RU2770176C1 - Method for covert detection of radio-silent objects - Google Patents

Method for covert detection of radio-silent objects Download PDF

Info

Publication number
RU2770176C1
RU2770176C1 RU2018129358A RU2018129358A RU2770176C1 RU 2770176 C1 RU2770176 C1 RU 2770176C1 RU 2018129358 A RU2018129358 A RU 2018129358A RU 2018129358 A RU2018129358 A RU 2018129358A RU 2770176 C1 RU2770176 C1 RU 2770176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
signals
radio
scattered
matrix
Prior art date
Application number
RU2018129358A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Донец
Яков Аронович Рейзенкинд
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг)
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг)
Priority to RU2018129358A priority Critical patent/RU2770176C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770176C1 publication Critical patent/RU2770176C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating 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
    • G01S13/5248—Discriminating 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 combining a coherent MTI processor with a zero Doppler processing channel and a clutter mapped memory, e.g. MTD (Moving target detector)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons

Abstract

FIELD: radio location.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in control systems of land, marine and air space using direct and scattered with objects radio signals emitted by multiple uncontrolled and controlled transmitters of radioelectronic systems for various purposes. The increase in the efficiency is achieved due to the application of new operations for compensation for masking interference, as well as operations for forming a set of single-frequency matrix signals of a complex phasing function instead of a set of two-frequency matrix signals of a complex phasing function with a higher dimension.EFFECT: increase in the efficiency (sensitivity and speed of response) of covert detection of radio-silent objects.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.The invention relates to radio engineering and can be used in systems for monitoring ground, sea and air space using direct and scattered radio signals emitted by a variety of uncontrolled and controlled transmitters of radio electronic systems for various purposes.

Технология скрытного обнаружения и слежения за подвижными объектами, использующая естественный радиоподсвет целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения, пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что может существенно повысить скрытность и эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.The technology of covert detection and tracking of moving objects, using the natural radio illumination of targets, created at a variety of frequencies by radio emissions from transmitters for various purposes, has not yet received sufficient distribution, despite the fact that it can significantly increase the secrecy and efficiency of detection, spatial localization and identification of a wide class of mobile objects.

Известен способ скрытного обнаружения радиомолчащих объектов [1], заключающийся в том, что принимают решеткой из N антенн прямые и рассеянные объектами радиосигналы широкополосных передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в прямой и рассеянные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, преобразуют прямой сигнал в многочастотный матричный сигнал комплексной фазирующей функции, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые потенциальными стационарными и подвижными объектами в ожидаемой области задержек на всех ожидаемых частотах доплеровского сдвига, запоминают многочастотный матричный сигнал, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный цифровой и многочастотный матричный сигнал в сигнал комплексного частотно-временного изображения, после чего по локальным максимумам квадрата модуля элементов частотно-временного изображения определяют число рассеянных радиосигналов в выбранном азимутально-угломестном направлении, по параметрам которых - значению временной задержки, доплеровского сдвига каждого рассеянного радиосигнала и значению азимутально-угломестного направления приема рассеянных радиосигналов - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектовA known method of covert detection of radio silent objects [1], which consists in the fact that they receive direct and scattered by objects radio signals of broadband transmitters of radio electronic systems for various purposes by an array of N antennas, synchronously convert the ensemble of radio signals received by antennas into digital signals, digital signals are converted into direct and scattered signals for selected azimuth-elevation directions of reception, which, together with the value of the azimuth-elevation direction of reception, are stored, convert the direct signal into a multi-frequency matrix signal of a complex phasing function, including hypothetical signals scattered by potential stationary and moving objects in the expected delay region at all expected Doppler shift frequencies , a multi-frequency matrix signal is stored, for each selected azimuth-elevation direction of reception, a scattered digital and multi-frequency matrix signal is converted into a complex clock signal of the time-frequency image, after which the number of scattered radio signals in the selected azimuth-elevation direction is determined from the local maxima of the square of the module of the elements of the frequency-time image, according to the parameters of which - the value of the time delay, the Doppler shift of each scattered radio signal and the value of the azimuth-elevation direction of receiving scattered radio signals - perform detection and spatial localization of moving objects

Данный способ обеспечивает обнаружение широкого класса объектов. Однако из-за большой размерности многочастотного матричного сигнала комплексной фазирующей функции при реализации данного способа требуется очень большой объем вычислительных операций.This method provides detection of a wide class of objects. However, due to the large dimension of the multi-frequency matrix signal of the complex phasing function, the implementation of this method requires a very large amount of computational operations.

Более эффективным является способ скрытного обнаружения радиомолчащих объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу:More effective is the method of covert detection of radio silent objects [2], free from this drawback and chosen as a prototype. According to this method:

принимают решеткой из N антенн прямые и рассеянные объектами радиосигналы широкополосных передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения,receive by an array of N antennas direct and scattered by objects radio signals of broadband transmitters of radio electronic systems for various purposes,

синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в прямой s и рассеянные sl сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема l, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают,the ensemble of radio signals received by the antennas is synchronously converted into digital signals, the digital signals are converted into direct s and scattered s l signals for the selected azimuth-elevation directions of reception l, which, together with the value of the azimuth-elevation direction of reception, are stored,

преобразуют прямой сигнал s в двухчастотные матричные сигналы комплексной фазирующей функции А, каждый из которых включает гипотетические сигналы, рассеиваемые потенциальными стационарными и подвижными объектами в ожидаемой области задержек на нулевой ω=0 и ожидаемой ω частоте доплеровского сдвига, матричные сигналы А запоминают,the direct signal s is converted into two-frequency matrix signals of the complex phasing function A, each of which includes hypothetical signals scattered by potential stationary and moving objects in the expected delay region at zero ω=0 and the expected Doppler shift frequency ω, the matrix signals A are stored,

для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема и каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты преобразуют рассеянный сигнал sl сигнал элемента комплексного частотно-временного изображения

Figure 00000001
, где АH - матрица, эрмитово сопряженная с А,for each selected azimuth-elevation direction of reception and each expected value of the Doppler frequency shift, the scattered signal s l is converted the signal of the element of the complex time-frequency image
Figure 00000001
, where A H is the matrix Hermitian conjugate to A,

сигнал

Figure 00000002
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- z-я компонента вектора элемента изображения
Figure 00000005
, k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения элемента комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000006
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K,signal
Figure 00000002
memorize and use as an initial approximation, as well as iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000003
where
Figure 00000004
- z-th component of the picture element vector
Figure 00000005
, k=1,2,… - iteration number, and the signal of the next approximation of the element of the complex time-frequency image
Figure 00000006
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds the given threshold K,

объединяют сформированные сигналы элементов изображения

Figure 00000007
в матричный сигнал результирующего комплексного частотно-временного изображения Нl,combine generated pixel signals
Figure 00000007
into the matrix signal of the resulting complex time-frequency image H l ,

после чего, по локальным максимумам квадрата модуля матричного сигнала результирующего изображения

Figure 00000008
, где Нωql - ωq-я компонента матричного сигнала результирующего изображения Нl, определяют число рассеянных радиосигналов в выбранном азимутально-угломестном направлении, по параметрам которых - значениям временной задержки q, доплеровского сдвига частоты ω каждого рассеянного радиосигнала и азимутально-угломестного направления приема l рассеянных радиосигналов - выполняют обнаружение и пространственную локализацию объектов.after which, according to the local maxima of the square of the module of the matrix signal of the resulting image
Figure 00000008
, where H ωql - ωq-th component of the matrix signal of the resulting image H l , determine the number of scattered radio signals in the selected azimuth-elevation direction, the parameters of which are the values of the time delay q, the Doppler frequency shift ω of each scattered radio signal and the azimuth-elevation direction of reception l scattered radio signals - perform detection and spatial localization of objects.

Способ-прототип благодаря формированию совокупности двухчастотных матричных сигналов комплексной фазирующей функции А=[А0,Аω], где А0 - подматрица одночастотного матричного сигнала на нулевой частоте ω=0 доплеровского сдвига, а Аω - подматрица одночастотного матричного сигнала на ожидаемой частоте ω доплеровского сдвига, вместо имеющего более высокую размерность и требующего значительно большего количества вычислительных операций одного многочастотного матричного сигнала, обладает по сравнению с аналогом более высоким быстродействием.The prototype method due to the formation of a set of two-frequency matrix signals of a complex phasing function A=[A 0 ,A ω ], where A 0 is a submatrix of a single-frequency matrix signal at zero frequency ω=0 Doppler shift, and A ω is a submatrix of a single-frequency matrix signal at the expected frequency ω of the Doppler shift, instead of having a higher dimension and requiring a much larger number of computational operations of one multi-frequency matrix signal, it has a higher speed compared to its analogue.

Однако быстродействие способа-прототипа снижается с увеличением диапазона контролируемых задержек (дальностей) и диапазона частот доплеровского сдвига (скоростей перемещения обнаруживаемых объектов) и недостаточно для реализации операций обнаружения и пространственной локализации объектов различных классов в реальном масштабе времени на существующей вычислительной базе.However, the speed of the prototype method decreases with an increase in the range of controlled delays (ranges) and the frequency range of the Doppler shift (velocities of movement of the detected objects) and is not enough to implement the operations of detection and spatial localization of objects of various classes in real time on the existing computing base.

Учитывая, что вычислительная сложность преобразования матричных сигналов существенно зависит от размера матриц, повышение быстродействия способа-прототипа возможно дальнейшим уменьшением размерности каждого матричного сигнала комплексной фазирующей функции по частоте доплеровского сдвига.Considering that the computational complexity of converting matrix signals depends significantly on the size of the matrices, increasing the speed of the prototype method is possible by further reducing the dimension of each matrix signal of the complex phasing function in terms of the Doppler shift frequency.

Кроме того, у способа-прототипа отсутствуют операции компенсации прямого сигнала подсвета и рассеянных стационарными объектами сигналов. Как следствие, прямой сигнал и рассеянные стационарными объектами сигналы маскируют эхо-сигналы малоразмерных низкоскоростных подвижных объектов, что ограничивает чувствительность их обнаружения.In addition, the prototype method does not have operations for compensating the direct illumination signal and the signals scattered by stationary objects. As a result, the direct signal and the signals scattered by stationary objects mask the echo signals of small-sized low-speed moving objects, which limits the sensitivity of their detection.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкая эффективность (ограниченные чувствительность и быстродействие) обнаружения радиомолчащих объектов.Thus, the disadvantage of the prototype method is the low efficiency (limited sensitivity and speed) of detection of radio silent objects.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности (чувствительности и быстродействия) скрытного обнаружения радиомолчащих объектов.The technical result of the invention is to increase the efficiency (sensitivity and speed) of covert detection of radio silent objects.

Повышение эффективности (чувствительности и быстродействия) скрытного обнаружения радиомолчащих объектов достигается за счет применения новых операций:Increasing the efficiency (sensitivity and speed) of covert detection of radio silent objects is achieved through the use of new operations:

- очистки обнаруживаемых эхо-сигналов подвижных объектов путем компенсации маскирующих помех в виде прямого сигнала подсвета и рассеянных стационарными объектами сигналов;- cleaning detected echo signals of moving objects by compensating for masking interference in the form of a direct illumination signal and signals scattered by stationary objects;

- формирования совокупности одночастотных матричных сигналов комплексной фазирующей функции вместо совокупности, имеющих более высокую размерность двухчастотных матричных сигналов комплексной фазирующей функции.- formation of a set of single-frequency matrix signals of a complex phasing function instead of a set having a higher dimension of two-frequency matrix signals of a complex phasing function.

Технический результат достигается тем, что в способе скрытного обнаружения радиомолчащих объектов, заключающемся в том, что принимают решеткой из N антенн прямые и рассеянные объектами радиосигналы широкополосных передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в прямой s и рассеянные sl сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема l, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, согласно изобретению, преобразуют прямой сигнал s в одночастотные матричные сигналы комплексной фазирующей функции Аω, каждый из которых включает гипотетические сигналы, рассеиваемые потенциальными стационарными и подвижными объектами в ожидаемой области задержек на одной из ожидаемых частот доплеровского сдвига ω, матричные сигналы Аω запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал sl в сигнал элемента комплексного частотно-временного изображения для нулевого значения ω=0 доплеровского сдвига частоты

Figure 00000009
, где
Figure 00000010
- матрица, эрмитово сопряженная с А0, с использованием сигнала
Figure 00000011
в качестве начального приближения итерационно формируют и запоминают зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000012
, где
Figure 00000013
- z-я компонента вектора элемента изображения
Figure 00000014
, k=1,2,… - номер итерации, а также сигнал очередного приближения элемента комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000015
, где λ - множитель Лагранжа, и очищенный от прямого и рассеянных стационарными объектами сигналов рассеянный сигнал
Figure 00000016
до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K, после этого из очищенного сигнала
Figure 00000017
для каждого ожидаемого ненулевого значения доплеровского сдвига частоты ω формируют сигнал начального приближения
Figure 00000018
, а затем итерационно получают и запоминают вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000019
и сигнал очередного приближения
Figure 00000020
элемента очищенного комплексного частотно-временного изображения до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K, объединяют сформированные сигналы элементов очищенного изображения
Figure 00000021
в матричный сигнал результирующего комплексного частотно-временного изображения Нl, после чего по локальным максимумам квадрата модуля матричного сигнала результирующего изображения
Figure 00000022
, где Hωql - ωq-я компонента матричного сигнала результирующего изображения Нl, определяют число рассеянных радиосигналов в выбранном азимутально-угломестном направлении, по параметрам которых - значениям временной задержки q, доплеровского сдвига частоты ω каждого рассеянного радиосигнала и азимутально-угломестного направления приема l рассеянных радиосигналов выполняют обнаружение и пространственную локализацию радиомолчащих объектов.The technical result is achieved by the fact that in the method of covert detection of radio silent objects, which consists in receiving direct and scattered by objects radio signals from broadband transmitters of radio electronic systems for various purposes by an array of N antennas, synchronously converting the ensemble of radio signals received by antennas into digital signals, digital signals are converted into direct s and scattered s l signals for the selected azimuth-elevation directions of reception l, which, together with the value of the azimuth-elevation direction of reception, memorize, according to the invention, convert the direct signal s into single-frequency matrix signals of the complex phasing function Aω, each of which includes hypothetical signals scattered potential stationary and moving objects in the expected delay region at one of the expected Doppler shift frequencies ω, the matrix signals Аω are stored, for each selected azimuth-elevation direction of reception, ra scattered signal s l into the signal of the element of the complex time-frequency image for the zero value ω=0 of the Doppler frequency shift
Figure 00000009
, where
Figure 00000010
- matrix, Hermitian conjugate to A 0 , using the signal
Figure 00000011
as an initial approximation, iteratively form and store an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000012
, where
Figure 00000013
- z-th component of the picture element vector
Figure 00000014
, k=1,2,… - iteration number, as well as the signal of the next approximation of the element of the complex time-frequency image
Figure 00000015
, where λ is the Lagrange multiplier, and the scattered signal cleared of direct and scattered signals by stationary objects
Figure 00000016
until the number of the current iteration exceeds the specified threshold K, after that, from the cleaned signal
Figure 00000017
for each expected non-zero value of the Doppler frequency shift ω, an initial approximation signal is formed
Figure 00000018
, and then iteratively receive and store the auxiliary matrix signal
Figure 00000019
and next approach signal
Figure 00000020
element of the cleaned complex time-frequency image until the number of the current iteration exceeds the specified threshold K, the generated signals of the elements of the cleaned image are combined
Figure 00000021
into the matrix signal of the resulting complex time-frequency image Н l
Figure 00000022
, where H ωql - ωq-th component of the matrix signal of the resulting image H l , determine the number of scattered radio signals in the selected azimuth-elevation direction, the parameters of which are the values of the time delay q, the Doppler frequency shift ω of each scattered radio signal and the azimuth-elevation direction of reception l scattered radio signals perform detection and spatial localization of radio silent objects.

Операции способа поясняются чертежом.The operations of the method are illustrated in the drawing.

Устройство, в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1, систему моделирования и выбора радиопередатчиков (РПД) 2, вычислительную систему 3 и блок управления и индикации 4.The device in which the proposed method is implemented contains a series-connected system for receiving and pre-processing 1, a system for modeling and selecting radio transmitters (RPD) 2, a computer system 3 and a control and display unit 4.

В свою очередь система приема и предварительной обработки 1 включает антенную решетку 1-1, тракт поиска источников подсвета, включающий преобразователь частоты 1-2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1-3 и устройство обнаружения 1-4, а также тракт приема прямых и рассеянных сигналов, включающий преобразователь частоты 1-5, АЦП 1-6 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-7.In turn, the receiving and pre-processing system 1 includes an antenna array 1-1, a path for searching for illumination sources, including a frequency converter 1-2, an analog-to-digital converter (ADC) 1-3 and a detection device 1-4, as well as a path for receiving direct and scattered signals, including a frequency converter 1-5, an ADC 1-6 and an adaptive spatial filtering device 1-7.

Вычислительная система 3 включает блок синтеза частотно-временного изображения 3-1, блок сравнения 3-2, устройство формирования вспомогательного и взвешивающего сигнала 3-3 и блок формирования сигнала фазирующей функции 3-4. При этом система 2 соединена с входом блока 4, а также имеет интерфейс для соединения с внешней базой РПД. Кроме того, блок 4 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам.Computing system 3 includes a time-frequency image synthesis unit 3-1, a comparison unit 3-2, an auxiliary and weighting signal generation device 3-3, and a phasing function signal generation unit 3-4. At the same time, system 2 is connected to the input of block 4, and also has an interface for connecting to an external RPD base. In addition, unit 4 has an output for connecting to external systems.

Подсистема 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для поиска передатчиков подсвета объектов, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, а также для адаптивной пространственной фильтрации полезных прямых и рассеянных радиосигналов.Subsystem 1 is an analog-digital device and is designed to search for transmitters of illumination of objects emitting spread spectrum radio signals, as well as for adaptive spatial filtering of useful direct and scattered radio signals.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами

Figure 00000023
. Пространственная конфигурация антенной решетки должна обеспечивать прием с заданных азимутально-угломестных направлений прихода радиосигналов и может быть произвольной пространственной конфигурации: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности, конформной.Antenna array 1-1 consists of N antennas with numbers
Figure 00000023
. The spatial configuration of the antenna array must provide reception from the given azimuth-elevation directions of the arrival of radio signals and can be of arbitrary spatial configuration: flat rectangular, flat annular or volumetric, in particular, conformal.

Преобразователи частоты 1-2 и 1-5 являются N - канальными, выполнены с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов.Frequency converters 1-2 and 1-5 are N-channel, made with a common local oscillator and with the bandwidth of each channel, which is changed in accordance with the width of the spectrum of the received radio signal. The common local oscillator provides multi-channel coherent signal reception.

АЦП 1-3 и 1-6 также являются N - канальными и синхронизированы сигналом одного опорного генератора (для упрощения опорный генератор на схеме не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то вместо преобразователей частоты 1-2 и 1-5 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме этого, преобразователи частоты 1-2 и 1-5 обеспечивают подключение одной из антенн вместо всех антенн решетки для периодической калибровки приемных каналов по внешнему источнику сигнала. Возможна калибровка с использованием внутреннего генератора, выход которого также подключается вместо всех антенн для периодической калибровки каналов. С целью упрощения внутренний генератор не показан.ADCs 1-3 and 1-6 are also N-channel and are synchronized by the signal of one reference oscillator (for simplicity, the reference oscillator is not shown in the diagram). If the bit depth and speed of the ADC are sufficient for direct analog-to-digital conversion of input signals, then frequency selective bandpass filters and amplifiers can be used instead of frequency converters 1-2 and 1-5. In addition, frequency converters 1-2 and 1-5 provide the connection of one of the antennas instead of all array antennas for periodic calibration of the receiving channels by an external signal source. Calibration is possible using an internal oscillator, the output of which is also connected instead of all antennas for periodic channel calibration. For simplicity, the internal oscillator is not shown.

Устройство обнаружения 1-4 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-7 представляют собой вычислительные устройства.The detection device 1-4 and the adaptive spatial filtering device 1-7 are computing devices.

Подсистема 2 является вычислительным устройством и предназначена для идентификации, отбора и периодического обновления рабочего списка передатчиков радиосигналов с расширенным спектром, используемых для подсвета заданной области воздушного пространства.Subsystem 2 is a computing device and is designed to identify, select and periodically update the working list of spread spectrum radio transmitters used to illuminate a given area of airspace.

Вычислительная система 3 предназначена для формирования сигнала фазирующей функции (блок 3-4), формирования вспомогательного и взвешивающего сигнала (устройство 3-3), сравнения числа итераций с заданным порогом (блок 3-2) и синтеза частотно-временного изображения рассеянных объектами радиосигналов (блок 3-1).Computing system 3 is designed to generate a phasing function signal (block 3-4), generate an auxiliary and weighting signal (device 3-3), compare the number of iterations with a given threshold (block 3-2) and synthesize a time-frequency image of radio signals scattered by objects ( block 3-1).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В системе 2 на основе данных внешней базы радиопередатчиков, а также данных об обнаруженных радиопередатчиках подсвета, поступающих от устройства 1-4, с использованием программных средств моделирования идентифицируется, выбирается и периодически обновляется рабочий список передатчиков, излучающих радиосигналы с расширенным спектром. При моделировании оцениваются возможные зоны покрытия, вероятности обнаружения и достижимые точности локализации и идентификации объектов различного класса, которые могут быть обеспечены при различных вариантах размещения передатчиков относительно станции обнаружения-пеленгования.In system 2, based on data from an external database of radio transmitters, as well as data on detected radio transmitters of illumination coming from device 1-4, using software simulation tools, a working list of transmitters emitting spread spectrum radio signals is identified, selected and periodically updated. When modeling, possible coverage areas, detection probabilities, and achievable accuracies of localization and identification of objects of various classes are evaluated, which can be provided with various options for placing transmitters relative to the detection-direction-finding station.

Параметры выбранного множества передатчиков (номер, несущая частота, ширина спектра, его форма, мощность излучаемого сигнала, координаты или расстояние и угловое положение относительно точки приема) запоминаются в подсистеме 2, поступают в блок 4, а также используются для настройки преобразователей 1-2 и 1-5. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.The parameters of the selected set of transmitters (number, carrier frequency, spectrum width, its shape, power of the emitted signal, coordinates or distance and angular position relative to the receiving point) are stored in subsystem 2, enter block 4, and are also used to configure transducers 1-2 and 1-5. In order to simplify the converter control circuits are not shown.

По сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-2 начинает перестраиваться с заданным темпом в заданном диапазоне частот поиска радиосигналов. При этом тракт поиска осуществляет поиск передатчиков подсвета, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, на частотах дискретной сетки частот поиска. При этом принятый каждой антенной с номером n антенной решетки 1-1 зависящий от времени t радиосигнал sn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту в преобразователе 1-2. Сформированные в преобразователе 1-2 радиосигналы sn(t) преобразуются с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы, которые поступают в устройство обнаружения 1-4, в котором на каждой частоте дискретной сетки частот поиска осуществляется обнаружение передатчиков подсвета. Функционирование устройства обнаружения 1-4 основано на широко известных способах радиоконтроля, например, [3].According to the signals of system 2, the frequency converter 1-2 begins to rebuild at a given rate in a given frequency range of the search for radio signals. In this case, the search path searches for backlight transmitters emitting spread spectrum radio signals at frequencies of a discrete search frequency grid. In this case, received by each antenna with the number n of the antenna array 1-1, the time-dependent radio signal t s n (t) is filtered by frequency and transferred to a lower frequency in the converter 1-2. The radio signals s n (t) generated in the converter 1-2 are converted by the ADC 1-3 into digital signals that enter the detection device 1-4, in which illumination transmitters are detected at each frequency of the discrete search frequency grid. The operation of the detection device 1-4 is based on well-known methods of radio control, for example, [3].

Одновременно по сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-5 перестраивается на заданную частоту приема. Тракт приема синхронно принимает на частоте приема многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал выбранного передатчика с расширенным спектром и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика.At the same time, according to the signals of system 2, the frequency converter 1-5 is tuned to a given receive frequency. The receive path synchronously receives multipath radio signals at the receive frequency, including the direct radio signal of the selected spread spectrum transmitter and the radio signals scattered by the objects of this transmitter.

Принятый каждой антенной с номером n решетки 1-1 зависящий от времени t радиосигнал sn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту в преобразователе 1-5.Received by each antenna with the number n of the array 1-1, the time-dependent radio signal t s n (t) is filtered in frequency and transferred to a lower frequency in the converter 1-5.

Сформированные в преобразователе 1-5 радиосигналы sn(t) синхронно преобразуются с помощью АЦП 1-6 в цифровые сигналы

Figure 00000024
, где
Figure 00000025
- номер временного отсчета сигнала,
Figure 00000026
- означает транспонирование.The radio signals s n (t) generated in the converter 1-5 are synchronously converted using the ADC 1-6 into digital signals
Figure 00000024
, where
Figure 00000025
- the number of the time reference of the signal,
Figure 00000026
- stands for transposition.

Цифровые сигналы отдельных антенн sn поступают в устройство 1-7, где объединяются в матричный цифровой сигнал

Figure 00000027
и запоминаются. Матричный сигнал S имеет размерность N × I.The digital signals of individual antennas s n enter the device 1-7, where they are combined into a matrix digital signal
Figure 00000027
and are remembered. The matrix signal S has dimension N × I.

Кроме того, в устройстве 1-7 выполняются следующие действия:In addition, the following actions are performed in device 1-7:

- из матричного цифрового сигнала S формируется сигнал пространственной корреляционной матрицы R размером N × N;- a signal of a spatial correlation matrix R of size N × N is formed from a matrix digital signal S;

- сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в N × 1 векторные сигналы оптимальных весовых коэффициентов

Figure 00000028
и
Figure 00000029
для формирования прямого и рассеянных радиосигналов, соответственно, где v - вектор наведения размером N × l, определяемый азимутально-угломестным направлением приема радиосигнала, длиной волны (частотой) и геометрией решетки, l - азимутально-угломестное направление приема рассеянного радиосигнала,- the signal of the correlation matrix R is converted into N × 1 vector signals of optimal weight coefficients
Figure 00000028
and
Figure 00000029
for the formation of direct and scattered radio signals, respectively, where v is the N × l pointing vector, determined by the azimuth-elevation direction of the radio signal reception, wavelength (frequency) and the geometry of the array, l is the azimuth-elevation direction of the scattered radio signal reception,

- матричный цифровой сигнал S преобразуется в прямой sT=wHS и рассеянные

Figure 00000030
сигналы, где (⋅)H - символ эрмитова сопряжения.- matrix digital signal S is converted into direct s T =w H S and scattered
Figure 00000030
signals, where (⋅) H is the Hermitian conjugation symbol.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают одновременный направленный прием с заданных направлений полезного прямого сигнала выбранного передатчика подсвета и полезного рассеянного сигнала с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений. Отметим, что технически реализуемая глубина подавления помехи достигает величины 40 дБ [4]. Это обеспечивает выигрыш в чувствительности при формировании слабых рассеянных сигналов на последующих этапах обработки.Physically described operations of adaptive spatial filtering provide simultaneous directional reception from given directions of a useful direct signal of the selected illumination transmitter and a useful scattered signal with simultaneous suppression of a wide class of interference coming from other directions. Note that the technically feasible depth of interference suppression reaches 40 dB [4]. This provides a gain in sensitivity in the formation of weak scattered signals at subsequent stages of processing.

Сформированные в устройстве 1-7 рассеянные сигналы совместно sl значением выбранного азимутально-угломестного направления их приема поступают в блок 3-1, а прямой сигнал s поступает в блок 3-4, где запоминаются.The scattered signals generated in the device 1-7 together with the value of the selected azimuth-elevation direction of their reception are sent to block 3-1, and the direct signal s is sent to block 3-4, where they are stored.

После этого, в блоке 3-4 прямой сигнал s преобразуется в одночастотные матричные сигналы комплексной фазирующей функции Аω, каждый из которых включает гипотетические сигналы, рассеиваемые потенциальными объектами в ожидаемой области задержек на одной из ожидаемых частот доплеровского сдвига ω. Матричные сигналы Аω поступают в устройство 3-3, где также запоминаются.After that, in block 3-4, the direct signal s is converted into single-frequency matrix signals of the complex phasing function A ω , each of which includes hypothetical signals scattered by potential objects in the expected delay region at one of the expected Doppler shift frequencies ω. Matrix signals A ω enter the device 3-3, where they are also stored.

Преобразование прямого сигнала s в матричный сигнал Аω осуществляется по следующей формуле: Аω=Dω[s0,…,sq,…,sQ-1], где sq=[s(1-q),…,s(I-q)]T - векторы размером I × 1, являющиеся задержанными по времени на qTs версиями опорного сигнала s, q=0,…,Q-1, Q - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;

Figure 00000031
The direct signal s is converted into a matrix signal А ω according to the following formula: А ω =D ω [s 0 ,…,s q ,…,s Q-1 ], where sq=[s (1-q) ,…,s (Iq) ] T - vectors of size I × 1, which are time-delayed by qT s versions of the reference signal s, q=0,…,Q-1, Q - number of time delays of the direct signal, T s - signal sampling period;
Figure 00000031

- матрицы доплеровских сдвигов, ω=0,±1,…,±Ω, (2Ω+1) - размер координатной сетки по доплеровскому сдвигу. Значения доплеровского сдвига частоты пробегают дискретный ряд значений ω/(ITs).- matrices of Doppler shifts, ω=0,±1,…,±Ω, (2Ω+1) - size of the coordinate grid by Doppler shift. The values of the Doppler frequency shift run through a discrete series of values ω/(IT s ).

Таким образом, столбцы матрицы Аω представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии прямого сигнала s, а размер этой матрицы I × Q, определяется числом отсчетов в разведываемом сигнале (длительностью интервала наблюдения) и размерами координатной сетки по временному запаздыванию.Thus, the columns of the matrix A ω represent the time-delayed and Doppler-shifted versions of the direct signal s, and the size of this matrix, I × Q, is determined by the number of samples in the reconnaissance signal (duration of the observation interval) and the size of the coordinate grid in terms of time delay.

Кроме того, в устройстве 3-3 из сигнала Аω последовательно вычисляются сигналы

Figure 00000032
и
Figure 00000033
, которые поступают в блок 3-1, где запоминаются.In addition, in the device 3-3, from the signal A ω , the signals are sequentially calculated
Figure 00000032
and
Figure 00000033
, which enter block 3-1, where they are remembered.

В блоке 3-1 для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема l рассеянный сигнал sl с использованием сигналов

Figure 00000034
и
Figure 00000035
, поступивших от блока 3-3, преобразуется в сигнал элемента комплексного частотно-временного изображения для нулевого значения ω=0 доплеровского сдвига частоты
Figure 00000036
, (вектор с размером Q × 1).In block 3-1, for each selected azimuth-elevation direction of reception l scattered signal s l using signals
Figure 00000034
and
Figure 00000035
, received from block 3-3, is converted into a signal element of a complex time-frequency image for a zero value ω=0 of the Doppler frequency shift
Figure 00000036
, (vector with size Q × 1).

Полученный в блоке 3-1 сигнал элемента изображения

Figure 00000037
запоминается в блоке 3-2 в качестве начального приближения и транслируется в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации с номером k=1.Received in block 3-1 pixel signal
Figure 00000037
is stored in block 3-2 as an initial approximation and is transmitted to device 3-3 for storing and initializing the next iteration with number k=1.

В устройстве 3-3 с использованием сигнала элемента изображения, полученного на предыдущей итерации, то есть

Figure 00000038
=
Figure 00000039
при k=1, формируется зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000040
где
Figure 00000041
- z-я компонента вектора элемента изображения
Figure 00000042
, и взвешивающий сигнал
Figure 00000043
. Значение множителя Лагранжа λ выбирают исходя из уровня шумов в каналах приема. Взвешивающий сигнал
Figure 00000044
поступает в блок 3-1.In device 3-3, using the pixel signal obtained in the previous iteration, i.e.
Figure 00000038
=
Figure 00000039
when k=1, an auxiliary matrix signal dependent on the previous decision is formed
Figure 00000040
where
Figure 00000041
- z-th component of the picture element vector
Figure 00000042
, and the weighting signal
Figure 00000043
. The value of the Lagrange multiplier λ is chosen based on the noise level in the receiving channels. Weighing signal
Figure 00000044
enters block 3-1.

В блоке 3-1 с использованием сигнала

Figure 00000045
и запомненного рассеянного сигнала sl синтезируется сигнал очередного приближения элемента комплексного частотно-временного изображения для нулевого значения ω=0 доплеровского сдвига частоты
Figure 00000046
и очищенный от прямого и рассеянных стационарными объектами сигналов рассеянный сигнал
Figure 00000047
In block 3-1 using signal
Figure 00000045
and the stored scattered signal s l the signal of the next approximation of the element of the complex time-frequency image is synthesized for the zero value ω=0 of the Doppler frequency shift
Figure 00000046
and the scattered signal cleared from direct and scattered signals by stationary objects
Figure 00000047

Сигнал

Figure 00000048
запоминается в блоке 3-1. Сигнал
Figure 00000049
поступает в блок 3-2, где также запоминается для использования на следующей итерации. Кроме того сигнал
Figure 00000050
поступает в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации синтеза элемента частотно-временного изображения и очищенного сигнала.Signal
Figure 00000048
is memorized in block 3-1. Signal
Figure 00000049
enters block 3-2, where it is also remembered for use in the next iteration. In addition, the signal
Figure 00000050
enters the device 3-3 for storing and initializing the next iteration of the synthesis of the time-frequency image element and the cleaned signal.

После чего, в устройстве 3-3, блоках 3-1 и 3-2 выполняется описанная ранее последовательность операций по формированию сигналов

Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
,
Figure 00000054
, запоминанию сигналов
Figure 00000055
и
Figure 00000056
, а также сравнению номера текущей итерации с заданным порогом K.After that, in the device 3-3, blocks 3-1 and 3-2, the previously described sequence of operations for generating signals is performed
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
,
Figure 00000054
, memorizing signals
Figure 00000055
and
Figure 00000056
, as well as comparing the number of the current iteration with a given threshold K.

При превышении номером текущей итерации порога K в устройстве 3-3, блоках 3-1 и 3-2 из запомненных сигналов Аω,

Figure 00000057
,
Figure 00000058
и
Figure 00000059
для каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты ω формируется сигнал начального приближения
Figure 00000060
, а затем итерационно получаются и запоминаются вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000061
где
Figure 00000062
- z-я компонента вектора элемента изображения
Figure 00000063
, и сигнал очередного приближения
Figure 00000064
элемента очищенного комплексного частотно-временного изображения, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K.When the number of the current iteration exceeds the threshold K in the device 3-3, blocks 3-1 and 3-2 from the stored signals A ω ,
Figure 00000057
,
Figure 00000058
and
Figure 00000059
for each expected value of the Doppler frequency shift ω, an initial approximation signal is generated
Figure 00000060
, and then iteratively obtained and stored an auxiliary matrix signal
Figure 00000061
where
Figure 00000062
- z-th component of the picture element vector
Figure 00000063
, and the next approach signal
Figure 00000064
element of the cleaned complex time-frequency image, until the number of the current iteration exceeds the specified threshold K.

При превышении номером текущей итерации заданного порога K в блоке 3-1 сформированные сигналы элементов очищенного изображения

Figure 00000065
объединяются в матричный сигнал результирующего комплексного частотно-временного изображения Hl. Объединение элементов очищенного изображения
Figure 00000066
в матричный сигнал осуществляется путем присоединения элементов очищенного изображения
Figure 00000067
друг к другу в порядке убывания доплеровского сдвига частоты ω слева направо в соответствии со следующей формулой:When the number of the current iteration exceeds the specified threshold K in block 3-1, the generated signals of the elements of the cleaned image
Figure 00000065
are combined into a matrix signal of the resulting complex time-frequency image H l . Combining Cleaned Image Elements
Figure 00000066
into the matrix signal is carried out by attaching the elements of the cleaned image
Figure 00000067
to each other in descending order of the Doppler frequency shift ω from left to right according to the following formula:

Figure 00000068
Figure 00000068

Матричный сигнал результирующего комплексного частотно-временного изображения Hl поступает в блок 4.The matrix signal of the resulting complex time-frequency image H l is supplied to block 4.

В блоке 4 вычисляются квадраты модулей

Figure 00000069
матричного сигнала Hl. По локальным максимумам квадратов модулей
Figure 00000070
определяется число рассеянных радиосигналов в выбранном азимутально-угломестном направлении, по параметрам которых - значениям временной задержки q, доплеровского сдвига частоты ω каждого рассеянного радиосигнала и азимутально-угломестного направления приема l рассеянных радиосигналов - выполняется обнаружение и пространственная локализацию радиомолчащих объектов.Block 4 calculates the squares of the modules
Figure 00000069
matrix signal H l . By local maxima of squared modules
Figure 00000070
the number of scattered radio signals in the selected azimuth-elevation direction is determined, according to the parameters of which - the values of the time delay q, the Doppler frequency shift ω of each scattered radio signal and the azimuth-elevation direction of reception l of scattered radio signals - detection and spatial localization of radio silent objects is performed.

Обнаружение и определение пространственных координат объектов осуществляется известными способами, например, [2].Detection and determination of the spatial coordinates of objects is carried out by known methods, for example, [2].

Кроме того, для повышения информативности в блоке 4 отображаются результаты обнаружения и пространственной локализации объектов.In addition, to increase the information content in block 4, the results of detection and spatial localization of objects are displayed.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение эффективности (чувствительности и быстродействия) скрытного обнаружения широкого класса радиомолчащих объектов.It follows from the above description that the device that implements the proposed method provides an increase in the efficiency (sensitivity and speed) of covert detection of a wide class of radio-silent objects.

Повышение чувствительности обнаружения и пространственной локализации широкого класса радиомолчащих объектов достигается за счет применения новых операций, обеспечивающих формирование очищенного комплексного частотно-временного изображения обнаруживаемых эхо-сигналов объектов путем компенсации маскирующих помех в виде прямого сигнала подсвета и рассеянных стационарными объектами сигналов.Increasing the sensitivity of detection and spatial localization of a wide class of radio silent objects is achieved through the use of new operations that provide the formation of a purified complex time-frequency image of detected echo signals of objects by compensating for masking interference in the form of a direct illumination signal and signals scattered by stationary objects.

Повышение быстродействия достигается за счет новых операций, осуществляющих формирование совокупности одночастотных матричных сигналов комплексной фазирующей функции с размерностью I × Q вместо совокупности имеющих более высокую размерность I × 2Q двухчастотных матричных сигналов комплексной фазирующей функции. Это приводит к замене матриц АHА с размером 2Q × 2Q на матрицы

Figure 00000071
с размером Q × Q, что сокращает в 23 раз объем вычислительных операций на этапах синтеза комплексных частотно-временных изображений эхо-сигналов объектов и, как следствие, обеспечивает возможность обнаружения и пространственной локализации в реальном масштабе времени на существующей вычислительной базе.The increase in performance is achieved through new operations that generate a set of single-frequency matrix signals of a complex phasing function with a dimension of I × Q instead of a set of two-frequency matrix signals of a complex phasing function with a higher dimension of I × 2Q. This leads to the replacement of matrices A H A with size 2Q × 2Q by matrices
Figure 00000071
with the size Q × Q, which reduces the amount of computational operations by 2–3 times at the stages of synthesizing complex time-frequency images of echo signals of objects and, as a result, provides the possibility of real-time detection and spatial localization on the existing computing base.

Таким образом, за счет применения новых операций, обеспечивающих формирование очищенного от маскирующих помех комплексного частотно-временного изображения обнаруживаемых эхо-сигналов с меньшими вычислительными затратами, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, due to the use of new operations that ensure the formation of a complex time-frequency image of detected echo signals cleared of masking noise with lower computational costs, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified technical result.

Источники информацииInformation sources

1. RU, патент, 2 529 483 С1, кл. G01S 13/02, 2013 г.1. RU, patent, 2 529 483 C1, class. G01S 02/13/2013

2. RU, патент, 2 557 250 С1, кл. G01S 13/02, 2015 г.2. RU, patent, 2 557 250 C1, class. G01S 02/13/2015

3. RU, патент, 2 190 236, кл. G01S 5/04, 2002 г.3. RU, patent, 2 190 236, class. G01S 5/04, 2002

4. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003 г.4. Ratynsky M.V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. M.: Radio and communications. 2003

Claims (1)

Способ скрытного обнаружения радиомолчащих объектов, заключающийся в том, что принимают решеткой из N антенн прямые и рассеянные объектами радиосигналы широкополосных передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в прямой s и рассеянные sl сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема l, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, отличающийся тем, что преобразуют прямой сигнал s в одночастотные матричные сигналы комплексной фазирующей функции Аω, каждый из которых включает гипотетические сигналы, рассеиваемые потенциальными стационарными и подвижными объектами в ожидаемой области задержек на одной из ожидаемых частот доплеровского сдвига ω, матричные сигналы Аω запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал sl в сигнал элемента комплексного частотно-временного изображения для нулевого значения ω=0 доплеровского сдвига частоты
Figure 00000072
, где
Figure 00000073
- матрица, эрмитово сопряженная с А0, с использованием сигнала
Figure 00000074
в качестве начального приближения итерационно формируют и запоминают зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000075
где
Figure 00000076
- z-я компонента вектора элемента изображения
Figure 00000077
k=1,2,… - номер итерации, а также сигнал очередного приближения элемента комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000078
, где λ - множитель Лагранжа, и очищенный от прямого и рассеянных стационарными объектами сигналов рассеянный сигнал
Figure 00000079
до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K, после этого из очищенного сигнала
Figure 00000080
для каждого ожидаемого ненулевого значения доплеровского сдвига частоты ω формируют сигнал начального приближения
Figure 00000081
а затем итерационно получают и запоминают вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000082
и сигнал очередного приближения
Figure 00000083
элемента очищенного комплексного частотно-временного изображения до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог K, объединяют сформированные сигналы элементов очищенного изображения
Figure 00000084
в матричный сигнал результирующего комплексного частотно-временного изображения Нl, после чего по локальным максимумам квадрата модуля матричного сигнала результирующего изображения
Figure 00000085
, где Нωql - ωq-я компонента матричного сигнала результирующего изображения Нl, определяют число рассеянных радиосигналов в выбранном азимутально-угломестном направлении, по параметрам которых - значениям временной задержки q, доплеровского сдвига частоты ω каждого рассеянного радиосигнала и азимутально-угломестного направления приема l рассеянных радиосигналов выполняют обнаружение и пространственную локализацию радиомолчащих объектов.A method for covert detection of radio silent objects, which consists in receiving direct and scattered by objects radio signals of broadband transmitters of radio electronic systems for various purposes by an array of N antennas, synchronously converting the ensemble of radio signals received by antennas into digital signals, digital signals are converted into direct s and scattered s l signals for selected azimuth-elevation directions of reception l, which, together with the value of the azimuth-elevation direction of reception, are stored, characterized in that they convert the direct signal s into single-frequency matrix signals of the complex phasing function Aω, each of which includes hypothetical signals scattered by potential stationary and moving objects in of the expected delay region at one of the expected Doppler shift frequencies ω, the matrix signals Aω are stored, for each selected azimuth-elevation direction of reception, the scattered signal s l is converted into a complex element signal time-frequency image for zero value ω=0 Doppler frequency shift
Figure 00000072
, where
Figure 00000073
- matrix, Hermitian conjugate to A 0 , using the signal
Figure 00000074
as an initial approximation, iteratively form and store an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000075
where
Figure 00000076
- z-th component of the picture element vector
Figure 00000077
k=1,2,… - iteration number, as well as the signal of the next approximation of the element of the complex time-frequency image
Figure 00000078
, where λ is the Lagrange multiplier, and the scattered signal cleared from direct and scattered signals by stationary objects
Figure 00000079
until the number of the current iteration exceeds the specified threshold K, after that, from the cleaned signal
Figure 00000080
for each expected non-zero value of the Doppler frequency shift ω, an initial approximation signal is formed
Figure 00000081
and then iteratively receive and store the auxiliary matrix signal
Figure 00000082
and next approach signal
Figure 00000083
element of the cleaned complex time-frequency image until the number of the current iteration exceeds the specified threshold K, the generated signals of the elements of the cleaned image are combined
Figure 00000084
into the matrix signal of the resulting complex time-frequency image Н l
Figure 00000085
, where H ωql - ωq-th component of the matrix signal of the resulting image H l , determine the number of scattered radio signals in the selected azimuth-elevation direction, the parameters of which are the values of the time delay q, the Doppler frequency shift ω of each scattered radio signal and the azimuth-elevation direction of reception l scattered radio signals perform detection and spatial localization of radio silent objects.
RU2018129358A 2018-08-10 2018-08-10 Method for covert detection of radio-silent objects RU2770176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129358A RU2770176C1 (en) 2018-08-10 2018-08-10 Method for covert detection of radio-silent objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129358A RU2770176C1 (en) 2018-08-10 2018-08-10 Method for covert detection of radio-silent objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770176C1 true RU2770176C1 (en) 2022-04-14

Family

ID=81212680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018129358A RU2770176C1 (en) 2018-08-10 2018-08-10 Method for covert detection of radio-silent objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770176C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011242182A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Passive radar system and passive radar method
RU2529483C1 (en) * 2013-05-13 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for stealth radar location of mobile objects
US8890744B1 (en) * 1999-04-07 2014-11-18 James L. Geer Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
RU2542330C1 (en) * 2013-10-23 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for passive detection of aerial objects
RU2557250C1 (en) * 2014-02-14 2015-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) Method for stealth radar detection of mobile objects
CN106093875A (en) * 2016-06-23 2016-11-09 中国科学院电子学研究所 Near field WB-RCS data acquisition and the compression method of denoising is followed the trail of based on base
RU2641727C1 (en) * 2016-12-27 2018-01-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт Войск воздушно-космической обороны Минобороны России" (ФГБУ "ЦНИИ ВВКО Минобороны России") Method of primary impulse-doppler range-finding of targets against background of narrow-band passive jamming

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8890744B1 (en) * 1999-04-07 2014-11-18 James L. Geer Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
JP2011242182A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Passive radar system and passive radar method
RU2529483C1 (en) * 2013-05-13 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for stealth radar location of mobile objects
RU2542330C1 (en) * 2013-10-23 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for passive detection of aerial objects
RU2557250C1 (en) * 2014-02-14 2015-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) Method for stealth radar detection of mobile objects
CN106093875A (en) * 2016-06-23 2016-11-09 中国科学院电子学研究所 Near field WB-RCS data acquisition and the compression method of denoising is followed the trail of based on base
RU2641727C1 (en) * 2016-12-27 2018-01-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт Войск воздушно-космической обороны Минобороны России" (ФГБУ "ЦНИИ ВВКО Минобороны России") Method of primary impulse-doppler range-finding of targets against background of narrow-band passive jamming

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЕВ С.Ф., ТИМОШЕНКО А.В., ЧЕБОТАРЬ И.В., БАЛДЫЧЕВ М.Т. Метод комплексного применения бортовых радиотехнических и радиолокационных средств для распознавания радиомолчащих воздушных объектов в условиях радиоэлектронного подавления // ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, ISSN 1684-1719, N 4, 2017, 17 с.. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3690483B1 (en) A method for synthesis of antenna array layouts or selection of waveform in a set of mutually incoherent apertures for radar and radio-frequency applications
US10955542B2 (en) Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
CN106707255B (en) phased array radar simulation system and method
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2723432C2 (en) Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects
RU2524399C1 (en) Method of detecting small-size mobile objects
RU2724923C2 (en) Method for secretive monitoring of radio silent objects
RU2770176C1 (en) Method for covert detection of radio-silent objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2528391C1 (en) Method of searching for low-signature mobile objects
RU2557250C1 (en) Method for stealth radar detection of mobile objects
RU2716006C2 (en) Method for remote detection and tracking of radio silent objects
RU2472176C1 (en) Method for passive detection of air objects
RU178719U1 (en) VISUAL RADAR WITH VIRTUAL PHASED ANTENNA ARRAY
RU2758585C1 (en) Method for spatial localisation of radio-silent objects
JP2020027051A (en) Radar system and radar signal processing method therefor
RU2534222C1 (en) Nearly invisible moving objects detection method
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects