RU2730182C1 - Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode - Google Patents

Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode Download PDF

Info

Publication number
RU2730182C1
RU2730182C1 RU2019126236A RU2019126236A RU2730182C1 RU 2730182 C1 RU2730182 C1 RU 2730182C1 RU 2019126236 A RU2019126236 A RU 2019126236A RU 2019126236 A RU2019126236 A RU 2019126236A RU 2730182 C1 RU2730182 C1 RU 2730182C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
range
radial velocity
signal
surveys
target
Prior art date
Application number
RU2019126236A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Васильевич Колбаско
Original Assignee
Иван Васильевич Колбаско
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Васильевич Колбаско filed Critical Иван Васильевич Колбаско
Priority to RU2019126236A priority Critical patent/RU2730182C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730182C1 publication Critical patent/RU2730182C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04Systems determining presence of a target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/53Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G01S7/2927Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods by deriving and controlling a threshold value

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: method of multiple-rundown signal accumulation in a radar station when detecting aerial targets in pulse-Doppler mode relates to radar ranging and specifically to methods of detecting moving targets. Method can be used in ground-based radars for detecting aerial targets which perform a sequential survey of a given sector of space and operating in a high-pulse repetition mode. Method includes coherent-Doppler filtering of signals in each element of resolution on range and radial velocity and generation of matrix range - radial velocity, containing amplitudes of signals, for several recent space surveys, generation of sufficient statistics as a function of maximum signal values for several consecutive spatial surveys based on hypothesis on target motion parameters, checking of private hypotheses on presence of target in current view for each channel of radial speed by comparison of sufficient statistics with threshold value. Sufficient statistics are formed as sum of amplitude-limited modules of maximum values of signal amplitudes from samples of radial velocity channel obtained in adjacent surveys of one angular direction.EFFECT: technical result of the invention is reducing the number of false marks when observing powerful signals of targets, as well as when the radar unit is exposed to single pulse interference.1 cl, 4 dwg

Description

Способ многообзорного накопления сигнала в РЛС при обнаружении воздушных целей в импульсно-доплеровском (ИД) режиме относится к области радиолокации и, конкретно, к способам обнаружения движущихся целей. Способ может использоваться в наземных и авиационных РЛС обнаружения воздушных целей, осуществляющих последовательный обзор пространства, и работающих в режиме высокой частоты повторения импульсов [1, с. 178].The method of multi-view accumulation of the signal in the radar when detecting air targets in the pulse-Doppler (ID) mode relates to the field of radar and, in particular, to methods of detecting moving targets. The method can be used in ground and aviation radars for detecting air targets, carrying out a sequential survey of space, and operating in a high pulse repetition rate mode [1, p. 178].

Известен способ некогерентного экстремального накопления-обнаружения сигнала в ИД РЛС [2]. Суть известного способа заключается в следующем.The known method of incoherent extreme accumulation-detection of a signal in the ID of the radar [2]. The essence of the known method is as follows.

Известный способ заключается в когерентно-доплеровской фильтрации сигналов в каждом элементе разрешения по дальности и радиальной скорости и формирование матрицы дальность - радиальная скорость, содержащей амплитуды сигналов. Гипотезу о присутствии цели в текущем обзоре для каждого канала радиальной скорости принимают в случае принятия хотя бы одной из частных гипотез. Частную гипотезу принимают, если достаточная статистика превышает пороговое значение. Достаточную статистику формируют путем суммирования модулей максимальных значений амплитуд сигнала из выборок канала радиальной скорости, полученных в смежных обзорах одного углового направления. Объем выборок ограничивают стробами дальности, которые формируют обратной экстраполяцией дальности, относительно элемента разрешения по дальности с максимальной амплитудой сигнала в текущем обзоре на основе оценок его дальности, радиальной скорости и ошибки ее измерения, периода обзора и принятой гипотезы движения цели. Для текущего обзора строб дальности совпадает со всем анализируемым интервалом дальностей. Частными гипотезами являются гипотезы о присутствии сигнала цели только в текущем обзоре, текущем и предыдущем обзоре, текущем и двух предыдущих обзорах и так далее, число проверяемых частных гипотез определяют равным порядку обнаружителя.The known method consists in the coherent-Doppler filtering of signals in each element of the resolution in terms of range and radial velocity and the formation of a distance-radial velocity matrix containing the signal amplitudes. The hypothesis of the presence of a target in the current survey for each radial velocity channel is accepted if at least one of the particular hypotheses is accepted. A particular hypothesis is accepted if sufficient statistics exceed a threshold value. Sufficient statistics are formed by summing the modules of the maximum values of the signal amplitudes from the samples of the radial velocity channel obtained in adjacent surveys of the same angular direction. The volume of samples is limited by range gates, which are formed by inverse extrapolation of the range relative to the range resolution element with the maximum signal amplitude in the current survey based on estimates of its range, radial velocity and its measurement error, the period of the survey, and the adopted target motion hypothesis. For the current view, the range strobe coincides with the entire analyzed range. Private hypotheses are hypotheses about the presence of a target signal only in the current survey, the current and previous surveys, the current and two previous surveys, and so on, the number of tested partial hypotheses is determined to be equal to the detector order.

В известном способе производится одновременная (параллельная) проверка частных двухальтернативных гипотез о присутствии

Figure 00000001
или отсутствии
Figure 00000002
сигнала цели в одном (H1 1, Н1 0), двух (Н2 1, Н2 0) и т.д. смежных, включая текущий, обзорах одного углового направления, что позволяет производить обнаружение как вновь появляющихся в анализируемой выборке сигналов, так и сигналов, присутствующих в выборках текущего и предыдущих обзоров. Гипотеза о присутствии цели в текущем обзоре принимается в случае принятия хотя бы одной из частных гипотез присутствия сигнала целиIn the known method, a simultaneous (parallel) verification of particular two-alternative hypotheses about the presence
Figure 00000001
or absence
Figure 00000002
target signal in one (H 1 1 , H 1 0 ), two (H 2 1 , H 2 0 ), etc. adjacent, including current, surveys of the same angular direction, which allows detecting both newly appearing signals in the analyzed sample and signals present in the samples of the current and previous views. The hypothesis of the presence of a target in the current survey is accepted if at least one of the particular hypotheses of the presence of a target signal is accepted

Figure 00000003
Figure 00000003

В противоположном случае принимается гипотеза об отсутствии цели - Н0.In the opposite case, the hypothesis of the absence of a goal is accepted - H 0 .

Недостатком известного способа, значительно снижающим его практическую применимость, является появление ложных отметок при наблюдении мощных сигналов целей, а так же при воздействии на приемник РЛС однократных импульсных помех.The disadvantage of this method, which significantly reduces its practical applicability, is the appearance of false marks when observing powerful target signals, as well as when the radar receiver is exposed to single impulse interference.

Причиной недостатка известного способа является использование сигналов с большой амплитудой в течение всего времени многообзорного накопления и появление ложных отметок в нескольких последовательных обзорах из-за однократного появления сигнала с большой амплитудой, а также возникновения и ложного подтверждения нескольких гипотез, при появлении которых используется один и тот же сигнал с большой амплитудой.The reason for the disadvantage of the known method is the use of signals with a large amplitude during the entire time of multispectral accumulation and the appearance of false marks in several consecutive surveys due to a single appearance of a signal with a large amplitude, as well as the emergence and false confirmation of several hypotheses, at the appearance of which one and the same the same signal with a large amplitude.

В качестве наиболее близкого аналога выбран рассмотренный способ некогерентного экстремального накопления-обнаружения сигнала в ИД РЛС [2].As the closest analogue, the considered method of incoherent extreme accumulation-detection of the signal in the radar ID was chosen [2].

Техническим результатом изобретения является снижение числа ложных отметок при наблюдении мощных сигналов целей, а так же при воздействии на приемник РЛС однократных импульсных помех.The technical result of the invention is to reduce the number of false marks when observing powerful target signals, as well as when the radar receiver is exposed to single pulse interference.

Технический результат достигается ограничением амплитуды сигналов, используемых при многообзорном накоплении.The technical result is achieved by limiting the amplitude of signals used in multi-view accumulation.

Заявленный способ заключается в когерентно-доплеровской фильтрации сигналов в каждом элементе разрешения по дальности и радиальной скорости и формирование матрицы дальность - радиальная скорость, содержащей амплитуды сигналов. Сохранении (запоминании) матрицы дальность - радиальная скорость за несколько последних обзоров пространства. Гипотезу о присутствии цели в текущем обзоре для каждого канала радиальной скорости принимают в случае принятия хотя бы одной из частных гипотез. Каждую из частных гипотез которых принимают, если достаточная статистика превышает пороговое значение. Достаточную статистику формируют как сумму ограниченных по амплитуде модулей максимальных значений амплитуд сигнала из выборок канала радиальной скорости, полученных в смежных обзорах одного углового направления. Объем выборок ограничивают стробами дальности, которые формируют с учетом гипотезы о параметрах движения цели путем обратной экстраполяцией дальности, относительно элемента разрешения по дальности с максимальной амплитудой сигнала в текущем обзоре на основе оценок его дальности, радиальной скорости и ошибки ее измерения, периода обзора и принятой гипотезы движения цели. Для текущего обзора строб дальности совпадает со всем анализируемым интервалом дальностей. Частными гипотезами являются гипотезы о присутствии сигнала цели только в текущем обзоре, текущем и предыдущем обзоре, текущем и двух предыдущих обзорах и так далее, число проверяемых частных гипотез определяют равным порядку обнаружителя.The claimed method consists in the coherent-Doppler filtering of signals in each element of the resolution in terms of range and radial velocity and the formation of a distance-radial velocity matrix containing signal amplitudes. Saving (memorizing) the range - radial velocity matrix for the last several surveys of space. The hypothesis of the presence of a target in the current survey for each radial velocity channel is accepted if at least one of the particular hypotheses is accepted. Each of the particular hypotheses of which is accepted if sufficient statistics exceed a threshold value. Sufficient statistics are formed as the sum of the maximum values of the signal amplitudes, limited by the amplitude of the modules, from the samples of the radial velocity channel obtained in the adjacent surveys of the same angular direction. The volume of samples is limited by range gates, which are formed taking into account the hypothesis about the parameters of the target movement by inverse extrapolation of the range, relative to the range resolution element with the maximum signal amplitude in the current survey based on estimates of its range, radial velocity and its measurement error, the survey period and the accepted hypothesis target movement. For the current view, the range strobe coincides with the entire analyzed range. Private hypotheses are hypotheses about the presence of a target signal only in the current survey, the current and previous surveys, the current and two previous surveys, and so on, the number of tested partial hypotheses is determined to be equal to the detector order.

Заявленный способ заключатся в одновременной (параллельной) проверке частных двухальтернативных гипотез о присутствии

Figure 00000001
или отсутствии
Figure 00000004
сигнала цели в одном (Н1 1 Н1 0), двух (Н2 1 Н2 0) и т.д. смежных, включая текущий, обзорах одного углового направления, что позволяет производить обнаружение как вновь появляющихся в анализируемой выборке сигналов, так и сигналов, присутствующих в выборках текущего и предыдущих обзоров. Гипотеза о присутствии цели в текущем обзоре принимается в случае принятия хотя бы одной из частных гипотез присутствия сигнала целиThe claimed method consists in the simultaneous (parallel) testing of private two-alternative hypotheses about the presence
Figure 00000001
or absence
Figure 00000004
target signal in one (H 1 1 H 1 0 ), two (H 2 1 H 2 0 ), etc. adjacent, including current, surveys of the same angular direction, which allows detecting both newly appearing signals in the analyzed sample and signals present in the samples of the current and previous views. The hypothesis of the presence of a target in the current survey is accepted if at least one of the particular hypotheses of the presence of a target signal is accepted

Figure 00000005
Figure 00000005

В противоположном случае принимается гипотеза об отсутствии цели - Н0.In the opposite case, the hypothesis of the absence of a goal is accepted - H 0 .

Число одновременно рассматриваемых гипотез равно числу смежных обзоров, результаты которых обрабатываются совместно, называется порядком обнаружителя и обозначается М. Как и в способе выбранном в качестве прототипа, обнаруженные отметки характеризуются неоднозначно измеренной дальностью.The number of simultaneously considered hypotheses is equal to the number of adjacent surveys, the results of which are processed jointly, is called the order of the detector and is denoted by M. As in the method selected as a prototype, the detected marks are characterized by an ambiguously measured range.

Реализация заявленного способа идентична для каждого углового направления и каждого канала радиальной скорости (доплеровского фильтра), в связи с чем рассматривается применительно к одному угловому направлению, определяемому угловыми размерами приемного луча РЛС, и одному каналу радиальной скорости (доплеровскому фильтру).The implementation of the claimed method is identical for each angular direction and each radial velocity channel (Doppler filter), and therefore it is considered in relation to one angular direction, determined by the angular dimensions of the radar receiving beam, and one radial velocity channel (Doppler filter).

Заявленный способ требует совместной обработки М матриц дальность-радиальная скорость, полученных в результате корреляционно-фильтровой обработки эхо-сигнала, принятого с одного и того же углового направления в текущем и М-1 прошлых обзорах. Строки матрицы дальность - радиальная скорость соответствуют каналам радиальной скорости (доплеровским фильтрам), столбцы - каналам дальности (неоднозначно измеренной).The claimed method requires joint processing of M matrix range-radial velocity obtained as a result of correlation-filter processing of the echo signal received from the same angular direction in the current and M-1 past surveys. Matrix rows range - radial velocity correspond to radial velocity channels (Doppler filters), columns - to channels of range (ambiguously measured).

Достаточной статистикой, используемой для проверки гипотезы о присутствии сигнала цели только в текущем k-ом обзоре, являются ограниченные по амплитуде модули значений элементов матрицы дальность - радиальная скорость, полученной в текущем обзоре.Sufficient statistics used to test the hypothesis of the presence of a target signal only in the current k-th survey are the modules of values of the elements of the range - radial velocity matrix, limited in amplitude, obtained in the current survey.

На фиг. 1 и 2 схематично приведен пример отбора значений сигнала для формирования достаточной статистики по трем смежным обзорам.FIG. 1 and 2 schematically show an example of the selection of signal values for the formation of sufficient statistics for three adjacent surveys.

Достаточная статистика для проверки частной гипотезы о присутствии сигнала цели с текущего k-го до k-u-го обзоров включительно, для случая линейного суммирования [3, с. 165], формируется по формулеSufficient statistics to test a particular hypothesis about the presence of a target signal from the current k-th to k-u-th surveys, inclusive, for the case of linear summation [3, p. 165], is formed by the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где b'k - ограниченное по амплитуде значение сигнала bk where b ' k is the amplitude-limited value of the signal b k

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
- порог ограничения амплитуды сигнала;Where
Figure 00000008
- signal amplitude limitation threshold;

bk - максимальное значение сигнала из выборкиb k - maximum signal value from the sample

Figure 00000009
Figure 00000009

где sk - вектор-строка комплексных сигналов (одна из строк матрицы дальность-радиальная скорость) содержащая n элементов;where s k is a row vector of complex signals (one of the rows of the range-radial velocity matrix) containing n elements;

zk - бинарная диагональная матрица, определяемая стробирующей маской wk, задающая строб дальностиz k is a binary diagonal matrix defined by the strobe mask w k defining the range strobe

Figure 00000010
Figure 00000010

Объем выборки, задаваемый стробирующей маской для k-u-го обзора, равен числу ненулевых элементов wk-u The sample size specified by the strobe mask for the ku-th survey is equal to the number of nonzero elements w ku

Figure 00000011
Figure 00000011

где wk-u,i - i-й элемент вектора-столбца wk-u.where w ku, i is the i-th element of the column vector w ku .

Оценка неоднозначной дальности отметки rk, соответствующая центру элемента разрешения по дальности, в котором находится экстремум в текущем, k-ом обзореAn estimate of the ambiguous range of the mark r k corresponding to the center of the range resolution element at which the extremum is located in the current k-th survey

Figure 00000012
Figure 00000012

где Δr - разрешающая способность по дальности;where Δ r - range resolution;

m - номер канала дальности с экстремумом.m is the number of the range channel with the extremum.

Для текущего k-го обзора производится анализ всех элементов выборки, потому vk=n, a zk=I, где I - единичная матрица.For the current k-th survey, all elements of the sample are analyzed, therefore v k = n, az k = I, where I is the identity matrix.

Принятие частной гипотезы о присутствии цели

Figure 00000013
производится при условии Zu>hu, где hu - пороговое значение. В противном случае принимается гипотеза
Figure 00000014
.Acceptance of a particular hypothesis about the presence of a goal
Figure 00000013
is performed under the condition Z u > h u , where h u is the threshold value. Otherwise, the hypothesis is accepted
Figure 00000014
...

Для k-u-го обзора стробирующая маска wk-u определяется следующим образом.For the ku-th survey, the gating mask w ku is defined as follows.

Рассчитывается строб дальности

Figure 00000015
в котором сигнал цели находился и обзоров назад с вероятностью близкой 1 в случае принятой модели движения цели. Нижняя и верхняя границы строба дальностиRange strobe is calculated
Figure 00000015
in which the target signal was located and reviews backward with a probability close to 1 in the case of the adopted target movement model. Lower and upper limits of the range strobe

Figure 00000016
Figure 00000016

где υk - оценка радиальной скорости цели, соответствующая центру анализируемого канала (фильтра) доплеровской частоты;where υ k is the estimate of the radial velocity of the target corresponding to the center of the analyzed channel (filter) of the Doppler frequency;

Figure 00000017
- ошибка измерения радиальной скорости цели, задаваемая шириной фильтра доплеровской частоты
Figure 00000018
и длиной волны λ;
Figure 00000017
- error in measuring the radial velocity of the target, specified by the width of the Doppler filter
Figure 00000018
and wavelength λ;

Tk-i - время между текущим k-ым и k-i-ым обзорами анализируемого углового направления (период обзора).T ki is the time between the current k-th and ki-th views of the analyzed angular direction (the period of the view).

Производится расчет нижнего

Figure 00000019
и верхнего
Figure 00000020
индексов элементов, определяющих wk-u.The calculation of the lower
Figure 00000019
and top
Figure 00000020
indices of elements defining w ku .

Если размер строба дальности

Figure 00000021
рассчитанный по (9), не меньше интервала однозначного измерения дальности год, определяемого частотой повторения импульсов РЛС,
Figure 00000022
тогда
Figure 00000023
If the size of the range strobe
Figure 00000021
calculated according to (9), not less than the interval of unambiguous measurement of the range year, determined by the pulse repetition rate of the radar,
Figure 00000022
then
Figure 00000023

В противном случае, вследствие неоднозначного измерения дальности возможно

Figure 00000024
и (или)
Figure 00000025
, тогдаOtherwise, due to ambiguous range measurement, it is possible
Figure 00000024
and / or
Figure 00000025
then

Figure 00000026
Figure 00000026

где mod(a, b) - функция расчета остатка от деления a на b;where mod ( a , b) is the function of calculating the remainder of dividing a by b;

floor - функция округления до меньшего целого;floor - rounding function to the smallest integer;

ceil - функция округления до большего целого.ceil is a rounding function.

Элементы стробирующей маска wk-u Elements of the strobe mask w ku

Figure 00000027
Figure 00000027

Принцип формирования и применения стробирующих масок приведен на фиг. 2.The principle of formation and application of strobe masks is shown in Fig. 2.

Решение по частным гипотезам принимается из условийThe decision on particular hypotheses is made from the conditions

Figure 00000028
Figure 00000028

Пороговые значения hu,

Figure 00000029
используемые для принятия решения по достаточной статистике Zu, задаются по критерию обеспечения заданной вероятности ложной тревоги F в элементе разрешения, и определяются из уравненийThreshold values h u ,
Figure 00000029
used to make a decision on sufficient statistics Z u , are set according to the criterion for providing a given false alarm probability F in the resolution element, and are determined from the equations

Figure 00000030
Figure 00000030

при

Figure 00000031
at
Figure 00000031

где ƒ0(s) - плотность вероятности ограниченного по амплитуде модуля амплитуды шума на входе обнаружителя.where ƒ 0 (s) is the probability density of the amplitude-limited modulus of the noise amplitude at the detector input.

Figure 00000032
- характеристическая функция усеченного справа по α распределения случайной величины.
Figure 00000032
is the characteristic function of the distribution of a random variable truncated from the right in α.

Характеристическая функция распределения максимального значения случайной величины на выборке объемом nCharacteristic distribution function of the maximum value of a random variable on a sample of size n

Figure 00000033
Figure 00000033

где ƒext(x, n) - плотность вероятности распределения максимального значения случайной величины [4, с. 99] на выборке объемом n. where ƒ ext (x, n) is the probability density of the distribution of the maximum value of the random variable [4, p. 99] on a sample of size n.

Порог ограничения амплитуды сигнала

Figure 00000034
выбирается равным порогу, обеспечивающему заданный уровень ложных тревог F по критерию Неймана-Пирсона для обнаружителя без многообзорного накопления сигнала.Signal amplitude limiting threshold
Figure 00000034
is selected equal to the threshold providing the specified level of false alarms F according to the Neumann-Pearson criterion for the detector without multi-scan signal accumulation.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

Фиг. 1 - принцип обратной экстраполяции строба дальности.FIG. 1 - the principle of inverse extrapolation of the range strobe.

На Фиг. 1 приведены три реализации модуля сигнала на выходе одного и того же доплеровского фильтра для одного положения диаграммы направленности антенны РЛС, полученные в трех последовательных обзорах.FIG. 1 shows three realizations of the signal module at the output of the same Doppler filter for one position of the radar antenna radiation pattern obtained in three consecutive surveys.

Фиг. 2 - принцип применения стробирующих масок и формирования достаточной статистики.FIG. 2 - the principle of applying gating masks and generating sufficient statistics.

На фиг. 2 приведены три выборки сигнала одного канала радиальной скорости, полученные в трех смежных обзорах одного углового направления. Части выборок, используемые для формирования достаточной статистики, выделены наклонной штриховкой, элементы содержащие экстремумы - сплошной заливкой.FIG. 2 shows three samples of the signal of one radial velocity channel obtained in three adjacent surveys of the same angular direction. Parts of the samples used to generate sufficient statistics are highlighted with oblique shading, elements containing extrema are highlighted with solid fill.

На фиг. 2 обозначены:FIG. 2 are marked:

Figure 00000035
- выборка, являющаяся транспонированной вектор-строкой, содержащая n комплексных сигналов в элементах дальности одного канала радиальной скорости;
Figure 00000035
- a sample that is a transposed row vector containing n complex signals in the range elements of one radial velocity channel;

s1, s2,…,sn - комплексные значения сигнала в элементах разрешения;s 1 , s 2 , ..., s n - complex signal values in resolution elements;

wk - стробирующая маска;w k - strobe mask;

R - ось дальности;R - range axis;

Figure 00000036
- интервал однозначного измерения дальности ИД РЛС;
Figure 00000036
- the interval of unambiguous measurement of the radar ID range;

rk - номер элемента выборки, полученной в текущем обзоре и имеющий максимальное значение;r k - number of the sample element obtained in the current survey and having the maximum value;

Δr - размер элемента разрешения по дальности;Δr is the size of the range resolution element;

Tk - период обзора.T k - survey period.

Фиг. 3 - пример устранения ложных отметок при наблюдении мощного сигнала цели. Слева - при накоплении сигнала известным способом выбранным в качестве аналога, справа - предлагаемым способом.FIG. 3 is an example of elimination of false marks when observing a strong target signal. On the left - when the signal is accumulated in a known way, chosen as an analog, on the right - by the proposed method.

На фиг. 3 в системе координат азимут - наклонная дальность приведены результаты обнаружения движущейся воздушной цели при использовании многообзорного накопления за 4 обзора в течение 260 обзоров. Точками обозначены истинные и ложные отметки, стрелками -направление движения цели.FIG. 3 in the coordinate system azimuth - slant range shows the results of detecting a moving air target when using multi-view accumulation for 4 surveys during 260 surveys. Dots indicate true and false marks, arrows - the direction of the target.

Фиг. 4 - пример устранения ложных отметок при наблюдении мощного сигнала цели в условиях воздействия на приемник РЛС импульсных помех с интенсивностью 5 импульсов за один обзор. Слева - при накоплении сигнала известным способом выбранным в качестве аналога, справа -предлагаемым способом.FIG. 4 is an example of the elimination of false marks when observing a powerful target signal under conditions of exposure to the radar receiver of impulse noise with an intensity of 5 pulses per survey. On the left - when the signal is accumulated in a known way, chosen as an analogue, on the right - the proposed method.

Используемые на фиг. 4 условные обозначения аналогичны фиг. 3.Used in FIG. 4, the legend is the same as in FIG. 3.

Фиг. 5 - Кривые обнаружения (зависимости вероятности правильного обнаружения D от ОСШ, при фиксированной вероятности ложной тревоги F) не флюктуирующего по амплитуде сигнала при F=5⋅10-6 при оценке трех гипотез (М=3).FIG. 5 - Curves of detection (dependence of the probability of correct detection D on SNR, with a fixed probability of false alarm F) of a signal that does not fluctuate in amplitude at F = 5⋅10 -6 when evaluating three hypotheses (M = 3).

На фиг. 3 обозначены:FIG. 3 are indicated:

КО - кривая обнаружения для классического способа обнаружения;KO - detection curve for the classical detection method;

«1 из 3» - кривые обнаружения для предлагаемого способа при присутствии сигнала цели только в текущем обзоре;"1 of 3" - the curves of detection for the proposed method in the presence of a target signal only in the current survey;

«1 и 2 из 3» - кривые обнаружения для предлагаемого способа при присутствии сигнала цели только в текущем и прошлом обзорах;"1 and 2 of 3" - detection curves for the proposed method in the presence of a target signal only in the current and past surveys;

«1, 2 и 3 из 3» - кривые обнаружения для предлагаемого способа при присутствии сигнала цели в трех последних обзорах;"1, 2 and 3 of 3" - the curves of detection for the proposed method in the presence of a target signal in the last three reviews;

{vk, vk-1, vk-2} - объемы выборок, задаваемые стробирующими масками для k-го, k-1-го и k-2 обзоров соответственно.{v k , v k-1 , v k-2 } - sample sizes set by gating masks for k-th, k-1-th and k-2 surveys, respectively.

Фиг. 6 - Кривые обнаружения флюктуирующего по амплитуде сигнала при F=10-6 при оценке трех гипотез (М=3).FIG. 6 - Curves of detection of a signal fluctuating in amplitude at F = 10 -6 when evaluating three hypotheses (M = 3).

Обозначения на фиг. 4 соответствуют обозначениям на фиг. 2.The designations in FIG. 4 correspond to the designations in FIG. 2.

Заявленный способ включает:The claimed method includes:

Выделение из матрицы дальность - радиальная скорость, полученной в результате зондирования текущего, k-го углового направления, и содержащей комплексные значения сигнала, строк, соответствующих каналам радиальной скорости.Extraction of the range from the matrix - the radial velocity obtained as a result of sounding the current, k-th angular direction, and containing the complex values of the signal, the rows corresponding to the radial velocity channels.

Для каждой строки текущего обзора sk, состоящей из n элементов, соответствующих каналам дальности, при wk=I по (6) производится расчет zk.For each line of the current survey s k , consisting of n elements corresponding to the range channels, at w k = I according to (6), z k is calculated.

Расчет по (9) М-1 стробов дальности

Figure 00000037
, в которых сигнал цели с высокой вероятностью находился u обзоров назад.Calculation according to (9) M-1 range strobes
Figure 00000037
, in which the target signal with a high probability was u backward.

Расчет по (4) значений b'k элементов выборок, ограниченных стробами дальности текущего и прошлых обзоров, включая: оценку неоднозначной дальности отметки rk по (8); расчет нижнего

Figure 00000038
и верхнего
Figure 00000039
индексов по (10); определение стробирующей маски wk-u по (11) и zk-u по (6).Calculation according to (4) of the values b ' k of the sample elements, limited by the range gates of the current and past surveys, including: estimation of the ambiguous range of the mark r k according to (8); lower calculation
Figure 00000038
and top
Figure 00000039
indices according to (10); determination of the gating mask w ku according to (11) and z ku according to (6).

Расчет достаточной статистики Zu по (3-5).Calculation of sufficient statistics Z u according to (3-5).

Расчет пороговых значений hu,

Figure 00000040
по (13).Calculation of threshold values h u ,
Figure 00000040
according to (13).

Принятие решения по частным гипотезам путем сравнения достаточных статистик Zu с соответствующими пороговыми по (12).Decision making based on particular hypotheses by comparing the sufficient statistics Z u with the corresponding threshold statistics according to (12).

Принятие решения о присутствии или отсутствии цели в строке sk матрицы дальность - радиальная скорость по (2).Making a decision on the presence or absence of a target in the row sk of the matrix range - radial velocity according to (2).

Эффективность предлагаемого способа, в части дальности обнаружения целей, аналогична эффективности способа, выбранного в качестве наиболее близкого аналога.The efficiency of the proposed method, in terms of target detection range, is similar to the efficiency of the method selected as the closest analogue.

Заявленный технический результат подтвержден результатами, полученными методом имитационного компьютерного моделирования системы обнаружения, реализующей предложенный способ.The claimed technical result is confirmed by the results obtained by the method of computer simulation of the detection system that implements the proposed method.

Моделирование выполнено при следующих исходных данныхModeling was performed with the following initial data

Обнаружение движущейся воздушной цели 2-координатной РЛС в азимутальном секторе 90° в диапазоне наклонных дальностей от 20 до 150 км. Время накопления обнаруженных отметок - 260 циклов обзора. Порядок обнаружителя - 4. Число элементов разрешения по азимуту - 90, по дальности - 500. Темп обзора - 6 с. Скорость цели - от 10 до 500 м/с. Вероятность ложной тревоги - 2⋅10-3. Отношение сигнал/шум для цели на дальности 100 км - 5,5 дБ.Detection of a moving air target by a 2-coordinate radar in the azimuth sector of 90 ° in the range of slant ranges from 20 to 150 km. The accumulation time of the detected marks is 260 review cycles. Detector order - 4. Number of resolution elements in azimuth - 90, in range - 500. Rate of view - 6 s. Target speed - from 10 to 500 m / s. The probability of a false alarm is 2⋅10 -3 . The signal-to-noise ratio for a target at a distance of 100 km is 5.5 dB.

Результаты моделирования известного и предлагаемого способов для случая наблюдения цели, скорость которой составляет 200 м/с, приведены на фиг. 3 и 4. Приведенные результаты моделирования демонстрируют достижение заявленного технического результата, заключающего в снижении числа ложных отметок при наблюдении мощных сигналов целей, а так же при воздействии на приемник РЛС однократных импульсных помех.The simulation results of the known and proposed methods for the case of observing a target with a speed of 200 m / s are shown in Fig. 3 and 4. The above simulation results demonstrate the achievement of the claimed technical result, which consists in reducing the number of false marks when observing powerful target signals, as well as when the radar receiver is exposed to single pulse interference.

ЛитератураLiterature

1. Справочник по радиолокации под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. Под общей ред. B.C. Вербы. Книга 2. М.: Техносфера, 2014.1. Handbook on radar, ed. M.I. Skolnik. Per. from English. Ed. B.C. Willows. Book 2.M .: Technosphere, 2014.

2. Пат. 2694809 Российская Федерация, МПК G01S 3/02. Способ некогерентного экстремального накопления-обнаружения сигнала в импульсно-доплеровской РЛС / Колбаско И.В. - №2019101558, заявл. 21.01.19, опубл. 17.07.19, Бюл. №20.2. Pat. 2694809 Russian Federation, IPC G01S 3/02. Method of incoherent extreme accumulation-signal detection in a pulse-Doppler radar / Kolbasko I.V. - No. 2019101558, app. 01.21.19, publ. 07/17/19, Bul. No. 20.

3. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. - М.: «Советское радио», 1970.3. Theoretical foundations of radar. Ed. Shirman Y.D. - M .: "Soviet radio", 1970.

4. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. Перевод с англ., М.: Мир, 1965. с.4. Gumbel E. Statistics of extreme values. Translated from English, Moscow: Mir, 1965, p.

Claims (1)

Способ многообзорного накопления сигнала в РЛС при обнаружении воздушных целей в импульсно-доплеровском режиме, предусматривающий когерентно-доплеровскую фильтрацию сигналов в каждом элементе разрешения по дальности и радиальной скорости и формирование матрицы дальность - радиальная скорость, содержащей амплитуды сигналов, сохранение матрицы дальность - радиальная скорость за несколько последних обзоров пространства, формирование достаточной статистики как функции от максимальных значений сигнала за несколько последовательных обзоров пространства с учетом гипотезы о параметрах движения цели, проверку частных гипотез о присутствии цели в текущем обзоре для каждого канала радиальной скорости сравнением достаточной статистики с пороговым значением, отличающийся тем, что достаточную статистику формируют как сумму ограниченных по амплитуде модулей максимальных значений амплитуд сигнала из выборок канала радиальной скорости, полученных в смежных обзорах одного углового направления.A method for multi-view accumulation of a signal in a radar when detecting air targets in a pulse-Doppler mode, which provides for coherent-Doppler filtering of signals in each element of the resolution in terms of range and radial velocity and the formation of a range-radial velocity matrix containing signal amplitudes, preserving the range-radial velocity matrix for several recent surveys of space, the formation of sufficient statistics as a function of the maximum values of the signal for several consecutive surveys of space, taking into account the hypothesis about the parameters of the target movement, verification of particular hypotheses about the presence of a target in the current survey for each radial velocity channel by comparing sufficient statistics with a threshold value, which differs that sufficient statistics are formed as the sum of the maximum values of the signal amplitudes, limited by the amplitude of the modules, from the samples of the radial velocity channel obtained in adjacent surveys of the same angular direction.
RU2019126236A 2019-08-19 2019-08-19 Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode RU2730182C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126236A RU2730182C1 (en) 2019-08-19 2019-08-19 Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126236A RU2730182C1 (en) 2019-08-19 2019-08-19 Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730182C1 true RU2730182C1 (en) 2020-08-19

Family

ID=72086438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126236A RU2730182C1 (en) 2019-08-19 2019-08-19 Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730182C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116840804A (en) * 2023-08-28 2023-10-03 中国人民解放军空军预警学院 Speed false target suppression method and device based on dual carrier frequency pulse

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0535957A2 (en) * 1991-10-04 1993-04-07 General Electric Company Noise correction in radars for diffuse targets
RU2282873C1 (en) * 2004-12-27 2006-08-27 Рязанская государственная радиотехническая академия Method for detection of signals reflected from maneuvering target
RU2348053C1 (en) * 2007-10-16 2009-02-27 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Method of false air target identification
RU2646857C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" Method of moving target selection
CN107942324A (en) * 2017-11-06 2018-04-20 西安电子科技大学 Multi-frame joint Small object double check method based on Doppler's guiding
CN109001708A (en) * 2018-08-05 2018-12-14 中国人民解放军海军航空大学 The quick process of refinement method of radar maneuvering target based on classification integration detection
WO2019119223A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 深圳市大疆创新科技有限公司 Radar-based ranging processing method and device, and unmanned aerial vehicle
RU2694809C1 (en) * 2019-01-21 2019-07-17 Иван Васильевич Колбаско Method for incoherent extreme accumulation-detection of a signal in pulse-doppler radar

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0535957A2 (en) * 1991-10-04 1993-04-07 General Electric Company Noise correction in radars for diffuse targets
RU2282873C1 (en) * 2004-12-27 2006-08-27 Рязанская государственная радиотехническая академия Method for detection of signals reflected from maneuvering target
RU2348053C1 (en) * 2007-10-16 2009-02-27 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Method of false air target identification
RU2646857C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" Method of moving target selection
CN107942324A (en) * 2017-11-06 2018-04-20 西安电子科技大学 Multi-frame joint Small object double check method based on Doppler's guiding
WO2019119223A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 深圳市大疆创新科技有限公司 Radar-based ranging processing method and device, and unmanned aerial vehicle
CN109001708A (en) * 2018-08-05 2018-12-14 中国人民解放军海军航空大学 The quick process of refinement method of radar maneuvering target based on classification integration detection
RU2694809C1 (en) * 2019-01-21 2019-07-17 Иван Васильевич Колбаско Method for incoherent extreme accumulation-detection of a signal in pulse-doppler radar

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕУЙМИН А.С., ЖУК С.Я. Обнаружение цели в импульсно-доплеровской РЛС на основе многообзорного накопления сигналов / Вiсник нацiонального технiчного унiверситету украϊни Киϊвський полiтехнiчний iнститут. Серiя: Радiотехнiка. Радiоапаратобудування. N 53, 2013 г., сс. 89-97. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116840804A (en) * 2023-08-28 2023-10-03 中国人民解放军空军预警学院 Speed false target suppression method and device based on dual carrier frequency pulse
CN116840804B (en) * 2023-08-28 2023-11-10 中国人民解放军空军预警学院 Speed false target suppression method and device based on dual carrier frequency pulse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Capraro et al. Implementing digital terrain data in knowledge-aided space-time adaptive processing
US6466155B2 (en) Method and apparatus for detecting a moving object through a barrier
WO2008093036A2 (en) Adaptive radar
KR101387664B1 (en) A terrain-aided navigation apparatus using a radar altimeter based on the modified elevation model
Fiche et al. Analysis of X-band SAR sea-clutter distributions at different grazing angles
CN110146873B (en) Target position and speed estimation method of distributed non-coherent radar
RU2704789C1 (en) Method for adaptive signal processing in survey coherent-pulse radar stations
Budillon et al. Along-track interferometric SAR systems for ground-moving target indication: Achievements, potentials, and outlook
RU2633962C1 (en) Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
Hamdollahzadeh et al. Moving target localization in bistatic forward scatter radars: Performance study and efficient estimators
Sintes et al. Coherent probabilistic error model for interferometric sidescan sonars
RU2730182C1 (en) Method of multiple-rundown signal accumulation in radar station when detecting aerial targets in pulse-doppler mode
RU2694809C1 (en) Method for incoherent extreme accumulation-detection of a signal in pulse-doppler radar
Jackson et al. Sonar evidence for methane ebullition in Eckernförde Bay
Capraro et al. Improved STAP performance using knowledge-aided secondary data selection
RU2337378C1 (en) Method for defining air target path parameters in surveillance rls
RU2419107C1 (en) Method of selecting moving targets in pulse-wise carrier frequency tuning
Kemkemian et al. Sea clutter modelling for space-time processing
Kraeutner et al. Principal components array processing for swath acoustic mapping
RU2291466C1 (en) Mode of measuring an object's angular coordinates and a radar station for its realization
RU119126U1 (en) DEVICE FOR INCREASING ANGULAR RESOLUTION OF AMPLITUDE TOTAL-DIFFERENT MONO-PULSE SYSTEM
Tashlykov et al. Ground clutter deducting technique for Irkutsk incoherent scatter radar
RU2392640C1 (en) Method for identification of parametres of trajectory instabilities of small-sized flying object in form of radial acceleration of motion for accompaniment mode with help of signals with per pulse carrier frequency tuning
Sanjuan-Ferrer Detection of coherent scatterers in SAR data: Algorithms and applications
De Carlo et al. Wave groups and small scale variability of wave heights observed by altimeters