RU2571957C1 - Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects - Google Patents
Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571957C1 RU2571957C1 RU2014121964/07A RU2014121964A RU2571957C1 RU 2571957 C1 RU2571957 C1 RU 2571957C1 RU 2014121964/07 A RU2014121964/07 A RU 2014121964/07A RU 2014121964 A RU2014121964 A RU 2014121964A RU 2571957 C1 RU2571957 C1 RU 2571957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- signals
- doppler
- portraits
- reflected
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 238000012795 verification Methods 0.000 title description 8
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 208000032414 susceptibility to 2 restless legs syndrome Diseases 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 3-(trimethylsilyl)propane-1-sulfonic acid Chemical group C[Si](C)(C)CCCS(O)(=O)=O TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010021703 Indifference Diseases 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000012443 analytical study Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000011524 similarity measure Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для проведения тщательной и качественной проверки идентификационных возможностей векторных одночастотных признаков отождествления (идентификации) объектов, к которым, в частности, относятся и доплеровские портреты.The invention relates to radar methods and is intended to conduct a thorough and high-quality verification of the identification capabilities of vector single-frequency signs of identification (identification) of objects, which, in particular, include Doppler portraits.
Использование векторных признаков классификации (определение класса объекта) и идентификации (определение типа объекта) объектов является в настоящее время общепринятым и описано, например, в [1-6]. Однако предлагаемые в них признаки отождествления (различения) объектов чаще всего формируются методом математического или физического моделирования и не проходят основательной проверки на устойчивость в различных условиях, вследствие чего при реализации возникают дополнительные ошибки, снижающие эффективность идентификации объектов с использованием указанных признаков. Отмеченная выше проблема проверки признаков на повторяемость и устойчивость как пример оговорена в [3 с. 275-276]. Поэтому признаки векторного типа, критичные к условиям формирования и параметрам радиолокационных устройств должны проходить глобальную скрупулезную экспериментальную проверку на устойчивость и повторяемость с помощью различных способов и методов. Такие методы известны, но они не всегда обеспечивают высокое качество проверки признаков, к которым относится и доплеровский портрет [5-8].The use of vector signs of classification (determining the class of an object) and identification (determining the type of an object) of objects is currently generally accepted and is described, for example, in [1-6]. However, the features of identification (distinguishing) of the objects proposed in them are most often formed by the method of mathematical or physical modeling and do not pass a thorough check for stability under various conditions, as a result of which additional errors occur that reduce the efficiency of identifying objects using these signs. The above problem of checking signs for repeatability and stability as an example is discussed in [3 p. 275-276]. Therefore, signs of a vector type that are critical to the formation conditions and parameters of radar devices must undergo a global rigorous experimental test of stability and repeatability using various methods and methods. Such methods are known, but they do not always provide high quality verification of signs, which include the Doppler portrait [5-8].
Известен способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей доплеровских портретов (ДП) воздушных объектов (ВО), реализуемый с соблюдением принципов электродинамического масштабного моделирования в безэховой камере [1, 2, 9-15]. Способ заключается в том, что исследуемый объект изготавливают в уменьшенном размере, причем коэффициент масштабирования выбирают таким, чтобы модель объекта позволяла поместить ее в безэховую камеру (БК) и закрепить на поворотном устройстве. Длину волны λбэк передающего радиолокационного устройства БК выбирают из условия выполнения требований электродинамического подобия по формулеThere is a method of experimental verification of the information and identification capabilities of Doppler portraits (DP) of air objects (VO), implemented in compliance with the principles of electrodynamic scale modeling in an anechoic chamber [1, 2, 9-15]. The method consists in the fact that the test object is made in a reduced size, and the scaling factor is chosen so that the model of the object allows it to be placed in an anechoic chamber (BC) and mounted on a rotary device. The wavelength λ backing of the transmitting radar device BC is selected from the conditions for fulfilling the requirements of electrodynamic similarity according to the formula
λбэк=λрлсLмод/Lоб=λрлс/Kмод ,λ backing = λ radar L mod / L rev = λ radar / K mod ,
где λрлс - длина волны реальной радиолокационной станции, в интересах которой проводятся исследования [16], Lмод - размер модели объекта, Lоб - размер реального объекта, Кмод=Lоб/Lмод - коэффициент или масштаб моделирования. Модель объекта изготавливают из материала, отражающие свойства которого соответствуют отражающим свойствам реального объекта. Модель объекта помещают на поворотную радиопоглощающую платформу, угловое положение которой в любой момент времени фиксируется специальным регистратором с высокой точностью (точность, как правило, не хуже величины 0,01°). Удаление Rбэк поворотной платформы от передающей антенны внутри БЭК выбирают с учетом неравенства
Описанный способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей ДП не является эффективным, поскольку ему свойственны следующие недостатки:The described method of experimental verification of information and identification capabilities of DP is not effective, since it has the following disadvantages:
- при изготовлении ММО не могут быть учтены все особенности элементов конструкции, а особенно их индивидуальные отражательные свойства;- in the manufacture of IMO can not be taken into account all the features of structural elements, and especially their individual reflective properties;
- при получении ДП в БЭК невозможно правильно адекватно учесть различные углы места объекта (воздушного объекта);- upon receipt of the AP in BEC, it is impossible to correctly adequately take into account the different elevation angles of the object (air object);
- все измерения проводятся при одной частоте излучения, и зависимость ДП как признака идентификации от частоты не проверяется, т.е. этой зависимостью (если таковая имеется) пренебрегают;- all measurements are carried out at the same radiation frequency, and the dependence of the DP as a sign of identification on the frequency is not checked, i.e. this dependence (if any) is neglected;
- отсутствует учет отражений от вращающихся элементов двигательных установок, которые могут искажать планерную отражательную характеристику (ОХ) воздушного объекта;- there is no accounting for reflections from rotating elements of propulsion systems that can distort the glider reflective characteristic (OH) of an air object;
- отражательные характеристики ММО получают при постоянной угловой скорости поворота, что в реальных условиях сопровождения ВО выполняется крайне редко (за исключением космических объектов).- the reflective characteristics of the IMO are obtained at a constant angular velocity of rotation, which in real conditions of tracking the HE is extremely rare (with the exception of space objects).
Известен другой способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей ДП воздушных объектов, реализуемый в условиях излучения радиолокационных сигналов в свободном пространстве, но также при использовании ММО [17]. Способ заключается в том, что ММО с коэффициентом масштабирования не более нескольких единиц вместе с опорно-поворотным устройством (ОПУ) подвешивают с помощью тросов и растяжек в свободном пространстве на высоте нескольких десятков метров над землей. Тросы из радиопрозрачного материала, удерживающие ММО с ОПУ, закрепляют на вышках, находящихся на расстоянии, при котором эти вышки выходят за пределы характеристики направленности антенны приемопередающей радиолокационной станции (РЛС). В качестве экспериментальной РЛС используют типовую РЛС с импульсным зондированием и развязкой передающего и приемного устройства или РЛС с отдельным передающим и отдельно расположенным приемным устройством. Такой тип экспериментов принято считать полунатурным [1]. Угол между направлениями от места закрепления ММО на приемную и передающую антенны выбирают величиной порядка единиц градусов (в [17] он равен 6°). Расстояние от РЛС до ММО выбирают равным 5×104 длин волн, т.е. порядка 1,5 км, что при длине волны λ=3 см обеспечивает выполнение условий дальней зоны. Для вращения ММО используют ОПУ с понижающим угловую скорость редуктором, обеспечивая угловую скорость вращения ММО по азимуту γ=4,3±0,2°/c. Излучают в направлении ММО зондирующие сигналы и принимают отраженные ММО сигналы, усиливают их и компенсируют специальным методом (компенсационным методом) паразитные отражения от местных предметов, ОПУ и вышек. Удерживающие ММО тросы, закрепленные на вышках, располагают перпендикулярно линии визирования исследуемого объекта. Поворачивают ММО по азимуту (курсу относительно РЛС) и с шагом дискретизации по времени Δt=30 мс, что соответствует шагу дискретизации по азимуту δβ=8 угловых минут, фиксируют с помощью специального записывающего устройства амплитуду, фазу и время поступления (приема) отраженных ММО радиолокационных сигналов, а также с помощью диаграммного самописца фиксируют изменение во времени курса (азимута β) ММО. Выбор шага дискретизации по азимуту проводят из соображений, чтобы он был меньше ширины лепестка диаграммы вторичного рассеяния, равного величине λ/Lмод, где Lмод - максимальный поперечный размер модели наиболее габаритного объекта. Размер приемной и передающей антенн выбирают равным 37λ, обеспечивая тем самым ширину характеристики направленности ΔΘ0,5p≈1,5°. Запись амплитуд А, фаз φ, времен t и угловых положений β после перевода амплитуд и фаз i-x отсчетов в комплексную форму вида Aiexp(j(φi) проводят на магнитный носитель электронно-вычислительной машины (ЭВМ). После записи параметров отраженных сигналов для всех азимутальных положений ММО (т.е. вкруговую), опираясь на данные о временах приема отраженных сигналов, выделяют из общего генерального массива (ГМ) данных об отраженных сигналах частные выборки (ЧВ) данных об амплитудах и фазах сигналов, полученных на установленных заблаговременно интервалах инверсного синтезирования (ИИС). Для всех формируемых ЧВ величину ИИС выбирают одинаковую и соответствующую изменению азимута ММО на 1-2°. С учетом неизменности периода повторения Ти излучаемых сигналов получают в каждой ЧВ по М комплексных чисел, выражающих параметры отражения сигналов от ММО. Частные выборки формируют со сдвигом на один элемент ГМ. При числе Х комплексных отсчетов в ГМ и числе М комплексных отсчетов-элементов в составе ЧВ всего из генерального массива извлекают (Х-М+1) частных выборок. Каждую ЧВ считают соответствующей своему ИИС. Проводят с массивом комплексных амплитудно-фазовых отсчетов каждой ЧВ операцию дискретного ПФ [18, 19], в результате для каждого ИИС (для каждой ЧВ) формируют спектральный комплексный массив (вектор) отсчетов, огибающую которого считают доплеровским портретом ММО, соответствующим по времени середине этого ИИС, т.е. времени приема отраженного сигнала, записанного в середине используемой ЧВ [20, 21]. Выделяют указанные выше огибающие, строят графические формы полученных ДП и проводят их сравнение с ДП, полученными для аналогичных объектов другими методами, а также с ДП, сформированными указанным способом, но на предшествующих циклах экспериментов. По результатам совпадения параметров ДП одинакового курсового угла (азимута) между собой принимают решение о достоверности и соответствующей информативности получаемых ДП. А по результатам отличия ДП, полученных на одинаковых курсовых углах, но от разных объектов, делают вывод об идентификационных возможностях ДП.There is another way to experimentally verify the information and identification capabilities of the DP of airborne objects, implemented under conditions of radiation of radar signals in free space, but also when using IMO [17]. The method consists in the fact that MMOs with a scaling factor of not more than a few units together with a rotary support device (OPU) are suspended using cables and extensions in free space at a height of several tens of meters above the ground. Cables of radiolucent material holding MMOs with OPU are fixed on towers located at a distance at which these towers go beyond the directional characteristics of the antenna of the transceiver radar station. As an experimental radar, a typical radar with pulse sensing and isolation of a transmitting and receiving device or radar with a separate transmitting and separately located receiving device is used. This type of experiment is considered to be semi-natural [1]. The angle between the directions from the attachment point of the IMO to the receiving and transmitting antennas is chosen to be of the order of units of degrees (in [17] it is 6 °). The distance from the radar to the IMO is chosen equal to 5 × 10 4 wavelengths, i.e. about 1.5 km, which at a wavelength of λ = 3 cm ensures the fulfillment of the conditions of the far zone. To rotate the MMOs, they use an OPU with a reducer reducing the angular velocity, providing the angular velocity of rotation of the IMO in azimuth γ = 4.3 ± 0.2 ° / s. Sounding signals are emitted in the direction of the MMO and receive reflected MMO signals, amplify them and compensate for the stray reflections from local objects, the control tower and towers by a special method (compensation method). MMO-holding cables mounted on towers are placed perpendicular to the line of sight of the object under study. The IMO is rotated in azimuth (heading relative to the radar) and with a time discretization step Δt = 30 ms, which corresponds to the azimuth discretization step δβ = 8 arc minutes, the amplitude, phase, and arrival (reception) time of the reflected MMO radar are recorded using a special recording device signals, as well as using a chart recorder, record the change in time of the course (azimuth β) of the IMO. The choice of the sampling step in azimuth is carried out for reasons that it is less than the width of the lobe of the secondary scattering diagram, equal to the value of λ / L modes , where L mode is the maximum transverse size of the model of the largest overall object. The size of the receiving and transmitting antennas is chosen equal to 37λ, thereby ensuring the width of the directivity ΔΘ 0.5p ≈1.5 °. The amplitudes A, phases φ, times t, and angular positions β are recorded after the amplitudes and phases ix of the samples are converted into a complex form of the form A i exp (j (φi) is carried out on a magnetic medium of a computer. After recording the parameters of the reflected signals for of all azimuthal IMO positions (i.e., circular), relying on the data on the times of reception of the reflected signals, select from the general general array (GM) of data on the reflected signals private samples (CV) of the data on the amplitudes and phases of the signals obtained at a predefined interval x inverse synthesizing (IMS). For all IMS formed CV value is selected and the corresponding change in the same azimuth MMO 1-2 °. Given the invariance of the repetition period T and the radiated signals obtained in each of the FT M complex numbers expressing reflection parameters of signal IMO Private samples are formed with a shift by one GM element.With the number X of complex samples in the GM and the number M of complex samples-elements in the FW, (X-M + 1) private samples are extracted from the general array. Each FW is considered appropriate to its IIS. A discrete PF operation is performed with an array of complex amplitude-phase samples of each FW [18, 19], as a result, for each IMS (for each FW) a spectral complex array (vector) of samples is formed, the envelope of which is considered the Doppler portrait of the IMO corresponding in time to the middle of this IIS, i.e. the time of reception of the reflected signal recorded in the middle of the used FW [20, 21]. The envelopes indicated above are distinguished, graphical forms of the obtained DPs are built, and they are compared with DPs obtained for similar objects by other methods, as well as with DPs formed by the indicated method, but in previous cycles of experiments. Based on the results of the coincidence of the parameters of the DP of the same course angle (azimuth) between themselves, a decision is made on the reliability and corresponding informativeness of the obtained DP. And according to the results of the difference in DP obtained at the same course angles, but from different objects, they conclude that the identification capabilities of the DP.
Данный способ также не может быть признан эффективным, так как имеет следующие недостатки:This method also cannot be considered effective, as it has the following disadvantages:
- при изготовлении ММО не могут быть учтены все особенности элементов конструкции, а особенно их индивидуальные отражательные свойства;- in the manufacture of IMO can not be taken into account all the features of structural elements, and especially their individual reflective properties;
- при получении ДП от подвешенных на тросах моделей невозможно правильно адекватно учесть различные углы места объекта (воздушного объекта);- when receiving a DP from models suspended on ropes, it is impossible to correctly adequately take into account the different elevation angles of the object (air object);
- все измерения проводятся на одной несущей частоте зондирования, зависимость ДП как признака идентификации от частоты не проверяется, т.е. этой зависимостью (если таковая имеется) пренебрегают;- all measurements are carried out on the same sounding carrier frequency, the dependence of the DP as a sign of identification on the frequency is not checked, i.e. this dependence (if any) is neglected;
- отсутствует или не обладает адекватностью учет отражений от вращающихся элементов двигательных установок объекта, которые могут искажать планерную ОХ воздушного объекта;- accounting for reflections from the rotating elements of the propulsion systems of the object, which may distort the glider OH of the air object, is absent or does not have adequacy;
- отражательные характеристики ММО получают при постоянной угловой скорости поворота, что в реальных условиях сопровождения ВО выполняется крайне редко;- the reflective characteristics of the IMO are obtained at a constant angular velocity of rotation, which in real conditions of tracking the HE is extremely rare;
- не выполняются принципы электродинамического подобия, так как модели изготавливаются в масштабе, а локаторы имеют стандартную длину волны.- the principles of electrodynamic similarity are not fulfilled, since the models are made to scale, and the locators have a standard wavelength.
Известен и проверен на практике еще один (наиболее адекватный и надежный) способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей доплеровских портретов воздушных объектов [22], заключающийся в том, что в направлении реального объекта (которым может быть и воздушный объект) с помощью реальной РЛС с диапазоном волн от единиц до десятков сантиметров излучают сверхвысокочастотные импульсные сигналы одинаковой частоты, а затем принимают отраженные объектом сигналы, усиливают их на высокой частоте, проводят их частотную фильтрацию, переводят на промежуточную частоту, проводят основное усиление на промежуточной частоте, проводят внутрипериодную (в пределах периода повторения импульсов) согласованную обработку принятых сигналов сверткой с зондирующим сигналом для выделения пиков их откликов, в точках пиков откликов отраженных сигналов фиксируют их амплитуду, фазу и точное время приема, записывают эти параметры для всех по очереди периодов повторения на магнитный носитель (в [22] им является магнитная лента) в виде генерального массива (ГМ) данных, содержащего амплитуды, фазы и времена приема сигналов [23], выбирают величину ИИС Тc (который называют интервалом накопления) на основе необходимого спектрального разрешения по формуле Тс=1/δfp, где δfp - необходимая разрешающая способность в частотной области, выделяют из генерального массива данных об амплитудах, фазах и временах приема частную выборку (ЧВ), соответствующую исследуемому ИИС, переводят амплитуду As и фазу φs каждого s-го отсчета (отсчетом называют номер сигнала и соответствующие ему параметры) с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в цифровой вид и далее - в комплексную форму вида Asexp(jφs), где As и φs - соответственно амплитуда и фаза пика отклика s-го отраженного сигнала, проводят с данными частной выборки комплексных отражений от объекта операцию дискретного преобразования Фурье (ПФ) и формируют в результате спектральный комплексный массив, выражающий своей огибающей доплеровский портрет воздушного объекта. Выделяют огибающую комплексного спектрального вектора и именуют ее доплеровским портретом ВО. Последовательно сдвигая во времени в пределах интервала записи данных в генеральный массив, выбранный по продолжительности ИИС, т.е. передвигая от начала к концу генерального массива ЧВ, формируют для каждого из ИИС методом дискретного ПФ и выделения огибающей соответствующий доплеровский портрет, записывают сформированные доплеровские портреты в запоминающее устройство и передают их в цифровом виде в устройство анализа (например, в устройство идентификации объектов), в котором сравнивают полученные ДП с их аналогами, сформированными заблаговременно подобным или иными методами. По результатам сравнения или по результатам идентификации определяют стабильность и информационные свойства (соответствие аналогам, полученным иным методом или в иное время) доплеровских портретов, соответствующих определенному объекту с определенным азимутальным положением, на основе чего принимают решение об идентификационных возможностях доплеровских портретов.Another (the most adequate and reliable) method of experimentally verifying the information and identification capabilities of Doppler portraits of airborne objects [22] is known and tested in practice, namely, in the direction of a real object (which can be an air object) using a real radar with a wave range from units to tens of centimeters emit microwave pulses of the same frequency, and then receive the signals reflected by the object, amplify them at a high frequency, spend their hour filtering, transfer to the intermediate frequency, carry out the main amplification at the intermediate frequency, conduct intra-period (within the pulse repetition period) coordinated processing of the received signals by convolution with a probing signal to isolate the peaks of their responses, at the peak points of the responses of the reflected signals, their amplitude, phase and exact time of reception, record these parameters for all in turn repetition periods on a magnetic medium (in [22] it is magnetic tape) in the form of a general data array (GM) of data, s containing amplitudes, phases and signal reception times [23], the IMS T c value (which is called the accumulation interval) is selected based on the necessary spectral resolution according to the formula T c = 1 / δf p , where δf p is the necessary resolution in the frequency domain, from the general array of data on amplitudes, phases and reception times, a private sample (FW) corresponding to the investigated IMS is converted to the amplitude A s and phase φ s of each s-th sample (the signal number and the corresponding parameters are called a sample) using an analog-digital pre of the educator (ADC) into digital form and then into the complex form of the form A s exp (jφ s ), where A s and φ s are the amplitude and phase of the response peak of the s-th reflected signal, respectively, carried out with data from a private sample of complex reflections from the object operation of discrete Fourier transform (PF) and form as a result a spectral complex array expressing with its envelope the Doppler portrait of an air object. The envelope of the complex spectral vector is isolated and called its Doppler portrait of VO. Consistently shifting in time within the interval of data recording in the general array selected by the duration of the IMS, i.e. moving from the beginning to the end of the general array of FWs, a corresponding Doppler portrait is formed for each IMS using the discrete PF method and envelope extraction, the generated Doppler portraits are recorded in a storage device and transmitted digitally to an analysis device (for example, to an object identification device), which compares the obtained DPs with their counterparts formed in advance by similar or other methods. The results of comparison or the results of identification determine the stability and informational properties (correspondence to analogues obtained by a different method or at other times) of Doppler portraits corresponding to a particular object with a certain azimuthal position, on the basis of which a decision is made on the identification capabilities of Doppler portraits.
В [22] приводятся сведения о том, что при идентификации пяти различных наземных объектов, по структуре формируемых описанным способом доплеровских портретов (именуемых в [22] спектрами) с учетом известных азимутов объектов, получены оценки правильного решения по идентификации порядка 0,9 или ошибочные решения, не превышающие 10%.In [22], information is provided that when identifying five different ground objects, according to the structure of the Doppler portraits (referred to as spectra in [22]) described by the structure taking into account the known azimuths of objects, estimates of the correct solution for identification of the order of 0.9 or erroneous are obtained solutions not exceeding 10%.
Данный способ более эффективен в плане оценки идентификационных свойств ДП ВО, так как опирается на использование реальных ВО, использует реальные зондирующие сигналы на реальных радиолокационных дальностях, т.е. адекватные условия излучения и приема. Однако даже этот способ не лишен недостатков, а именно:This method is more effective in terms of assessing the identification properties of the DP HE, as it relies on the use of real HE, uses real sounding signals at real radar ranges, i.e. adequate radiation and reception conditions. However, even this method is not without drawbacks, namely:
- азимутальное положение ВО, движущегося в турбулентной атмосфере с траекторными нестабильностями (ТН) полета, определяется неточно, в виду чего в сравнение ДП с его аналогами вносится методическая ошибка, связанная с ошибками измерения курсового угла;- the azimuthal position of the VO moving in a turbulent atmosphere with trajectory instabilities (VT) of the flight is not determined accurately, in view of which, a methodological error is introduced in comparing the DP with its analogs due to errors in the measurement of the heading angle;
- используется неизменная частота излучения сверхвысокочастотных сигналов и не проверяется индифферентность ДП к изменению несущей частоты, что не позволяет объективно выбирать признаки идентификации объектов и утверждать о степени их информативности.- a constant radiation frequency of microwave signals is used and the indifference of the DP to a change in the carrier frequency is not checked, which does not allow to objectively select signs of identification of objects and to state the degree of their information content.
Задачей изобретения является совершенствование экспериментального способа проверки идентификационных возможностей ДП ВО, обеспечивающее наилучший учет зависимости структуры ДП от курсового угла (азимута), качественное оценивание индифферентности ДП к частоте излучения сигналов и возможность обоснованного выделения из структуры ДП интегральных признаков идентификации объектов.The objective of the invention is to improve the experimental method for verifying the identification capabilities of DP VO, providing the best possible account of the dependence of the structure of the DP on the heading angle (azimuth), a qualitative assessment of the indifference of the DP to the radiation frequency of the signals and the possibility of a reasonable allocation of integral signs of object identification from the structure of the DP.
Для решения поставленной задачи предлагается организовывать экспериментальные исследования с привлечением двух РЛС (РЛС1 и РЛС2) одинакового диапазона. При этом частоты излучения в РЛС1 и РЛС2 должны отличаться и должен выполняться принцип электромагнитной совместимости этих РЛС, выражающийся в отсутствии влияния одной излучающей РЛС на результаты обработки сигналов в другой и наоборот. Электромагнитная совместимость должна выполняться прежде всего при обоюдном излучении РЛС1 и РЛС2 в эфир. Две РЛС предлагается разместить на ровной позиции на удалении d друг от друга порядка 15-30 метров (см. чертеж). Линия пары, привлекаемых к экспериментам РЛС, должна быть перпендикулярна основному направлению наблюдения ВО. Дальность до ВО при экспериментах предлагается выбирать из соображений, чтобы разность Δγ ракурсов ВО из точек расположения РЛС не превышала единиц угловых минут, например, Δγ≤4′. Поскольку для малых значений Δγ справедливо выражение Δγ≈d/RH≈d/Rг, где Rн и Rг - соответственно наклонная и горизонтальная дальности до ВО, то выбор дальности заказных полетов ВО целесообразно проводить с учетом неравенства Rн≥d/Δγ. Например, при d=30 м и Δγ=4′ следует рекомендовать дальность Rн≥30 км. Регистрацию отраженных сигналов и формирование из них ДП ВО предлагается осуществлять при полетах ВО «на параметре», т.е. при боковых ракурсах, когда курсовой угол близок к π/2. При таком условии угловая скорость поворота ВО относительно линии визирования объекта, обусловленная поворотом планера при строго прямолинейном движении без ТН, максимальна. После обнаружения воздушного объекта РЛС1 и РЛС2 следует провести его отождествление путем сравнения его угловых координат и дальности, а также параметров движения, измеренных в РЛС1 и РЛС2. После отождествления обнаруженного обоими РЛС воздушного объекта, необходимо обеспечить перевод РЛС1 и РЛС2 в режим автоматического сопровождения (АС) по угловым координатам и дальности. Перевод РЛС1 и РЛС2 в режим АС может произойти в разные моменты времени. Поэтому операторы РЛС должны иметь возможность контролировать режимы работы соседней РЛС, для чего необходимо предусмотреть наличие голосовой или иной связи между операторами РЛС. Кроме того, необходимо обеспечить хорошее качество АС, т.е. отсутствие срывов сопровождения в течение первых 1-2 с нахождения в режиме АС. При обмене информацией необходимо оповещать операторов смежной, используемой в экспериментах РЛС об отсутствии срывов, что говорит о приемлемом для экспериментов качестве сопровождения ВО. В одной из РЛС (например, в РЛС1) предлагается размещать аппаратуру регистрации отраженных сигналов в виде ЭВМ со встроенным двухканальным аналого-цифровым формирователем (АЦП).To solve this problem, it is proposed to organize experimental studies involving two radars (radar1 and radar2) of the same range. In this case, the radiation frequencies in radar1 and radar2 must be different and the principle of electromagnetic compatibility of these radars, which is expressed in the absence of the influence of one radiating radar on the results of signal processing in another and vice versa, must be satisfied. Electromagnetic compatibility should be performed primarily with the mutual emission of radar and radar radar1. It is proposed to place two radars on an even position at a distance d of about 15-30 meters from each other (see drawing). The line of the pair involved in the radar experiments should be perpendicular to the main direction of the VO observation. It is proposed to choose the distance to the HE in the experiments for reasons that the difference Δγ of the angles of the HE from the radar location points does not exceed units of angular minutes, for example, Δγ≤4 ′. Since for small values of Δγ the expression Δγ≈d / R H ≈d / R g is valid, where R n and R g are the inclined and horizontal ranges to the VO, respectively, it is advisable to choose the range of ordered VO flights taking into account the inequality R n ≥d / Δγ. For example, for d = 30 m and Δγ = 4 ′, a range of R n ≥30 km should be recommended. It is proposed that the registration of reflected signals and the formation of DP VO from them be performed during VO flights “on a parameter”, i.e. with lateral angles, when the heading angle is close to π / 2. Under this condition, the angular velocity of rotation of the aircraft relative to the line of sight of the object, due to the rotation of the glider in strictly rectilinear motion without VT, is maximum. After the detection of an airborne object, radar station 1 and radar station 2 should be identified by comparing its angular coordinates and range, as well as the motion parameters measured in radar station 1 and radar station 2. After identifying the airborne object detected by both radars, it is necessary to ensure that the radar station 1 and radar station 2 are in automatic tracking (AS) mode in angular coordinates and range. The transfer of the radar station 1 and radar station 2 into the AC mode can occur at different points in time. Therefore, radar operators should be able to control the operating modes of the neighboring radar, for which it is necessary to provide for the presence of voice or other communication between the radar operators. In addition, it is necessary to ensure good quality speakers, i.e. absence of breakdowns of escort during the first 1-2 seconds of being in AC mode. When exchanging information, it is necessary to notify the operators of the adjacent radar used in the experiments of the absence of disruptions, which indicates acceptable quality of support for the experiments for experiments. In one of the radars (for example, in radar 1) it is proposed to place the equipment for recording the reflected signals in the form of a computer with a built-in two-channel analog-to-digital shaper (ADC).
Запись параметров отраженных сигналов следует проводить только после перехода обоих РЛС в режим АС. Для взаимного контроля и обмена информацией о режимах работы и координатах ВО, как уже указывалось выше, должна быть организована голосовая или иная связь между РЛС1 и РЛС2. После перехода обоих РЛС в режим АС по угловым координатам и дальности оператором включается режим регистрации, заключающейся в оцифровке и записи параметров отраженных сигналов в память ЭВМ. Двухканальность АЦП обеспечивает практически синхронную регистрацию сигналов обоих РЛС. Сигналы предлагается передавать в АЦП ЭВМ по коаксиальному кабелю с выхода предварительных усилителей промежуточной частоты [24]. При этом отраженные сигналы основной РЛС предлагается оцифровывать первым каналом АЦП, а отраженные сигналы второй РЛС - вторым каналом АЦП. Продолжительность регистрации отраженных сигналов должна составлять десятки секунд (например, 20 секунд и более). После приема и сохранения параметров отраженных сигналов в цифровом виде в запоминающем устройстве, аналогично способу, описанному в [22, 23], следует провести их согласованную корреляционно-фильтровую обработку в каждом периоде повторения, т.е. провести свертку принятого отраженного ВО сигнала определенного периода зондирования с оцифрованным комплексно-сопряженным зондирующим сигналом этого же периода зондирования для получения отклика согласованного цифрового фильтра и выделения амплитуды и фазы отраженного сигнала в пике отклика согласованного фильтра. Параметры зондирующего сигнала для согласованной фильтрации извлекаются из начальной области каждого периода повторения, куда просачивается из передающего тракта зондирующий сигнал очередного периода.Recording the parameters of the reflected signals should be carried out only after the transition of both radars to AC mode. For mutual control and exchange of information about the operating modes and coordinates of the HE, as already mentioned above, voice or other communication between radar station 1 and radar station 2 should be organized. After the transition of both radars to the AC mode in angular coordinates and range, the operator switches on the registration mode, which consists in digitizing and recording the parameters of the reflected signals in the computer memory. The two-channel ADC provides almost synchronous registration of the signals of both radars. It is proposed to transmit signals to the ADC of the computer via a coaxial cable from the output of the intermediate-frequency pre-amplifiers [24]. In this case, the reflected signals of the main radar are proposed to be digitized by the first ADC channel, and the reflected signals of the second radar - by the second ADC channel. The duration of registration of reflected signals should be tens of seconds (for example, 20 seconds or more). After receiving and storing the parameters of the reflected signals in digital form in a storage device, similarly to the method described in [22, 23], they should be coordinated filter processing in each repetition period, ie Convolve the received reflected VO signal of a certain sounding period with a digitized complex conjugate sounding signal of the same sounding period to obtain a response of a matched digital filter and extract the amplitude and phase of the reflected signal at the peak of the response of the matched filter. The parameters of the probe signal for consistent filtering are extracted from the initial region of each repetition period, where the probe signal of the next period seeps from the transmitting path.
Из амплитуд и фаз пиков откликов отраженных одним и тем же ВО сигналов на магнитном носителе, используемом в экспериментах ЭВМ с АЦП, формируют массивы отражений M1 и М2 [23], называемые генеральными массивами данных. Каждый ГМ данных выражает собой комплексную отражательную характеристику ВО, сформированную для соответствующей РЛС (M1 - для РЛС1, М2 - для РЛС2). После выбора аналогично [22] величины ИИС, предлагается извлекать из сформированных генеральных массивов данных M1 и М2 синхронизированные по времени ЧВ параметров отраженных сигналов, соответствующих продолжительности ИИС, проводить с векторами комплексных данных двух синхронизированных по времени записи ЧВ операцию дискретного ПФ [23], формировать в результате такого преобразования два синхронных спектральных комплексных вектора ДП (считая, что они получены в двух разных РЛС в одинаковые моменты времени), выделять огибающие этих векторов, принимать их за доплеровские портреты ВО и сравнивать параметры и структуру ДП между собой. При совпадении структуры полученных в двух разных РЛС ДП следует считать информационные и идентификационные свойства ДП устойчивыми к изменению длины волны λ, а в случае расхождения структур ДП - определять степень несоответствия по специальным критериям, например, по разности центральных частот одинаковых по номеру составляющих в ДП [20, 21], по разности числа составляющих, по разности амплитуд одинаковых по номеру составляющих и т.п.From the amplitudes and phases of the response peaks of the signals reflected by the same VO on a magnetic carrier used in computer experiments with ADCs, reflection arrays M1 and M2 are formed [23], called general data arrays. Each GM data expresses a complex reflective characteristic of the VO formed for the corresponding radar (M1 for radar1, M2 for radar2). After selecting the IMS values, similar to [22], it is proposed to extract from the generated general data arrays M1 and M2 time-synchronized FW parameters of the reflected signals corresponding to the duration of the IMS, to carry out a discrete PF operation with the vectors of complex data of two time-synchronized FV recordings [23], to form As a result of such a transformation, two synchronous spectral complex DP vectors (assuming that they were obtained in two different radars at the same time points), select the envelopes of these vectors s, take them for Doppler portraits of VO and compare the parameters and structure of the DP between themselves. If the structure obtained in two different radar stations coincides, the information and identification properties of the radiation carriers should be considered resistant to changes in the wavelength λ, and in the case of a difference in the structure of the radiation waves, determine the degree of mismatch by special criteria, for example, by the difference in the central frequencies of the components with the same number in the radio frequency [ 20, 21], by the difference in the number of components, by the difference in the amplitudes of the same number components, etc.
Далее предлагается последовательно смещать на 1 отсчет извлекаемую ЧВ в пределах соответствующих массивов M1 и М2, и для каждого варианта извлечения ЧВ формировать соответствующие ДП ВО, таким образом получать последовательность ДП, формируемых из сигналов РЛС1 и РЛС2. Всего из каждого ГМ с числом комплексных элементов Х при числе комплексных элементов в ЧВ, равном М, будет извлечено (Х-М+1) смещенных на 1 отсчет частных выборок. А после проведения дискретного ПФ для каждой РЛС (каждого ГМ) будет сформировано (Х-М+1) комплексных спектральных векторов доплеровских портретов ВО. Для каждого комплексного спектрального вектора ДП формируют его огибающую (выделяют последовательность модульных значений комплексных чисел), считая именно ее графическим образом ДП или просто доплеровским портретом. Простейшим способом сравнения ДП разных РЛС является сопоставление структур ДП одинаковых синхронных ИИС. Для этого предлагается пронумеровать все сформированные ДП первой и второй РЛС и сопоставлять их попарно, т.е. сопоставлять ДП одинаковых номеров. Чем больше пар ДП окажутся идентичными, тем лучшими следует признавать информационные и идентификационные возможности ДП. Кроме того, можно в последующем анализировать динамику изменения ДП ВО, полученного из сигналов РЛС1, и аналогичную динамику изменений ДП для РЛС2. Путем анализа динамики изменения структуры с течением времени для обоих РЛС можно будет определять моменты времени, соответствующие увеличению и уменьшению числа составляющих в ДП. Сравнение этих моментов, соответствующих отражательным характеристикам ВО, записанным в массивы M1 и М2, позволяет устанавливать степень идентичности поведения ДП, получаемых в РЛС с различной длиной волны зондирующего сигнала. Для большей доказательности получаемых в ходе обработки экспериментальных результатов целесообразно провести серию подобных экспериментов с различными ВО и при изменении параметров их движения, т.е. на разных курсовых углах.It is further proposed to sequentially shift the extracted FW by 1 count within the corresponding arrays M1 and M2, and for each FW extraction option, generate the corresponding DF VOs, thus obtaining a sequence of DFs generated from radar signals 1 and RLS2. In total, from each GM with the number of complex elements X with the number of complex elements in the FW equal to M, (X-M + 1) offset from 1 sample of private samples will be extracted. And after conducting a discrete PF for each radar (each GM), (X-M + 1) complex spectral vectors of Doppler portraits of the HE will be formed. For each complex spectral vector of the DP, its envelope is formed (a sequence of modular values of complex numbers is distinguished), considering it to be its graphical image of the DP or just a Doppler portrait. The simplest way to compare the DP of different radars is to compare the structures of the DP of the same synchronous IMS. To do this, it is proposed to number all the formed RPs of the first and second radars and compare them in pairs, i.e. match DP of the same numbers. The more pairs of DPs turn out to be identical, the better should be recognized the information and identification capabilities of DPs. In addition, it is possible to subsequently analyze the dynamics of changes in the RP of VO obtained from the signals of RLS1, and the similar dynamics of changes in the DP for RLS2. By analyzing the dynamics of changes in the structure over time for both radars, it will be possible to determine the time moments corresponding to an increase and decrease in the number of components in the DP. A comparison of these moments corresponding to the reflective characteristics of the VO recorded in the arrays M1 and M2 allows us to establish the degree of identity of the behavior of the DP obtained in radars with different wavelengths of the probing signal. For greater evidence of the experimental results obtained during processing, it is advisable to carry out a series of similar experiments with various HEs and when changing the parameters of their motion, i.e. at different heading angles.
Как видно из описания, предлагаемый способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей ДП ВО отличается от своего прототипа повышенной достоверностью результатов и абсолютной адекватностью реальным условиям формирования признаков идентификации, заключенным в структуре ДП. Синхронность записи данных и одинаковое по отношению к РЛС1 и РЛС2 поведение ВО позволяет в большей степени доверять результатам такой проверки информационных и идентификационных возможностей ДП ВО. Частоты в привлекаемых РЛС и даже сами РЛС можно менять, формируя тем самым более представительную статистическую базу экспериментальных данных.As can be seen from the description, the proposed method for experimental verification of the information and identification capabilities of DP VO differs from its prototype in the increased reliability of the results and absolute adequacy to the real conditions for the formation of identification signs contained in the structure of the DP. The synchronization of data recording and the behavior of VOs that are identical with respect to RLS1 and RLS2 allow more confidence in the results of such verification of the information and identification capabilities of DP VOs. The frequencies in the involved radars and even the radars themselves can be changed, thereby forming a more representative statistical database of experimental data.
Сущность изобретения состоит в том, что согласно теоретическим обоснованиям структура ДП объекта в большей степени определяется размерами объекта, величиной ИИС и угловой скоростью
С другой стороны, аналитические выражения для описания структуры ДП говорят о том, что в одинаковом диапазоне длин волн структура ДП при идентичности внешних условий и параметров движения ВО должна быть относительно стабильной, т.е. пригодной для использования ДП в системах распознавания. Это и должно быть подтверждено экспериментально. Но корректным можно признать только такой натурный эксперимент, когда регистрация сигналов, отраженных ВО и принадлежащих разным по частоте зондирования РЛС, проводится синхронно.On the other hand, the analytical expressions for describing the structure of the DP indicate that in the same wavelength range the structure of the DP with the identical external conditions and parameters of the VO motion should be relatively stable, i.e. suitable for using DP in recognition systems. This should be confirmed experimentally. But only such a full-scale experiment can be recognized as correct, when the registration of signals reflected by the VO and belonging to radar probes of different frequencies is carried out synchronously.
Для подтверждения возможности получения одинаковых по структуре ДП разными РЛС следует обратиться к материалам работ [2, 5, 20, 21, 28, 29], в которых приведены выражения для описания ДП и анализируется внутренняя структура формируемых ДП ВО. В частности, в [5, 28] показано, что ДП представляет собой совокупность спектральных составляющих от локальных рассеивающих центров (РЦ) поверхности ВО. Принимаемый локатором отраженный сигнал согласно принципу суперпозиции отражений в зоне Фраунгофера [30-32] может быть записан в видеTo confirm the possibility of obtaining identical radios in the structure of different radars, one should turn to the materials of [2, 5, 20, 21, 28, 29], which contain expressions for describing the radar and analyze the internal structure of the formed airborne radar. In particular, in [5, 28] it was shown that the DP is a set of spectral components from the local scattering centers (RCs) of the HE surface. The reflected signal received by the locator according to the principle of superposition of reflections in the Fraunhofer zone [30-32] can be written as
где m=1…М - номер РЦ на поверхности ВО; Um - амплитуда сигнала, отраженного m-м РЦ поверхности ВО; ω=2πf - круговая частота; Rm(f) - наклонная дальность от фазового центра [30] m-го РЦ до РЛС; Ψm - фазовый сдвиг, возникающий при отражении волны от фазового центра m-го РЦ; с - скорость распространения электромагнитных волн.where m = 1 ... M is the number of the RC on the surface of VO; U m - the amplitude of the signal reflected by the m-th RC surface VO; ω = 2πf is the circular frequency; R m (f) is the slant range from the phase center [30] of the mth RC to the radar; Ψ m is the phase shift that occurs when a wave is reflected from the phase center of the mth RC; C is the propagation velocity of electromagnetic waves.
Спектральное разрешение РЦ по частоте в ДП при реализации принципа инверсного синтезирования достигается из-за периодического изменения разности фаз сигналов, отраженных различными РЦ, когда последние движутся. Принятый сигнал после когерентной квадратурной обработки при переходе к локальным эффективным площадям рассеяния σm m-x РЦ будет равенThe frequency spectral resolution of the RC in the DP during the implementation of the inverse synthesis principle is achieved due to the periodic change in the phase difference of the signals reflected by different RCs when the latter move. The received signal after coherent quadrature processing upon transition to the local effective scattering areas σ m mx RC will be equal to
где С - коэффициент, зависящий от усилительных и фильтрующих свойств радиолокационной системы.where C is a coefficient depending on the amplifying and filtering properties of the radar system.
Используя разложение функции дальности в ряд и свертку с оконной функцией Дирихле, в результате анализа монохроматического отраженного ВО сигнала с хорошим попарным поперечным разрешением РЦ можно сформировать ДП ВО в виде модуля амплитудно-частотного спектраUsing the expansion of the range function in a series and convolution with the Dirichlet window function, as a result of the analysis of the monochromatic reflected VO signal with a good pairwise transverse resolution of the RC, it is possible to form the VO DP in the form of a module of the amplitude-frequency spectrum
где
Выражение (3) показывает, что положение спектральных составляющих в ДП с амплитудами, пропорциональными отражающим способностям соответствующих РЦ, зависит от скорости полета ВО, ракурса локации и пространственного положения РЦ относительно центра сопровождения объекта (ЦСО). Центральные частоты спектральных составляющих РЦ в ДП пропорциональны расстоянию от соответствующего РЦ до плоскости, образованной осью вращения и линией визирования объекта.Expression (3) shows that the position of the spectral components in the DP with amplitudes proportional to the reflective abilities of the corresponding RCs depends on the flight speed of the HE, the angle of location and the spatial position of the RC relative to the center of tracking of the object (CCO). The central frequencies of the spectral components of the RC in the DC are proportional to the distance from the corresponding RC to the plane formed by the axis of rotation and the line of sight of the object.
Непрерывная функция изменения дальности до РЦ соответствует непрерывному монохроматическому сигналу, который в современных РЛС не используется. В реальных РЛС применяются квазимонохроматические сигналы. Поэтому корректнее проводить аналитические исследования для импульсного зондирования. Так при использовании когерентного сложения при инверсном синтезировании K отраженных импульсов i-й элемент огибающей ДП описывается выражением [28]The continuous function of changing the range to the RC corresponds to a continuous monochromatic signal, which is not used in modern radars. In real radars, quasimonochromatic signals are used. Therefore, it is more correct to conduct analytical studies for pulsed sounding. So when using coherent addition in the inverse synthesis of K reflected pulses, the i-th element of the envelope of the DP is described by the expression [28]
где - относительная поперечная дальность m-го РЦ относительно ЦСО, измеренная в единицах поперечного разрешения δR⊥;
Основной вклад в структуру ДП вносит член, содержащий . Второй член суммы в фигурных скобках в (4) представляет собой интерференционную составляющую, которой вследствие малости ее амплитуды чаще всего пренебрегают.The main contribution to the structure of the DP is made by the term containing . The second term in curly brackets in (4) is the interference component, which due to the smallness of its amplitude is most often neglected.
Из (4) также видно, что взаимное положение гармоник РЦ в ДП зависит от поперечного удаления этих РЦ от ЦСО, а также от величины ИИС Тc, угловой скорости
Поперечное удаление m-го РЦ от ЦСО определяет при известной
Именно различие во вторичных доплеровских частотах РЦ, т.е. в центральных частотах вторичных доплеровских составляющих РЦ в ДП объекта, позволяет различать ВО между собой по структуре их ДП.It is the difference in the secondary Doppler frequencies of the RC, i.e. in the central frequencies of the secondary Doppler components of the RC in the object's DP, it is possible to distinguish between them according to the structure of their DP.
Оценим степень возможного смещения составляющих в ДП за счет изменения длины волны. Различие несущих частот в современных РЛС одинакового диапазона, обеспечивающее их электромагнитную совместимость при небольшом удалении, составляет не более сотен мегагерц. При увеличении несущей частоты излучения ЭМВ на 400 МГЦ длина волны λ типовой РЛС изменяется с 3,7 до 3,5 см. Тогда доплеровская частота РЦ, удаленного от ЦСО в поперечном направлении на 5 метров, изменится согласно (5) с 4,74 Гц до 5,01 Гц. При рекомендуемом для аэродинамических ВО значении ИИС Тс≈0,5 с разрешающая способность по частоте составляет порядка 2 Гц. Значит, даже такое весомое изменение несущей частоты (400 Гц) не может существенно повлиять на взаимное положение составляющих от РЦ в ДП ВО. Таким образом, формируемые двумя подобными, но несовпадающими по частоте излучения РЛС доплеровские портреты должны совпадать по структуре и их можно сравнивать, что и является целью эксперимента.Let us estimate the degree of possible component displacement in the DP due to a change in the wavelength. The difference in carrier frequencies in modern radars of the same range, ensuring their electromagnetic compatibility at a small distance, is not more than hundreds of megahertz. With an increase in the carrier frequency of EMF radiation by 400 MHz, the wavelength λ of a typical radar changes from 3.7 to 3.5 cm. Then, the Doppler frequency of the RC remote from the DSS in the transverse direction by 5 meters changes according to (5) from 4.74 Hz up to 5.01 Hz. When the recommended value for aerodynamic IN IMS ≈0,5 T c with the frequency resolution of the order of 2 Hz. This means that even such a significant change in the carrier frequency (400 Hz) cannot significantly affect the mutual position of the components from the RC in the DP VO. Thus, the Doppler portraits formed by two similar, but not coincident in radar frequency, should coincide in structure and can be compared, which is the purpose of the experiment.
Как видно из описания и приведенных примеров предлагаемый способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей ДП ВО отвечает требованиям, которые предъявлены ему задачей изобретения. Способ легко реализуем в полигонных и парковых условиях и может быть рекомендован исследовательским коллективам, изучающим признаки идентификации объектов, формируемые методом инверсного синтезирования апертуры.As can be seen from the description and examples given, the proposed method for experimental verification of information and identification capabilities of DP VO meets the requirements that are presented to it by the task of the invention. The method is easily implemented in polygon and park conditions and can be recommended to research teams studying the signs of object identification generated by the inverse aperture synthesis method.
Источники информацииInformation sources
1. Селекция и распознавание на основе локационной информации / Под ред. А.Л. Горелика. М.: Радио и связь, 1990. 240 с.1. Selection and recognition based on location information / Ed. A.L. Burner. M .: Radio and communications, 1990.240 s.
2. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов / Под ред. Л.Т. Тучкова. М.: Радио и связь, 1985. 236 с.2. Radar characteristics of aircraft / Ed. L.T. Tuchkova. M .: Radio and communications, 1985.236 s.
3. Штагер Е.А. Отражение радиоволн от кораблей и других морских объектов. СПб.: ВВМ, 2004. 418 с.3. Stager EA Reflection of radio waves from ships and other marine objects. SPb .: VVM, 2004.418 s.
4. Митрофанов Д.Г., Сафонов А.В., Прохоркин А.Г. Моделирование задачи распознавания целей по их радиолокационным изображениям нейросетевым способом. Статья. М.: Радиотехника, 2007. № 2. с. 3-9.4. Mitrofanov D.G., Safonov A.V., Prokhorkin A.G. Modeling the task of recognizing targets by their radar images in a neural network way. Article. M .: Radio engineering, 2007. No. 2. p. 3-9.
5. Митрофанов Д.Г. Комплексный адаптивный метод построения радиолокационных изображений в системах управления двойного назначения // Известия РАН. Теория и системы управления, 2006. № 1. с. 101-118.5. Mitrofanov D.G. A complex adaptive method for constructing radar images in dual-purpose control systems // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Theory and control systems, 2006. No. 1. p. 101-118.
6. Радиолокационные системы. Справочник. Основы построения и теория / Под ред. Я.Д. Ширмана. М., Радиотехника, 2007. 510 с.6. Radar systems. Directory. Fundamentals of construction and theory / Ed. POISON. Shirman. M., Radio Engineering, 2007.510 p.
7. Митрофанов Д.Г. Развитие методов формирования доплеровских портретов и двумерных радиолокационных изображений воздушных целей // Оборонная техника, 1998. №10-11. с. 75-81.7. Mitrofanov D.G. Development of methods for the formation of Doppler portraits and two-dimensional radar images of air targets // Defense Technology, 1998. No. 10-11. from. 75-81.
8. Митрофанов Д.Г. Синтез радиолокационного изображения цели методом математического моделирования ее доплеровских портретов. Киев: Радиоэлектроника. Известия вузов, 1994. Т. 37. № 3. с. 72-76.8. Mitrofanov D.G. Synthesis of a radar image of a target by the method of mathematical modeling of its Doppler portraits. Kiev: Radioelectronics. University News, 1994. T. 37. No. 3. p. 72-76.
9. Киселев В.К. Физическое моделирование электромагнитного рассеяния в квазиоптических направляющих структурах терагерцевого диапазона. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. НАН Украины. Интернет-статья. http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/10761/7%20-%20Kisilev.pdf?sequence=19. Kiselev V.K. Physical modeling of electromagnetic scattering in quasi-optical guiding structures of the terahertz range. Institute of Radiophysics and Electronics AND I. Usikova. NAS of Ukraine. Internet article. http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/10761/7%20-%20Kisilev.pdf?sequence=1
10. Майзельс Е.Н., Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей / Под ред. М.А. Колосова. М., Сов. радио, 1972. 232 с.10. Maisels E.N., Torganov V.A. Measuring the dispersion characteristics of radar targets / Ed. M.A. Kolosova. M., Sov. Radio, 1972.232 s.
11. Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ. М., Радио и связь, 1982. 128 с.11. Mitsmakher M.Yu., Torgovanov V.A. Microwave anechoic chambers. M., Radio and Communications, 1982. 128 p.
12. Патент РФ № 2488135. G01S 13/10. Способ измерения эффективной поверхности рассеяния крупногабаритных массивных объектов в безэховой камере. Маюнов А.Т., Акиньшина Г.Н., Авдеев А.Ю. и др. Опубл. 20.07.2013. Заявка № 2011152402/07 от 21.12.2011. http://www.findpatent.ru/patent/248/2488135.html -12. RF patent No. 2488135. G01S 13/10. A method for measuring the effective scattering surface of large-sized massive objects in an anechoic chamber. Mayunov A.T., Akinshina G.N., Avdeev A.Yu. and other publ. 07/20/2013. Application No. 2011152402/07 of 12/21/2011. http://www.findpatent.ru/patent/248/2488135.html -
13. Митрофанов Д.Г. Методика экспериментального синтеза двумерных радиолокационных изображений. Киев: Радиоэлектроника. Известия вузов, 1996. Т. 39. №1. с. 71-75.13. Mitrofanov D.G. Methods of experimental synthesis of two-dimensional radar images. Kiev: Radioelectronics. University News, 1996. T. 39. No. 1. from. 71-75.
14. Митрофанов Д.Г. Влияние амплитудного и фазового шума на качество формирования радиолокационного изображения // Радиотехника и электроника, 1995. Т. 40. № 4. с. 586-590.14. Mitrofanov D.G. The effect of amplitude and phase noise on the quality of formation of a radar image // Radio engineering and electronics, 1995. V. 40. No. 4. p. 586-590.
15. Методы исследования радиолокационных характеристик объектов. Монография. Главы 7-8. / Под ред. С.В. Ягольникова. М., Радиотехника, 2012. 296 с.15. Research methods for the radar characteristics of objects. Monograph. Chapters 7-8. / Ed. S.V. Yagolnikov. M., Radio Engineering, 2012.296 s.
16. Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М., Радио и связь, 1984. 152 с.16. Nebabin V.G., Sergeev V.V. Methods and techniques of radar recognition. M., Radio and Communications, 1984. 152 p.
17. Безгузиков В.П., Бондарев Н.Н., Чихонадских А.П. Получение радиоизображений объектов с помощью разнесенной фазометрической системы // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. с. 124-127. (аналог).17. Bezguzikov V.P., Bondarev N.N., Chikhonadskikh A.P. Obtaining radio images of objects using an exploded phase meter system // Instruments and experimental technique, 1991. No. 5. p. 124-127. (analogue).
18. Марпл мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М., Мир, 1990. 584 с.18. Marple ml. S.L. Digital spectral analysis and its applications. M., World, 1990.584 s.
19. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. Пер с англ. М., Мир, 1983. 312 с.19. Bendat J., Piersol A. Application of correlation and spectral analysis. Per from English. M., Mir, 1983. 312 p.
20. Патент РФ № 2066059. МПК6 G01S 13/89. Способ построения двумерного радиолокационного изображения в РЛС сопровождения прямолинейно движущейся цели / Митрофанов Д.Г. БИ № 24 1996 г.20. RF patent No. 2066059. IPC 6 G01S 13/89. A method of constructing a two-dimensional radar image in the radar tracking a rectilinearly moving target / Mitrofanov D.G. BI No. 24 1996
21. Патент РФ № 2099742. МПК6 G01S 13/89. Триангуляционный способ построения двумерного радиолокационного изображения цели в РЛС сопровождения с инверсным синтезированием апертуры / Митрофанов Д.Г. БИ № 35 1997 г.21. RF patent No. 2099742. IPC 6 G01S 13/89. A triangulation method for constructing a two-dimensional radar image of a target in a tracking radar with inverse aperture synthesis / Mitrofanov D.G. BI No. 35 1997
22. http://radiolocate.com/vibor_informativnikh_priznakov.html (прототип).22. http://radiolocate.com/vibor_informativnikh_priznakov.html (prototype).
23. Патент РФ № 2410717. G01S 13/90. Способ внешнего радиолокационного выявления факта наличия траекторных нестабильностей полета воздушного объекта с малым курсовым углом перемещения / Митрофанов Д.Г., Прохоркин А.Г., Бортовик В.В., Перехожев В.А. и др. Опубл. 27.01.2011. БИ № 3.23. RF patent No. 2410717. G01S 13/90. The method of external radar detection of the fact of the presence of trajectory instabilities of flight of an air object with a small course angle of movement / Mitrofanov DG, Prokhorkin AG, Bortovik VV, Perekhozhev VA and other publ. 01/27/2011. BI No. 3.
24. Митрофанов Д.Г. Экспериментальные исследования параметров траекторных нестабильностей полета воздушных объектов. Сборник докладов XV международной конференции «RLNC-2009». Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ» ООО. с. 1536-1547.24. Mitrofanov D.G. Experimental studies of the parameters of trajectory instabilities of flight of air objects. Collection of reports of the XV international conference "RLNC-2009". Voronezh: NPF SAKVOEE LLC. from. 1536-1547.
25. Митрофанов Д.Г., Прохоркин А.Г., Нефедов С.И. Измерение поперечных размеров летательных аппаратов по частотной протяженности доплеровского портрета // Радиотехника, 2008. №1. с. 84-90.25. 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. from. 84-90.
26. Митрофанов Д.Г. Построение двумерного изображения объекта с использованием многочастотного зондирующего сигнала// Измерительная техника, 2001. № 2. с. 57-62.26. Mitrofanov D.G. Construction of a two-dimensional image of an object using a multi-frequency sounding signal // Measuring equipment, 2001. No. 2. p. 57-62.
27. Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. М., Машиностроение, 1969. 225 с.27. Dobrolensky Yu.P. Flight dynamics in a turbulent atmosphere. M., Mechanical Engineering, 1969.225 s.
28. Митрофанов Д.Г. Метод построения радиолокационных изображений аэродинамических летательных аппаратов. М., Полет, 2006. № 11. с. 52-60.28. Mitrofanov D.G. The method of constructing radar images of aerodynamic aircraft. M., Flight, 2006. No. 11. p. 52-60.
29. Митрофанов Д.Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета // Радиотехника и электроника. РАН, 2002. № 7. с. 852-859.29. 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. p. 852-859.
30. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели / Под ред. О.Н. Леонтьевского. М., Сов. радио, 1975. 238 с.30. Kobak V.O. Radar Reflectors / Ed. IT. Leontievsky. M., Sov. Radio, 1975.238 s.
31. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М., Сов. радио, 1973. 496 с.31. Finkelstein M.I. Basics of radar. M., Sov. Radio, 1973. 496 p.
32. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М., Сов. радио, 1970. 560 с.32. Theoretical Foundations of Radar / Ed. POISON. Shirman. M., Sov. Radio, 1970.560 s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121964/07A RU2571957C1 (en) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121964/07A RU2571957C1 (en) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014121964A RU2014121964A (en) | 2015-12-20 |
RU2571957C1 true RU2571957C1 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=54871057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014121964/07A RU2571957C1 (en) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571957C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2627687C1 (en) * | 2016-12-16 | 2017-08-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method for estimation of technical characteristics of radar complexes and mobile traction test complex for its implementation |
RU2708072C1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт астрономии Российской академии наук | Method of determining transverse dimensions of a target based on data of two spaced positions in multi-position radar stations based on their polarization-scattering properties |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108267722A (en) * | 2018-01-23 | 2018-07-10 | 航天建筑设计研究院有限公司 | Geological radar echo-signal physical property, which deconstructs to know with detection target number reconstruct intelligence, takes method |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4660044A (en) * | 1983-08-29 | 1987-04-21 | The Boeing Company | Spinning linear polarization radar mapping method |
US5189424A (en) * | 1991-09-19 | 1993-02-23 | Environmental Research Institute Of Michigan | Three dimensional interferometric synthetic aperture radar terrain mapping employing altitude measurement and second order correction |
US5402131A (en) * | 1993-09-28 | 1995-03-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Detection of radar targets using higher-order statistics |
RU2139553C1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-10-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Multipolarization method for identification of air targets |
RU2150714C1 (en) * | 1999-05-17 | 2000-06-10 | Военный университет войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации | Method of measurement of cross-sectional dimensions of radar objects in real time |
RU2180445C2 (en) * | 2000-06-06 | 2002-03-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target according to trajectory instabilities of its flight |
WO2005017553A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-24 | Raytheon Company | An improved process for phase-derived range measurements |
RU2504799C2 (en) * | 2011-12-05 | 2014-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Radar target simulator when probing with primarily long signals |
-
2014
- 2014-05-29 RU RU2014121964/07A patent/RU2571957C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4660044A (en) * | 1983-08-29 | 1987-04-21 | The Boeing Company | Spinning linear polarization radar mapping method |
US5189424A (en) * | 1991-09-19 | 1993-02-23 | Environmental Research Institute Of Michigan | Three dimensional interferometric synthetic aperture radar terrain mapping employing altitude measurement and second order correction |
US5402131A (en) * | 1993-09-28 | 1995-03-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Detection of radar targets using higher-order statistics |
RU2139553C1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-10-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Multipolarization method for identification of air targets |
RU2150714C1 (en) * | 1999-05-17 | 2000-06-10 | Военный университет войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации | Method of measurement of cross-sectional dimensions of radar objects in real time |
RU2180445C2 (en) * | 2000-06-06 | 2002-03-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target according to trajectory instabilities of its flight |
WO2005017553A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-24 | Raytheon Company | An improved process for phase-derived range measurements |
RU2504799C2 (en) * | 2011-12-05 | 2014-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Radar target simulator when probing with primarily long signals |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2627687C1 (en) * | 2016-12-16 | 2017-08-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method for estimation of technical characteristics of radar complexes and mobile traction test complex for its implementation |
RU2708072C1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт астрономии Российской академии наук | Method of determining transverse dimensions of a target based on data of two spaced positions in multi-position radar stations based on their polarization-scattering properties |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014121964A (en) | 2015-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmad et al. | Three-dimensional wideband beamforming for imaging through a single wall | |
US11454702B2 (en) | Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device | |
EP1485729B1 (en) | System and method for target signature calculation and recognition | |
RU2589737C1 (en) | Method for extraction from doppler portraits of aerial objects identification features using superresolution method | |
Galin et al. | Calibration of the CryoSat-2 interferometer and measurement of across-track ocean slope | |
Chau et al. | Empirical phase calibration for multistatic specular meteor radars using a beamforming approach | |
Chen et al. | Synthetic impulse and aperture radar (SIAR): a novel multi-frequency MIMO radar | |
RU2571957C1 (en) | Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects | |
Fu et al. | A low SNR and fast passive location algorithm based on virtual time reversal | |
RU2516221C2 (en) | Method of measuring scattering cross-section of objects and multiposition radar measurement system for realising said method | |
RU2562060C1 (en) | Method of external radar detection of trajectory flight instabilities of aircraft using structure of its pulse response characteristic | |
RU2439611C1 (en) | Radar station with pulse-by-pulse carrier frequency tuning, neural network recognition of objects and inverse antenna aperture synthesis | |
RU2622908C1 (en) | Radar location method for detecting aircrafts | |
Lei | A time-domain beamformer for UWB through-wall imaging | |
RU2694276C1 (en) | Method for selection of simulators of secondary radiation of air objects | |
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 | |
Zhao et al. | A new multi-frequency HF radar based on small circular antenna array for sea surface current measurement | |
Lv et al. | Vector motion parameter estimation for an approaching missile based on an extended-target model | |
RU2603971C1 (en) | Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor | |
CN112835038A (en) | An imaging system based on polyline array | |
Feng et al. | WiFi-based imaging for GPR applications: Fundamental study and experimental results | |
RU2632564C1 (en) | Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation | |
Lukin et al. | Phase measurement accuracy in noise waveform synthetic aperture radar | |
Carman et al. | A digital beamforming approach for indoor passive sensing | |
Guay | The dynamic measurement of unmanned aerial vehicle radar cross section |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190530 |