RU2528391C1 - Method of searching for low-signature mobile objects - Google Patents
Method of searching for low-signature mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528391C1 RU2528391C1 RU2013121984/07A RU2013121984A RU2528391C1 RU 2528391 C1 RU2528391 C1 RU 2528391C1 RU 2013121984/07 A RU2013121984/07 A RU 2013121984/07A RU 2013121984 A RU2013121984 A RU 2013121984A RU 2528391 C1 RU2528391 C1 RU 2528391C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- corrected
- digital signal
- signal
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.The invention relates to radio engineering and can be used in monitoring systems of land, sea and air space using direct and scattered objects of radio signals emitted by many uncontrolled and monitored transmitters of electronic systems for various purposes.
Достижение высокой эффективности обнаружения, локализации и идентификации наземных, морских и воздушных объектов ограничивается существенной априорной неопределенностью размеров, отражающих свойств и состояний (пространственные координаты, направление и скорость движения) объекта, а также несовершенством известных способов обнаружения и слежения за подвижными объектами.Achieving high efficiency in the detection, localization and identification of land, sea and air objects is limited by significant a priori uncertainty in the size, reflecting properties and states (spatial coordinates, direction and speed of movement) of the object, as well as the imperfection of known methods for detecting and tracking moving objects.
Технология скрытного обнаружения и слежения за подвижными объектами, использующая естественный радиоподсвет целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения в диапазонах коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн: широковещательные (коммерческое FM-радиовещание, телевидение высокой четкости), информационные (связь) и измерительные (управление, навигация), пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что может существенно повысить скрытность и эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.The technology of covert detection and tracking of moving objects, using natural radio illumination of targets, created at a variety of frequencies by radio emissions from transmitters for various purposes in the short, meter, decimeter and centimeter wavelengths: broadcast (commercial FM broadcasting, high-definition television), information (communication) and measuring (control, navigation), has not yet received sufficient distribution, despite the fact that it can significantly increase the secrecy and effectiveness of detection, spatial localization and identification of a wide class of moving objects.
Известен способ поиска малозаметных подвижных объектов [1], заключающийся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные от объектов радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, из цифровых сигналов формируют прямые и сжатые рассеянные сигналы, сравнивают выделенные прямые и рассеянные сигналы и определяют временные задержки, доплеровские сдвиги и направления прихода рассеянных сигналов, по временным задержкам, доплеровским сдвигам и направлениям прихода выполняют обнаружение и пространственную локализацию воздушных объектов.There is a method of searching for subtle moving objects [1], which consists in selecting a transmitter emitting a spread spectrum radio signal, synchronously receiving an array of multipath radio signals including the direct radio signal of the transmitter and the radio signals of this transmitter scattered from objects, synchronously converting the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, direct and compressed scattered signals are formed from digital signals, the selected direct and scattered signals are compared and time All delays, Doppler shifts and directions of arrival of scattered signals, based on time delays, Doppler shifts and directions of arrival, perform detection and spatial localization of airborne objects.
Данный способ не содержит операций подавления когерентной помехи в виде прямого радиосигнала передатчика и, как следствие, обеспечивает эффективное обнаружение только очень крупных близко расположенных объектов.This method does not contain operations to suppress coherent interference in the form of a direct radio signal from the transmitter and, as a result, provides effective detection of only very large closely spaced objects.
Более эффективным является способ поиска малозаметных подвижных объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа.More effective is the method of searching for subtle moving objects [2], free from this drawback and selected as a prototype.
Согласно этому способу используют прямые и рассеянные подвижными объектами широкополосные радиосигналы, излучаемые передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, когерентно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямые и рассеянные радиосигналы, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы объединяют в матричный цифровой сигнал и запоминают, из матричного цифрового сигнала формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы, который совместно с сигналом вектора наведения, определяемым азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки, преобразуют в сигнал оптимального весового вектора, преобразуют матричный цифровой сигнал в прямой цифровой сигнал, который запоминают, формируют и запоминают зависящие от временного сдвига комплексные взаимно корреляционные функции (ВКФ) между цифровым сигналом отдельной антенны и прямым цифровым сигналом, определяют максимальное значение модуля каждой комплексной ВКФ и фиксируют соответствующие этим максимумам значения комплексной ВКФ, вычисляют разностные цифровые сигналы, формируют зависящие от временного и частотного сдвигов комплексные двумерные взаимно корреляционные функции (ДВКФ) между каждым разностным цифровым сигналом и прямым цифровым сигналом, усредняют модули комплексных ДКФВ, определяют по максимумам усредненной ДКФВ число сжатых сигналов и фиксируют значения задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала,According to this method, direct and scattered by mobile objects broadband radio signals emitted by transmitters of various electronic systems are coherently received by the antenna array multi-beam radio signals including direct and scattered radio signals, synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, digital signals are combined into a matrix digital signal and remember, from the matrix digital signal form the signal of the spatial correlation matrix, to which, together with the guidance vector signal, determined by the azimuthal elevation direction of direct radio signal reception, wavelength, and lattice geometry, is converted into an optimal weight vector signal, the matrix digital signal is converted into a direct digital signal, which is stored in a complex and mutually dependent time shift correlation functions (VKF) between the digital signal of an individual antenna and a direct digital signal, determine the maximum value of the module of each complex VKF and phi they compute the values of the complex VKF corresponding to these maxima, calculate the differential digital signals, form complex two-dimensional cross-correlation functions (DKKF) depending on the time and frequency shifts between each difference digital signal and the direct digital signal, average the modules of the complex DKFV, determine the number of compressed from the maxima of the averaged DKFV signals and record the values of time delay and absolute Doppler shift of each p-th compressed signal,
идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненной ДКФВ составляющие комплексных ДКФВ как сжатый по времени и частоте р-й сигнал, выделяют и запоминают значения составляющих комплексных ДКФВ, задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала, по выделенным значениям р-ых идентифицированных составляющих комплексных ДКФВ синтезируют комплексный двумерный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го сжатого сигнала, по значениям задержки и абсолютного доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов.the components of complex DKFV corresponding to a separate maximum of the averaged DKFV are identified as the pth signal compressed in time and frequency, the values of the components of complex DKFV, the time delay and the absolute Doppler shift of each pth compressed signal are extracted and stored according to the selected values of the rth identified components complex DKFV synthesize a complex two-dimensional angular spectrum, the maximum modulus of which determines the azimuth-elevation direction of arrival of the p-th compressed signal, by pits of delay and absolute Doppler shift and azimuthal elevation direction of arrival detect and determine the spatial coordinates of moving objects.
Способ-прототип благодаря наличию операций адаптивной пространственной фильтрации и операций радиоэлектронной компенсации когерентной помехи в виде мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета обеспечивает обнаружение более широкого класса подвижных объектов. Однако способ-прототип содержит операции формирования частотно-временных изображений сигналов целей, основанные на формировании классической двумерной взаимной корреляционной функции, которая содержит высокие боковые лепестки, маскирующие сигналы далеких и слабо рассеивающих объектов, с одной стороны, и воспринимаемые как ложные цели, с другой.The prototype method due to the presence of adaptive spatial filtering operations and operations of electronic compensation of coherent interference in the form of a powerful direct radio signal of the backlight transmitter provides detection of a wider class of moving objects. However, the prototype method contains operations for generating time-frequency images of target signals, based on the formation of a classical two-dimensional mutual correlation function, which contains high side lobes masking the signals of distant and weakly scattering objects, on the one hand, and perceived as false targets, on the other.
Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкая эффективность поиска (высокая вероятность пропуска целей и ложных тревог) малозаметных подвижных объектов.Thus, the disadvantage of the prototype method is the low search efficiency (high probability of missing targets and false alarms) of subtle moving objects.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности поиска малозаметных подвижных объектов.The technical result of the invention is to increase the search efficiency of subtle moving objects.
Повышение эффективности поиска малозаметных подвижных объектов достигается за счет применения новых операций, обеспечивающих максимизацию выходного отношения сигнал/шум и основанных на нахождении наибольших собственных значений корреляционных матриц, используемых при формировании и компенсации являющегося когерентной помехой прямого сигнала передатчика подсвета, а также при выделении и оптимальном когерентном обнаружении полезных сигналов, полученных после компенсации помехи и откорректированных на заданном множестве гипотетических состояний (пространственные координаты, направление и скорость движения) объектов.Improving the search efficiency of subtle moving objects is achieved through the use of new operations that maximize the output signal-to-noise ratio and are based on finding the largest eigenvalues of the correlation matrices used in the formation and compensation of the direct signal of the backlight transmitter, which is coherent interference, as well as in the selection and optimal coherent detection of useful signals received after interference compensation and corrected for a given set of hypotheticals physical states (spatial coordinates, direction and speed of movement) of objects.
Технический результат достигается тем, что в способе поиска малозаметных подвижных объектов, заключающемся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами широкополосные радиосигналы, излучаемые передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, когерентно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямые и рассеянные радиосигналы, синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы, согласно изобретению, преобразуют цифровой сигнал каждой антенны в откорректированный по временной задержке и доплеровскому сдвигу частоты для известного состояния передатчика цифровой сигнал sn, где - номер антенны, объединяют откорректированные цифровые сигналы Sn в матрицу откорректированных сигналов Φ, которую запоминают и преобразуют в пространственную корреляционную матрицу откорректированных сигналов G=ΦHΦ, находят наибольшее собственное значение λmax корреляционной матрицы откорректированных сигналов G, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Λ(k)=Λ(k-1)(G/λmax), где k=1, 2, … - номер итерации, Λ(0)=I - единичная матрица, до тех пор, пока энергия разности текущего и запомненного предыдущего частотно-временных изображений не достигнет заданного малого значения, после чего фиксируют текущий номер итерации kt и формируют прямой цифровой сигнал , где E - вектор столбец из N единиц, который запоминают, формируют нормированный коэффициент взаимной корреляции между прямым цифровым сигналом u и откорректированным цифровым сигналом sn каждой антенны, получают разностный цифровой сигнал каждой антенны , преобразуют разностный цифровой сигнал каждой антенны в откорректированный по временной задержке и доплеровскому сдвигу частоты на заданном множестве гипотетических состояний объектов разностный цифровой сигнал , откорректированные разностные цифровые сигналы всех антенн объединяют в матрицу разностных сигналов , которую преобразуют в пространственную корреляционную матрицу разностных сигналов , находят наибольшее собственное значение корреляционной матрицы разностных сигналов , после сравнения которого с порогом принимают решение об обнаружении подвижного объекта с текущим гипотетическим состоянием объекта.The technical result is achieved by the fact that in the method of searching for inconspicuous moving objects, which consists in the use of direct and scattered by moving objects broadband radio signals emitted by transmitters of electronic systems for various purposes, coherent antenna array receive multi-beam radio signals, including direct and scattered radio signals, synchronously convert the received antennas, radio signals into digital signals, according to the invention, convert the digital signal of each antenna into an corrector vanny of time delay and Doppler frequency shift for the known state of the transmitter digital signal s n, where - the antenna number, combine the corrected digital signals S n into the matrix of corrected signals Φ, which is stored and transformed into the spatial correlation matrix of the corrected signals G = Φ H Φ, find the largest eigenvalue λ max of the correlation matrix of the corrected signals G, and iteratively form depending on of the previous solution, the auxiliary matrix signal Λ (k) = Λ (k-1) (G / λ max ), where k = 1, 2, ... is the iteration number, Λ (0) = I is the identity matrix, until difference energy is current and undoubtedly of the previous time-frequency images reaches a predetermined low value, and then fix the current number of iterations k t and form a direct digital signal where E is a column vector of N units to be memorized, a normalized cross-correlation coefficient is formed between the direct digital signal u and the corrected digital signal s n of each antenna, a differential digital signal of each antenna is obtained convert the differential digital signal of each antenna in the time difference and Doppler frequency shift corrected for a given set of hypothetical states of objects, a difference digital signal , corrected differential digital signals all antennas are combined into a matrix of difference signals , which is converted into a spatial correlation matrix of difference signals find the largest eigenvalue of the correlation matrix of difference signals , after comparing it with a threshold, they decide to detect a moving object with the current hypothetical state of the object.
Операции способа поясняются чертежами:The operation of the method is illustrated by drawings:
фиг.1 - структурная схема устройства поиска малозаметных подвижных объектов;figure 1 is a structural diagram of a device for searching subtle moving objects;
фиг.2 - результаты моделирования процесса поиска малозаметных подвижных объектов предложенным способом;figure 2 - simulation results of the search process for invisible moving objects of the proposed method;
фиг.3 - результаты моделирования процесса поиска малозаметных подвижных объектов при использовании способа-прототипа.figure 3 - simulation results of the search process for inconspicuous moving objects when using the prototype method.
Устройство, в котором реализуется предложенный способ поиска малозаметных подвижных объектов, включает последовательно соединенные антенную систему 1, N-канальный преобразователь частоты (ПРЧ) 2, N-канальное устройство квадратурной дискретизации 3, вычислитель 4 и устройство отображения 5. В свою очередь вычислитель 4 включает устройство сдвига 4-1, формирователь разностных сигналов 4-2, устройство сдвига 4-3, устройство обнаружения 4-4. Устройство сдвига 4-1 и ПРЧ 2 имеют связь с внешними системами для получения информации о параметрах излучения выбранного передатчика подсвета. Кроме этого, устройство сдвига 4-1 получает от внешних систем информацию о состоянии передатчика подсвета в виде: пространственных координат, направления и скорости движения при выборе подвижного передатчика или только пространственных координат при выборе стационарного передатчика. Связь с внешними системами с целью упрощения не показана.A device that implements the proposed method for searching for inconspicuous moving objects includes a series-connected antenna system 1, an N-channel frequency converter (NRF) 2, an N-channel
Антенная система 1 содержит N антенн с номерами n=1…N, объединенных в решетку. Антенная решетка может быть произвольной пространственной конфигурации: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности, конформной.Antenna system 1 contains N antennas with numbers n = 1 ... N, combined in an array. The antenna array can be of any spatial configuration: flat rectangular, flat annular or three-dimensional, in particular, conformal.
Полоса пропускания каждого канала многоканального ПРЧ 2 обеспечивает прием широкополосного сигнала. Кроме того, многоканальные ПРЧ 2 и устройство 3 выполнены с общим гетеродином, который обеспечивает когерентный прием радиосигналов. Для периодической калибровки каналов по внешнему источнику сигнала с целью устранения их амплитудно-фазовой неидентичности ПРЧ 2 обеспечивает подключение одной из антенн, вместо всех антенн решетки. Возможна калибровка по внутреннему источнику сигнала. При этом может быть использован генератор шума, выход которого также может подключаться вместо всех антенн для периодической калибровки каналов. Если разрядность и быстродействие АЦП, входящих в состав устройства 3, достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то вместо ПРЧ 2 могут использоваться частотно избирательный полосовой фильтр и усилитель. Другими словами, аналоговая часть устройства, реализующего предлагаемый способ, может быть построена по принципу прямого усиления.The bandwidth of each channel of the
Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.A device that implements the proposed method works as follows.
После получения информации о параметрах излучения выбранного передатчика подсвета ПРЧ 2 настраивается на частоту радиосигнала подсвета.After receiving information about the radiation parameters of the selected backlight transmitter, the
Многолучевые радиосигналы, включающие излучаемый передатчиком подсвета прямой радиосигнал с расширенным спектром и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика, когерентно принимаются пространственно разнесенными приемными антеннами решетки 1. Принятый каждой антенной решетки 1 зависящий от времени t суммарный радиосигнал sn(t) в ПРЧ 2 когерентно переносится на более низкую частоту.Multipath radio signals, which include a spread spectrum direct signal emitted by the backlight transmitter and scattered objects from this transmitter, are coherently received by spatially separated receiving antennas of array 1. The total radio signal s n (t) received by each antenna array 1 is time-dependent t is transferred coherently to RF in 2 lower frequency.
Сформированный в ПРЧ 2 ансамбль принятых радиосигналов sn(t) синхронно преобразуется в устройстве 3 в ансамбль комплексных цифровых сигналов
Кроме этого, в устройстве 4-1 выполняются следующие действия: - преобразуется цифровой сигнал каждой антенны в откорректированный по временной задержке и доплеровскому сдвигу частоты для известного состояния передатчика цифровой сигнал sn.In addition, the following actions are performed in device 4-1: - the digital signal of each antenna is converted to a digital signal s n, corrected for the time delay and Doppler frequency shift for a known transmitter state.
При этом учитывается поступающая от внешних систем информация о состоянии передатчика в виде текущих пространственных координат, направления и скорости его движения, если выбран подвижный передатчик, и в виде только пространственных координат, если выбран стационарный передатчик.In this case, information on the state of the transmitter coming from external systems is taken into account in the form of current spatial coordinates, the direction and speed of its movement, if a mobile transmitter is selected, and in the form of only spatial coordinates, if a stationary transmitter is selected.
Преобразование осуществляется известным способом [3].The conversion is carried out in a known manner [3].
Так, по пространственным координатам передатчика рассчитывается ожидаемое значение временной задержки τn, а по направлению и скорости движения передатчика вычисляется ожидаемое значение доплеровского сдвига частоты ln сигнала, принятого каждой n-й антенной. После этого, каждый отсчет
- объединяются откорректированные для известного пространственного положения передатчика цифровые сигналы sn в матрицу откорректированных сигналов Ц=(s1,…,sN) размером Z×N. Матрица откорректированных сигналов Ц поступает в формирователь 4-2.- the digital signals s n corrected for the known spatial position of the transmitter are combined into the matrix of corrected signals C = (s 1 , ..., s N ) of size Z × N. The matrix of corrected signals C enters the shaper 4-2.
В формирователе 4-2 выполняются следующие действия:In the shaper 4-2, the following actions are performed:
- матрица откорректированных сигналов Ц запоминается и преобразуется в N×N пространственную - корреляционную матрицу откорректированных сигналов G=ЦHЦ;- the matrix of corrected signals C is stored and converted into N × N spatial — the correlation matrix of corrected signals G = C H C;
- находится наибольшее собственное значение λmax корреляционной матрицы откорректированных сигналов G.- find the largest eigenvalue λ max of the correlation matrix of the corrected signals G.
Наибольшее собственное значение матрицы G находится известными способами [4, 5], например, как наибольший корень λmax полинома det(G-λI), где det - детерминант, I - единичная матрица.The greatest eigenvalue of the matrix G is found by known methods [4, 5], for example, as the largest root λ max of the polynomial det (G-λI), where det is the determinant, I is the identity matrix.
- итерационно формируется зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Λ(k)=Λ(k-1)(G/λmax), где k=1, 2, … - номер итерации, Λ(0)=I - единичная матрица, до тех пор, пока энергия разности текущего и запомненного предыдущего частотно-временных изображений не достигнет заданного малого значения;- an auxiliary matrix signal Λ (k) = Λ (k-1) (G / λ max ) depending on the previous solution is iteratively generated, where k = 1, 2, ... is the iteration number, Λ (0) = I is the identity matrix, until the energy of the difference between the current and stored previous frequency-time images reaches a predetermined small value;
- после чего фиксируется текущий номер итерации kt и формируется прямой цифровой сигнал , где E - вектор столбец из N единиц.- after which the current iteration number k t is fixed and a direct digital signal is generated where E is a column vector of N units.
При формировании вспомогательного матричного сигнала на первой итерации формируется сигнал G/λmax, a затем находится и запоминается первое приближение сигнала частотно-временного изображения, то есть Λ(1)=Λ(0)(G/λmax)=I(G/λmax), так как Λ(k-1)=Λ(0)=I при k=1, на второй итерации используют приближение, полученное на первой итерации, то есть Λ(2)=Λ(1)(G/λmax) при k=2 и т.д.When the auxiliary matrix signal is generated at the first iteration, the signal G / λ max is generated, and then the first approximation of the time-frequency image signal is found and stored, i.e., Λ (1) = Λ (0) (G / λ max ) = I (G / λ max ), since Λ (k-1) = Λ (0) = I for k = 1, at the second iteration use the approximation obtained at the first iteration, that is, Λ (2) = Λ (1) (G / λ max ) for k = 2, etc.
Таким образом, на первой (k=1) и последующих (k=2, 3, …) итерациях вспомогательный матричный сигнал Λ(k) выражается через вспомогательный матричный сигнал Λ(k-1), полученный на предыдущей итерации.Thus, at the first (k = 1) and subsequent (k = 2, 3, ...) iterations, the auxiliary matrix signal Λ (k) is expressed in terms of the auxiliary matrix signal Λ (k-1) obtained at the previous iteration.
На каждой итерации сравнивается энергия разности частотно-временных изображений , где - евклидова норма вектора, полученных на текущей и предыдущей итерации, с порогом δ. Значение порога выбирается, например, из условия .At each iteration, the energy of the difference in the time-frequency images is compared where is the Euclidean norm of the vector obtained at the current and previous iteration, with a threshold δ. The threshold value is selected, for example, from the condition .
При невыполнении условия инициализируется очередная итерация синтеза частотно-временного изображения, на которой номер итерации k увеличивают на единицу, и повторяются операции формирования сигнала Λ(k)=Λ(k-1)(G/λmax), его запоминания и сравнения энергии разности частотно-временных изображений с порогом δ. При выполнении условия фиксируется текущий номер итерации kt, формируется и запоминается прямой цифровой сигнал u.If the condition is not met the next iteration of the synthesis of the time-frequency image is initialized, on which the iteration number k is increased by one, and the operations of generating the signal Λ (k) = Λ (k-1) (G / λ max ), storing it, and comparing the energy of the time-frequency difference difference are repeated images with threshold δ. When the condition is met the current iteration number k t is fixed, a direct digital signal u is generated and stored.
Кроме этого в формирователе 4-2 осуществляются следующие операции:In addition, the following operations are performed in the shaper 4-2:
- формируется нормированный коэффициент взаимной корреляции между прямым цифровым сигналом u и откорректированным цифровым сигналом sn каждой антенны;- a normalized cross-correlation coefficient is formed between the direct digital signal u and the corrected digital signal s n of each antenna;
- получается разностный цифровой сигнал каждой антенны .- a differential digital signal of each antenna is obtained .
Полученный в формирователе 4-2 разностный цифровой сигнал каждой антенны поступает в устройство 4-3.Received in the shaper 4-2 differential digital signal of each antenna enters the device 4-3.
В устройстве 4-3 разностный цифровой сигнал каждой антенны преобразуется в откорректированный по временной задержке τn и доплеровскому сдвигу частоты ωdn на заданном множестве гипотетических состояний объектов разностный цифровой сигнал .The device 4-3 differential digital signal of each antenna a differential digital signal is converted into a difference digital signal corrected by the time delay τ n and the Doppler frequency shift ω dn on a given set of hypothetical states of objects .
Преобразование разностного цифрового сигнала каждой антенны в откорректированный разностный цифровой сигнал также осуществляется известным способом [3]. При этом отдельное гипотетическое состояние объекта описывается несколькими величинами: ожидаемыми пространственными координатами, направлением и скоростью движения подвижного объекта.Converting a difference digital signal of each antenna into the corrected difference digital signal also carried out in a known manner [3]. In this case, a separate hypothetical state of the object is described by several values: the expected spatial coordinates, direction and speed of the moving object.
После этого в устройстве 4-3 откорректированные разностные цифровые сигналы
Полученная в устройстве 4-3 пространственная корреляционная матрица разностных сигналов
В устройстве 4-4 находится наибольшее собственное значение пространственной корреляционной матрицы разностных сигналов
Найденное наибольшее собственное значение матрицы
Для оценки сравнительной эффективности устройства, реализующего предложенный способ, выполнено моделирование на ПЭВМ.To assess the comparative effectiveness of the device that implements the proposed method, a simulation on a PC.
Моделирование выполнялось с использованием полунатурных данных, построенных на основе измеренного сигнала звукового сопровождения аналогового телевидения на частоте 229.75 МГц, который играл роль сигнала подсвета цели.The simulation was carried out using semi-natural data, based on the measured signal of the sound accompaniment of analog television at a frequency of 229.75 MHz, which played the role of a target illumination signal.
На фиг.2 и фиг.3 представлены частотно-временные изображения рассеянных объектами радиосигналов, сформированные предложенным способом и способом-прототипом соответственно. Оба сравниваемых способа обеспечивают обнаружение сигнала объекта в точке с координатами (11000 м, 200 м). Однако на полученном способом-прототипом изображении наблюдается множество ложных целей.Figure 2 and figure 3 presents the time-frequency image scattered by the objects of the radio signals generated by the proposed method and the prototype method, respectively. Both compared methods provide detection of an object signal at a point with coordinates (11000 m, 200 m). However, a lot of false targets are observed in the image obtained by the prototype method.
Отсюда следует, что предложенный способ обеспечивает формирование более качественного радиоизображения. Это снижает вероятность ложных тревог и вероятность пропуска целей и, как следствие, повышает эффективность поиска малозаметных подвижных объектов.It follows that the proposed method provides the formation of a better radio image. This reduces the likelihood of false alarms and the likelihood of missing targets and, as a result, increases the efficiency of searching for subtle moving objects.
Таким образом, за счет применения новых операций, обеспечивающих максимизацию выходного отношения сигнал/шум и основанных на нахождении наибольших собственных значений корреляционных матриц, используемых при формировании и компенсации являющегося когерентной помехой прямого сигнала передатчика подсвета, а также при выделении и оптимальном когерентном обнаружении полезных сигналов, полученных после компенсации помехи и откорректированных на заданном множестве гипотетических пространственных координат, направлений и скоростей движения объектов, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, through the use of new operations that maximize the output signal-to-noise ratio and are based on finding the largest eigenvalues of the correlation matrices used in the formation and compensation of the direct signal of the backlight transmitter, which is coherent interference, as well as in the selection and optimal coherent detection of useful signals, obtained after interference compensation and corrected on a given set of hypothetical spatial coordinates, directions and velocities zheniya objects, it is possible to solve the problem with achieving said technical result.
Источники информацииInformation sources
1. US, патент, 6703968 В2, кл. G01S 13/87, 2004 г.1. US patent 6703968 B2, cl. G01S 13/87, 2004
2. RU, патент, 2 444 754, кл. G01S 13/02, 2012 г.2. RU, patent, 2 444 754, cl. G01S 13/02, 2012
3. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н. Трофимова. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я.С. Ицхоки. М.: «Сов. Радио», 1976, 456 с.3. Reference radar. Ed. M. Skolnik. New York, 1970. Transl. from English (in four volumes) under the general ed. K.N. Trofimova. Volume 1. Basics of radar. Ed. Ya.S. Yitzhoki. M .: “Owls. Radio ”, 1976, 456 p.
4. Уилкисон Дж. X. Алгебраическая проблема собственных значений. - М.: Наука, 1970. 564 с.4. Wilkison J. X. Algebraic eigenvalue problem. - M.: Nauka, 1970.564 s.
5. Марпл С.Л. (мл.). Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: «Мир», 1990. 584 с.5. Marple S.L. (ml.). Digital spectral analysis and its applications. M .: "World", 1990.584 s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121984/07A RU2528391C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of searching for low-signature mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121984/07A RU2528391C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of searching for low-signature mobile objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2528391C1 true RU2528391C1 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51582929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013121984/07A RU2528391C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of searching for low-signature mobile objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528391C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659615C2 (en) * | 2016-09-19 | 2018-07-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Luminous objects detection system |
RU2669702C2 (en) * | 2016-04-18 | 2018-10-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) | Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves |
RU2711115C1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-01-15 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923285A (en) * | 1998-03-30 | 1999-07-13 | Lockheed Martin Corporation | Low bandwidth digital radar video distribution system |
WO2003079041A3 (en) * | 2002-03-15 | 2004-04-01 | Lockheed Corp | System and method for target signature calculation and recognition |
EP1471364A2 (en) * | 2003-04-21 | 2004-10-27 | Northrop Grumman Corporation | A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration |
RU2371734C2 (en) * | 2007-08-30 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт радиоэлектронных систем" | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects |
RU2408895C2 (en) * | 2009-03-18 | 2011-01-10 | Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН | Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range |
RU112446U1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" | PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD |
RU2444755C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of air objects |
RU2444754C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of air objects |
-
2013
- 2013-05-13 RU RU2013121984/07A patent/RU2528391C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923285A (en) * | 1998-03-30 | 1999-07-13 | Lockheed Martin Corporation | Low bandwidth digital radar video distribution system |
WO2003079041A3 (en) * | 2002-03-15 | 2004-04-01 | Lockheed Corp | System and method for target signature calculation and recognition |
EP1471364A2 (en) * | 2003-04-21 | 2004-10-27 | Northrop Grumman Corporation | A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration |
RU2371734C2 (en) * | 2007-08-30 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт радиоэлектронных систем" | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects |
RU2408895C2 (en) * | 2009-03-18 | 2011-01-10 | Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН | Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range |
RU2444755C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of air objects |
RU2444754C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of air objects |
RU112446U1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" | PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669702C2 (en) * | 2016-04-18 | 2018-10-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) | Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves |
RU2659615C2 (en) * | 2016-09-19 | 2018-07-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Luminous objects detection system |
RU2711115C1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-01-15 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2440588C1 (en) | Passive radio monitoring method of air objects | |
RU2444755C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
RU2444754C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
RU2546330C1 (en) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects | |
Kim et al. | Extrapolation-RELAX estimator based on spectrum partitioning for DOA estimation of FMCW radar | |
RU2546329C1 (en) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects | |
RU2524401C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of mobile objects | |
RU2410712C1 (en) | Method of detecting aerial objects | |
RU2528391C1 (en) | Method of searching for low-signature mobile objects | |
Lesturgie | Some relevant applications of MIMO to radar | |
Barott et al. | Experimental time-modulated beamformer for interference mitigation in a radio spectrometer | |
RU2571950C1 (en) | Method for radio monitoring of radio-silent objects | |
RU2524399C1 (en) | Method of detecting small-size mobile objects | |
RU2529483C1 (en) | Method for stealth radar location of mobile objects | |
US11754671B2 (en) | Incoming wave count estimation apparatus and incoming wave count incoming direction estimation apparatus | |
RU2444753C1 (en) | Radio monitoring method of air objects | |
RU2444756C1 (en) | Detection and localisation method of air objects | |
RU2534222C1 (en) | Nearly invisible moving objects detection method | |
RU2723432C2 (en) | Method of remote monitoring of radio silent objects | |
Dubrovinskaya et al. | Underwater direction of arrival estimation using wideband arrays of opportunity | |
RU2557250C1 (en) | Method for stealth radar detection of mobile objects | |
Cha et al. | Implementation of high-resolution angle estimator for an unmanned ground vehicle | |
RU2572584C1 (en) | Method for radio monitoring radio-silent objects | |
RU2471200C1 (en) | Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects | |
RU2429501C1 (en) | Detection and direction finding method of air objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190924 |