CZ308853B6 - Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému - Google Patents
Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308853B6 CZ308853B6 CZ2014961A CZ2014961A CZ308853B6 CZ 308853 B6 CZ308853 B6 CZ 308853B6 CZ 2014961 A CZ2014961 A CZ 2014961A CZ 2014961 A CZ2014961 A CZ 2014961A CZ 308853 B6 CZ308853 B6 CZ 308853B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- signal
- transmitter
- target
- receiver
- radar system
- Prior art date
Links
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
- G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
-
- 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
- G01S13/04—Systems determining presence of a target
-
- 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
- G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
-
- 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
- G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
- G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Systém multistatického přehledového primárního radaru pro sledování objektů (102) na základě koherentního zpracování signálu nebo signálů od nich odražených a signálu a/nebo signálů referenčních zahrnuje přijímač a/nebo přijímače (103) referenčního signálu nebo signálů (1011) z kontrolovaného nebo nekontrolovaného vysílače a/nebo vysílačů (101) a dále odraženého signálu nebo signálů (1002) od objektů (102) původem ze stejného zdroje. A dále zahrnuje komunikační prostředky (1003) pro distribuci informací o detekovaných objektech (102) z přijímače a/nebo přijímačů (103) do jednotky (104) centrálního zpracování, jenž je založen na principu bistatického radaru, kde vysílací a přijímací strana jsou v tomto systému prostorově odděleny, kdy vlivem odrazivosti materiálu cíle dojde na jeho povrchu k rozptýlení spojitého signálu od vysílače a složka odraženého signálu ve směru přijímače je zachycena jeho anténou. Obdobně k odraženému signálu je koherentně v čase přijímán přímý signál z vysílače (101) nebo je tento generován na straně přijímače (103). Cíl je na straně přijímače (103) detekován na základě korelace mezi přímým neboli referenčním a odraženým signálem od cíle udávajícím rozdíl časů příjmu obou signálů. Takto získaný rozdíl definuje povrch rotačního elipsoidu s ohnisky v bodě vysílače a přijímače, na kterém se cíl nachází a současně je pro cíl určen Dopplerův frekvenční posuv vzniklý odrazem signálu od cíle, přičemž výsledkem je určení polohy i rychlosti sledovaného cíle. Součástí systému je vysílač obsahující anténní sestavu (210), která je propojena vstupním kanálem (2100) přes blok (220) analogového signálového zpracování a poté přes generátor (230) signálu jednak na řídicí a kontrolní jednotku (240) a jednak zároveň na blok (250) synchronizace. Blok (250) synchronizace je napojen jednak na anténu (260) příjmu GNSS signálu a jednak přes obousměrný komunikační kanál (2300) na řídicí a kontrolní jednotku (240) propojenou komunikační linkou (2400) nebo (1003) na data NPT. Jednotlivé uvedené bloky jsou modulární pro umožnění adaptace na jiné parametry vysílače.
Description
Detekce, identifikace a polohové určení pohybujících se objektů je v současnosti prováděno několika technikami v závislosti na prostředí, typu objektu (vzdušné, námořní a pozemní cíle) a schopnosti objektů kooperovat za tímto účelem. Cílem je získání přehledové informace o poloze objektů pro účely jejich navigace a řízení, zároveň zajištění bezpečnosti a plynulosti jejich pohybu.
V případě vzdušných objektů hovoříme o řízení letového provozu, kdy je přehledová informace o poloze jednotlivých objektů získána pozemní infrastrukturou. Donedávna byly hlavními prvky infrastruktury pro získání přehledu o vzdušných objektech především jednopoziční (monostatické) systémy reprezentovány primárními přehledovými radary (dále PSR - Primary Surveillance Radar) nebo sekundárními přehledovými radary (dále SSR - Secondary Surveillance Radar). PSR umožňují detekovat a určit polohu nekooperujících a neemitujících cílů nezávisle na jakékoliv formě palubní avioniky. Naopak SSR vyžadují kooperující cíle vybavené příslušným druhem avioniky (odpovídači na kmitočtech 1030 MHz a 1090 MHz) na palubě letadel.
V oblasti sekundární radiolokace přibyly k systémům jednopozičním i vícepoziční (multistatické) založené na multilateračním principu určení polohy. Multilaterační systémy mohou pokrývat jak malé letištní oblasti (dále MLAT - MultiLATeration), tak rozsáhlé oblasti a území (dále WAM Wide Area Multilateration). Výhodou multilateračních technologií je především flexibilita v krytí komplikovaných oblastí, jednoduchá rozšiřitelnost, detekce 3D polohy, rychlá obnova polohové informace a redundance. Součástí multilateračních systémů je často i ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) technologie, kdy dohromady tvoří kompozitní systém. V oblasti detekce nekooperujících a neemitujících cílů dochází v současnosti k evoluci kopírující vícepoziční multilaterační systémy a to k rozvoji vícepozičních primárních radarových přehledových systémů (MSPSR - Multistatic Primary Surveillance Radar).
Souběžně s novými pozemními přehledovými prostředky se objevují i nové typy cílů (velmi lehké a nepilotované prostředky) a bezpečnostních rizik, které kladou požadavky na úpravu stávající infrastruktury přehledových systémů, což nelze naplnit bez velkého nárůstu nákladů (náklady na doplnění stávající infrastruktury novými systémy, alokaci spektra). Současně dochází u mnoha PSR ke konci jejich životního cyklu. Dále jsou jednopoziční PSR omezeny v možnostech krytí komplikovaných terénních profilů a rychlé obnově informace. Tyto všechny aspekty jsou dostatečně motivující pro vývoj technologií systémů multistatických přehledových primárních radarů, které by měly kompenzovat nevýhody stávajících PSR, nabízet nové funkcionality a čelit novým hrozbám.
Mezi nové funkcionality a oblasti využití systému multistatického přehledového primárního radaru patří poskytnutí lokálního zlepšení účinnosti detekce cílů (rychlejší obnovovací kmitočet, plnění operačních požadavků, detekce cílů v nízkých letových hladinách, omezení vlivu větrných
-1 CZ 308853 B6 elektráren, lepší přesnost). Takovéto lokální zlepšení může být vhodné pro zdokonalení sledování a řízení komplexních trajektorií, poskytnutí krytí v oblastech s vysokým množstvím omezení (spektrální, výkonová, environmentální), zabezpečení vzdušného prostoru kolem chráněných objektů a území, a zabezpečení vzdušného prostoru v místech s hustým leteckým provozem. Systém je navíc možné integrovat do již existujících vícepozičních multilateračních řešení.
Mimo vzdušných cílů umožňuje systém multistatického přehledového primárního radaru systém detekovat a vést i pohybující se námořní objekty v pobřežních oblastech s dosahem signálu vysílačů a obdobně i pozemní pohybující se objekty.
Podstata vynálezu
Zkvalitnění vlastností či odstranění výše uvedených nevýhod stavu techniky odstraňuje Systém multistatického přehledového primárního radaru pro sledování objektů detekující a sledující pohybující se vzdušné, námořní a pozemní objekty na základě koherentního zpracování signálu nebo signálů od nich odražených a signálu a/nebo signálů referenčních, zahrnující jednak přijímač a/nebo přijímače referenčního signálu nebo signálů z kontrolovaného nebo nekontrolovaného vysílače a/nebo vysílačů a dále odraženého signálu nebo signálů od objektů původem ze stejného zdroje, a jednak dále zahrnující komunikační prostředky pro distribuci informací o detekovaných objektech z přijímače a/nebo přijímačů do jednotky centrálního zpracování, jehož podstata je vtom, že systém multistatického přehledového primárního radaru je založen na principu bistatického radaru, kde vysílací a přijímací strana jsou v tomto systému prostorově odděleny, přičemž vlivem odrazívosti materiálu cíle dojde na jeho povrchu k rozptýlení spojitého signálu od vysílače a složka odraženého signálu ve směru přijímače je zachycena jeho anténou, přičemž obdobně k odraženému signálu je koherentně v čase přijímán přímý signál z vysílače nebo je tento generován na straně přijímače, přičemž cíl je na straně přijímače detekován na základě korelace mezi přímým neboli referenčním a odraženým signálem od cíle udávajícím rozdíl časů příjmu obou signálů, přičemž takto získaný rozdíl definuje povrch rotačního elipsoidu s ohnisky v bodě vysílače a přijímače, na kterém se cíl nachází a současně je pro cíl určen Dopplerův frekvenční posuv vzniklý odrazem signálu od cíle, přičemž výsledkem je určení polohy i rychlosti sledovaného cíle.
Dále je výhodné, když vysílač zahrnuje jedno nebo více vysílání proprietámích signálů sloužících specificky pro účely detekce a vedení cílů.
Systém multistatického přehledového primárního radaru je založen na principu bistatického radaru. Vysílací a přijímací strana je v tomto systému prostorově oddělena. Vlivem odrazivosti materiálu cíle dojde na jeho povrchu k rozptýlení spojitého signálu od vysílače a složka odraženého signálu ve směru přijímače je zachycena jeho anténou. Obdobně k odraženému je koherentně v čase přijímán přímý signál z vysílače nebo je tento generován na straně přijímače. Cíl je na straně přijímače detekován na základě korelace mezi přímým (referenčním) a odraženým signálem od cíle, která nám udá rozdíl časů příjmu obou signálů. Takto získaný rozdíl definuje povrch rotačního elipsoidu s ohnisky v bodě vysílače a přijímače, na kterém se cíl nachází. Současně je pro cíl určen Dopplerův frekvenční posuv vzniklý odrazem signálu od cíle. Díky této vlastnosti je možné určit nejen polohu, ale i rychlost cíle.
Systém multistatického přehledového primárního radaru dělíme na pasivní a aktivní. Pasivní systém využívá již existujících vysílačů v oblasti zájmu, které slouží pro jiné účely. Mezi využívané zdroje vysílaní patří radiové analogové FM a digitální DAB (Digital Audio Broadcasting) vysílače, digitální televizní vysílače DVB (Digital Video Broadcasting) či telekomunikační vysílače GSM (Global System for Mobile Communications), WiFi (Wireless Fidelity) a WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Výhodou pasivního systému multistatického přehledového primárního radaru je již existující infrastruktura vysílačů (menší environmentální zátěž) a skrytý chod. U aktivního systému multistatického přehledového
- 2 CZ 308853 B6 primárního radaru jsou oproti systému pasivnímu vysílače dedikované, tedy vysílají vhodný proprietámí signál se zvoleným spektrem s anténními charakteristikami příznivými pro detekci cílů. Výhodou systému je možnost libovolného rozmístění a tím zajištění potřebného pokrytí konkrétní oblasti schopností detekce cílů.
Systém multistatického přehledového primárního radaru se sestává z jednoho nebo několika vysílačů a jednoho nebo několika přijímačů ve vícepoziční konfiguraci. Z těch je možné vytvořit několik bistatických párů vysílač-přijímač pracujících na principu bistatického radaru. Poloha cíle je poté určena na základě průsečíků rotačních elipsoidů odpovídajících detekcím na jednotlivých bistatických párech. 2D poloha cíle lze určit z detekce minimálně jednoho bistatického páru a měřeného úhlu příchodu AoA (Angle-of-Arrival) na anténě přijímače nebo z detekcí minimálně dvou bistatických párů. 3D poloha je určena z detekcí minimálně třech bistatických párů nebo minimálně jedné bistatické detekce a určeném AoA a elevace na anténě přijímače. Měřený 2D a 3D vektor rychlosti odpovídá principu měření polohy. Počet vysílačů a přijímačů je dán především požadavkem na pokrytí zájmové oblasti (v případě pasivního systému je poloha vysílačů fixní) schopností detekce a vedení vzdušných, pozemních i námořních cílů.
Pro dosažení výše uvedených vlastností a požadované účinnosti multistatického přehledového primárního radaru systému je navržen univerzální vysílač jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru, jehož podstata je v tom, že obsahuje anténní sestavu, která je propojena vstupním kanálem přes blok analogového signálového zpracování a poté přes generátor signálu jednak na řídicí a kontrolní jednotku a jednak zároveň na blok synchronizace, kde tento blok synchronizace je napojen jednak na anténu příjmu GNSS (neboli Global Navigation Surveillance System) signálu a jednak přes obousměrný komunikační kanál na řídicí a kontrolní jednotku propojenou komunikačními linkami na data NPT (neboli Network Time Protocol), přičemž jednotlivé uvedené bloky jsou modulární pro umožnění adaptace na jiné parametry vysílače.
Dále je výhodné, když vysílač je konstruován pro autonomní práci po úvodní konfiguraci nebo jako vzdáleně řízený.
Dále je výhodné, když vysílačem vysílaný signál je spojitý signál na stejných nosných kmitočtech jako u ostatních vysílačů systému multistatického přehledového primárního radaru, a sdílí tak kmitočtové pásmo jako tyto ostatní vysílače.
Dále je výhodné, když vysílač je zdrojem vysílaného signálu na straně přijímače rozlišeného dle jeho obsahu a tedy s možností asociování odraženého signál od objektu s jeho zdrojem.
Dále je výhodné, když ve vysílači zahrnutý generátor signáluje generátor pseudonáhodné sekvence v reálném čase se definovanými korekčními a křížově korelačními vlastnostmi za účelem detekce pohybujících se objektů s tím, že řád sekvence, rodiny sekvencí a počáteční podmínky generovaní jsou za běhu měnitelné.
Dále je výhodné, když vysílač je plně konfigurovatelný jak lokálně, tak vzdáleně z jednotky centrálního zpracování.
Dále je výhodné, když vysílačem generovaná pseudonáhodná sekvence je ve tvaru Goldových či Kasamiho sekvencí.
Dále je výhodné, když anténní sestava u vysílače je všesměrová nebo sektorového typu.
Pro dosažení výše uvedených vlastností, a to především možnosti volitelného rozmístění systému a tím i pokrytí zájmových letových hladin a oblastí, úspory spektra a zlepšení pravděpodobnosti detekce je pro systém multistatického přehledového primárního radaru navržen dedikovaný vysílač. Vysílač ozařuje vhodným spojitým proprietámím signálem pohybující se a stacionární
-3CZ 308853 B6 objekty ve svém okolí. Přijímač systému multistatického přehledového primárního radaru je pak schopný sledovat pohybující se objekty. Díky vysílání spojitého signálu lze na straně přijímače implementovat sofistikovanější metody jejich zpracování, které přináší vetší procesní zisk. Tímto je docíleno i porovnatelné schopnosti detekce s pulzními radarovými systémy o vyšším výkonu.
Instalace systému multistatického přehledového primárního radaru systému zahrnuje jeden nebo více dedikovaných vysílačů rozmístěných v zájmové oblasti dle potřeb detekce pohybujících se objektů (vzdušných, námořních, pozemních). Vysílače mohou být v systému multistatického přehledového primárního radaru nezávislé bez potřeb vnějšího řízení, což slevuje z nároků na infrastrukturu, anebo mohou být vzdáleně kontrolovány pomocí komunikačních prostředků připojených do centrálního bodu zpracování. Vysílač je rozdělen do několika logických bloků, kdy řídicí a kontrolní blok spravuje samotný vysílač ať nezávisle či s vnější pomocí, synchronizační blok poskytuje především velmi stabilní kmitočtový normál pro analogovou část, digitální blok generuje především proprietámí signál, který je následně zesílen a vysílán sektorovou nebo všesměrovou anténou. Vysílač může vysílat spojitý signál jak se 100 nebo menším plněním dle aktuální konfigurace.
Blok generátoru signálů vytváří specifický pseudonáhodný signál šumového charakteru. Tento signál navržený pro potřeby detekce objektů má velmi dobré korelační vlastnosti. Na druhou stranu má pro potřeby odstranění odrazů od stacionárních objektů na straně vysílače i vynikající křížové korelační vlastnosti. Tedy je zajištěna maximální ortogonalita signálů generovaných napříč vysílači a to především z důvodu možnosti vysílat na stejném nosném kmitočtu a zajištění schopnosti rozlišení signálů náležejícím jednotlivým vysílačům na straně přijímače. Současně tak usnadnění eliminace odrazů od stacionárních cílů (clutteru).
Předkládané technické řešení je dále popsáno prostřednictvím svých příkladových provedení ve spojení s odkazy na připojená schémata.
Objasnění výkresů
Obrázek 1 ilustruje princip bistatického radaru.
Obrázek 2 reprezentuje vícepoziční systém multistatického přehledového primárního radaru složený z bistatických párů vysílač TX a přijímač RX.
Obrázek 3 popisuje princip detekce vzdušných, námořních a pozemních pohybujících se objektů systémem multistatického přehledového primárního radaru.
Obrázek 4 reprezentuje základní blokovou strukturu vysílače systému multistatického přehledového primárního radaru.
Na obrázku 1 je konfigurovatelný generátor pseudonáhodné sekvence založený na dvojici posuvných registrů s programovatelnou zpětnou vazbou; řád generované sekvence N<=32, který ilustruje generování pseudonáhodné sekvence v bloku generování signálu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Součástí aktivního systém multistatického přehledového primárního radaru je dedikovaný vysílač 101. Vysílač 101 ozařuje spojitým signálem 1001 objekty ve svém okolí do vzdálenosti rádiové viditelnosti.
Objekty 102 definujeme jako dynamické, mezi které patří vzdušné, námořní a pozemní cíle a statické (např. budovy, stromy). Objekty 102 tohoto typu rozptylují signál do všech směrů, přičemž
-4CZ 308853 B6 výkon odraženého signálu je úměrný jejich efektivní odrazné ploše RCS (Radar Cross Section). Odražený spojitý signál 1002 je přijímán na přijímacích stanicích 103. Vysílaný signál z vysílačů 101 je přijímán na přijímačích 103 v jejich radiové viditelnosti a slouží jako referenční signál 1011. Na přijímači 103 dochází ke zpracování signálu a bistatické detekci cíle. Taje založena na korelaci signálu 1002 odraženého od cíle a referenčního signálu 1011. Referenční signál 1011 je možné distribuovat i jinou než radiovou cestou, nebo je ho možné generovat přímo v přijímačích 103 v případě dedikovaných vysílačů 101 a znalosti vysílaného signálu.
Informace o detekovaných cílech získané zpracováním signálu náležející jednotlivým bistatickým párům přijímač 103 a vysílač 101 jsou odesílány komunikačním kanálem 1003 do jednotek 104 centrálního zpracování (CPS - Central Processing Station), kde dochází k přiřazení detekcí z rozdílných bistatických párů patřících konkrétnímu cíli, určení kartézské polohy a rychlosti. Informace z přijímacích stanic 103 je možné distribuovat nezávisle do několika jednotek 104 centrálního zpracování. Tato informace je dále distribuována ve standardních formátech komunikačním kanálem 1004 do nadřazených vrstev řízení a monitorování.
Prostorově distribuované přijímače 103 a vysílače 101, které tvoří systém, je možné sdružovat do virtuálních skupin (clusterů) na základě pokrytí konkrétních oblastí. Na základě přiřazení ke skupině jsou posílána data do konkrétních jednotek 104 centrálního zpracování zajišťujících přehledovou informaci pro danou oblast. Tyto virtuální skupiny je současně možné i sdružovat.
Dedikované vysílače 101 aktivního systému multistatického přehledového primárního radaru jsou jeho nedílné součásti a neslouží k jinému účelu jako vysílače u pasivního multistatického přehledového primárního radaru, které mají primárně jinou funkci. Dedikované vysílače 101 jsou umístěny v zájmové oblasti, kde je požadována přehledová informace. Ideálním rozmístěním spolu s přijímači 103 je plástvová struktura, kde se střídá přijímač 103 a vysílač 101 tak, aby vždy vysílač 101 měl ve svém dosahu několik přijímačů 103 a naopak. Tento formát se vždy přizpůsobuje lokálním podmínkám (dostupnosti anténních stožárů či infrastruktury). Běžná je forma využití a sdílení stávající infrastruktury (stožárů a komunikačních prostředků) systémů mobilních komunikací. Dedikovaný vysílač 101 multistatického přehledového primárního radaru může operovat i naprosto nezávisle bez zapojení do jakékoliv infrastruktury, pouze s připojením na napájení.
Dedikovaný vysílač 101 je řízen konfiguračním managementem spravujícím konfiguraci uloženou v kontrolní a řídicí jednotce 240. Ta může být spravována vzdáleně prostřednictvím jakéhokoliv komunikačního kanálu 1003 spojeného s procesorovou jednotkou 104 centrálního zpracování, který je konvertován do formátu TCP/IP na kanál 2400. Kontrolní a řídicí jednotka 240 na základě obsahu konfigurace distribuuje nastavení jednotlivým blokům vysílače 101. Současně sbírá diagnostická data z jednotlivých bloků vysílače 101. ty vyhodnocuje a zasílá do nadřazených celků, tomto případě jednotky 104 centrálního zpracování. Kontrolní a řídicí jednotka 240 přijímá hrubá synchronizační data derivovaná z GNSS (Global Navigation Surveillance System) systému v bloku 260 synchronizace i alternativně skrz komunikační linku 1003 pomocí variant NTP (Network Time Protocol), díky nimž udržuje globální časový normál.
Jedním z klíčových bloků vysílače systému multistatického přehledového primárního radaru je generování signálu v generátoru 230 signálu, který je vysílán za účelem ozáření okolí včetně pohybujících se objektů, které jsou na straně přijímače 103 detekovány. Generátor 230 signálu je velmi přesně časově a kmitočtově synchronizován blokem 250 synchronizace. Současně je řízen a diagnostikován z kontrolní a řídicí jednotky 240 přes obousměrný komunikační kanál 2300. Generátor 230 signálu vytváří spojitý signál s charakterem šumu, který má velmi dobré korelační vlastnosti; současně jsou jeho varianty vůči sobě dostatečně ortogonální tak, aby měli dostatečný odstup v křížové korelaci. Kontrolní a řídicí jednotka 240 definuje počáteční podmínky generátoru 230 signálu, které umožňují rozlišit signály z jednotlivých vysílačů 101 navzájem. Jedná se o systém s kódovým multiplexem (CDM - Code Division Multiplex), kdy všechny vysílače 101 vysílají na stejném kmitočtu jiný spojitý signál. Tímto je možné na straně přijímače 103 rozlišit
-5CZ 308853 B6 zdroje odražených a přímých signálů. Využitím multiplexu CDM dochází k úspoře alokovaného spektra pro multistatický radarový systém. Výstupem z generátoru 230 signálu je spojitý analogový signál v základním kmitočtovém pásmu o požadované šířce a bitové rychlosti.
Výstup z generátoru 230 signálů vstupuje signál 2200 do analogového front-endu neboli bloku 220 analogového zpracování signálů, ve kterém dochází k modulaci signálu na nosný kmitočet, k několikastupňovému zesílení a filtraci. Nosný kmitočet je primárně volen v L pásmu. Vysílač 101 je připraven na modifikaci nosného kmitočtu směrem k nižším hodnotám záměnou analogových bloků. Nosný kmitočet je pro všechny vysílače v rámci jednoho systému multistatického přehledového primárního radaru shodný. Vzhledem k požadavku na velkou kmitočtovou stabilitu je analogový front-end synchronizován z bloku 250 synchronizace, který poskytuje dostatečný kmitočtový normál. Několikastupňovým zesílením proloženým filtrací dochází k potlačení intermodulačních produktů a šumu na výstupu bloku 220 analogového zpracování signálů. Tímto způsobem je též dosaženo výstupního výkonu spojitého šumového signálu v řádu jednotek kW.
Posledním prvkem v soustavě vysílače je anténní sestava 210, která může být ve všesměrové nebo sektorové variantě. Konfigurace anténní sestavy je dána především operačními požadavky a z toho vycházejícím uspořádáním vícepozičního systému pro konkrétní oblast nasazení. Sektorové řešení umožňuje dosažení většího vysílacího výkonu v požadovaném směru a tedy i lepší schopnost detekce. Anténní sestava 210 je navržena tak, aby se její charakteristika blížila co nejvíce funkci kosenkanty z důvodů ozáření cílů i ve vyšších letových hladinách a to v celém prostoru včetně oblasti nadhlavníku. Tato vlastnost kompenzuje nevýhody především digitálních zdrojů signálu pro pasivní systém multistatického přehledového primárního radaru jako jsou vysílače DVB-T a DAB, jejichž anténní charakteristiky jsou navrženy tak, aby maximum vysílané energie směřovalo k zemi. Anténní sestava 210 vysílá spojitý signál o výkonu maximálně několik kW.
Zvolený princip CDM (Code Division Multiplex) je velmi citlivý na odchylky nosných kmitočtů jednotlivých vysílačů 101. které by měli být shodné. Z tohoto důvodu je klíčový blok 250 synchronizace, který obsahuje velmi stabilní lokální kmitočtový normál stabilizovaný v delším časovém úseku pomocí externí časové reference reprezentované buď GNSS přijímačem, který přijímá GNSS signály pomocí antény 260 příjmu GNSS nebo časovým normálem získaným pomocí NTP z komunikačních prostředků 1003 vstupujících do kontrolní a řídicí jednotky 240 pomocí kanálu 2400 a distribuovaných dále do klíčového bloku 250 synchronizace pomocí kanálu 2300.
Klíčovým prvkem vysílače 101 systému multistatického přehledového primárního radaru je generátor 230 signálu, který vytváří spojitou pseudonáhodnou sekvenci v dvojici posuvných registrů. Mezi generované sekvence patří Goldova nebo Kasami. Generátor 230 signálu je možné doplnit o další typy pseudonáhodných sekvencí vzhledem kjeho softwarovému charakteru. Jmenované sekvence však vykazují nej lepší korelační i křížové korelační vlastnosti a malou nevyváženost pro použití v radarovém systému. Dvojice posuvných registrů je doplněna o zpětnou vazbu LFSR (Linear Feedback Shift Register). Zpětná vazba je konfigurovatelná a její prvopočáteční podmínky slouží k nastavení základní M sekvence, kterou každý z registrů generuje. Tímto způsobem dochází k rozlišení generovaných signálů v rámci jednotlivých vysílačů. Konfigurace zpětné vazby zároveň nastavuje řád (délku) M sekvence a tím i řád výsledné (složené) sekvence.
V případě generování Goldovy sekvence musí být délka registrů stejná a musí docházet k synchronnímu načtení dat. Zpětnou vazbu LFSR určuje, tzv. generující polynom a jeho řád. Rád polynomu odpovídá řádu generované M sekvence. Jen některé z rodiny generujících polynomů splňují požadované vlastnosti. Tyto jsou předem vybrány pro vysílače 101 systému multistatického přehledového primárního radaru spolu s počátečními podmínkami (hodnotami registrů). Generátor 230 signálu je získá pomocí konfiguračního managementu kontrolní a řídicí jednotky 240 ve vysílači 101. Počáteční hodnoty registrů je možné měnit ve vhodných okamžicích (v násobcích
-6CZ 308853 B6 délky sekvence), což zaručí, že výsledná kombinace bude mít opět dobré vlastnosti. Změny počátečních podmínek jsou řízeny konfiguračním managementem na základě plánu přepínání sekvencí. Ten je vysílači 101 dodán při instalaci nebo v rámci vzdálené správy vysílače 101.
Generátor 230 signálu je implementován pomocí dedikovaných klopných obvodů v konfigurovatelném hradlovém poli. Vzhledem k vyžadované změně konfigurace jej není možné realizovat pomocí LUT (Look Up Table). Současně díky relativně nízké rychlosti (cca 5 MHz) generování sekvence je toto možné.
to
Průmyslová využitelnost
Řešení je využitelné v oblasti řízení letecké dopravy a ochrany vzdušného prostoru, kdy zajišťuje přehledovou informaci o pohybujících se letících cílech. Obdobně najde uplatnění v oblasti 15 monitorování pohybujících se námořních a pozemních cílů.
Claims (10)
1. Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů na základě koherentního zpracování signálu nebo signálů od nich odražených a signálu a/nebo signálů referenčních, zahrnující jednak přijímač a/nebo přijímače (103) referenčního signálu nebo signálů (1011) z kontrolovaného nebo nekontrolovaného vysílače a/nebo vysílačů (101) a dále odraženého signálu nebo signálů (1002) od objektů (102) původem ze stejného zdroje, a jednak dále zahrnující komunikační prostředky (1003) pro distribuci informací o detekovaných objektech (102) z přijímače a/nebo přijímačů (103) do jednotky (104) centrálního zpracování vyznačující se tím, že systém multistatického přehledového primárního radaru je založen na principu bistatického radaru, kde vysílací a přijímací strana jsou v tomto systému prostorově odděleny, kdy vlivem odrazivosti materiálu cíle dojde na jeho povrchu k rozptýlení spojitého signálu od vysílače (101) a složka odraženého signálu (1002) ve směru přijímače (103) je zachycena jeho anténou, přičemž obdobně k odraženému signálu je koherentně v čase přijímán přímý signál z vysílače (101) nebo je tento generován na straně přijímače (103), přičemž cíl je na straně (103) přijímače detekován na základě korelace mezi přímým neboli referenčním a odraženým signálem (1002) od cíle udávajícím rozdíl časů příjmu obou signálů, přičemž takto získaný rozdíl definuje povrch rotačního elipsoidu s ohnisky v bodě vysílače (101) a přijímače (103), na kterém se cíl nachází a současně je pro cíl určen Dopplerův frekvenční posuv vzniklý odrazem signálu od cíle, přičemž výsledkem je určení polohy i rychlosti sledovaného cíle.
2. Systém multistatického přehledového primárního radaru podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysílač (101) zahrnuje jedno nebo více vysílání proprietámích signálů sloužících specificky pro účely detekce a vedení cílů.
3. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že obsahuje anténní sestavu (210), která je propojena vstupním kanálem (2100) přes blok (220) analogového signálového zpracování a poté přes generátor (230) signálu jednak na řídicí a kontrolní jednotku (240) a jednak zároveň na blok (250) synchronizace, kde tento blok (250) synchronizace je napojen jednak na anténu (260) příjmu GNSS signálu a jednak přes obousměrný komunikační kanál (2300) na řídicí a kontrolní jednotku (240) propojenou komunikační linkou (2400) nebo (1003) na data NPT, přičemž jednotlivé uvedené bloky jsou modulární pro umožnění adaptace na jiné parametry vysílače.
4. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že je konstruován pro autonomní práci po úvodní konfiguraci nebo jako vzdáleně řízený.
5. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vysílaný signál je spojitý signál na stejných nosných kmitočtech jako u ostatních vysílačů systému multistatického přehledového primárního radaru, a sdílí tak kmitočtové pásmo jako tyto ostatní vysílače.
6. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že je zdrojem vysílaného signálu na straně přijímače rozlišeného dle jeho obsahu a tedy s možností asociování odraženého signál od objektu s jeho zdrojem.
7. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že generátor (230) signálu je generátor pseudonáhodné sekvence v reálném čase s definovanými korekčními a křížově korelačními vlastnostmi za účelem detekce pohybujících se objektů s tím, že řád sekvence, rodiny sekvencí a počáteční podmínky generovaní jsou za běhu měnitelné.
-8CZ 308853 B6
8. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru uvedeného v nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že vysílač (101) je plně konfigurovatelný jak lokálně, tak vzdáleně z jednotky (104) centrálního zpracování.
5
9. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že generovaná pseudonáhodná sekvence v generátoru (230) signálu je ve tvaru Goldových či Kasamiho sekvencí.
10. Vysílač (101) jako součást systému multistatického přehledového primárního radaru podle ίο nároku 3, vyznačující se tím, že anténní sestava (210) je všesměrová nebo sektorového typu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014961A CZ308853B6 (cs) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014961A CZ308853B6 (cs) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014961A3 CZ2014961A3 (cs) | 2016-07-07 |
| CZ308853B6 true CZ308853B6 (cs) | 2021-07-14 |
Family
ID=56320795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014961A CZ308853B6 (cs) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308853B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060238407A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Bbnt Solutions Llc | Real-time multistatic radar signal processing system and method |
| GR20050100254A (el) * | 2005-05-23 | 2006-12-18 | Ουζουνογλου (43%) Νικολαος | Πολυστατικο συστημα ρανταρ υπερυψηλων συχνοτητων (uhf) για ανιχνευση στοχων πολυ μικρης ενεργους επιφανειας ρανταρ |
| US20120056772A1 (en) * | 2010-05-04 | 2012-03-08 | Jaffer Amin G | Multistatic target detection and geolocation |
| US20120306686A1 (en) * | 2009-09-01 | 2012-12-06 | Thales | Multi-target data processing for multi-receiver passive radars in an sfn or mfn mode |
| WO2014187898A1 (fr) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | Thales | Procede de localisation d'une cible et systeme radar multistatique pour la mise en œuvre d'un tel procede |
-
2014
- 2014-12-29 CZ CZ2014961A patent/CZ308853B6/cs unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060238407A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Bbnt Solutions Llc | Real-time multistatic radar signal processing system and method |
| GR20050100254A (el) * | 2005-05-23 | 2006-12-18 | Ουζουνογλου (43%) Νικολαος | Πολυστατικο συστημα ρανταρ υπερυψηλων συχνοτητων (uhf) για ανιχνευση στοχων πολυ μικρης ενεργους επιφανειας ρανταρ |
| US20120306686A1 (en) * | 2009-09-01 | 2012-12-06 | Thales | Multi-target data processing for multi-receiver passive radars in an sfn or mfn mode |
| US20120056772A1 (en) * | 2010-05-04 | 2012-03-08 | Jaffer Amin G | Multistatic target detection and geolocation |
| WO2014187898A1 (fr) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | Thales | Procede de localisation d'une cible et systeme radar multistatique pour la mise en œuvre d'un tel procede |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014961A3 (cs) | 2016-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220404487A1 (en) | Radar system to track low flying unmanned aerial vehicles and objects | |
| Griffiths et al. | Radar spectrum engineering and management: Technical and regulatory issues | |
| Edrich et al. | Design and performance evaluation of a mature FM/DAB/DVB‐T multi‐illuminator passive radar system | |
| Smith et al. | Recent applications of ultra wideband radar and communications systems | |
| EP3983822B1 (en) | Multistatic radar system and method of operation thereof for detecting and tracking moving targets, in particular unmanned aerial vehicles | |
| US20070159378A1 (en) | Methods and apparatus for radar time sensor | |
| WO2015028804A1 (en) | Radar system and associated apparatus and methods | |
| WO2008127477A2 (en) | Ads-b radar system | |
| Klein et al. | Multireceiver passive radar tracking | |
| US20230221424A1 (en) | Methods and systems for performing location determination based on sequence of pulses | |
| Chen et al. | Evaluation & comparison of ranging using universal access transceiver (UAT) and 1090 MHz mode S extended squitter (Mode S ES) | |
| Venu et al. | A cross-correlation approach to determine target range in passive radar using FM Broadcast Signals | |
| CN105306130B (zh) | 一种sar与无线通信一体化系统及其实现方法 | |
| Cao | Cellular Base Station Imaging for UAV Detection | |
| CZ308853B6 (cs) | Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému | |
| CZ28994U1 (cs) | Systém multistatického přehledového primárního radaru pro detekování a sledování pohybujících se vzdušných, námořních a pozemních objektů a vysílač jako součást tohoto systému | |
| Liaquat et al. | A framework for preventing unauthorized drone intrusions through radar detection and GPS spoofing | |
| US20170023672A1 (en) | Hybrid distributed antenna system and motion detection security radar | |
| Jędrzejewski et al. | A concept of a multiband passive radar system for air traffic control on general aviation airfields | |
| Klembowski et al. | Critical views on present passive radars performance as compared with that of active radars | |
| CZ308929B6 (cs) | Systém multistatického přehledového primárního radaru a přijímač jako součást tohoto systému | |
| Blázquez-García et al. | LTE-based passive multistatic radar for high-speed railway network surveillance: design and preliminary results | |
| CZ28993U1 (cs) | Systém multistatického přehledového primárního radaru a přijímač jako součást tohoto systému | |
| RU2713219C1 (ru) | Мобильная когерентная радиолокационная система | |
| Khudov et al. | The Methods for Improving the Quality of Detection of Inconspicuous Aerial Objects Through the Use of External Radiation Sources |