RU2524401C1 - Method for detection and spatial localisation of mobile objects - Google Patents

Method for detection and spatial localisation of mobile objects Download PDF

Info

Publication number
RU2524401C1
RU2524401C1 RU2013121955/07A RU2013121955A RU2524401C1 RU 2524401 C1 RU2524401 C1 RU 2524401C1 RU 2013121955/07 A RU2013121955/07 A RU 2013121955/07A RU 2013121955 A RU2013121955 A RU 2013121955A RU 2524401 C1 RU2524401 C1 RU 2524401C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
matrix
radio
signals
frequency
Prior art date
Application number
RU2013121955/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь")
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 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") filed Critical Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь")
Priority to RU2013121955/07A priority Critical patent/RU2524401C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524401C1 publication Critical patent/RU2524401C1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: high quality of detection and spatial localisation of nearly invisible objects is achieved by employing, in each channel of an N-element antenna array, new adaptive and nonlinear processing operations which increase resolution and dynamic range of synthesis of a frequency-time image of radio signals scattered by the controlled objects.
EFFECT: high quality of detection and spatial localisation of nearly invisible objects.
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 monitoring systems of land, sea and air space using direct and scattered objects of radio signals emitted by many uncontrolled and monitored transmitters of electronic systems for various purposes.

Достижение высокой эффективности обнаружения, локализации и идентификации наземных, морских и 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 подвижными объектами.Achieving high detection efficiency, localization and identification of land, sea and air 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 moving objects.

Технология скрытного обнаружения и слежения за подвижными объектами, использующая естественный радиоподсвет 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.The technology of covert detection and tracking of moving objects, using natural radio illumination of targets, created at a variety of frequencies by radio emissions from transmitters for various purposes 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.

Известен способ обнаружения и пространственной локализации объектов [1], заключающийся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные от объектов радиосигналы этого передатчика, 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.A known method for detecting and spatial localization of objects [1], which consists in the fact that they select a transmitter emitting a spread spectrum radio signal, synchronously receive an array of multipath radio signals including the direct radio signal of the transmitter and the radio signals of this transmitter scattered from objects, 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 are divided, according to time delays, Doppler shifts and directions of arrival, detection and spatial localization of air objects are performed.

Данный способ не содержит операций подавления когерентной помехи в виде прямого радиосигнала передатчика и, как следствие, обеспечивает эффективное обнаружение только очень крупных близко расположенных объектов.This method does not contain operations to suppress coherent interference in the form of a direct radio signal from the transmitter and, as a result, provides effective detection of only very large closely spaced objects.

Более эффективным является способ обнаружения и пространственной локализации объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу:More effective is the method of detection and spatial localization of objects [2], free from this drawback and selected as a prototype. According to this method:

выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром;selecting a transmitter emitting a spread spectrum radio signal;

синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика;synchronously receive a multi-beam radio signal including a direct radio signal of the transmitter and the radio signals of this transmitter scattered by objects from an array of N antennas;

синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают;synchronously, the radio signals received by the antennas are converted into digital signals s n , where n is the antenna number, which are combined into a matrix digital signal S = {s 1 , ..., s n , ..., s N } T and stored;

из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки;a signal of the spatial correlation matrix R is formed from a digital matrix signal S, which is converted into a signal of the optimal weight vector w = R -1 v, where v is the guidance vector determined by the azimuthal elevation direction of direct radio signal reception, wavelength and lattice geometry;

преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения;transform the matrix digital signal S into a direct digital signal s = w H S, which is stored, where (·) H is the symbol of Hermitian conjugation;

формируют и запоминают зависящие от временного сдвига комплексные взаимно корреляционные функции (ВКФ) между цифровым сигналом отдельной антенны sn и прямым цифровым сигналом s;forming and storing time-shift-dependent complex cross-correlation functions (CCFs) between the digital signal of an individual antenna s n and the direct digital signal s;

определяют максимальное значение модуля каждой комплексной ВКФ и фиксируют соответствующие этим максимумам значения комплексной ВКФ;determine the maximum module value of each complex VKF and fix the corresponding values of the complex VKF corresponding to these maxima;

вычисляют разностные цифровые сигналы;calculating differential digital signals;

формируют зависящие от временного и частотного сдвигов комплексные двумерные взаимно корреляционные функции (ДВКФ) между каждым разностным цифровым сигналом и прямым цифровым сигналом;forming complex two-dimensional cross-correlation functions (DKKF) depending on the time and frequency shifts between each difference digital signal and a direct digital signal;

усредняют модули комплексных ДКФВ;averaging the modules of complex DKFV;

определяют по максимумам усредненной ДКФВ число сжатых сигналов и фиксируют значения задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала;determine by the maxima of the averaged DKFV the number of compressed signals and fix the delay values in time and the absolute Doppler shift of each p-th compressed signal;

идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненной ДКФВ составляющие комплексных ДКФВ как сжатый по времени и частоте р-й сигнал;the components of complex DKFV corresponding to a separate maximum of the averaged DKFV are identified as the pth signal compressed in time and frequency;

выделяют и запоминают значения составляющих комплексных ДКФВ, задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала;isolate and remember the values of the constituents of complex DKFV, time delay and absolute Doppler shift of each p-th compressed signal;

по выделенным значениям р-х идентифицированных составляющих комплексных ДКФВ синтезируют комплексный двумерный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го сжатого сигнала;from the selected values of the p-x identified components of the complex DKFV, a complex two-dimensional angular spectrum is synthesized, the maximum modulus of which determines the azimuth-elevation direction of arrival of the p-th compressed signal;

по значениям задержки и абсолютного доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов.the values of the delay and the absolute Doppler shift and the azimuthal elevation direction of arrival detect and determine the spatial coordinates of moving objects.

Способ-прототип благодаря наличию операций адаптивной пространственной фильтрации и операций радиоэлектронной компенсации когерентной помехи в виде мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета обеспечивает обнаружение более широкого класса подвижных объектов. Однако способ-прототип содержит операции формирования классической двумерной взаимной корреляционной функции, которая, кроме основного лепестка, ширина которого ограничивает разрешающую способность обнаружения, содержит высокие боковые лепестки, маскирующие сигналы далеких и слабо рассеивающих объектов.The prototype method due to the presence of adaptive spatial filtering operations and operations of electronic compensation of coherent interference in the form of a powerful direct radio signal of the backlight transmitter provides detection of a wider class of moving objects. However, the prototype method contains the operation of forming a classical two-dimensional cross-correlation function, which, in addition to the main lobe, the width of which limits the resolution of detection, contains high side lobes masking the signals of distant and weakly scattering objects.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкое качество обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.Thus, the disadvantage of the prototype method is the low quality of detection and spatial localization of subtle objects.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.The technical result of the invention is to improve the quality of detection and spatial localization of subtle objects.

Повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов достигается за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки, обеспечивающих повышение разрешающей способности и динамического диапазона синтеза частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами.Improving the quality of detection and spatial localization of subtle objects is achieved through the use of new adaptive and nonlinear processing operations in each channel of the N-element antenna array, which increase the resolution and dynamic range of synthesis of the time-frequency image of radio signals scattered by controlled objects.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения и пространственной локализации объектов, заключающемся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают, из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки, преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения, согласно изобретению преобразуют цифровой прямой сигнал s в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричный сигнал А, преобразуют цифровой сигнал отдельной антенны sn в сигнал комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H S n ,

Figure 00000001
, где АH - матрица, эрмитово сопряженная с А, сигнал h n ( 0 )
Figure 00000002
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( k 1 ) ) d i a g { | h n z ( k 1 ) | 1 / 2 } ,
Figure 00000003
h n z ( k 1 )
Figure 00000004
- z-й элемент вектора h n ( k 1 )
Figure 00000005
, k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H S n ,
Figure 00000006
где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, после чего усредняют модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн - h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) | ,
Figure 00000007
по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯
Figure 00000008
определяют число рассеянных радиосигналов и фиксируют значения временной задержки и доплеровского сдвига каждого р-го рассеянного радиосигнала, идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯
Figure 00000009
элементы h n z / p ( k )
Figure 00000010
комплексных частотно-временных изображений h n z ( k )
Figure 00000011
как составляющие р-го рассеянного радиосигнала, выделяют и запоминают значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k )
Figure 00000012
, по которым синтезируют комплексный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го рассеянного сигнала, по значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов. Операции способа поясняются чертежом.The technical result is achieved by the fact that in the method for detecting and spatial localization of objects, which consists in choosing a transmitter emitting a spread spectrum radio signal, synchronously receive an array of N antennas with multi-beam radio signals, including a direct transmitter radio signal and scattered objects from this transmitter, synchronously transform received antenna signals into digital signals s n, where n - number of antennas, which combine in the digital signal matrix S = {s 1, ..., s n, ..., s N} T and memorize , A matrix formed of a digital signal S signal spatial correlation matrix R, which is converted into a signal of an optimal weight vector w = R -1 v, where v - pointing vector, determined by the elevation direction azimuthally receiving direct radio signal wavelength and grating geometry transform matrix digital signal S into a direct digital signal s = w H S, which is stored where (·) H is a Hermitian conjugation symbol, according to the invention, the digital direct signal s is converted into a matrix signal of a complex phasing function A, radiant hypothetical signals scattered by each potential object, store the matrix signal A, convert the digital signal of an individual antenna s n into a signal of a complex time-frequency image h n ( 0 ) = ( A H A ) - one A H S n ,
Figure 00000001
where A H is a Hermitian conjugate matrix with A, the signal h n ( 0 )
Figure 00000002
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution L ( h n ( k - one ) ) d i a g { | | | h n z ( k - one ) | | | - one / 2 } ,
Figure 00000003
h n z ( k - one )
Figure 00000004
is the zth element of the vector h n ( k - one )
Figure 00000005
, k = 1,2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the complex time-frequency image h n ( k ) = [ A H A + λ L ( h n ( k - one ) ) ] - one A H S n ,
Figure 00000006
where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a predetermined threshold, after which the modules of the current frequency-time images of individual antennas are averaged - h z ( k ) = ¯ n | | | h n z ( k ) | | | ,
Figure 00000007
by local maxima of the averaged time-frequency image h z ( k ) ¯
Figure 00000008
determine the number of scattered radio signals and fix the values of the time delay and Doppler shift of each p-th scattered radio signal, identify the corresponding individual maximum of the averaged image h z ( k ) ¯
Figure 00000009
the elements h n z / p ( k )
Figure 00000010
integrated time-frequency images h n z ( k )
Figure 00000011
as components of the nth scattered radio signal, isolate and store the values of the identified components h n z / p ( k )
Figure 00000012
using which the complex angular spectrum is synthesized, the azimuth-elevation direction of arrival of the p-th scattered signal is determined from the maxima of the module, the spatial coordinates of moving objects are detected and determined from the values of time delay, Doppler shift and azimuth-elevation direction of arrival. The operation of the method is 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.A device in which the proposed method is implemented includes a series-connected reception and pre-processing system 1, a radio transmitter modeling and selection system (RPD) 2, a computer system 3, and a control and indication 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, АЦП 1-3 и устройство обнаружения 1-4, а также тракт приема прямых и рассеянных сигналов, включающий преобразователь частоты 1-7, АЦП 1-6 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-5. 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. Подсистема 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для поиска и измерения параметров синхронизации передатчиков подсвета объектов, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, а также для адаптивной пространственной фильтрации полезных прямых и рассеянных радиосигналов. 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.In turn, the reception and preprocessing system 1 includes an antenna array 1-1, a path for searching for illumination sources, including a frequency converter 1-2, ADC 1-3 and a detection device 1-4, as well as a path for receiving direct and scattered signals, including a converter frequencies 1-7, ADC 1-6 and adaptive spatial filtering device 1-5. Computing system 3 includes a time-frequency image synthesis unit 3-1, a comparison unit 3-2, a device for generating an auxiliary and weighting signal 3-3, and a signal generating unit for the phasing function 3-4. In this case, system 2 is connected to the input of block 4, and also has an interface for connecting to an external RPD base. In addition, block 4 has an output intended for connection to external systems. Subsystem 1 is an analog-to-digital device and is designed to search and measure the synchronization parameters of backlight transmitters for objects emitting spread-spectrum radio signals, as well as for adaptive spatial filtering of useful direct and scattered radio signals. 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 system 2.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами n = 1, N ¯

Figure 00000013
. Пространственная конфигурация антенной решетки должна обеспечивать измерение азимутально-угломестного направления прихода радиосигналов и может быть произвольной пространственной конфигурации: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности конформной. Для улучшения различения сигналов не только по пространству, но и по поляризации требуется существенное различие поляризационных откликов антенн решетки, то есть антенная решетка должна быть неоднородной (гетерогенной), то есть иметь антенные элементы с отличающимися векторными диаграммами направленности. Преобразователи частоты 1-2 и 1-7 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. АЦП 1-3 и 1-6 также является N-канальным и синхронизирован 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, как, например, в KB диапазоне, то вместо преобразователей частоты 1-2 и 1-7 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме того, преобразователи частоты 1-2 и 1-7 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. Устройство обнаружения 1-4 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-5 представляют собой вычислительные устройства. Подсистема 2 является вычислительным устройством и предназначена для идентификации, отбора и периодического обновления передатчиков радиосигналов с расширенным спектром, используемых для подсвета заданной области контролируемого пространства, а также для формирования модельных сигналов выбранных передатчиков. Вычислительная система 3 предназначена для формирования сигнала фазирующей функции (блок 3-4), формирования вспомогательного и взвешивающего сигналов (устройство 3-3), сравнения сигналов частотно-временных изображений, формируемых на смежных итерациях (блок 3-2) и синтеза частотно-временного изображения (блок 3-1).Antenna array 1-1 consists of N antennas with numbers n = one, N ¯
Figure 00000013
. The spatial configuration of the antenna array should provide measurements of the azimuthal elevation direction of arrival of the radio signals and can be of any spatial configuration: flat rectangular, flat circular or surround, in particular conformal. To improve the distinction of signals not only in space but also in polarization, a significant difference in the polarization responses of the array antennas is required, that is, the antenna array must be heterogeneous (heterogeneous), that is, have antenna elements with different vector radiation patterns. Frequency converters 1-2 and 1-7 are N-channels, 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. A common local oscillator provides multi-channel coherent signal reception. The ADC 1-3 and 1-6 is also N-channel and is synchronized by the signal of one reference oscillator (for simplicity, the reference oscillator is not shown in the diagram). If the resolution and speed of the ADC are sufficient for direct analog-to-digital conversion of the input signals, as, for example, in the KB range, then frequency selective bandpass filters and amplifiers can be used instead of frequency converters 1-2 and 1-7. In addition, frequency converters 1-2 and 1-7 provide the connection of one of the antennas instead of all the antennas of the array for periodic calibration of the receiving channels using an external signal source. Calibration is possible using an internal generator, the output of which is also connected instead of all antennas for periodic calibration of channels. The detection device 1-4 and the adaptive spatial filtering device 1-5 are computing devices. Subsystem 2 is a computing device and is designed to identify, select and periodically update spread spectrum radio transmitters used to illuminate a given area of the monitored space, as well as to generate model signals of selected transmitters. Computing system 3 is intended for generating a signal of a phasing function (block 3-4), generating auxiliary and weighting signals (device 3-3), comparing signals of time-frequency images generated at adjacent iterations (block 3-2), and synthesizing a time-frequency images (block 3-1).

Устройство работает следующим образом.The device operates 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 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 system 2, based on the data of the external base of the radio transmitters, as well as data on the detected backlight transmitters from the device 1-4, using the modeling software, a set of transmitters emitting spread-spectrum radio signals is identified, selected and periodically updated. During the simulation, possible coverage areas, detection probabilities, and achievable localization and identification accuracy of airborne objects of various classes are estimated, which can be provided with different types of placement of transmitters relative to a detection-direction finding station. In addition, in system 2, received direct radio signals are regenerated or model transmitter signals are generated with the required synchronization parameters.

Параметры выбранного множества передатчиков (номер, несущая частота, ширина спектра, форма, параметры синхронизации и 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 1-7. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.The parameters of the selected set of transmitters (number, carrier frequency, spectrum width, shape, synchronization parameters and power of the emitted signal, coordinates or distance and angular position relative to the receiving point) are stored in subsystem 2, received in block 4, and are also used to configure converters 1- 2 and 1-7. In order to simplify the control circuit of the converter are not shown.

По сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-2 начинает перестраиваться с заданным темпом в заданном диапазоне частот поиска радиосигналов, например, в диапазоне 10-1000 МГц. При этом тракт поиска осуществляет поиск и измерение параметров синхронизации передатчиков подсвета, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, на частотах fk дискретной сетки частот поиска. При этом принятый каждым антенным элементом с номером n антенной решетки 1-1 зависящий от времени t радиосигнал skn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту в преобразователе 1-2. Сформированные в преобразователе 1-2 радиосигналы skn(t) преобразуются с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы, которые поступают в устройство обнаружения 1-4, в котором на каждой частоте fk дискретной сетки частот поиска осуществляется обнаружение и измерение параметров синхронизации 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 be tuned at a given pace in a given frequency range of the search for radio signals, for example, in the range of 10-1000 MHz. At the same time, the search path searches and measures the synchronization parameters of the backlight transmitters emitting spread-spectrum radio signals at frequencies f k of the discrete search frequency grid. In this case, the time-dependent radio signal s kn (t) received by each antenna element with the number n of the antenna array 1-1 is filtered by frequency and transferred to a lower frequency in converter 1-2. The radio signals s kn (t) formed in the converter 1-2 are converted using ADC 1-3 into digital signals, which are fed to the detection device 1-4, in which the transmitter synchronization parameters are detected and measured at each frequency f k of the discrete search frequency grid backlight. The operation of the detection device 1-4 is based on widely known methods of radio monitoring, for example, [3].

Одновременно по сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-7 перестраивается на заданную частоту приема fk. Тракт приема синхронно принимает на частоте fk 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 1-7 is tuned to a given reception frequency f k . The receiving path synchronously receives multipath radio signals at a frequency f k , including the direct radio signal of the selected spread spectrum transmitter and the radio signals of this transmitter scattered by the objects.

Принятый каждым антенным элементом 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 1-7.The time-dependent radio signal s n (t) received by each antenna element number n of the antenna array 1-1 is filtered by frequency and transferred to a lower frequency in converter 1-7.

Сформированные в преобразователе 1-7 радиосигналы sn(t) синхронно преобразуются с помощью АЦП 1-6 в цифровые сигналы sn={sn(1),…,sn(z),…,sn(Z)}, где z = 1, Z ¯

Figure 00000014
- номер временного отсчета сигнала.The radio signals s n (t) generated in the converter 1-7 are synchronously converted by means of the ADC 1-6 into digital signals s n = {s n (1), ..., s n (z), ..., s n (Z)}, Where z = one, Z ¯
Figure 00000014
- number of the time reference signal.

Цифровые сигналы отдельных антенн sn поступают в устройстве 1-5, где объединяются в матричный сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминаются. Матричный сигнал S имеет размерность N×Z.The digital signals of the individual antennas s n are received in the device 1-5, where they are combined into a matrix signal S = {s 1 , ..., s n , ..., s N } T and stored. The matrix signal S has the dimension N × Z.

Кроме того, в устройстве 1-5 выполняются следующие действия:In addition, in the device 1-5, the following actions are performed:

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

- сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в N×1 сигнал- the signal of the correlation matrix R is converted to N × 1 signal

оптимального весового вектора w=R-1v, где v - N×1 вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны (частотой fk) и геометрией решетки;the optimal weight vector w = R -1 v, where v is N × 1 guidance vector, determined by the azimuthal elevation direction of direct radio signal reception, wavelength (frequency f k ) and lattice geometry;

- преобразуется матричный цифровой сигнал S в 1×Z прямой цифровой сигнал s=wHS.- the matrix digital signal S is converted to 1 × Z direct digital signal s = w H S.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают направленный прием полезного прямого радиосигнала выбранного передатчика подсвета с заданного направления с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений. Отметим, что технически реализуемая глубина подавления помех достигает величины 40 дБ [4]. Это обеспечивает выигрыш в чувствительности при формировании слабых рассеянных сигналов на последующих этапах обработки.The physically described adaptive spatial filtering operations provide directional reception of a useful direct radio signal of a selected backlight transmitter from a given direction while simultaneously suppressing a wide class of interference coming from other directions. Note that the technically feasible interference suppression depth reaches 40 dB [4]. This provides a gain in sensitivity in the formation of weak scattered signals in subsequent processing steps.

Сформированный в устройстве 1-5 прямой цифровой сигнал s поступает и запоминается в блоке 3-4, а запомненные цифровые сигналы отдельных антенн sn поступают в устройство 3-1, где также запоминаются.The direct digital signal s formed in the device 1-5 is supplied and stored in block 3-4, and the stored digital signals of the individual antennas s n are supplied to the device 3-1, where they are also stored.

После этого, в блоке 3-4 цифровой прямой сигнал s преобразуется в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, который поступает в устройство 3-3, где запоминается.After that, in block 3-4, the digital direct signal s is converted into a matrix signal of the complex phasing function A, which is supplied to the device 3-3, where it is stored.

Преобразование прямого сигнала s в матричный сигнал А осуществляют по следующей формуле: А=[Ds0,…,Dsj,…,Dsj-1], где sj=[s(1-j),…,s(z-j)]T- векторы размером Z×1, являющиеся сдвинутыми по времени на jTs версиями опорного сигнала s, j=0,…,J-1, J - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;The direct signal s is converted into matrix signal A according to the following formula: A = [Ds 0 , ..., Ds j , ..., Ds j-1 ], where s j = [s (1-j) , ..., s (zj) ] T are vectors of size Z × 1, which are time shifted by jTs versions of the reference signal s, j = 0, ..., J-1, J is the number of time delays of the direct signal, T s is the signal sampling period;

D = [ D L , , D , , D 0 , , D + , , D + L ] , D = [ 1 0 0 0 e j 2 π / Z 0 0 0 e j 2 π ( Z 1 ) / Z ]

Figure 00000015
D = [ D - L , ... , D - , ... , D 0 , ... , D + , ... , D + L ] , D = [ one 0 ... 0 0 e j 2 π / Z ... 0 ... ... ... ... 0 0 ... e j 2 π ( Z - one ) / Z ]
Figure 00000015

- матрицы доплеровских сдвигов, ℓ=0,…,±L, L - размер координатной сетки по доплеровскому сдвигу.are the Doppler shift matrices, ℓ = 0, ..., ± L, L is the size of the grid along the Doppler shift.

Таким образом, столбцы матрицы А представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии прямого сигнала S, а размер этой матрицы Z×J(2L+1), определяется числом отсчетов в разведываемом сигнале (длительностью интервала наблюдения) и размерами координатной сетки по временному запаздыванию и доплеровскому сдвигу частоты.Thus, the columns of matrix A are time-delayed and frequency-shifted Doppler shift versions of the direct signal S, and the size of this matrix Z × J (2L + 1) is determined by the number of samples in the reconnaissance signal (the length of the observation interval) and the size of the coordinate grid on time lag and Doppler frequency shift.

Кроме того, в устройстве 3-3 из сигнала а последовательно вычисляются сигналы AH, AHA и (AHA)-1, которые поступают в блок 3-1, где запоминаются.In addition, in the device 3-3, from the signal a, the signals A H , A H A and (A H A) -1 are sequentially calculated, which enter block 3-1, where they are stored.

В блоке 3-1 с использованием цифрового сигнала отдельной антенны sn, поступившего от устройства 1-5, и сигналов AH и (AHA)-1, поступивших от блока 3-3, вычисляется сигнал начального приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H s n .

Figure 00000016
In block 3-1, using the digital signal of a separate antenna s n received from device 1-5 and the signals A H and (A H A) -1 received from block 3-3, the initial approximation signal of the complex time-frequency image is calculated h n ( 0 ) = ( A H A ) - one A H s n .
Figure 00000016

Полученный в блоке 3-1 сигнал h n ( 0 )

Figure 00000002
начального приближения запоминается в блоке 3-2 и транслируется в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации с номером k=1.The signal received in block 3-1 h n ( 0 )
Figure 00000002
the initial approximation is stored in block 3-2 and transmitted to the device 3-3 for storing and initializing the next iteration with the number k = 1.

В устройстве 3-3 с использованием сигнала частотно-временного изображения, полученного на предыдущей итерации, то есть h n ( k 1 ) = h n ( 0 )

Figure 00000017
при k-1, формируется вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( 1 ) ) d i a g { | h n z ( 1 ) | 1 / 2 } ,
Figure 00000018
h n z ( 1 )
Figure 00000019
z-й элемент вектора h n z ( 1 )
Figure 00000020
, и взвешивающий сигнал [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H .
Figure 00000021
Значение множителя Лагранжа λ выбирают исходя из уровня шумов в каналах приема. Взвешивающий сигнал [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H
Figure 00000022
поступает в блок 3-1.In the device 3-3 using the signal of the time-frequency image obtained in the previous iteration, that is h n ( k - one ) = h n ( 0 )
Figure 00000017
at k-1, an auxiliary matrix signal is formed L ( h n ( one ) ) d i a g { | | | h n z ( one ) | | | - one / 2 } ,
Figure 00000018
h n z ( one )
Figure 00000019
zth element of the vector h n z ( one )
Figure 00000020
, and weighting signal [ A H A + λ L ( h n ( one ) ) ] - one A H .
Figure 00000021
The value of the Lagrange multiplier λ is selected based on the noise level in the reception channels. Weighting signal [ A H A + λ L ( h n ( one ) ) ] - one A H
Figure 00000022
enters block 3-1.

В блоке 3-1 с использованием сигнала [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ] 1 A H

Figure 00000023
и запомненного цифрового сигнала отдельной антенны sn синтезируется сигнал текущего приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( 1 ) = [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H S n .
Figure 00000024
Полученный сигнал h n ( 1 )
Figure 00000025
поступает в блок 3-2.In block 3-1 using the signal [ A H A + λ L ( h n ( one ) ] - one A H
Figure 00000023
and a stored digital signal of an individual antenna s n , the current approximation signal of a complex time-frequency image is synthesized h n ( one ) = [ A H A + λ L ( h n ( one ) ) ] - one A H S n .
Figure 00000024
Received signal h n ( one )
Figure 00000025
enters block 3-2.

В блоке 3-2 сигнал h n ( 1 )

Figure 00000026
запоминается для использования на следующей итерации. Кроме того, в блоке 3-2 номер текущей итерации k сравнивается с заранее установленным фиксированным порогом k0. Экспериментально установленное значение порога равно k0=10.In block 3-2, the signal h n ( one )
Figure 00000026
remembered for use in the next iteration. In addition, in block 3-2, the current iteration number k is compared with a predetermined fixed threshold k 0 . The experimentally set threshold value is k 0 = 10.

При выполнении условия k≤k0 сигнал h n ( 1 )

Figure 00000026
поступает в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации синтеза частотно-временного изображения.When the condition k≤k 0 is fulfilled, the signal h n ( one )
Figure 00000026
enters the device 3-3 for storing and initializing the next iteration of the synthesis of the time-frequency image.

После чего, в устройстве 3-3, блоках 3-1 и 3-2 выполняется описанная ранее последовательность операций по формированию сигналов Л ( h n ( k 1 ) ) ,

Figure 00000027
[ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H ,
Figure 00000028
h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H s n ,
Figure 00000029
запоминанию сигнала h n ( k )
Figure 00000030
и проверке выполнения условия k≤k0.Then, in the device 3-3, blocks 3-1 and 3-2, the previously described sequence of operations for generating signals is performed L ( h n ( k - one ) ) ,
Figure 00000027
[ A H A + λ L ( h n ( k - one ) ) ] - one A H ,
Figure 00000028
h n ( k ) = [ A H A + λ L ( h n ( k - one ) ) ] - one A H s n ,
Figure 00000029
signal storage h n ( k )
Figure 00000030
and verification of the condition k≤k 0 .

При невыполнении условия k≤k0 сигнал h n ( k )

Figure 00000031
из блока 3-2 поступает в блок 4. Сигнал h n ( k )
Figure 00000032
является векторным сигналом и описывает сформированное из цифрового сигнала отдельной антенны sn текущее частотно-временное изображения с элементами h n z ( k ) .
Figure 00000033
If the condition k≤k 0 is not fulfilled, the signal h n ( k )
Figure 00000031
from block 3-2 goes to block 4. The signal h n ( k )
Figure 00000032
is a vector signal and describes the current time-frequency image with elements generated from the digital signal of a separate antenna s n h n z ( k ) .
Figure 00000033

Учитывая, что сигнал текущего комплексного частотно-временного изображения h n ( k )

Figure 00000032
зависит от предыдущего решения h n ( k 1 )
Figure 00000034
, предложенный способ реализует адаптацию с обратной связью по полезному сигналу в каждом канале N-элементной антенной решетки, что повышает чувствительность и динамический диапазон формирования изображения. Кроме того, новые операции нелинейной обработки сигналов повышают в каждом канале N - элементной антенной решетки разрешающую способность формирования изображения радиосигналов, рассеянных объектами. Это в совокупности повышает качество выполняемых на последующих этапах операций обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.Given that the signal of the current complex time-frequency image h n ( k )
Figure 00000032
depends on previous decision h n ( k - one )
Figure 00000034
, the proposed method implements adaptation with feedback on the useful signal in each channel of the N-element antenna array, which increases the sensitivity and dynamic range of image formation. In addition, new non-linear signal processing operations increase the resolution of imaging of radio signals scattered by objects in each channel of the N - element antenna array. This together improves the quality of the detection and spatial localization of obscure objects performed at subsequent stages.

В блоке 4 выполняются следующие действия:In block 4, the following actions are performed:

- усредняются модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) | ;

Figure 00000035
- modules of the current time-frequency images of individual antennas are averaged h z ( k ) = ¯ n | | | h n z ( k ) | | | ;
Figure 00000035

- по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯

Figure 00000009
определяется число рассеянных радиосигналов и фиксируются значения временной задержки τр и доплеровского сдвига Fр каждого р-го рассеянного радиосигнала;- by local maxima of the averaged time-frequency image h z ( k ) ¯
Figure 00000009
the number of scattered radio signals is determined and the values of the time delay τ p and the Doppler shift F p of each p-th scattered radio signal are fixed;

- идентифицируются соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯

Figure 00000009
элементы h n z / p ( k )
Figure 00000036
комплексных частотно-временных изображений как составляющие р-го рассеянного радиосигнала;- identified corresponding to a separate maximum averaged image h z ( k ) ¯
Figure 00000009
the elements h n z / p ( k )
Figure 00000036
complex time-frequency images as components of the p-th scattered radio signal;

- выделяются и запоминаются значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k )

Figure 00000037
, по которым синтезируется комплексный угловой спектр. Комплексный угловой спектр синтезируется известными способами, например, [3];- the values of the identified components are highlighted and stored h n z / p ( k )
Figure 00000037
by which the complex angular spectrum is synthesized. The complex angular spectrum is synthesized by known methods, for example, [3];

- по максимумам модуля синтезированного комплексного углового спектра определяется азимутально-угломестное направление прихода (αр, βр) р-го рассеянного сигнала;- the azimuthal elevation direction of arrival (α p , β p ) of the nth scattered signal is determined from the maxima of the modulus of the synthesized complex angular spectrum;

- по значениям задержки τз, доплеровского сдвига Fр и азимутально-угломестного направления прихода (αp, βp) обнаруживаются и определяются пространственные координаты подвижных объектов.- the values of the delay τ s , the Doppler shift F p and the azimuthal elevation direction of arrival (α p , β p ) are detected and determined by the spatial coordinates of moving objects.

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

- результаты обнаружения и пространственной локализации отображаются для повышения информативности.- The results of detection and spatial localization are displayed to increase information content.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки радиосигналов.From the above description it follows that the device that implements the proposed method provides improved detection and spatial localization of subtle objects due to the use of new adaptive and non-linear processing of radio signals in each channel of the N-element antenna array.

Таким образом, за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки вместо классической двумерной взаимной корреляции операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу и операций нелинейной обработки принятых радиосигналов, обеспечивающих повышение чувствительности, динамического диапазона и разрешающей способности синтеза частотно-временного изображения радиосигналов целей, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, due to the use of an N-element antenna array in each channel, instead of the classical two-dimensional cross-correlation, adaptive processing operations with feedback on the useful radio signal and non-linear processing operations of the received radio signals provide an increase in the sensitivity, dynamic range and resolution of the synthesis of the time-frequency image of radio signals goals, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified technical result.

Источники информацииInformation sources

1. US, патент, 6703968 В2, кл. G01S 13/87, 2004 г.1. US patent 6703968 B2, cl. G01S 13/87, 2004

2. RU, патент, 2444754, кл. G01S 13/02, 2012 г.2. RU, patent, 2444754, cl. G01S 13/02, 2012

3. RU, патент, 2190236, кл. G01S 5/04, 2002 г.3. RU, patent, 2190236, cl. 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 communication. 2003 year

Claims (1)

Способ обнаружения и пространственной локализации объектов, заключающийся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают, из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки, преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения, отличающийся тем, что преобразуют цифровой прямой сигнал s в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричный сигнал А, преобразуют цифровой сигнал отдельной антенны sn в сигнал комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H S n
Figure 00000038
, где АH - матрица, эрмитово сопряженная с А, сигнал h n ( 0 )
Figure 00000039
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( k 1 ) ) d i a g { | h n z ( k 1 ) | 1 / 2 } ,
Figure 00000040
h n z ( k 1 )
Figure 00000041
- z-й элемент вектора h n ( k 1 )
Figure 00000005
, k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H s n
Figure 00000042
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, после чего усредняют модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) |
Figure 00000043
, по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯
Figure 00000008
определяют число рассеянных радиосигналов и фиксируют значения временной задержки и доплеровского сдвига каждого р-го рассеянного радиосигнала, идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯
Figure 00000044
элементы h n z / p ( k )
Figure 00000045
комплексных частотно-временных изображений h n z ( k )
Figure 00000046
как составляющие р-го рассеянного радиосигнала, выделяют и запоминают значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k )
Figure 00000047
, по которым синтезируют комплексный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го рассеянного сигнала, по значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов.
A method for detecting and spatial localization of objects, which consists in selecting a transmitter emitting a spread spectrum radio signal, synchronously receiving a multipath radio signal from an array of N antennas, including a direct transmitter radio signal and scattered objects from this transmitter, simultaneously synchronizing the received radio signals into digital signals s n, where n - number of antennas, which combine in the digital signal matrix s = {s 1, ..., s n, ..., s N} T and stored, a matrix formed of a digital signal s Igna spatial correlation matrix R, which is converted into a signal of an optimal weight vector w = R -1 v, where v - pointing vector, determined by the elevation direction azimuthally receiving direct radio signal wavelength and the geometry of the lattice, the matrix is converted into a digital signal S direct digital signal s = w H S, which is stored, where (·) H - symbol Hermitian conjugation, characterized in that the converted digital signal to direct signal s in the matrix a of complex phasing function comprising hypothetical signals dissipated each potential object stored matrix signal A is converted into a digital signal s n individual antenna signal in a complex frequency-time image h n ( 0 ) = ( A H A ) - one A H S n
Figure 00000038
where A H is a Hermitian conjugate matrix with A, the signal h n ( 0 )
Figure 00000039
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution L ( h n ( k - one ) ) d i a g { | | | h n z ( k - one ) | | | - one / 2 } ,
Figure 00000040
h n z ( k - one )
Figure 00000041
is the zth element of the vector h n ( k - one )
Figure 00000005
, k = 1,2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the complex time-frequency image h n ( k ) = [ A H A + λ L ( h n ( k - one ) ) ] - one A H s n
Figure 00000042
, where λ is the Lagrange multiplier until the current iteration number exceeds a given threshold, after which the modules of the current time-frequency images of individual antennas are averaged h z ( k ) = ¯ n | | | h n z ( k ) | | |
Figure 00000043
, according to the local maxima of the averaged time-frequency image h z ( k ) ¯
Figure 00000008
determine the number of scattered radio signals and fix the values of the time delay and Doppler shift of each p-th scattered radio signal, identify the corresponding individual maximum of the averaged image h z ( k ) ¯
Figure 00000044
the elements h n z / p ( k )
Figure 00000045
integrated time-frequency images h n z ( k )
Figure 00000046
as components of the nth scattered radio signal, isolate and store the values of the identified components h n z / p ( k )
Figure 00000047
using which the complex angular spectrum is synthesized, the azimuth-elevation direction of arrival of the p-th scattered signal is determined from the maxima of the module, the spatial coordinates of moving objects are detected and determined from the values of time delay, Doppler shift and azimuth-elevation direction of arrival.
RU2013121955/07A 2013-05-13 2013-05-13 Method for detection and spatial localisation of mobile objects RU2524401C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121955/07A RU2524401C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method for detection and spatial localisation of mobile objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121955/07A RU2524401C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method for detection and spatial localisation of mobile objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2524401C1 true RU2524401C1 (en) 2014-07-27

Family

ID=51265333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121955/07A RU2524401C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method for detection and spatial localisation of mobile objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524401C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658075C1 (en) * 2017-07-12 2018-06-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Method of signals superresolution by time in active location
RU2694023C1 (en) * 2018-07-11 2019-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of finding conjugate direction vectors on moving objects
RU2716006C2 (en) * 2018-03-13 2020-03-05 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") Method for remote detection and tracking of radio silent objects
RU2723432C2 (en) * 2018-03-13 2020-06-11 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2739938C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-30 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method for spatial compensation of direct and reflected signals when a reflected signal from an air target is detected by a bistatic radar system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923285A (en) * 1998-03-30 1999-07-13 Lockheed Martin Corporation Low bandwidth digital radar video distribution system
WO2003079041A3 (en) * 2002-03-15 2004-04-01 Lockheed Corp System and method for target signature calculation and recognition
EP1471364A2 (en) * 2003-04-21 2004-10-27 Northrop Grumman Corporation A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration
RU2371734C2 (en) * 2007-08-30 2009-10-27 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт радиоэлектронных систем" Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects
RU2408895C2 (en) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range
RU112446U1 (en) * 2011-05-16 2012-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD
RU2444754C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2444755C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923285A (en) * 1998-03-30 1999-07-13 Lockheed Martin Corporation Low bandwidth digital radar video distribution system
WO2003079041A3 (en) * 2002-03-15 2004-04-01 Lockheed Corp System and method for target signature calculation and recognition
EP1471364A2 (en) * 2003-04-21 2004-10-27 Northrop Grumman Corporation A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration
RU2371734C2 (en) * 2007-08-30 2009-10-27 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт радиоэлектронных систем" Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects
RU2408895C2 (en) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range
RU2444754C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2444755C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects
RU112446U1 (en) * 2011-05-16 2012-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658075C1 (en) * 2017-07-12 2018-06-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Method of signals superresolution by time in active location
RU2716006C2 (en) * 2018-03-13 2020-03-05 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") Method for remote detection and tracking of radio silent objects
RU2723432C2 (en) * 2018-03-13 2020-06-11 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2694023C1 (en) * 2018-07-11 2019-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of finding conjugate direction vectors on moving objects
RU2739938C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-30 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method for spatial compensation of direct and reflected signals when a reflected signal from an air target is detected by a bistatic radar system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
US10955542B2 (en) Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
US11131741B2 (en) Method and apparatus for providing a passive transmitter based synthetic aperture radar
WO2018194477A1 (en) Method and device for radar determination of the coordinates and speed of objects
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects
Broumandan et al. Practical results of hybrid AOA/TDOA geo-location estimation in CDMA wireless networks
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2524399C1 (en) Method of detecting small-size mobile objects
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2723432C2 (en) Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2528391C1 (en) Method of searching for low-signature mobile objects
RU2557250C1 (en) Method for stealth radar detection of mobile objects
RU2527923C2 (en) Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources
RU2472176C1 (en) Method for passive detection of air objects
RU2716006C2 (en) Method for remote detection and tracking of radio silent objects
RU2534222C1 (en) Nearly invisible moving objects detection method
RU2724923C2 (en) Method for secretive monitoring of radio silent objects
RU2546331C2 (en) Method of searching for small-sized mobile objects
RU2420755C2 (en) Detection and localisation method of air objects

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190924