne objects using the principle of averaging the attribute of belonging when changing the angle of the object, as well as in systems for constructing radar images of objects using the inverse aperture synthesis method.
В первых из указанных систем необходимо использовать интервал, в пределах которого сопровождаемый объект максимально изменяет свою ориентацию относительно линии визирования, а в системах построения РЛИ - интервал, на котором угловая скорость поворота объекта является следствием только (исключительно) перемещения центра масс по прямолинейной траектории и не связана с проявлением траекторных нестабильностей полета, т.е. рысканий, кренов и тангажных флюктуации планера.In the first of the indicated systems, it is necessary to use the interval within which the tracked object changes its orientation with respect to the line of sight to the maximum, and in the radar imaging systems, the interval at which the angular velocity of rotation of the object is the result of only (exclusively) moving the center of mass along a straight path and not associated with the manifestation of trajectory flight instabilities, i.e. yaw, roll and pitch fluctuations of the glider.
Известен радиолокационный способ выявления закона изменения угловой скорости поворота
Сущность этого способа выявления закона
Первым импульсом в каждой последовательности с перестройкой частоты является импульс на частоте f0. После приема, перевода из аналоговой в цифровую форму и записи в ОЗУ параметров отраженных сигналов осуществляют формирование прямоугольного двумерного массива данных, именуемого матрицей многочастотно-синтезированного рассеяния (ММСР), для чего предварительно в пределах каждой последовательности СПНЧ осуществляют в ОЗУ перестановку зарегистрированных данных, обеспечивая их последовательное расположение в столбцах ММСР в порядке монотонного возрастания частоты от f0 до (f0+Fпер). В результате получают двумерный массив данных, столбцы которого расположены в соответствии с номерами излучаемых (и соответственно принимаемых) последовательностей СПНЧ, а данные в столбцах расположены не в порядке излучения по случайному закону, а в порядке монотонного изменения частоты излучения от f0 до (f0+Fпер). Таким образом, в каждой строке массива располагают амплитуды и фазы сигналов одинаковой частоты. The first pulse in each sequence with frequency tuning is the pulse at a frequency f 0 . After receiving, converting from analog to digital form and writing to the RAM the parameters of the reflected signals, a rectangular two-dimensional data array is formed, referred to as a multi-frequency synthesized scattering matrix (MSSR), for which, within each sequence of the SPNC, the registered data are rearranged in RAM, providing them sequential arrangement in the columns of the MMR in the order of a monotonic increase in frequency from f 0 to (f 0 + F per ). As a result, a two-dimensional data array is obtained, the columns of which are arranged in accordance with the numbers of the transmitted (and correspondingly received) TPS sequences, and the data in the columns are not arranged in random order of emission, but in the order of a monotonic change in the radiation frequency from f 0 to (f 0 + F per ). Thus, in each row of the array, the amplitudes and phases of the signals of the same frequency are arranged.
Данные об отраженных сигналах записывают в элементы ММСР в комплексном виде, а именно после приема каждой m-й пачки СПНЧ из амплитуды Δk и фазы φk k-го отраженного импульса формируют комплексное значение этого отраженного импульса в виде
В результате получают (M-2N-1) коэффициентов корреляции (КК) ρ и соответствующих им моментов времени, которые запоминают в соответствующих элементах массива D1 ОЗУ. Анализируют информацию, записанную в массив D1, и находят в них момент времени, соответствующий минимальному КК или максимальному КК. В соответствии с физическим смыслом КК считают, что в момент времени, когда КК минимален, угловая скорость поворота ЛА
Предложенный в [1] способ выявления закона
Другим существенным недостатком способа-прототипа [1] является невозможность повышения отношения сигнал/шум за счет когерентного сложения сигналов перед формированием одночастотной отражательной характеристики ЛА в виде массива M12. Использование же часто повторяющихся пачек сигналов на частоте f0 еще больше снизит помехоустойчивость и увеличит длительность последовательности СПНЧ Тпосл, чем существенно усложнит обработку сигналов. В помехах и шумах отражательная характеристика ЛА на частоте f0 не сможет с выразительностью показывать моменты максимизации и минимизации
Задачей изобретения является разработка способа выявления закона изменения угловой скорости поворота ЛА относительно линии визирования при последовательном излучении фракций СПНЧ без организации более частого излучения одночастотных сигналов, так как такое излучение снижает помехоустойчивость перспективного многочастотного режима радиолокационного сопровождения и формирования РЛИ ЛА.The objective of the invention is to develop a method for detecting the law of change in the angular velocity of rotation of an aircraft relative to the line of sight with sequential radiation of fractions of the SPNCH without organizing more frequent radiation of single-frequency signals, since such radiation reduces the noise immunity of a promising multi-frequency mode of radar tracking and the formation of radar information.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать тот факт, что амплитудно-фазовые флюктуации сигналов, отраженных ЛА, становятся интенсивнее при увеличении угловой скорости поворота сопровождаемого ЛА. При этом другие факторы, влияющие на степень флюктуации радиолокационных отражений, должны быть нейтрализованы. К этим факторам относятся радиальное приближение (удаление) ЛА к радиолокационной станции (РЛС), турбовинтовая модуляция отраженных сигналов и наличие шумов (помех) произвольного происхождения. Следовательно, необходимо построить систему обработки отраженных сигналов так, чтобы максимально снизить влияние негативных факторов и эффективно выделить полезные флюктуации, связанные исключительно с поворотами ЛА относительно линии визирования РЛС.To solve this problem, it is proposed to use the fact that the amplitude-phase fluctuations of the signals reflected by the aircraft become more intense with an increase in the angular velocity of rotation of the accompanied aircraft. However, other factors affecting the degree of fluctuation of radar reflections should be neutralized. These factors include the radial approach (removal) of an aircraft to a radar station (radar), turboprop modulation of the reflected signals and the presence of noise (interference) of arbitrary origin. Therefore, it is necessary to build a system for processing the reflected signals in such a way as to minimize the influence of negative factors and effectively highlight useful fluctuations associated exclusively with the turns of the aircraft relative to the radar line of sight.
В первую очередь, рассмотрим порядок устранения негативных факторов, а затем проверим возможность выделения интенсивности поворотов ЛА по соответствующей интенсивности амплитудно-фазовых флюктуации отраженных сигналов.First of all, we consider the procedure for eliminating negative factors, and then check the possibility of distinguishing the intensity of aircraft turns by the corresponding intensity of the amplitude-phase fluctuations of the reflected signals.
Известно [3, 4], что приближение или удаление объектов отражения радиоволн не влияет на амплитуду отраженных сигналов, но вносит фазовые добавки, кратные дробной части волнового числа 2π/λ, где λ - длина волны (для совмещенной РЛС за счет двойного хода электромагнитной волны речь должна идти о дробной части числа 4π/λ). Следовательно, на первом шаге необходимо вычислить радиальную скорость ЛА и устранить изменения фаз в принимаемых сигналах, связанные с изменением расстояния до ЛА.It is known [3, 4] that the approximation or removal of objects of reflection of radio waves does not affect the amplitude of the reflected signals, but introduces phase additions that are multiples of the fractional part of the wave number 2π / λ, where λ is the wavelength (for a combined radar due to the double course of the electromagnetic wave it should be a fraction of the number 4π / λ). Therefore, in the first step, it is necessary to calculate the radial speed of the aircraft and eliminate the phase changes in the received signals associated with the change in the distance to the aircraft.
Негативное влияние шумов и распределенных заградительных помех традиционно устраняется в современных РЛС на основе когерентного сложения принимаемых сигналов [3, 4]. В данном случае когерентное сложение (накопление) полезных сигналов и сопутствующее автоматическое повышение разрешающей способности по дальности предлагается осуществить методом проведения обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ) с фракцией принятых отраженных от ЛА реализаций в пределах каждой последовательности СПНЧ. Перестановка сигналов в порядке монотонного увеличения несущей частоты (в пределах пачки СПНЧ со случайным законом изменения несущей частоты) позволяет сформировать в ОЗУ частотную характеристику ЛА, т.е. зависимость величины амплитуды и фазы отраженных сигналов от изменения частоты. Если объект на интервале облучения его последовательностью СПНЧ сохраняет относительное постоянство пространственного положения, то методом обратного БПФ из вектора частотной характеристики можно получить импульсную характеристику ЛА, как зависимость его отражательных свойств от изменения времени контакта радиолокационного сигнала сверхкороткой длительности (порядка наносекунд) постоянной амплитуды с элементами поверхности ЛА [5]. Импульсная характеристика ЛА с учетом скорости распределения волн (скорости света с) может быть пересчитана в дальностный портрет объекта, т.е. в зависимость отражательных свойств объекта от координаты радиальной дальности (вдоль линии визирования). При неизменности положения ЛА в течение Тпосл в дальностном портрете (ДлП) обеспечивается когерентное сложение отражений на разных частотах и повышается результирующее отношение сигнал-шум. То есть для обеспечения помехоустойчивости целесообразно выделять информацию об угловой скорости поворота
Для устранения фазовых сдвигов, связанных с радиальным движением ЛА, может использоваться рекуррентный алгоритм вычитания из фазы принятого сигнала фазового компонента, обусловленного исключительно изменением расстояния до ЛА. Рекуррентность нужна в случае использования вобуляции частоты повторения импульсов. Если же период повторения постоянен, то компенсацию можно проводить по универсальной формуле, приведенной в [6-8]. Однако оба эти подхода предполагают знание радиальной скорости движения ЛА, вычисляемой на предварительном этапе стандартным методом в режиме одночастотного зондирования [7].To eliminate the phase shifts associated with the radial movement of the aircraft, a recursive algorithm can be used to subtract the phase component from the phase of the received signal, caused solely by a change in the distance to the aircraft. Recurrence is needed when using the wobble pulse repetition rate. If the repetition period is constant, then compensation can be carried out according to the universal formula given in [6-8]. However, both of these approaches require knowledge of the radial speed of the aircraft, calculated at the preliminary stage by the standard method in the single-frequency sounding mode [7].
В данном же случае применение излучения одночастотных сигналов предложено исключить из соображений повышения помехоустойчивости режима сопровождения. Поэтому для устранения фазовых набегов радиального характера в данном случае уместно использование способа, описанного в [8, 9]. Этот способ построения информативного дальностного портрета и оценки радиальной скорости ЛА сам основан на компенсации рассматриваемых фазовых сдвигов, обусловленных его радиальным движением. Поскольку данный способ достаточно подробно описан в [9], то нет необходимости подробно излагать его сущность. Предлагается в рамках данного изобретения считать применение способа [9] целесообразным, эффективным, доказанным и называть его способом компенсации «дальностных» фазовых набегов (т.е. связанных с изменением дальности до ЛА) методом минимума энтропии.In this case, the use of radiation of single-frequency signals is proposed to be excluded from considerations of increasing the noise immunity of the tracking mode. Therefore, to eliminate phase raids of a radial nature, in this case, it is appropriate to use the method described in [8, 9]. This method of constructing an informative long-range portrait and estimating the radial speed of the aircraft itself is based on the compensation of the considered phase shifts due to its radial movement. Since this method is described in sufficient detail in [9], there is no need to expound its essence in detail. It is proposed in the framework of this invention to consider the application of the method [9] appropriate, effective, proven and call it a method of compensating for "range" phase incursions (that is, associated with a change in range to the aircraft) by the minimum entropy method.
Третий негативный фактор, связанный с проявлением турбовинтового эффекта (ТВЭ), устраняется за счет использования предлагаемого способа изменения частоты зондирования в пределах каждой последовательности СПНЧ по случайному закону. Случайное изменение частоты зондирующих сигналов в пачках нарушает закономерный характер проявления в параметрах отражений турбовинтовой модуляции и как следствие ведет к «размазыванию» потенциально возможных ложных турбовинтовых составляющих в структуре формируемых дальностных портретов.The third negative factor associated with the manifestation of the turboprop effect (TVE) is eliminated through the use of the proposed method for changing the sounding frequency within each sequence of the SPS according to a random law. A random change in the frequency of the probing signals in packs violates the regular nature of the manifestation of turboprop modulation in the reflection parameters and, as a result, leads to the “smearing” of potential false turboprop components in the structure of the formed long-range portraits.
Таким образом, устранение негативных для выявления закона
1) применения в пачках СПНЧ случайного закона перестройки;1) the application of the random law of adjustment in the SPCH packets;
2) когерентного сложения отражений от элементов конструкции ЛА методом обратного БПФ с его частотной характеристикой;2) coherent addition of reflections from aircraft structural elements by the inverse FFT method with its frequency response;
3) устранения дальностных фазовых набегов в процессе формирования ДлП объекта методом минимума энтропии в соответствии со способом [9].3) the elimination of long-range phase incursions during the formation of the object's DLP by the minimum entropy method in accordance with the method [9].
Для выявления (выделения) закона изменения угловой скорости
Предшествующее построению траекторной характеристики формирование ДлП ЛА предлагается осуществить после излучения и приема отраженных от ЛА пачек СПНЧ. В излучаемых пачках используемые частоты зондирующих сигналов должны подчиняться случайному закону, не повторяющемуся от пачки к пачке. Причем в данном случае сигналы на частоте f0 не являются исключением.It is proposed that the formation of the aircraft DLP preceding the construction of the trajectory characteristic be performed after radiation and reception of SPCH packets reflected from the aircraft. In emitted bursts, the used frequencies of the probing signals must obey a random law that does not repeat from burst to burst. Moreover, in this case, the signals at a frequency f 0 are no exception.
При линейном изменении несущей частоты в пачке СПНЧ частота первого импульса (первая частота) равна f1=f0, частота второго импульса (вторая частота) равна f2=f0+Δf, частота третьего импульса (третья частота) равна f3=f0+2Δf и так далее, так что частота K-го импульса (K-я частота) равна fK=f0+(K-1)Δf, где Δf - щаг перестройки (интервал изменения) частоты между смежными по номеру импульсами. Если все К частот являются априори известными, то можно расположить импульсы разных частот в пачке хаотично, по случайному закону, причем закон должен обязательно изменяться от пачки к пачке [1].With a linear change in the carrier frequency in the SPSF packet, the frequency of the first pulse (first frequency) is f 1 = f 0 , the frequency of the second pulse (second frequency) is f 2 = f 0 + Δf, the frequency of the third pulse (third frequency) is f 3 = f 0 + 2Δf and so on, so that the frequency of the Kth pulse (Kth frequency) is f K = f 0 + (K-1) Δf, where Δf is the tuning step (interval of change) of the frequency between pulses adjacent by number. If all K frequencies are a priori known, then it is possible to arrange the pulses of different frequencies in a packet randomly, according to a random law, and the law must necessarily change from packet to packet [1].
Длительность пачек Тпосл не должна превышать 5 мс. В этом случае перемещением ЛА на интервале излучения всех импульсов пачки можно пренебречь. Величину 5 мс принято называть интервалом истинной когерентности, т.е. интервалом, на котором полученные от объекта отраженные сигналы являются когерентными вследствие неподвижности объекта.The duration of the packets T last should not exceed 5 ms. In this case, the movement of the aircraft in the emission interval of all burst pulses can be neglected. The value of 5 ms is usually called the interval of true coherence, i.e. the interval at which the reflected signals received from the object are coherent due to the immobility of the object.
После приема каждой m-й пачки СПНЧ из амплитуды Ak и фазы φk k-го отраженного импульса формируют комплексное значение этого отраженного сигнала
В целях снижения степени влияния вредных шумов и устранения фазовых искажений, связанных с радиальным движением ЛА, с каждым вектором-столбцом ИММСР проводят операцию обратного БПФ в сочетании с компенсацией «дальностных» фазовых набегов методом минимума энтропии [9]. За счет когерентного сложения отражений на разных частотах повышается результирующее отношение сигнал-шум и формируется ДлП ЛА, соответствующий варианту гипотетической остановки ЛА в пространстве, иначе говоря, - варианту отсутствия радиального перемещения ЛА. Сформированный в m-м столбце ДлП
Из векторов дальностных портретов ЛА в ОЗУ РЛС формируют двумерную избыточную дальностно-временную матрицу рассеяния (ИДВМР), заменяя в ИММСР каждый m-й столбец отражений на разных частотах на соответствующий m-й вектор дальностного портрета. Аналитически ИДВМР
где Hm - амплитуда импульсного отклика в m-м дальностном портрете в k-м элементе разрешения по дальности [5-7], ξkm - фаза импульсного отклика в m-м дальностном портрете в k-м элементе разрешения по дальности, полученная после проведения обратного БПФ с вектором отражений от воздушного объекта m-й пачки СПНЧ.where H m is the amplitude of the impulse response in the m-th range portrait in the k-th range resolution element [5-7], ξ km is the phase of the impulse response in the m-th range portrait in the k-th range resolution element obtained after conducting an inverse FFT with a vector of reflections from the airborne object of the m-th packet of SPCH.
В k-й строке ИДВМР
В первом по счету дальностном портрете ЛА путем сравнения модулей его элементов
В ИДВМР
Следующим (основным) этапом выявления закона
где
Тем самым вычисляется усредненное по всем значащим информативным элементам дальности значение разности между косинусными составляющими смежных дальностных портретов и синусными составляющими смежных ДлП, в данном случае смежными считаются m-й и (m+1)-й ДлП.Thus, the difference value between the cosine components of adjacent range portraits and the sine components of adjacent DLPs, averaged over all significant informative range elements, is calculated, in this case the mth and (m + 1) -th DLPs are considered adjacent.
Из m-х значений, вычисленных но формуле (4), формируется полная ТХ ЛА, включающая (M-1) элементов.Of the m-x values calculated using formula (4), the full TX aircraft is formed, including (M-1) elements.
Графическая интерпретация траекторной характеристики ЛА, полученной методом математического моделирования, представлена на фиг.2. Пунктиром на фиг.2 обозначен истинный закон изменения угловой скорости (ЗИУС) ЛА, находящегося на дальности 30 км, высоте 1 км, движущегося со скоростью 100 м/с под курсовым углом 30° с рысканиями планера амплитудой 2° и средней угловой скоростью рыскания
Как видно из фиг.2, изрезанность сформированной изначально ТХ слишком сильна, что не позволяет проводить ее автоматизированный анализ. Для сглаживания ТХ предлагается использовать метод скользящего среднего на основе расчетов каждого m-го сглаженного значения ТХ по формулеAs can be seen from figure 2, the ruggedness of the originally formed TX is too strong, which does not allow for its automated analysis. To smooth TX, it is proposed to use the moving average method based on calculations of each m-th smoothed TX value according to the formula
где число отсчетов Mчв частной выборки, выделенной из генеральной выборки, определяется по формулеwhere the number of samples M hv of the private sample extracted from the general sample is determined by the formula
исходя из того, что время набора отсчетов в частную выборку не должно превышать четверти минимального периода TTH min рысканий при траекторных нестабильностях полета ЛА в турбулентной атмосфере, а также из того, что отсчеты в ТХ следуют через период времени, равный длительности пачки СПНС Tпосл. В данном случае предлагается использовать пятую часть минимального периода рысканий планера TTH min, составляющего величину порядка 1 с.based on the fact that the time of sampling in a private sample should not exceed a quarter of the minimum period T TH min of yaw during trajectory instabilities of the flight of an aircraft in a turbulent atmosphere, and also because the readings in the TX follow after a period of time equal to the duration of the SPS packet T last . In this case, it is proposed to use a fifth of the minimum glider yaw period T TH min , which is about 1 s.
Для формирования более качественной, ровной, пригодной для автоматизированного анализа сглаженной ТХ предлагается повторять процесс сглаживания исходной ТХ воздушного объекта 5 раз.To create a better, smoother, smoother TX more smooth, suitable for automated analysis, it is proposed to repeat the process of smoothing the original TX of an air object 5 times.
Графический вид сглаженной траекторной характеристики, соответствующей исходной ТХ (фиг.2), показан на фиг.3. Как видно, эта ТХ вполне пригодна для определения интервалов с максимальной, минимальной и средней угловой скоростью поворота ЛА относительно линии визирования. Аналитически сглаженную ТХ можно выразить объединением ее элементов
Для выявления закона
Предложенный способ является более эффективным по сравнению с прототипом [1], так как он не требует более частого излучения сигналов на основной частоте f0, а также анализирует информацию о сопровождаемом ВО лишь после когерентного суммирования сигналов в ДлП, т.е. менее чувствителен к помехам и шумам приемника. Способ рекомендуется к использованию в радиолокационных системах классификации ВО, требующих усреднения признаков классификации по ракурсу, а также в системах формирования РЛИ ВО для определения наиболее информативных интервалов инверсного синтезирования.The proposed method is more efficient compared to the prototype [1], since it does not require more frequent emission of signals at the fundamental frequency f 0 , and also analyzes information about the accompanied HE only after coherent summation of the signals in the DL, i.e. less sensitive to interference and noise of the receiver. The method is recommended for use in radar classification systems VO, requiring averaging of the signs of classification by angle, as well as in the formation of radar data in order to determine the most informative intervals of inverse synthesis.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2234110. Способ построения двумерного радиолокационного изображения воздушной цели. Митрофанов Д.Г., Бортовик В.В. и др. Заявка №2003100255. БИПМ №22 от 10.08.2004. С.546-548 (прототип).1. RF patent No. 2234110. A method of constructing a two-dimensional radar image of an air target. Mitrofanov D.G., Bortovik V.V. and other Application No. 2003100255. BIPM No. 22 dated 08/10/2004. S.546-548 (prototype).
2. Митрофанов Д.Г., Прохоркин А.Г., Нефедов С.И. Измерение поперечных размеров летательных аппаратов по частотной протяженности доплеровского портрета // Радиотехника. 2008 №1. С.84-90.2. Mitrofanov D.G., Prokhorkin A.G., Nefedov S.I. Measurement of the transverse dimensions of aircraft by the frequency extent of the Doppler portrait // Radio Engineering. 2008 No. 1. S.84-90.
3. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. радио, 1970. - 560 с.3. Theoretical Foundations of Radar / Ed. POISON. Shirman. - M .: Owls. Radio, 1970 .-- 560 p.
4. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. - М.: Сов. радио, 1973. - 496 с.4. Finkelstein M.I. Basics of radar. Textbook for high schools. - M .: Owls. Radio, 1973.- 496 p.
5. Митрофанов Д.Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета // Радиотехника и электроника. РАН, 2002. №7. С.852-859.5. Mitrofanov D.G. Formation of a two-dimensional radar image of a target with trajectory flight instabilities // Radio engineering and electronics. RAS, 2002. No. 7. S.852-859.
6. Митрофанов Д.Г. Комплексный адаптивный метод построения радиолокационных изображений в системах управления двойного назначения // Теория и системы управления. Известия РАН. 2006. №1-2. С.101-118.6. Mitrofanov D.G. A complex adaptive method for constructing radar images in dual-purpose control systems // Theory and Control Systems. Proceedings of the RAS. 2006. No. 1-2. S.101-118.
7. Митрофанов Д.Г. Метод построения радиолокационных изображений аэродинамических летательных аппаратов // Полет. 2006. №11. С 52-60.7. Mitrofanov D.G. The method of constructing radar images of aerodynamic aircraft // Flight. 2006. No. 11. S 52-60.
8. Майоров Д.А., Савостьянов В.Ю., Митрофанов Д.Г. Измерение радиальной скорости воздушных объектов в режиме перестройки частоты // Измерительная техника. 2008. №2. С 43-47.8. Mayorov D.A., Savostyanov V.Yu., Mitrofanov D.G. Measurement of the radial speed of airborne objects in the frequency tuning mode // Measuring technique. 2008. No2. C 43-47.
9. Патент №2326402 от 10.06.2008. Способ измерения радиальной скорости воздушной цели в режиме перестройки частоты от импульса к импульсу. Савостьянов В.Ю., Майоров Д.А., Прохоркин А.Г., Митрофанов Д.Г. Опубл. 10.06.2008. БИПМ №16. Часть III. С.752.9. Patent No. 2226402 dated 06/10/2008. A method of measuring the radial speed of an air target in the frequency tuning mode from pulse to pulse. Savostyanov V.Yu., Mayorov D.A., Prokhorkin A.G., Mitrofanov D.G. Publ. 06/10/2008. BIPM No. 16. Part III. S.752.
Claims (1)
отличающийся тем, что при формировании матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния используют число М столбцов в ней, подчиненное неравенству M>>22N, а число строк К оставляют равным K=2N, сформированную при таких условиях матрицу многочастотно-синтезированного рассеяния именуют избыточной матрицей многочастотно-синтезированного рассеяния, каждому элементу сформированной избыточной матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния присваивают индексы k и m, где k - номер строки, a m - номер столбца избыточной матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния, таким образом комплексное значение отраженного сигнала в m-м столбце k-й строки избыточной матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния получает обозначение , где Аkm и φkm - соответственно амплитуда и фаза отраженного сигнала, принятого в m-й последовательности сигналов с перестройкой несущей частоты на k-й частоте, после перестановки данных в каждом m-м столбце в порядке монотонного возрастания несущей частоты проводят с вектором комплексных данных этого столбца избыточной матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния операцию обратного быстрого преобразования Фурье в сочетании с компенсацией дальностных фазовых набегов методом минимума энтропии, в результате из каждого m-го столбца избыточной матрицы многочастотно-синтезированного рассеяния получают m-й вектор комплексных чисел , называемый иными словами m-м дальностным портретом воздушного объекта или вектором m-го дальностного портрета, из векторов полученных дальностных портретов в порядке возрастания их номеров формируют избыточную дальностно-временную матрицу рассеяния с М столбцами и К строками, имеющую аналитическую запись вида
,
где Нkm - амплитуда импульсного отклика в m-м дальностном портрете в k-м элементе разрешения по дальности, ξkm - фаза импульсного отклика в m-м дальностном портрете в k-м элементе разрешения по дальности, полученная после проведения обратного быстрого преобразования Фурье с вектором отражений от воздушного объекта m-й пачки сигналов с перестройкой несущей частоты, определяют величину порогового уровня Нп путем нахождения среднего, по всей избыточной дальностно-временной матрице рассеяния, значения модуля элемента матрицы по формуле
,
сравнивают величины модулей элементов первого столбца избыточной дальностно-временной матрицы рассеяния с величиной Нп и в случае выполнения условия элементы k-й строки избыточной дальностно-временной матрицы рассеяния оставляют без изменения, в противном же случае обнуляют все элементы k-й строки этой матрицы, формируют траекторную характеристику воздушного объекта как зависимость, показывающую изменение суммы разностей комплексных амплитуд смежных дальностных портретов в соответствии с изменением номера дальностного портрета, для этого рассчитывают m-е значение траекторной характеристики воздушного объекта по формуле где и - соответственно косинусная и синусная квадратурные составляющие k-го элемента разрешения по дальности в m-м дальностном портрете, - порядковый номер дальностного портрета или вектора-столбца в избыточной дальностно-временной матрице рассеяния, пять раз подряд проводят процедуру сглаживания траекторной характеристики воздушного объекта, для чего предварительно определяют число элементов Мчв частной выборки, представляющей собой взятые подряд элементы траекторной характеристики воздушного объекта, по формуле , где TTHmin - минимальный период рысканий планера воздушного объекта при траекторных нестабильностях полета в турбулентной атмосфере, составляющий величину порядка 1 с, а затем определяют m-е значение сглаженной траекторной характеристики воздушного объекта по формуле
,
пятикратно сглаженную траекторную характеристику воздушного объекта используют в качестве закона изменения угловой скорости поворота сопровождаемого воздушного объекта с течением времени с учетом того, что время излучения Тизл m m-й последовательности сигналов с перестройкой несущей частоты связано с соответствующим номером uсгл m сглаженной траекторной характеристики воздушного объекта выражением Тизл m≈Тпосл(m+Мчв/2). A radar method for detecting the law of change in the angular velocity of rotation of an airborne vehicle being followed by successively received signal reflections with carrier frequency tuning, which means that sequences of signals with carrier frequency tuning of 2 N pulses (N = 8.9) each are emitted in the direction of the airborne object the frequency of these pulses varies from pulse to pulse in the range from f 0 to (f 0 + F per ), where f 0 is the initial carrier frequency of the quasi-optical reflection region of the centimeter range, F per is the range the azone, in which the frequency is tuned from pulse to pulse with an interval Δf = F lane / (2 N -1), receive signals reflected from the airborne object, along the received reflected signals they accompany the airborne object in angular coordinates and range, are recorded in random access memory amplitudes and phases, as well as the number and time of reception of reflected signals with tuning of the carrier frequency, and these data are recorded on a time interval T 3 , an order of magnitude greater than 2 2N T and , where T and is the pulse repetition period, and the teaching of each sequence of signals with the tuning of the carrier frequency of 2 N pulses is carried out during the time interval T last not exceeding 5 ms, i.e. over a period of time, an order of magnitude shorter than the correlation interval of the trajectory instabilities of the flight of an air object, while the pulse frequency of each signal sequence with the tuning of the carrier frequency of 2 N pulses is changed based on the condition that within each 2 N- pulse sequence the frequency of each pulse is repeated only once, after receiving, converting from analog to digital and writing to the random-access memory, the parameters of the reflected signals are formed a rectangular two-dimensional data array called a multi-frequency synthesized scattering matrix, for which, within each sequence of signals with carrier frequency tuning, the registered data are rearranged in the random access memory, providing their sequential arrangement in the columns of the multi-frequency synthesized scattering matrix in the order of a monotonic increase in frequency from f 0 to (f 0 + F lane) to yield a two-dimensional array of data columns whose p found on the rear according to the numbers of emitted and correspondingly received sequences with the rearrangement of carrier signals, and the data in the columns are arranged in the order of monotonous change the emission frequency of f 0 to (f 0 + F lane) thus in each row of the array have phase and amplitude the reflected signals of the same frequency, the data on the parameters of the reflected signals are recorded in the matrix elements of the multi-frequency synthesized scattering in a complex form, namely, after receiving each m-th packet of signals from tuning th carrier frequency from the amplitude A k and phase φ k k-th echo pulse is formed for recording a complex value of the reflected pulse as ,
characterized in that when forming a multi-frequency synthesized scattering matrix, the number M of columns in it is used, subject to the inequality M >> 2 2N , and the number of rows K is left equal to K = 2 N , the multi-frequency synthesized scattering matrix formed under such conditions is called the excess multi-frequency matrix synthesized scattering, each element of the formed excess matrix of multi-frequency synthesized scattering is assigned indices k and m, where k is the row number, am is the column number of the excess matrix of the multi-frequency synthesized scattering, so the complex value of the reflected signal in the mth column of the kth row of the excess matrix of multi-frequency synthesized scattering is denoted , where A km and φ km are, respectively, the amplitude and phase of the reflected signal received in the mth sequence of signals with tuning of the carrier frequency at the kth frequency, after rearranging the data in each mth column in the order of a monotonous increase in the carrier frequency is carried out with a vector the complex data of this column of the excess matrix of multi-frequency synthesized scattering the inverse fast Fourier transform operation in combination with the compensation of long-range phase incursions by the minimum entropy method, as a result of each m-th column from ytochnoy matrix of multi-frequency-synthesized dispersion obtained m-th vector of complex numbers , called in other words the m-th range portrait of an air object or the vector of the m-th range portrait, from the vectors of the obtained range portraits, in order of increasing numbers, an excess long-range scattering matrix with M columns and K rows is formed, having an analytical record of the form
,
where H km is the amplitude of the impulse response in the m-th range portrait in the k-th range resolution element, ξ km is the phase of the impulse response in the m-th range portrait in the k-th range resolution element obtained after performing the inverse fast Fourier transform with the vector of reflections from the airborne object of the mth packet of signals with tuning of the carrier frequency, the threshold level value H p is determined by finding the average, over the entire excess distance-time scattering matrix, the module element matrix values by the formula
,
comparing the magnitudes of the elements of the first column of the excess long-range time-scattering matrix with the value of H p and if the condition the elements of the kth row of the excess long-range time-scattering matrix are left unchanged; otherwise, all the elements of the kth row of this matrix are reset to zero, form the trajectory characteristic of the air object as a dependence showing the change in the sum of the differences of the complex amplitudes of adjacent range portraits in accordance with the change range portrait numbers, for this, the mth value of the trajectory characteristic of the air object is calculated according to the formula Where and - respectively cosine and sinus quadrature components of the k-th range resolution element in the m-th range portrait, - the serial number of the range portrait or column vector in the excess long-range time-scattering matrix, five times in a row carry out the procedure of smoothing the trajectory characteristics of an air object, for which the number of elements Mf of a private sample representing consecutive elements of the trajectory characteristics of an air object is preliminarily determined by the formula , where T THmin is the minimum period of yaw of the airborne glider during trajectory flight instabilities in a turbulent atmosphere, amounting to about 1 s, and then the mth value of the smoothed trajectory characteristic of the airborne object is determined by the formula
,
the fivefold smoothed trajectory characteristic of an air object is used as a law of change in the angular velocity of rotation of the followed air object over time, taking into account the fact that the radiation time T rad m mth sequence of signals with tuning of the carrier frequency is associated with the corresponding number u sm m smoothed path characteristic of the air object expression T rad m ≈ T last (m + M FF / 2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013106145/07A RU2525829C1 (en) | 2013-02-13 | 2013-02-13 | Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013106145/07A RU2525829C1 (en) | 2013-02-13 | 2013-02-13 | Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013106145A RU2013106145A (en) | 2014-08-20 |
RU2525829C1 true RU2525829C1 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=51384283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013106145/07A RU2525829C1 (en) | 2013-02-13 | 2013-02-13 | Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2525829C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738041C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-12-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" (АО "НПО "ПРЗ") | Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof |
CN114816750A (en) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 江苏鼎集智能科技股份有限公司 | Big data management task operation method |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4751511A (en) * | 1984-05-24 | 1988-06-14 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for estimating trajectory |
WO1989007744A1 (en) * | 1988-02-17 | 1989-08-24 | Thomson-Csf | System for correcting the trajectory of a missile |
RU2231082C2 (en) * | 2001-09-04 | 2004-06-20 | Закрытое акционерное общество "Гефест и Т" | Method and system for enhancing the reliability of target identification |
RU2234110C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-08-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target |
WO2005069197A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-28 | Lockheed Martin Missiles & Fire Control | A method and system for adaptive target detection |
WO2006133268A2 (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Signal Labs, Inc. | System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference |
RU95861U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "НПК "ТРИСТАН" | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF THE ACCOMPANIED AIR FACILITY WITH ADAPTIVE SELECTION OF THE MAXIMUM ANGULAR SPEED OF ITS TURN DURING UNSTABLE FLIGHT IN TURBULENT LAYERS OF THE ATMOSPHERE |
RU2419150C1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Method to process sequence of images to detect and follow air objects |
RU2427001C1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-08-20 | Дмитрий Геннадьевич Митрофанов | Device to identify air radar observation object with selection of interval for maximisation interval of its turn at trajectory instability of motion |
-
2013
- 2013-02-13 RU RU2013106145/07A patent/RU2525829C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4751511A (en) * | 1984-05-24 | 1988-06-14 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for estimating trajectory |
WO1989007744A1 (en) * | 1988-02-17 | 1989-08-24 | Thomson-Csf | System for correcting the trajectory of a missile |
RU2231082C2 (en) * | 2001-09-04 | 2004-06-20 | Закрытое акционерное общество "Гефест и Т" | Method and system for enhancing the reliability of target identification |
RU2234110C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-08-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target |
WO2005069197A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-28 | Lockheed Martin Missiles & Fire Control | A method and system for adaptive target detection |
WO2006133268A2 (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Signal Labs, Inc. | System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference |
RU95861U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "НПК "ТРИСТАН" | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF THE ACCOMPANIED AIR FACILITY WITH ADAPTIVE SELECTION OF THE MAXIMUM ANGULAR SPEED OF ITS TURN DURING UNSTABLE FLIGHT IN TURBULENT LAYERS OF THE ATMOSPHERE |
RU2419150C1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Method to process sequence of images to detect and follow air objects |
RU2427001C1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-08-20 | Дмитрий Геннадьевич Митрофанов | Device to identify air radar observation object with selection of interval for maximisation interval of its turn at trajectory instability of motion |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
). * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738041C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-12-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" (АО "НПО "ПРЗ") | Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof |
CN114816750A (en) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 江苏鼎集智能科技股份有限公司 | Big data management task operation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013106145A (en) | 2014-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Ground moving target indication via multichannel airborne SAR | |
Rabaste et al. | Detection–localization algorithms in the around-the-corner radar problem | |
US20140111372A1 (en) | Sensor system and method for determining target location using sparsity-based processing | |
Zhou et al. | Deception against near-field synthetic aperture radar using networked jammers | |
Chen et al. | Synthetic impulse and aperture radar (SIAR): a novel multi-frequency MIMO radar | |
Brisken et al. | Motion estimation and imaging with a multistatic ISAR system | |
RU2416105C1 (en) | Method of determining motion parametres of aerial objects in surveillance radar by using coherent properties of reflected signals | |
Ahmed et al. | Joint target and ionosphere parameter estimation in over-the-horizon radar | |
Garry et al. | Passive ISAR part I: framework and considerations | |
Page et al. | Detection and tracking of moving vehicles with Gotcha radar systems | |
RU2419107C1 (en) | Method of selecting moving targets in pulse-wise carrier frequency tuning | |
RU2525829C1 (en) | Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment | |
Lu et al. | Robust direction of arrival estimation approach for unmanned aerial vehicles at low signal‐to‐noise ratios | |
Barbary et al. | Novel anti-stealth on sub-nyquist scattering wave deception jammer with stratospheric balloon-borne bistatic radar using KA-STAP-FTRAB algorithm | |
Qiao et al. | Clutter characteristic analysis and grating lobe suppression for distributed small satellite space-based early warning radar | |
CN105044721A (en) | Airborne positive fore sight scanning radar angle super-resolution method | |
Wang et al. | Joint Range Angle and Velocity Estimation Method for FDA-MIMO Radar Under Clutter Background | |
RU2392640C1 (en) | Method for identification of parametres of trajectory instabilities of small-sized flying object in form of radial acceleration of motion for accompaniment mode with help of signals with per pulse carrier frequency tuning | |
Feng et al. | Direct path interference suppression for short‐range passive bistatic synthetic aperture radar imaging based on atomic norm minimisation and Vandermonde decomposition | |
Sanjuan-Ferrer | Detection of coherent scatterers in SAR data: Algorithms and applications | |
Lin et al. | Novel data acquisition method for interference suppression in dual-channel SAR | |
Wang et al. | Short-range clutter suppression based on subspace projection preprocessing for airborne radar | |
Sun et al. | Airborne radar STAP using sparse recovery of clutter spectrum | |
Mu et al. | STAP-based GMTI for multichannel SAR with sparse sampling | |
Chen et al. | Modified multiple-measurement vector model for SAR imaging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170214 |