RU2472176C1 - Method for passive detection of air objects - Google Patents
Method for passive detection of air objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472176C1 RU2472176C1 RU2011126216/07A RU2011126216A RU2472176C1 RU 2472176 C1 RU2472176 C1 RU 2472176C1 RU 2011126216/07 A RU2011126216/07 A RU 2011126216/07A RU 2011126216 A RU2011126216 A RU 2011126216A RU 2472176 C1 RU2472176 C1 RU 2472176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- complex
- signals
- scattered
- radio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных воздушными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.The invention relates to radio engineering and can be used in airspace control systems using direct and dispersed radio objects radio signals emitted by many uncontrolled and monitored transmitters of electronic systems for various purposes.
Достижение высокой эффективности обнаружения, локализации и идентификации воздушных объектов ограничивается существенной априорной неопределенностью размеров, ориентации в пространстве, отражающих свойств и параметров движения объектов, а также несовершенством известных способов обнаружения и слежения за воздушными объектами.Achieving high efficiency in the detection, localization and identification of airborne objects is limited by significant a priori uncertainty in size, spatial orientation, reflecting properties and parameters of the movement of objects, as well as the imperfection of known methods for detecting and tracking airborne objects.
Технология пассивного обнаружения и слежения за объектами, использующая естественный радиоподсвет воздушных целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения в диапазонах коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн: широковещательные (коммерческое FM-радиовещание, телевидение высокой четкости), информационные (связь) и измерительные (управление, навигация), пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что может существенно повысить скрытность и эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.A technology for passive detection and tracking of objects using natural radio illumination of aerial targets created at a variety of frequencies by radio emissions from various transmitters in the short, meter, decimeter and centimeter wavelengths: broadcast (commercial FM broadcasting, high-definition television), information (communication) and measuring (control, navigation), has not yet received sufficient distribution, despite the fact that it can significantly increase the secrecy and effectiveness of detection, spatial localization and identification of a wide class of moving objects.
Принятый радиосигнал, как правило, включает мощные прямые радиосигналы и рассеянные от земной инфраструктуры компоненты сигнала выбранного передатчика радиоподсвета целей. Кроме того, он содержит задержанные по времени и сдвинутые на частоту доплеровского смещения рассеянные объектами сигналы, а также сигналы других неконтролируемых источников, работающих на частоте, совпадающей с частотой приема. Для эффективного обнаружения и точной пространственной локализации широкого класса объектов (автомобили, корабли, самолеты и беспилотные летательные аппараты, вертолеты, ракеты, спускаемые аппараты) необходимо качественное выделение слабых рассеянных от объектов радиосигналов на фоне мощного прямого сигнала выбранного передатчика радиоподсвета, а также на фоне сигналов других нежелательных источников. В наиболее типичных ситуациях уровень помех на 40-60 дБ превышает уровень рассеянных сигналов.The received radio signal, as a rule, includes powerful direct radio signals and the signal components of the selected target radio illumination transmitter scattered from the earth's infrastructure. In addition, it contains time-delayed and shifted by the frequency of the Doppler shift signals scattered by objects, as well as signals of other uncontrolled sources operating at a frequency that matches the frequency of reception. For the effective detection and accurate spatial localization of a wide class of objects (cars, ships, planes and unmanned aerial vehicles, helicopters, rockets, descent vehicles), high-quality selection of weak radio signals scattered from objects against the background of a powerful direct signal of the selected radio backlight transmitter, as well as against the background of signals other unwanted sources. In most typical situations, the noise level is 40-60 dB higher than the level of scattered signals.
Известен способ пассивного обнаружения воздушных объектов [1], заключающийся в том, что выбирают передатчики, излучающие радиосигналы с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямые радиосигналы передатчиков и рассеянные от объектов радиосигналы этих передатчиков, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, из цифровых сигналов формируют прямые и сжатые рассеянные сигналы, сравнивают выделенные прямые и рассеянные сигналы и определяют временные задержки, доплеровские сдвиги и направления прихода рассеянных сигналов, по временным задержкам, доплеровским сдвигам и направлениям прихода выполняют обнаружение и пространственную локализацию воздушных объектов.There is a method of passive detection of airborne objects [1], which consists in selecting transmitters that emit spread-spectrum radio signals, synchronously receiving an array of multipath radio signals including direct radio transmitters and scattered radio signals from these transmitters, synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, direct and compressed scattered signals are formed from digital signals, the selected direct and scattered signals are compared and determined time delays, Doppler shifts and directions of arrival of scattered signals, according to time delays, Doppler shifts and directions of arrival, they perform the detection and spatial localization of airborne objects.
Недостатком данного способа является ограниченная дальность обнаружения воздушных объектов вследствие отсутствия операций компенсации когерентных помех, возникающих за счет просачивания прямого радиосигнала передатчика подсвета в канал приема рассеянных объектами радиосигналов.The disadvantage of this method is the limited detection range of airborne objects due to the lack of operations to compensate for coherent interference arising from the leakage of the direct radio signal of the backlight transmitter into the reception channel of the radio signals scattered by the objects.
Более эффективным является способ пассивного обнаружения воздушных объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу:More effective is the method of passive detection of airborne objects [2], free from this drawback and selected as a prototype. According to this method:
принимают двумя пространственно совмещенными приемными каналами прямой радиосигнал от передатчика подсвета и рассеянный от объекта радиосигнал;receive two spatially combined receiving channels direct radio signal from the backlight transmitter and the radio signal scattered from the object;
синхронно преобразуют принятые радиосигналы в комплексные цифровые сигналы, которые синхронно регистрируют на заданном временном интервале;synchronously convert the received radio signals into complex digital signals, which are synchronously recorded on a given time interval;
из комплексных цифровых сигналов формируют сигнал комплексной взаимно корреляционной функции, зависящей от частотного сдвига принятых сигналов;from complex digital signals form a signal of a complex cross-correlation function, depending on the frequency shift of the received signals;
исключают центральную часть комплексной взаимно корреляционной функции и получают сигнал модифицированной комплексной взаимно корреляционной функции;exclude the central part of the complex cross-correlation function and receive a signal of the modified complex cross-correlation function;
преобразуют сигнал модифицированной комплексной взаимно корреляционной функции в модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал;converting the signal of the modified complex cross-correlation function into a modified scattered complex digital signal;
формируют сигнал зависящей от временного и частотного сдвигов комплексной двумерной взаимно корреляционной функции между модифицированным рассеянным комплексным цифровым сигналом и прямым комплексным цифровым сигналом;generating a signal depending on the time and frequency shifts of the complex two-dimensional cross-correlation function between the modified scattered complex digital signal and the direct complex digital signal;
из сигнала комплексной двумерной взаимно корреляционной функции выделяют сжатые рассеянные сигналы и определяют их параметры, которые используют для обнаружения и пространственной локализации объектов.compressed scattered signals are extracted from the signal of the complex two-dimensional cross-correlation function and their parameters are determined, which are used for the detection and spatial localization of objects.
Способ-прототип включает операции компенсации когерентных помех, возникающих за счет просачивания прямого радиосигнала передатчика подсвета в канал приема рассеянных объектами радиосигналов. При этом способ-прототип осуществляет сжатие спектра мощного прямого радиосигнала и его последующую режекцию в частотной области, чем обеспечивает повышение отношения сигнал/помеха принятого слабого рассеянного радиосигнала. Однако такая одномерная режекция удаляет все рассеянные радиосигналы с малыми значениями доплеровского сдвига частоты на всех возможных дальностях обнаружения, то есть приводит к невозможности обнаружения объектов с малой радиальной скоростью.The prototype method includes the operation of compensating for coherent interference arising from the leakage of the direct radio signal of the backlight transmitter into the reception channel of the radio signals scattered by the objects. Moreover, the prototype method compresses the spectrum of a powerful direct radio signal and its subsequent rejection in the frequency domain, thereby increasing the signal-to-noise ratio of the received weak scattered radio signal. However, such a one-dimensional rejection removes all scattered radio signals with small values of the Doppler frequency shift at all possible detection ranges, that is, makes it impossible to detect objects with a low radial speed.
Таким образом, недостатком способа-прототипа является невозможность обнаружения объектов с малой радиальной скоростью.Thus, the disadvantage of the prototype method is the inability to detect objects with low radial speed.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности обнаружения объектов с малой радиальной скоростью.The technical result of the invention is the ability to detect objects with low radial velocity.
Возможность обнаружения объектов с малой радиальной скоростью достигается за счет:The ability to detect objects with a low radial speed is achieved by:
- применения операций формирования двухмерной взаимно корреляционной функции, зависящей от временного и частотного сдвигов принятых сигналов, вместо одномерной взаимно корреляционной функции, зависящей только от частотного сдвига принятых сигналов;- the application of the operations of forming a two-dimensional cross-correlation function, depending on the time and frequency shifts of the received signals, instead of a one-dimensional cross-correlation function, depending only on the frequency shift of the received signals;
- применения вместо одномерной корреляционной фильтрации операций двухмерной корреляционной фильтрации принятых сигналов, обеспечивающих режекцию мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета, являющегося когерентной помехой, маскирующей слабые рассеянные воздушными объектами радиосигналы.- use instead of one-dimensional correlation filtering of two-dimensional correlation filtering operations of the received signals, which provide the rejection of a powerful direct radio signal of the illumination transmitter, which is a coherent interference, masking weak radio signals scattered by airborne objects.
Технический результат достигается тем, что в способе пассивного обнаружения воздушных объектов, заключающемся в том, что когерентно принимают двумя пространственно совмещенными приемными каналами прямой радиосигнал от передатчика подсвета и рассеянный воздушным объектом радиосигнал, синхронно преобразуют принятые радиосигналы в комплексные цифровые сигналы, которые синхронно регистрируют на заданном временном интервале, согласно изобретению из комплексных цифровых сигналов формируют сигнал зависящей от временного и частотного сдвигов комплексной двухмерной взаимно корреляционной функции (ДВКФ), исключают центральную часть комплексной ДВКФ и получают сигнал модифицированной комплексной ДВКФ, из сигнала модифицированной комплексной ДВКФ и прямого комплексного цифрового сигнала формируют модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал, формируют результирующий сигнал комплексной ДВКФ между модифицированным рассеянным комплексным цифровым сигналом и прямым комплексным цифровым сигналом, из результирующего сигнала комплексной ДВКФ выделяют сжатые рассеянные сигналы и определяют их параметры, которые используют для обнаружения и пространственной локализации воздушных объектов.The technical result is achieved by the fact that in the method of passive detection of air objects, which consists in the fact that the direct radio signal from the backlight transmitter and the radio signal scattered by the air object are coherently received by two spatially aligned receiving channels, the received radio signals are simultaneously converted into complex digital signals that are synchronously recorded at a given time interval, according to the invention from complex digital signals form a signal depending on the time and frequency s of the engines of the complex two-dimensional cross-correlation function (DCF), exclude the central part of the complex DCF and obtain the signal of the modified complex DCF, from the signal of the modified complex DCF and the direct complex digital signal form the modified scattered complex digital signal, form the resulting signal of the complex DCF between the modified diffused complex digital signal and a direct complex digital signal, from the resulting signal of the integrated DVKF emit compressed e scattered signals and determine their parameters, which are used for the detection and spatial localization of air objects.
Операции способа поясняются чертежами:The operation of the method is illustrated by drawings:
Фиг.1. Структурная схема устройства, реализующего предложенный способ пассивного обнаружения воздушных объектов;Figure 1. Block diagram of a device that implements the proposed method for passive detection of airborne objects;
Фиг.2. Схема функционирования устройства, реализующего предложенный способ.Figure 2. The operation diagram of a device that implements the proposed method.
Устройство (фиг.1), в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1, систему моделирования и выбора радиопередатчиков (РПД) 2 и вычислительную систему 3.The device (figure 1), which implements the proposed method, contains a series-connected system for receiving and pre-processing 1, a system for modeling and selection of radio transmitters (RPD) 2 and a
В свою очередь система приема и предварительной обработки 1 включает канал приема прямого радиосигнала, включающий антенную систему (АС) 1-1, преобразователь частоты 1-2, АЦП 1-3, а также канал приема рассеянных радиосигналов, включающий АЦП 1-4, преобразователь частоты 1-5 и АС 1-6.In turn, the reception and
Вычислительная система 3 включает устройство компенсации помех 3-1, формирователь сигнала результирующей ДВКФ 3-2 и устройство обнаружения и локализации объектов 3-3.
При этом система 2 соединена с входом устройства 3-3, а также имеет интерфейс для соединения с внешней базой РПД. Кроме того, устройство 3 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам.In this case, the
Подсистема 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для приема прямых радиосигналов с применением направленной АС 1-1 и для приема рассеянных объектами радиосигналов с применением направленной АС 1-2, а также для преобразования принятых радиосигналов в комплексные цифровые сигналы.
Отметим, что после того как параметры синхронизации прямого радиосигнала выбранного передатчика подсвета измерены или когда они априорно известны, прямой радиосигнал передатчика может быть сформирован путем моделирования в системе 2.Note that after the synchronization parameters of the direct radio signal of the selected backlight transmitter are measured or when they are a priori known, the direct radio signal of the transmitter can be generated by modeling in
Преобразователи частоты 1-2 и 1-5 выполнены с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает двухканальный когерентный прием сигналов. АЦП 1-3 и АЦП 1-6 также синхронизированы сигналом одного опорного генератора (для упрощения гетеродин и опорный генератор на схеме не показаны).Frequency converters 1-2 and 1-5 are made with a common local oscillator and with the bandwidth of each channel, variable in accordance with the width of the spectrum of the received radio signal. A common local oscillator provides two-channel coherent signal reception. ADC 1-3 and ADC 1-6 are also synchronized by the signal of one reference oscillator (to simplify the local oscillator and the reference oscillator are not shown in the diagram).
Подсистема 2 является вычислительным устройством и предназначена для идентификации, отбора и периодического обновления передатчиков радиосигналов с расширенным спектром, используемых для подсвета заданной области воздушного пространства, а также для формирования модельных сигналов выбранных передатчиков.
Вычислительная система 3 предназначена для компенсации когерентных помех, возникающих за счет просачивания прямого радиосигнала передатчика подсвета в канал приема рассеянных объектами радиосигналов (устройство 3-1), формирования сигнала результирующей комплексной ДВКФ и идентификации сжатых рассеянных сигналов (устройство 3-2), обнаружения и формирования пространственных координат воздушных объектов (устройство 3-3).
Таким образом, состав устройства, реализующего предложенный способ, позволяет решить две основные проблемы: проблему выбор РПД - источников радиоподсвета, обеспечивающих приемлемые характеристики облучения воздушных объектов и проблему подавления прямого радиосигнала, превышающего полезный радиосигнал по уровню на 40-60 дБ.Thus, the composition of the device that implements the proposed method allows us to solve two main problems: the problem of choosing RPD - radio illumination sources that provide acceptable characteristics of exposure to airborne objects and the problem of suppressing the direct radio signal, which exceeds the useful radio signal by 40-60 dB.
Укрупненная схема функционирования устройства, реализующего предложенный способ пассивного обнаружения воздушных объектов, представлена на фиг.2.An enlarged diagram of the functioning of the device that implements the proposed method for passive detection of airborne objects is presented in figure 2.
Схема включает передатчик РПД с известным местоположением, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, а также станцию обнаружения-пеленгования (СОП). Радиосигнал передатчика РПД распространяется земной или поверхностной волной, которая в виде прямого (опорного) радиосигнала принимается каналом приема прямого радиосигнала СОП. Кроме того, радиосигнал передатчика РПД распространяется волной, облучающей заданную область воздушного пространства и принимаемой СОП в виде рассеянного воздушным объектом радиосигнала и в виде прямого радиосигнала, являющегося когерентной помехой для слабого рассеянного воздушным объектом радиосигнала.The circuit includes an RPD transmitter with a known location, emitting a spread spectrum radio signal, and also a detection-direction finding (SOP) station. The radio signal of the RPD transmitter is propagated by an earth or surface wave, which in the form of a direct (reference) radio signal is received by the channel for receiving the direct radio signal of the SOP. In addition, the radio signal of the RPD transmitter is propagated by a wave irradiating a given area of air space and received by the SOP in the form of a radio signal scattered by an air object and in the form of a direct radio signal, which is coherent interference with a weak radio signal scattered by an air object.
Объект характеризуется модулем Vц вектора скорости, углом φ между вектором скорости объекта и биссектрисой бистатического угла, величиной бистатического угла θ, а также расстоянием r1 от передатчика радиоподсвета РПД до объекта, расстоянием rц от объекта до приемной антенны СОП и расстоянием d от передатчика радиоподсвета РПД до СОП.The object is characterized by the modulus V c of the velocity vector, the angle φ between the object velocity vector and the bistatic angle bisector, the value of the bistatic angle θ, as well as the distance r 1 from the RPD radio illumination transmitter to the object, the distance r c from the object to the SOP receiving antenna, and the distance d from the transmitter RPS radio illumination to SOP.
Передатчик РПД условно может быть отнесен к одному из классов: неконтролируемые (неуправляемые) и контролируемые (управляемые). Например, если передатчик РПД специально не создавался для совместной работы со станцией обнаружения-пеленгования и не имеет линий связи со станцией обнаружения-пеленгования, он может рассматриваться как неконтролируемый (неуправляемый). В качестве неконтролируемых передатчиков могут быть выбраны любые системы или устройства, излучающие в диапазонах коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн радиосигналы с расширенным спектром и удовлетворяющие следующим требованиям: пространственное положение, должно обеспечивать прямую видимость между передатчиком и системой обнаружения (если параметры радиосигнала с точностью до синхронизации априорно известны, то прямая видимость между передатчиком и системой обнаружения не требуется); частота и мощность излучаемого радиосигнала должны обеспечивать эффективное обнаружение широкого класса воздушных объектов. Примером неконтролируемых передатчиков могут быть передатчики связных, информационных и измерительных радиосистем различного назначения. Если передатчик РПД специально создан для решения задачи обнаружения воздушных объектов совместно со станцией обнаружения-пеленгования, то этот передатчик может быть отнесен к классу контролируемых (управляемых). При этом для управления режимами работы передатчика РПД предусматривается линия связи со станцией обнаружения-пеленгования.The RPD transmitter can conditionally be assigned to one of the classes: uncontrolled (uncontrolled) and controlled (managed). For example, if the RPD transmitter was not specifically created to work together with a detection-direction finding station and does not have communication lines with a detection-direction finding station, it can be considered as uncontrolled (uncontrolled). Uncontrolled transmitters can be any systems or devices emitting in the ranges of short, meter, decimeter and centimeter waves extended-spectrum radio signals and satisfying the following requirements: spatial position should provide direct visibility between the transmitter and the detection system (if the parameters of the radio signal with accuracy before synchronization is a priori known, then direct visibility between the transmitter and the detection system is not required); the frequency and power of the emitted radio signal should provide effective detection of a wide class of airborne objects. An example of uncontrolled transmitters can be transmitters of communication, information and measuring radio systems for various purposes. If the RPD transmitter is specially designed to solve the problem of detecting airborne objects together with a detection-direction finding station, then this transmitter can be classified as controlled (controlled). Moreover, to control the operating modes of the RPD transmitter, a communication line with a detection-direction finding station is provided.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В системе 2 на основе данных внешней базы радиопередатчиков подсвета с использованием программных средств моделирования идентифицируется, выбирается и периодически обновляется совокупность передатчиков, излучающих радиосигналы с расширенным спектром. При моделировании оцениваются возможные зоны покрытия, вероятности обнаружения и достижимые точности локализации и идентификации воздушных объектов различного класса, которые могут быть обеспечены при различных вариантах размещения передатчиков относительно станции обнаружения-пеленгования. Кроме того, в системе 2 регенерируются принятые прямые радиосигналы или формируются модельные сигналы передатчиков с требуемыми параметрами синхронизации.In
Параметры выбранного передатчика (номер, несущая частота, ширина спектра, форма, параметры синхронизации и мощность излучаемого сигнала, координаты или расстояние и угловое положение относительно СОП) запоминаются в подсистеме 2, поступают в устройство 3-3, а также используются для настройки преобразователей частоты 1-2 и 1-5. С целью упрощения цепи управления преобразователями частоты 1-2 и 1-5 не показаны.The parameters of the selected transmitter (number, carrier frequency, spectrum width, shape, synchronization parameters and power of the emitted signal, coordinates or distance and angular position relative to the SOP) are stored in
По сигналам системы 2 АС 1-1 наводится на заданное азимутально-угломестное направление приема прямого сигнала выбранного РПД, АС 1-2 наводится на заданное азимутально-угломестное направление приема рассеянного радиосигнала, а преобразователи частоты 1-2 и 1-5 перестраиваются на заданную частоту приема fk. Прямой радиосигнал x1(t) выбранного передатчика с расширенным спектром и рассеянный воздушным объектом радиосигнал x2(t) этого передатчика когерентно принимаются на частоте fk двумя пространственно совмещенными приемными каналами.According to the signals of
Принятый АС 1-1 зависящий от времени t прямой радиосигнал x1(t), а также принятый АС 1-6 зависящий от времени t рассеянный радиосигнал x2(t) переносится на более низкую частоту в преобразователях частоты 1-2 и 1-5 соответственно.Received AC 1-1 time-dependent direct radio signal x 1 (t), as well as received AC 1-6 time-dependent t scattered radio signal x 2 (t) is transferred to a lower frequency in frequency converters 1-2 and 1-5 respectively.
Сформированные в преобразователях частоты 1-2 и 1-5 радиосигналы x1(t) и x2(t) синхронно преобразуются с помощью АЦП 1-3 и АЦП 1-4 в прямой комплексный цифровой сигнал и в рассеянный комплексный цифровой сигнал , где z - номер временного отсчета сигнала. Комплексные цифровые сигналы и совместно со значением азимутально-угломестного направления приема (α, β) рассеянных радиосигналов поступают в устройство компенсации помех 3-1, где синхронно регистрируются на заданном временном интервале.The radio signals x 1 (t) and x 2 (t) formed in the frequency converters 1-2 and 1-5 are synchronously converted using ADC 1-3 and ADC 1-4 into a direct complex digital signal and into a scattered complex digital signal where z is the time reference number of the signal. Integrated Digital Signals and Together with the value of the azimuthal elevation direction (α, β) of the scattered radio signals, they arrive at the interference compensation device 3-1, where they are synchronously recorded for a given time interval.
Кроме того, в устройстве 3-1 выполняются следующие действия:In addition, in the device 3-1, the following actions are performed:
- из комплексных цифровых сигналов и формируется сигнал, зависящий от временного τ и частотного F сдвигов комплексной ДВКФ ;- from complex digital signals and a signal is formed depending on the time τ and frequency F shifts of the complex DCF ;
- исключается центральная часть комплексной ДВКФ и получается сигнал модифицированной комплексной ДВКФ ;- excludes the central part of the integrated FEFF and the signal is obtained from a modified integrated DCF ;
- из сигнала модифицированной комплексной ДВКФ и прямого комплексного цифрового сигнала формируется модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал .- from the signal of the modified integrated DCF and direct complex digital signal a modified scattered complex digital signal is generated .
При формировании модифицированного рассеянного комплексного цифрового сигнала выполняются следующие действия:When generating a modified scattered complex digital signal The following actions are performed:
а) суммируются значения сигнала модифицированной комплексной ДВКФ для получения сигнала ;a) the signal values of the modified integrated DCF are summed to receive a signal ;
б) выполняется обратное дискретное преобразование Фурье (ДПФ) сигнала и получается сигнал , где - оператор обратного ДПФ;b) the inverse discrete Fourier transform (DFT) of the signal is performed and you get a signal where - operator of the inverse DFT;
в) найденный сигнал умножается на комплексно сопряженный цифровой прямой сигнал и получается модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал , где * - обозначает комплексное сопряжение.c) the found signal multiplied by a complex conjugate digital direct signal and you get a modified diffuse complex digital signal where * - denotes complex conjugation.
Возможен другой способ, при котором формирование модифицированного рассеянного комплексного цифрового сигнала осуществляется по формуле . Этот способ обеспечивает более высокую устойчивость к амплитудным флуктуациям сигналов.Another method is possible in which the formation of a modified scattered complex digital signal carried out by the formula . This method provides higher resistance to amplitude fluctuations of the signals.
Описанные операции являются ключевыми при достижении указанного технического результата, так как вместо одномерного сжатия мощного прямого радиосигнала (когерентной помехи) только по частоте осуществляется его двухмерное сжатие по времени и по частоте, а также последующая двухмерная режекция сжатого сигнала в частотно-временной области. Это обеспечивает повышение отношения сигнал/помеха принятого слабого рассеянного радиосигнала. При этом сохраняются принятые рассеянные радиосигналы с малыми значениями доплеровского сдвига частоты на всех возможных дальностях обнаружения, что обеспечивает возможность обнаружения объектов с малой радиальной скоростью;The described operations are key in achieving the specified technical result, since instead of the one-dimensional compression of a powerful direct radio signal (coherent interference) only in frequency, it is two-dimensional compressed in time and frequency, as well as the subsequent two-dimensional rejection of the compressed signal in the time-frequency domain. This provides an increase in the signal-to-noise ratio of the received weak scattered radio signal. In this case, the received scattered radio signals with small values of the Doppler frequency shift at all possible detection ranges are stored, which makes it possible to detect objects with a low radial speed;
Полученный модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал совместно с прямым комплексным цифровым сигналом и значением азимутально-угломестного направления приема (α, β) рассеянного радиосигнала поступают в формирователь результирующего сигнала ДВКФ 3-2.Received modified scattered complex digital signal in conjunction with a direct complex digital signal and the value of the azimuthal elevation direction of reception (α, β) of the scattered radio signal is supplied to the resultant signal shaper DVKF 3-2.
В формирователе результирующего сигнала ДВКФ 3-2 выполняются следующие действия:In the shaper of the resulting signal DVKF 3-2 the following actions are performed:
- формируется результирующий сигнал комплексной ДВКФ между модифицированным рассеянным комплексным цифровым сигналом и прямым комплексным цифровым сигналом ;- the resulting signal of the integrated DCF is formed between the modified scattered complex digital signal and direct complex digital signal ;
- из результирующего сигнала комплексной ДВКФ выделяются сжатые рассеянные сигналы и определяются их параметры, которые используются для обнаружения и пространственной локализации воздушных объектов.- from the resulting signal of the integrated DCF compressed scattered signals are extracted and their parameters are determined, which are used for the detection and spatial localization of airborne objects.
При этом выполняются следующие действия:The following actions are performed:
- по модулю результирующего сигнала комплексной ДВКФ определяется число сжатых рассеянных сигналов, а также значения задержки по времени τξ и абсолютного доплеровского сдвига Fξ каждого ξ-го сжатого рассеянного сигнала.- modulo the resultant signal of a complex DKVF determines the number of compressed scattered signals, as well as the time delay τ ξ and the absolute Doppler shift F ξ of each ξth compressed scattered signal.
Значения задержки по времени τξ, абсолютного доплеровского сдвига Fξ каждого ξ-го сжатого рассеянного сигнала и значение азимутально-угломестного направления приема (α, β) рассеянных сигналов поступают в устройство 3-3.The values of the time delay τ ξ , the absolute Doppler shift F ξ of each ξ-th compressed scattered signal and the value of the azimuth-elevation direction of reception (α, β) of the scattered signals are received in the device 3-3.
В устройстве 3-3 выполняется обнаружение и формируются пространственные координаты воздушных объектов по значениям задержки τξ, абсолютного доплеровского сдвига Fξ и азимутально-угломестного направления (азимут α и угол места β) приема сжатых рассеянных сигналов.In the device 3-3, the detection and spatial coordinates of airborne objects are performed by the values of the delay τ ξ , the absolute Doppler shift F ξ and the azimuthal elevation direction (azimuth α and elevation angle β) of receiving the compressed scattered signals.
При этом выполняются следующие действия:The following actions are performed:
- сравниваются с порогом значения абсолютного доплеровского сдвига Fξ и угла места β ξ-го сжатого рассеянного сигнала и при превышении порога принимается решение об обнаружении воздушного объекта в азимутально-угломестном направлении (α, β).- the absolute Doppler shift F ξ and the elevation angle β of the ξth compressed scattered signal are compared with the threshold and, when the threshold is exceeded, a decision is made to detect an air object in the azimuth-elevation direction (α, β).
Порог выбирается, исходя из минимизации вероятности пропуска объекта;The threshold is selected based on minimizing the probability of missing an object;
При определении географических координат обнаруженного объекта в устройстве 3-3 выполняются следующие действия:When determining the geographical coordinates of the detected object in the device 3-3, the following actions are performed:
- по значению абсолютной задержки сигнала τξ определяется кажущаяся дальность до объекта D=τξc, где c - скорость света;- the absolute distance of the signal τ ξ determines the apparent distance to the object D = τ ξ c, where c is the speed of light;
- определяются пространственные координаты обнаруженного объекта по кажущейся дальности D и значениям азимута α и угла места β приема рассеянных сигналов.- the spatial coordinates of the detected object are determined by the apparent range D and the azimuth α and elevation angle β of the reception of scattered signals.
При этом для пары «СОП-передатчик» строится эллипсоид равных кажущихся дальностей, соответствующих геометрическому месту точек в пространстве, сумма расстояний до которых (от передатчика до объекта и от объекта до СОП) равна найденному значению кажущейся дальности D. По пересечению эллипсоида равных кажущихся дальностей и значения направления (азимут α и угол места β) приема рассеянных сигналов определяются географические координаты обнаруженного объекта.In this case, an ellipsoid of equal apparent distances corresponding to the geometrical place of points in space is constructed for the “SOP-transmitter” pair, the sum of the distances to which (from the transmitter to the object and from the object to SOP) is equal to the found value of the apparent distance D. At the intersection of the ellipsoid of equal apparent distances and the direction values (azimuth α and elevation angle β) of the scattered signals reception are determined by the geographical coordinates of the detected object.
Возможен другой способ определения географических координат обнаруженного объекта с помощью угломерно-эллиптического метода. При этом в устройстве 3-3 выполняются следующие действия:There is another way to determine the geographical coordinates of the detected object using the angular-elliptical method. In this case, the device 3-3 performs the following actions:
- вычисляется суммарная дальность до объекта rΣц=сτξ+d, где с - скорость света;- the total distance to the object r Σc = cτ ξ + d is calculated, where c is the speed of light;
- находится расстояние до цели - is the distance to the target
- определяются пространственные координаты обнаруженного объекта по расстоянию до цели rц и значениям азимута α и угла места β приема рассеянных сигналов.- the spatial coordinates of the detected object are determined by the distance to the target r c and the azimuth α and elevation angle β of the reception of scattered signals.
Кроме того, по доплеровскому сдвигу частоты рассеянного радиосигнала вычисляется радиальная скорость цели (проекция вектора скорости на бистатическую ось, показанную штрихом на фиг.2) , где λ - длина волны радиосигнала подсвета.In addition, the radial velocity of the target is calculated from the Doppler frequency shift of the scattered radio signal (projection of the velocity vector onto the bistatic axis, shown by a prime in FIG. 2) where λ is the wavelength of the backlight radio signal.
Результаты обнаружения и пространственной локализации воздушных объектов отображаются для повышения информативности.The results of the detection and spatial localization of airborne objects are displayed to increase information content.
Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает возможность обнаружения объектов с малой радиальной скоростью за счет реализации двухмерной обработки принимаемых радиосигналов.From the above description it follows that the device that implements the proposed method provides the ability to detect objects with low radial speed due to the implementation of two-dimensional processing of the received radio signals.
Таким образом, за счет применения вместо одномерной корреляционной фильтрации операций двухмерного сжатия и двухмерной корреляционной фильтрации принятых радиосигналов, обеспечивающих режекцию являющегося маскирующей слабые рассеянные радиосигналы когерентной помехой мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета, и не ограничивающих дальность обнаружения и пространственной локализации объектов с малой радиальной скоростью движения удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, by using instead of one-dimensional correlation filtering operations of two-dimensional compression and two-dimensional correlation filtering of received radio signals, which provide a rejection of a powerful direct radio signal of the backlight transmitter masking weak scattered radio signals and not limiting the detection range and spatial localization of objects with a low radial speed, solve the problem with the achievement of the specified technical result.
Источники информацииInformation sources
1. RU, патент, 2158002, кл. G01S 13/14, 2000.1. RU, patent, 2158002, cl. G01S 13/14, 2000.
2. Пат. ЕАПО №008335 по Евразийской заявке №20050110, опубл. 29.08.2006 // Бюллетень Евразийского патентного ведомства. - 2006. - №3.2. Pat. EAPO No. 008335 by Eurasian application No. 20050110, publ. 08/29/2006 // Bulletin of the Eurasian Patent Office. - 2006. - No. 3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126216/07A RU2472176C1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for passive detection of air objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126216/07A RU2472176C1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for passive detection of air objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2472176C1 true RU2472176C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011126216/07A RU2472176C1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for passive detection of air objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2472176C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521608C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for invisible detection of mobile objects |
RU2535174C1 (en) * | 2013-10-18 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "ИРКОС" | Method of two-dimensional direction finding of air object |
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 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6389974B1 (en) * | 2000-04-24 | 2002-05-21 | Raytheon Company | Passive doppler fuze |
US6806828B1 (en) * | 2003-09-22 | 2004-10-19 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Passive range and angle measurement system and method |
US7012552B2 (en) * | 2000-10-20 | 2006-03-14 | Lockheed Martin Corporation | Civil aviation passive coherent location system and method |
RU2298805C2 (en) * | 2005-05-06 | 2007-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Mode of definition of the coordinates of a radiation source (variants) and a radar station for its realization |
RU2316018C1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") | Method for detection of composite signals |
RU73108U1 (en) * | 2007-12-26 | 2008-05-10 | Николай Александрович Дубровин | PASSIVE DETECTION OF OBJECTIVES |
RU2440588C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи (ОАО "КБ "Связь") | Passive radio monitoring method of air objects |
-
2011
- 2011-06-24 RU RU2011126216/07A patent/RU2472176C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6389974B1 (en) * | 2000-04-24 | 2002-05-21 | Raytheon Company | Passive doppler fuze |
US7012552B2 (en) * | 2000-10-20 | 2006-03-14 | Lockheed Martin Corporation | Civil aviation passive coherent location system and method |
US6806828B1 (en) * | 2003-09-22 | 2004-10-19 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Passive range and angle measurement system and method |
RU2298805C2 (en) * | 2005-05-06 | 2007-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Mode of definition of the coordinates of a radiation source (variants) and a radar station for its realization |
RU2316018C1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") | Method for detection of composite signals |
RU73108U1 (en) * | 2007-12-26 | 2008-05-10 | Николай Александрович Дубровин | PASSIVE DETECTION OF OBJECTIVES |
RU2440588C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи (ОАО "КБ "Связь") | Passive radio monitoring method of air objects |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521608C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for invisible detection of mobile objects |
RU2535174C1 (en) * | 2013-10-18 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "ИРКОС" | Method of two-dimensional direction finding of air object |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2440588C1 (en) | Passive radio monitoring method of air objects | |
Du et al. | Demonstration of a low-complexity indoor visible light positioning system using an enhanced TDOA scheme | |
RU2444755C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
RU2444754C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
US8200244B2 (en) | Method and system for mobile station location | |
RU2546330C1 (en) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects | |
US11555881B2 (en) | Locating method for localizing at least one object using wave-based signals and locating system | |
Pfeil et al. | Robust acoustic positioning for safety applications in underground mining | |
RU2524401C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of mobile objects | |
RU2472176C1 (en) | Method for passive detection of air objects | |
RU2410712C1 (en) | Method of detecting aerial objects | |
RU2546329C1 (en) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects | |
RU2529483C1 (en) | Method for stealth radar location of mobile objects | |
RU2444753C1 (en) | Radio monitoring method of air objects | |
RU2524399C1 (en) | Method of detecting small-size mobile objects | |
RU2444756C1 (en) | Detection and localisation method of air objects | |
Qiao et al. | A survey of GNSS interference monitoring technologies | |
RU2542330C1 (en) | Method for passive detection of aerial objects | |
RU2527923C2 (en) | Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources | |
Wielgo et al. | Doppler only localization in GSM-based passive radar | |
RU2557250C1 (en) | Method for stealth radar detection of mobile objects | |
RU2528391C1 (en) | Method of searching for low-signature mobile objects | |
Cuccoli et al. | Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements | |
RU2471199C1 (en) | Method for passive detection of mobile objects | |
RU2471200C1 (en) | Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200625 |