RU2531387C2 - Method of detecting chirp signals - Google Patents

Method of detecting chirp signals Download PDF

Info

Publication number
RU2531387C2
RU2531387C2 RU2013104821/07A RU2013104821A RU2531387C2 RU 2531387 C2 RU2531387 C2 RU 2531387C2 RU 2013104821/07 A RU2013104821/07 A RU 2013104821/07A RU 2013104821 A RU2013104821 A RU 2013104821A RU 2531387 C2 RU2531387 C2 RU 2531387C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
value
fft
adder
detected
signal
Prior art date
Application number
RU2013104821/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013104821A (en
Inventor
Александр Миронович Киселев
Светлана Юрьевна ЛОБАЧЕВА
Оксана Владимировна МУХИНА
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
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 "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") filed Critical Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
Priority to RU2013104821/07A priority Critical patent/RU2531387C2/en
Publication of RU2013104821A publication Critical patent/RU2013104821A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2531387C2 publication Critical patent/RU2531387C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: present method includes receiving spaced-apart signals emitted by a plurality of radio transmitters; performing linear FM heterodyning of the resultant signal and calculating fast Fourier transform (FFT); partially accumulating FFT readings using an adder during the detection session; finding, among the adder outputs, the maximum value rh and the corresponding index jp; based on a given false alarm probability, calculating a threshold value rhthres; establishing a flag s det = { " D e t e c t e d " , a t r h > r h t h r e s " N o t d e t e c t e d " , a t r h r h t h r e s
Figure 00000016
and, if sdet="Detected", using the index value jp to determine the start time of the detected chirp signal and the length of the group propagation path thereof.
EFFECT: high reliability of detecting chirp signals and enabling determination of characteristics thereof in case of detection.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области техники радиосвязи, конкретнее к обнаружению сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и может быть использовано для построения технических средств и использования результатов ЛЧМ-зондирования.The invention relates to the field of radio communication technology, and more particularly to the detection of signals with linear frequency modulation (LFM) and can be used to build hardware and use the results of LFM sounding.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ поиска сложных сигналов, заключающийся в том, что когерентно принимают пространственно разнесенными приемными каналами сигналы, излучаемые множеством радиопередатчиков, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в комплексные цифровые сигналы, скользящим во времени преобразованием цифровых сигналов с заданной дискретностью по времени и частоте получают комплексные спектральные плотности сигналов каждого канала, запоминают спектральные плотности, из комплексных спектральных плотностей формируют и запоминают комплексные взаимные спектральные плотности (ВСП) сигналов всех возможных пар каналов, по сформированным комплексным ВСП определяют и запоминают частотно-временные области локализации принятых сигналов.Closest to the proposed technical solution is a method of searching for complex signals, which consists in the fact that the signals emitted by a plurality of radio transmitters coherently receive spatially spaced receiving channels synchronously transform the ensemble of received signals into complex digital signals, sliding in time by converting digital signals with a given time resolution and frequency receive the complex spectral densities of the signals of each channel, remember the spectral densities, from integrated polices spectral densities are formed and stored complex mutual spectral density (WWW) signals of all the possible pairs of channels formed on an integrated WWW determined and stored time-frequency localization domain received signals.

Недостатком способа-прототипа является то, что процесс вынесения решения об обнаружении ЛЧМ-сигнала не максимизирует отношение сигнал/шум, поскольку в качестве исходных данных используются спектральные характеристики, которые вычисляются на интервалах более коротких, чем длительность интервала наблюдения, предположительно равная длительности искомого сигнала, и в которых, следовательно, учитывается только часть энергии сигнала.The disadvantage of the prototype method is that the decision-making process on the detection of the chirp signal does not maximize the signal-to-noise ratio, since the initial data uses spectral characteristics that are calculated at intervals shorter than the duration of the observation interval, presumably equal to the duration of the desired signal, and in which, therefore, only part of the signal energy is taken into account.

Задача изобретения в том, чтобы при вынесении решения об обнаружении ЛЧМ-сигнала максимизировать отношение сигнал/шум, учитывая полную энергию принимаемого сигнала.The objective of the invention is that when deciding to detect a chirp signal, maximize the signal-to-noise ratio, taking into account the total energy of the received signal.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обнаружения сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), заключающемся в том, что принимают пространственно разнесенные сигналы, излучаемые множеством радиопередатчиков, согласно изобретению выполняют ЛЧМ-гетеродинирование суммарного сигнала и вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), с помощью сумматора в течение сеанса обнаружения парциально накапливают отсчеты БПФ, далее среди выходов сумматора находят максимальное значение rh, и соответствующий ему индекс jp, по заданному значению вероятности ложной тревоги вычисляют пороговое значение rhпор, устанавливают флаг s о б н = { " О б н а р у ж е н " , п р и r h > r h п о р " Н е о б н а р у ж е н " , п р и r h r h п о р

Figure 00000001
и, если sобн=«Обнаружен», по величине индекса jp определяют значения стартового времени обнаруженного ЛЧМ-сигнала и длины его группового пути распространения.The problem is achieved in that in the method of detecting signals with linear frequency modulation (LFM), which consists in receiving spatially separated signals emitted by a plurality of radio transmitters, according to the invention, perform LFM heterodyning of the total signal and calculate the fast Fourier transform (FFT), s using the adder during the detection session, the FFT counts are partially accumulated, then the maximum value r h is found among the outputs of the adder, and the corresponding index j p , for a given the false alarm probability value is calculated threshold value rh then , set the flag s about b n = { " ABOUT b n but R at well e n " , P R and r h > r h P about R " N e about b n but R at well e n " , P R and r h r h P about R
Figure 00000001
and, if s obn = “Detected”, the values of the start time of the detected LFM signal and the length of its group propagation path are determined by the value of j p .

Достигаемым техническим результатом является повышение достоверности обнаружения ЛЧМ-сигналов и возможность определения их характеристик в случае обнаружения.Achievable technical result is to increase the reliability of detection of chirp signals and the ability to determine their characteristics in case of detection.

На фиг.1 представлена структурная схема приемника ЛЧМ-сигналов, обеспечивающего осуществление предлагаемого способа, содержащая преобразователь 1, вычислитель быстрого преобразования Фурье (БПФ) 2, сумматор 3, решающая схема 4, вычислитель стартового времени 5.Figure 1 presents the structural diagram of the receiver of the LFM signals, providing the implementation of the proposed method, comprising a converter 1, a fast Fourier transform computer (FFT) 2, an adder 3, a solving circuit 4, a start time calculator 5.

Предлагаемый способ работает следующим образом.The proposed method works as follows.

Преобразователь 1 выполняет гетеродинирование входного сигнала с целью получить для конкретного ЛЧМ-сигнала сигнал разностной частоты, мгновенная частота fp которого зависит от величины времени τз задержки распространения радиоволн по пути от передающей станции до приемного пункта:The converter 1 performs heterodyning the input signal to obtain a particular chirp signal of the difference frequency signal, the instantaneous frequency f p which depends on the delay time τ of propagation of radio waves on the path from the transmitting station to the infeed station:

f p = ( T н а ч г ( Т с т + τ з ) ) β f н а ч г , ( 1 )

Figure 00000002
f p = ( T n but h g - ( T from t + τ s ) ) β - f n but h g , ( one )
Figure 00000002

где Тнач г - значение времени начала гетеродинирования;where T start r is the value of the time the start of heterodyning;

Тст - значение стартового времени для передающей станции;T article - the value of the starting time for the transmitting station;

β - значение скорости изменения мгновенной частоты зондирующего ЛЧМ-сигнала;β is the value of the rate of change of the instantaneous frequency of the probing chirp signal;

fнач г - значение начальной частоты гетеродинирования.f beg g - the value of the initial frequency of heterodyning.

Вычислитель БПФ 2 осуществляет быстрое преобразование Фурье (БПФ) и в результате i-ой итерации вычисления на каждом j-ом выходе формирует выходной сигнал, имеющий модуль mij. Для входного сигнала с разностной частотой fp, максимальное напряжение образуется на выходе вычислителя БПФ, имеющем индекс fp. При этом значения fp, и jр будут связаны соотношением:The FFT calculator 2 performs a fast Fourier transform (FFT) and, as a result of the i-th iteration of the calculation, generates an output signal with a module m ij at each j-th output. For an input signal with a difference frequency f p , the maximum voltage is generated at the output of the FFT computer with the index f p . In this case, the values of f p and j p will be related by the relation:

f p = { j p × f д N б п ф , п р и 0 j p < N б п ф 2 ( j p N б п ф ) × F д N б п ф п р и N б п ф 2 j p < N б п ф , ( 2 )

Figure 00000003
f p = { j p × f d N b P f , P R and 0 j p < N b P f 2 ( j p - N b P f ) × F d N b P f P R and N b P f 2 j p < N b P f , ( 2 )
Figure 00000003

где Nбпф - длина БПФ;where N FFT is the length of the FFT;

Fд - значение частоты дискретизации в процессе вычисления БПФ.F d - the value of the sampling frequency in the process of computing the FFT.

В течение одного сеанса обнаружения (работы приемника ЛЧМ-сигналов) сумматор 3 накапливает I раз напряжения на каждом из J выходов вычислителя БПФ 2 (J≤Nбпф) таким образом, что напряжение на j-выходе сумматора 3 к моменту завершения сеанса составляет величинуDuring one detection session (operation of the chirp signal receiver), adder 3 accumulates I times the voltage at each of the J outputs of the FFT 2 calculator (J≤N FFT ) so that the voltage at the j-output of adder 3 by the time the session ends is

r j = h j m k 1

Figure 00000004
, r j = h j m k - one
Figure 00000004
,

где h j = i = 0 I 1 m i j I

Figure 00000005
;Where h j = i = 0 I - one m i j I
Figure 00000005
;

m h = i = 0 I 1 h j J

Figure 00000006
- среднее арифметическое значение всех элементов hj. m h = i = 0 I - one h j J
Figure 00000006
is the arithmetic mean of all elements h j .

Пример характерной диаграммы значений rj приведен на фиг.2.An example of a characteristic diagram of the values of r j shown in figure 2.

Максимальное значение rh из всех rj будет соответствовать тому значению jp индекса j, для которого чаще всего проявляется отклик зондирующего сигнала в выходных значениях mij БПФ, и, следовательно, тому значению fp разностной частоты, которое определяется выражением (2).The maximum value of r h from all r j will correspond to the value of j p of index j, for which the response of the probing signal most often manifests itself in the output FFT values m ij , and, therefore, to the value of f p of the difference frequency, which is determined by expression (2).

Решающая схема 4 анализирует значения rj, находит максимальное значение rh и соответствующий ему индекс jp. Кроме того, решающая схема 4 формирует флаг sобн, устанавливаемый в состояние «Обнаружен» или в состояние «Не обнаружен», по следующему правилу:The decision circuit 4 analyzes the values of r j , finds the maximum value of r h and the corresponding index j p . In addition, the decision circuit 4 generates a flag s obn set in the state of "Discovered" or in the state of "Not detected", according to the following rule:

s о б н = { " О б н а р у ж е н " , п р и r h > r h п о р " Н е о б н а р у ж е н " , п р и r h r h п о р , ( 3 )

Figure 00000007
s about b n = { " ABOUT b n but R at well e n " , P R and r h > r h P about R " N e about b n but R at well e n " , P R and r h r h P about R , ( 3 )
Figure 00000007

где r h п о р = σ 0 2 ln ( 1 exp ( ln ( 1 P л т ) J ) )

Figure 00000008
;Where r h P about R = σ 0 - 2 ln ( one - exp ( ln ( one - P l t ) J ) )
Figure 00000008
;

Pлт - значение регламентируемой вероятности ложной тревоги;P lt - the value of the regulated probability of false alarm;

σ0 - среднее квадратическое отклонение значения rj в отсутствие отклика зондирующего сигнала. Например, если использовать значения rj для текущего сеанса работы ЛЧМ-приемника, величину σ0 можно определить как j = 0 J 1 r j 2 J

Figure 00000009
0 - the standard deviation of the value of r j in the absence of response of the probe signal. For example, if we use the values of r j for the current session of the chirp receiver, the value of σ 0 can be defined as j = 0 J - one r j 2 J
Figure 00000009
.

Результаты расчета нормированных значений r h п о р σ 0

Figure 00000010
в виде функции от Рлт приведены на фиг.3 для J=40, 400, 4000.The results of the calculation of normalized values r h P about R σ 0
Figure 00000010
as a function of P lt are shown in figure 3 for J = 40, 400, 4000.

Если флаг sобн установлен в состояние «Обнаружен», то вычислитель стартового времени 5 определяет значение разностной частоты fp по правилу (2), значение стартового времени:If the flag s upd is set to "Detected", the start time calculator 5 defines the value of the difference frequency f p according to the rule (2), the value of start time:

Т с т = [ ( Т с т + τ з ) Δ Т с т ] × Δ Т с т , ( 4 )

Figure 00000011
T from t = [ ( T from t + τ s ) Δ T from t ] × Δ T from t , ( four )
Figure 00000011

где (Тстз)=Тнач г-(fp+fнач г)/β (см. выражение (1));where (T st + τ s ) = T beg g - (f p + f beg g ) / β (see expression (1));

ΔТст - регламентируемый шаг временной сетки для передающих станций (например, ΔТст=1 с), величина которого заведомо больше возможной величины τз;ΔT article - the regulated step of the time grid for transmitting stations (for example, ΔТ article = 1 s), the value of which is obviously greater than the possible value of τ s ;

[х] - операция извлечения целой части величины x,[x] is the operation of extracting the integer part of the quantity x,

и значение группового пути распространения радиоволн по пути от передающей станции до приемного пункта:and the value of the group path of propagation of radio waves along the path from the transmitting station to the receiving point:

L г р = ( ( Т с т + τ з ) [ ( Т с т + τ з ) Δ Т с т ] × Δ Т с т ) × с , ( 5 )

Figure 00000012
L g R = ( ( T from t + τ s ) - [ ( T from t + τ s ) Δ T from t ] × Δ T from t ) × from , ( 5 )
Figure 00000012

где [x] - операция извлечения целой части величины х;where [x] is the operation of extracting the integer part of the quantity x;

с=3×105 км/с - скорость распространения электромагнитной волны.c = 3 × 10 5 km / s is the propagation velocity of the electromagnetic wave.

Источники информацииInformation sources

1. З. №2009124999, G01S 5/00, опубл. 10.01.2011.1. Z. No. 2009124999, G01S 5/00, publ. 01/10/2011.

Claims (1)

Способ обнаружения сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), заключающийся в том, что принимают пространственно разнесенные сигналы, излучаемые множеством радиопередатчиков, отличающийся тем, что выполняют ЛЧМ-гетеродинирование суммарного сигнала и вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), с помощью сумматора в течение сеанса обнаружения парциально накапливают отсчеты БПФ так, что на каждом j-ом выходе сумматора образуется величина rj, далее среди всех J выходов сумматора находят выход с тем индексом jр, для которого в результате накопления получено максимальное из всех значений rj и обозначенное как rh, и который однозначно связан со значением разностной частоты fp, затем по заданному значению вероятности ложной тревоги вычисляют пороговое значение rhпор, устанавливают флаг
Figure 00000013
и, если sобн = «Обнаружен», по значению разностной частоты fp определяют значения стартового времени обнаруженного ЛЧМ-сигнала и длины его группового пути распространения.
A method for detecting linear frequency modulated (LFM) signals, which comprises spatially separated signals emitted by a plurality of radio transmitters, characterized in that they perform LFM heterodyning of the total signal and calculate the fast Fourier transform (FFT) using an adder during the session detections partially accumulate FFT samples so that on each j-th output of the adder the value r j is formed , then among all J outputs of the adder, an output with that index j p is found , for which as a result ate accumulation obtained from the maximum values of r j, and denoted as r h, and which is uniquely associated with the value of the difference frequency f p, then for a given false alarm probability value r calculated hpor threshold value, a flag
Figure 00000013
and, if s obn = “Detected”, the value of the starting frequency f p determines the start time of the detected LFM signal and the length of its group propagation path.
RU2013104821/07A 2013-02-05 2013-02-05 Method of detecting chirp signals RU2531387C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104821/07A RU2531387C2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Method of detecting chirp signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104821/07A RU2531387C2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Method of detecting chirp signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013104821A RU2013104821A (en) 2014-08-10
RU2531387C2 true RU2531387C2 (en) 2014-10-20

Family

ID=51355004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013104821/07A RU2531387C2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Method of detecting chirp signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2531387C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578041C1 (en) * 2014-12-10 2016-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of determining parameters of chirp signals

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1328829A2 (en) * 1985-03-20 1987-08-07 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского Device for recognizing radio signals
US5361073A (en) * 1975-06-26 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Determination of jammer range and azimuth by use of a coherent side lobe canceller system
US5819164A (en) * 1996-01-29 1998-10-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Modulated retroreflection system for secure communication and identification
RU2309423C2 (en) * 2005-08-29 2007-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method of detection and direction finding of objects from radiation of their transmitters
WO2008051204A2 (en) * 2005-10-13 2008-05-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Surface rf emitter passive ranging accuracy confirmation algorithm
RU2373660C2 (en) * 2003-11-18 2009-11-20 Айбиквити Диджитал Корпорейшн Coherent tracking for frequency-modulated receiver of wpd with help of antenna system with switched diversity
RU2009124999A (en) * 2009-06-29 2011-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "Г METHOD FOR SEARCHING COMPLEX SIGNALS

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361073A (en) * 1975-06-26 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Determination of jammer range and azimuth by use of a coherent side lobe canceller system
SU1328829A2 (en) * 1985-03-20 1987-08-07 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского Device for recognizing radio signals
US5819164A (en) * 1996-01-29 1998-10-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Modulated retroreflection system for secure communication and identification
RU2373660C2 (en) * 2003-11-18 2009-11-20 Айбиквити Диджитал Корпорейшн Coherent tracking for frequency-modulated receiver of wpd with help of antenna system with switched diversity
RU2309423C2 (en) * 2005-08-29 2007-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method of detection and direction finding of objects from radiation of their transmitters
WO2008051204A2 (en) * 2005-10-13 2008-05-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Surface rf emitter passive ranging accuracy confirmation algorithm
RU2009124999A (en) * 2009-06-29 2011-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "Г METHOD FOR SEARCHING COMPLEX SIGNALS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578041C1 (en) * 2014-12-10 2016-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of determining parameters of chirp signals

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013104821A (en) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4492628B2 (en) Interference judgment method, FMCW radar
CN108415010B (en) Radar multi-target detection method based on trapezoidal LFMCW modulation
JP5468304B2 (en) Radar equipment
Shah et al. Step-frequency radar with compressive sampling (SFR-CS)
US20160352444A1 (en) Multipath time delay estimation apparatus and method and receiver
CN103293515A (en) Ship and warship line spectrum noise source longitudinal distribution characteristic measuring method
CN105022059A (en) Coherent-processing multi-target tracking method of security monitoring radar system
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
Ji et al. Vessel target detection based on fusion range‐Doppler image for dual‐frequency high‐frequency surface wave radar
CN106330342A (en) Water sound communication doppler factor estimation method with low computation complexity
RU2531387C2 (en) Method of detecting chirp signals
US20180231637A1 (en) Processing Received Radiation Reflected from a Target
CN105300386A (en) Frequency domain weighting phase comparison method for X-ray pulsar photon sequences
Zhao et al. Extended spectral envelope method for detecting and analyzing traffic oscillations
Wang et al. Soft fall detection using frequency modulated continuous wave radar and regional power burst curve
RU2660219C1 (en) Method of classifying sonar echo
CN105745550A (en) Analog to information converter
RU2593622C1 (en) Method of measuring radial velocity of object at its noise emission
US20180259635A1 (en) Broadband sensing using narrowband frequency sampling
RU2535243C2 (en) Signal/noise ratio assessment method based on results of ionosphere sounding with chirped signals
KR101446439B1 (en) Method and device for estimating high-accuracy frequency
JP4881239B2 (en) Target detection device
RU2467350C2 (en) Method and device of signal detection with alternating doppler effect present
RU2285937C2 (en) Method for detecting and determining coordinates of radio radiation source
RU2602391C1 (en) Digital device for estimating parameters of chirp signals of radar station