RU2546329C1 - Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects - Google Patents

Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects Download PDF

Info

Publication number
RU2546329C1
RU2546329C1 RU2014105480/07A RU2014105480A RU2546329C1 RU 2546329 C1 RU2546329 C1 RU 2546329C1 RU 2014105480/07 A RU2014105480/07 A RU 2014105480/07A RU 2014105480 A RU2014105480 A RU 2014105480A RU 2546329 C1 RU2546329 C1 RU 2546329C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
signal
components
scattered
component
Prior art date
Application number
RU2014105480/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Чернятьев
Яков Аронович Рейзенкинд
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ)
Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "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 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ), Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ)
Priority to RU2014105480/07A priority Critical patent/RU2546329C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546329C1 publication Critical patent/RU2546329C1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: high probability of detection is achieved using novel operations for polarisation-sensitive nonlinear iteration processing of radio signals, which increase sensitivity and the dynamic range when forming horizontal and vertical polarisation components of a two-component complex frequency-time image of radio signals scattered by objects in the analysed region of Doppler frequencies and time delays.
EFFECT: high probability of detecting remote and weakly scattering objects.
1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного, наземного и морского пространства с использованием прямых и рассеянных подвижными 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 air, land and sea space using direct and scattered by mobile objects radio signals emitted by many uncontrolled and controlled transmitters of electronic systems for various purposes.

Технология скрытного обнаружения и слежения за объектами, использующая естественный радиоподсвет целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения: широковещательные (УКВ FM-радиовещание, ДМВ цифровое телевидение), информационные (связь) и измерительные (управление, навигация), пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то что может существенно повысить эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.The technology of secretive detection and tracking of objects using natural radio illumination of targets created at a variety of frequencies by radio emissions from transmitters for various purposes: broadcast (VHF FM broadcasting, UHF digital television), information (communication) and measuring (control, navigation), have not yet received sufficient distribution, despite the fact that it can significantly increase the efficiency 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 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.

Системы скрытной радиолокации включают канал приема прямого сигнала передатчика подсвета и разведывательный канал.Covert radar systems include a direct signal reception channel for the backlight transmitter and a reconnaissance channel.

Традиционно в системах скрытной радиолокации частичное подавление помехи в виде прямого сигнала передатчика подсвета осуществляется за счет минимизации боковых лепестков, формирования нуля в диаграмме направленности антенны или адаптивной пространственной фильтрации полезных сигналов в разведывательном канале.Traditionally, in stealth radar systems, partial suppression of interference in the form of a direct signal from the backlight transmitter is achieved by minimizing side lobes, generating zero in the antenna radiation pattern, or adaptive spatial filtering of useful signals in the reconnaissance channel.

Дополнительное подавление прямого сигнала может быть достигнуто за счет использования в разведывательном канале антенны с поляризацией, ортогональной к поляризации радиосигнала передатчика подсвета.Additional suppression of the direct signal can be achieved by using an antenna with a polarization orthogonal to the polarization of the radio signal of the backlight transmitter in the reconnaissance channel.

Однако лучшие характеристики систем скрытной радиолокации могут быть достигнуты при использовании двух разведывательных каналов с ортогональными поляризациями. Это обусловлено тем, что рассеянный целью сигнал, как правило, имеет случайную поляризацию. Как следствие, некогерентное суммирование изображений в координатах «временная задержка (дальность) - доплеровская частота (скорость)», формируемых с использованием радиосигналов двух ортогональных поляризаций, обеспечивает увеличение среднего отношения сигнал/шум по сравнению с использованием единственной фиксированной поляризации.However, the best characteristics of stealth radar systems can be achieved by using two reconnaissance channels with orthogonal polarizations. This is due to the fact that the signal scattered by the target, as a rule, has random polarization. As a result, incoherent summation of images in the coordinates “time delay (range) - Doppler frequency (speed)”, formed using radio signals of two orthogonal polarizations, provides an increase in the average signal-to-noise ratio compared to using a single fixed polarization.

Известен способ поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов [1], включающий прием рассеянных подвижными объектами радиосигналов неизвестной поляризации малобазовой антенной решеткой, состоящей из ортогонально расположенных антенн с совмещенными фазовыми центрами, формирование ансамбля радиосигналов, зависящего от времени и номера антенны, синхронное преобразование ансамбля принятых радиосигналов в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов пар противоположных антенн в комплексные квадратурные составляющие дипольного и квадрупольного выходных сигналов, определение наличия рассеянных подвижными объектами радиосигналов и направлений их прихода по сигналам квадратурных составляющих дипольного и квадрупольного выходных сигналов.A known method of polarization-sensitive detection of moving objects [1], including the reception of radio signals scattered by moving objects of unknown polarization by a low-base antenna array consisting of orthogonally located antennas with combined phase centers, the formation of an ensemble of radio signals depending on the time and antenna number, synchronous conversion of the ensemble of received radio signals into digital signals, the conversion of digital signals of pairs of opposite antennas into complex quadrature components guides dipole and quadrupole output signals, detect moving objects scattered radio signals and their arrival directions of signals of the quadrature components of the dipole and quadrupole output signals.

Данный способ обеспечивает повышенную устойчивость обнаружения и пространственной локализации к поляризационным ошибкам. Однако этот способ относится к классу способов малобазового пеленгования, что является принципиальным ограничением на пути достижения потенциально возможных точностей пространственной локализации подвижных объектов.This method provides increased detection stability and spatial localization to polarization errors. However, this method belongs to the class of low-base direction finding methods, which is a fundamental limitation on the path to achieving the potential accuracy of spatial localization of moving objects.

Известен способ поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов [2], свободный от этих недостатков и принятый за прототип. Согласно этому способу:A known method of polarization-sensitive detection of moving objects [2], free from these shortcomings and adopted as a prototype. According to this method:

используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения;use direct and scattered by mobile objects radio signals emitted by broadband transmitters of various electronic systems;

принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов;receive a lattice of N antennas components of horizontal and vertical polarization of the vector multipath electromagnetic field of direct and scattered radio signals;

синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы;synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals;

цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямой s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]

Figure 00000001
и рассеянные s = [ s h s ν ]
Figure 00000002
сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема ℓ, где h и ν - индексы, обозначающие компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают;digital signals are converted into two-component direct s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]
Figure 00000001
and scattered s = [ s h s ν ]
Figure 00000002
signals for the selected azimuthal elevation directions of reception ℓ, where h and ν are indices denoting the components of horizontal and vertical polarization, which together with the value of the azimuthal elevation direction of reception are stored;

вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2

Figure 00000003
и s ˜ ν 2
Figure 00000004
прямого сигнала;calculate and compare component energy s ˜ h 2
Figure 00000003
and s ˜ ν 2
Figure 00000004
direct signal;

выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν

Figure 00000005
;choose the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000005
;

преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν

Figure 00000006
в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом;convert the direct signal component with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000006
in the matrix signal of the complex phasing function A, including hypothetical signals scattered by each potential object;

для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал s в сигналы компонент комплексного частотно-временного изображения

Figure 00000007
, где AH - матрица, эрмитово сопряженная с A;for each selected azimuthal elevation direction, the scattered signal s is converted into the signals of the components of the complex time-frequency image
Figure 00000007
where A H is the Hermitian conjugate matrix with A;

после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей элементов компонент комплексного частотно-временного изображения | h   z h | 2 + | h   z ν | 2

Figure 00000008
, где h   z h
Figure 00000009
и h   z ν
Figure 00000010
- z-е элементы сигналов компонент h h
Figure 00000011
и h ν
Figure 00000012
, определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.after which, according to local maxima of the sum of the squares of the modules of the elements of the components of the complex time-frequency image | h z h | 2 + | h z ν | 2
Figure 00000008
where h z h
Figure 00000009
and h z ν
Figure 00000010
- z-elements of the component signals h h
Figure 00000011
and h ν
Figure 00000012
, determine the number of scattered radio signals, according to the parameters of which - the values of time delay, Doppler shift and azimuth-elevation direction of reception - carry out the detection and spatial localization of moving objects.

Способ-прототип реализует достаточно эффективное обнаружение подвижных объектов в условиях неизвестной поляризации рассеянных объектами сигналов.The prototype method implements a fairly effective detection of moving objects in an unknown polarization of the scattered objects signals.

Однако способ-прототип при формировании сигналов компонент горизонтальной и вертикальной поляризации комплексного частотно-временного изображения использует операции, основанные на формировании нормированной классической двумерной взаимной корреляционной функции, которая, кроме основного лепестка, содержит высокие боковые лепестки, маскирующие сигналы далеких и слаборассеивающих объектов.However, the prototype method, when generating the signals of the horizontal and vertical polarization components of a complex time-frequency image, uses operations based on the formation of a normalized classical two-dimensional cross-correlation function, which, in addition to the main lobe, contains high side lobes masking the signals of distant and weakly scattering objects.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкая вероятность обнаружения далеких и слаборассеивающих объектов.Thus, the disadvantage of the prototype method is the low probability of detecting distant and poorly scattering objects.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения далеких и слаборассеивающих объектов.The technical result of the invention is to increase the likelihood of detecting distant and poorly scattering objects.

Повышение вероятности обнаружения достигается за счет применения новых операций поляризационно-чувствительной нелинейной итерационной обработки радиосигналов, обеспечивающих повышение чувствительности и динамического диапазона при формировании компонент горизонтальной и вертикальной поляризации двухкомпонентного комплексного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек.An increase in the probability of detection is achieved through the use of new operations of polarization-sensitive nonlinear iterative processing of radio signals, which increase the sensitivity and dynamic range when forming components of horizontal and vertical polarization of a two-component complex time-frequency image of radio signals scattered by objects in the analyzed region of Doppler frequencies and time delays.

Технический результат достигается тем, что в способе поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов, заключающемся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямой s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]

Figure 00000013
и рассеянные s = [ s h s ν ]
Figure 00000014
сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема ℓ, где h и ν - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2
Figure 00000015
и s ˜ ν 2
Figure 00000016
прямого сигнала, выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν
Figure 00000017
, согласно изобретению, для каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты ω преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν
Figure 00000018
в матричный сигнал комплексной фазирующей функции Aω, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые в ожидаемой области задержек каждым потенциальным подвижным и стационарным объектом, матричный сигнал Aω запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема и каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты преобразуют рассеянный сигнал каждой компоненты s h
Figure 00000019
и s ν
Figure 00000020
в сигнал элемента компоненты комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000021
и
Figure 00000022
, где A ω H
Figure 00000023
- матрица, эрмитово сопряженная с Aω, сигналы элементов компонент изображения h   ω ( 0 ) , h
Figure 00000024
и h   ω ( 0 ) , ν
Figure 00000025
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000026
, где h ω z ( k 1 ) , h
Figure 00000027
и h ω z ( k 1 ) , ν
Figure 00000028
- z-е составляющие векторов элементов компонент изображения h ω ( k 1 ) , h
Figure 00000029
и h ω ( k 1 ) , ν
Figure 00000030
, k=1, 2, … - номер итерации, и сигналы очередного приближения элементов компонент изображения
Figure 00000031
и
Figure 00000032
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, объединяют сформированные сигналы элементов компонент h ω ( k ) , h
Figure 00000033
и h ω ( k ) , ν
Figure 00000034
в результирующие матричные сигналы компонент изображения H h
Figure 00000035
и H ν
Figure 00000036
, после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей составляющих результирующих матричных сигналов компонент комплексных частотно-временных изображений | H   ω q h | 2 + | H   ω q ν | 2
Figure 00000037
, где H   ω q h
Figure 00000038
и H   ω q ν
Figure 00000039
- ωq-е составляющие матричных сигналов H h
Figure 00000040
и H ν
Figure 00000041
, определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига частоты и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.The technical result is achieved by the fact that in the method of polarization-sensitive detection of moving objects, which consists in the use of direct and scattered by moving objects radio signals emitted by broadband transmitters of electronic systems for various purposes, the array of horizontal and vertical polarization components of the vector multi-beam electromagnetic field is received from N antennas direct and scattered radio signals, synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into qi front-end signals, digital signals are converted into two-component direct s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]
Figure 00000013
and scattered s = [ s h s ν ]
Figure 00000014
signals for the selected azimuthal elevation directions of reception ℓ, where h and ν are the indices of the components of horizontal and vertical polarization, which, together with the azimuthal elevation direction of reception, memorize, calculate and compare the energy of the components s ˜ h 2
Figure 00000015
and s ˜ ν 2
Figure 00000016
direct signal, select the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000017
, according to the invention, for each expected value of the Doppler frequency shift ω transform the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000018
into a matrix signal of the complex phasing function A ω , including hypothetical signals scattered in the expected delay region by each potential moving and stationary object, the matrix signal A ω is stored, for each selected azimuth-elevation direction of reception and each expected value of the Doppler frequency shift, the scattered signal of each Components s h
Figure 00000019
and s ν
Figure 00000020
into the signal element of the component of the integrated time-frequency image
Figure 00000021
and
Figure 00000022
where A ω H
Figure 00000023
- a Hermitian conjugate matrix with A ω , signals of image component elements h ω ( 0 ) , h
Figure 00000024
and h ω ( 0 ) , ν
Figure 00000025
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000026
where h ω z ( k - one ) , h
Figure 00000027
and h ω z ( k - one ) , ν
Figure 00000028
- z-component of the vectors of the elements of the image component h ω ( k - one ) , h
Figure 00000029
and h ω ( k - one ) , ν
Figure 00000030
, k = 1, 2, ... is the iteration number, and signals of the next approximation of the elements of the image components
Figure 00000031
and
Figure 00000032
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a predetermined threshold, the generated signals of the component elements are combined h ω ( k ) , h
Figure 00000033
and h ω ( k ) , ν
Figure 00000034
into the resulting matrix signals of the image component H h
Figure 00000035
and H ν
Figure 00000036
after which, according to local maxima of the sum of the squares of the modules of the components of the resulting matrix signals of the components of the complex time-frequency images | H ω q h | 2 + | H ω q ν | 2
Figure 00000037
where H ω q h
Figure 00000038
and H ω q ν
Figure 00000039
- ωq components of matrix signals H h
Figure 00000040
and H ν
Figure 00000041
, determine the number of scattered radio signals, the parameters of which are the values of time delay, Doppler frequency shift and azimuth-elevation direction of reception — the detection and spatial localization of moving objects is performed.

Операции способа поясняются чертежом.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 и вычислительную систему 2.A device in which the proposed method is implemented includes a series-connected reception and preprocessing system 1 and computer system 2.

В свою очередь, система приема и предварительной обработки 1 включает антенную решетку 1-1, тракт приема прямых и рассеянных сигналов, включающий преобразователь частоты 1-2, АЦП 1-3 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-4.In turn, the reception and pretreatment system 1 includes an antenna array 1-1, a direct and scattered signal receiving path, including a frequency converter 1-2, ADC 1-3 and an adaptive spatial filtering device 1-4.

При этом система 2 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам.At the same time, system 2 has an output intended for connection to external systems.

Система 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для адаптивной пространственной фильтрации полезных прямых и рассеянных объектами радиосигналов.System 1 is an analog-to-digital device and is designed for adaptive spatial filtering of useful direct and scattered radio signals by objects.

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

Figure 00000042
. Каждая антенна обеспечивает одновременный ненаправленный или направленный прием двух скалярных полей - ортогональных составляющих поляризованной волны в точке приема и имеет два отдельных выхода для радиосигналов горизонтальной (h) и вертикальной (ν) поляризаций.Antenna array 1-1 consists of N antennas with numbers n = one, N ¯
Figure 00000042
. Each antenna provides simultaneous non-directional or directional reception of two scalar fields - the orthogonal components of the polarized wave at the receiving point and has two separate outputs for horizontal (h) and vertical (ν) polarization radio signals.

Пространственная конфигурация антенной решетки может быть произвольной: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности конформной.The spatial configuration of the antenna array can be arbitrary: flat rectangular, flat annular or three-dimensional, in particular conformal.

Преобразователь частоты 1-2 является 2N-канальным, выполнен с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов.The frequency converter 1-2 is a 2N-channel, 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 multi-channel coherent signal reception.

АЦП 1-3 также является 2N-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, то вместо преобразователя частоты 1-2 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме этого, преобразователь частоты 1-2 обеспечивает 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 (для упрощения внутренний генератор на схеме не показан).ADC 1-3 is also 2N-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, then frequency selective bandpass filters and amplifiers can be used instead of the frequency converter 1-2. In addition, the frequency converter 1-2 provides 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 (to simplify, the internal generator is not shown in the diagram).

Устройство 1-4 представляет собой вычислительное устройство, обеспечивающее адаптивную пространственную фильтрацию.Device 1-4 is a computing device that provides adaptive spatial filtering.

Вычислительная система 2 предназначена для итерационного формирования двухкомпонентного сигнала комплексного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек, а также обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов.Computing system 2 is intended for iterative formation of a two-component signal of a complex time-frequency image of radio signals scattered by objects in the analyzed region of Doppler frequencies and time delays, as well as for the detection and spatial localization of moving objects.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В системе 2 на основе данных от внешних систем идентифицируется, выбирается и периодически обновляется совокупность передатчиков, излучающих радиосигналы с расширенным спектром.In system 2, based on data from external systems, a set of transmitters emitting spread-spectrum radio signals is identified, selected, and periodically updated.

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

Преобразователь частоты 1-2 по сигналам системы 2 перестраивается на заданную частоту приема.The frequency converter 1-2 according to the signals of system 2 is tuned to a given frequency of reception.

Принятое каждой антенной с номером n решетки 1-1 векторное многолучевое электромагнитное поле прямого и рассеянных радиосигналов в виде зависящих от времени t радиосигналов горизонтальной x n h ( t )

Figure 00000043
и вертикальной x n ν ( t )
Figure 00000044
поляризаций поступает на входы преобразователя частоты 1-2.The vector multipath electromagnetic field of the direct and scattered radio signals received by each antenna with the number n of the array 1-1 is in the form of horizontal time-dependent radio signals x n h ( t )
Figure 00000043
and vertical x n ν ( t )
Figure 00000044
polarization goes to the inputs of the frequency converter 1-2.

В преобразователе частоты 1-2 каждый принятый радиосигнал x n h ( t )

Figure 00000045
и x n ν ( t )
Figure 00000046
фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту.In the 1-2 frequency converter, each received radio signal x n h ( t )
Figure 00000045
and x n ν ( t )
Figure 00000046
filtered by frequency and transferred to a lower frequency.

Сформированный в преобразователе 1-2 ансамбль радиосигналов x n h ( t )

Figure 00000047
и x n ν ( t )
Figure 00000048
синхронно преобразуется с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы x 1 h ( i ) , , x N h ( i )
Figure 00000049
и x 1 ν ( i ) , , x N ν ( i )
Figure 00000050
, где i - номер временного отсчета сигнала, которые поступают в устройство 1-4, где запоминаются.1-2 radio signal ensemble formed in the converter x n h ( t )
Figure 00000047
and x n ν ( t )
Figure 00000048
synchronously converted using ADC 1-3 to digital signals x one h ( i ) , ... , x N h ( i )
Figure 00000049
and x one ν ( i ) , ... , x N ν ( i )
Figure 00000050
, where i is the number of time counts of the signal that enter the device 1-4, where they are stored.

В устройстве 1-4 цифровые сигналы преобразуются в двухкомпонентные прямой s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]

Figure 00000051
и рассеянные s = [ s h s ν ]
Figure 00000052
сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема ℓ.In device 1-4, digital signals are converted into two-component direct s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]
Figure 00000051
and scattered s = [ s h s ν ]
Figure 00000052
signals for the selected azimuth-elevation directions of reception ℓ.

Преобразование цифровых сигналов в двухкомпонентный прямой сигнал s ˜

Figure 00000053
и двухкомпонентные рассеянные сигналы s для выбранных азимутально-угломестных направлений приема осуществляется известными способами адаптивной пространственной фильтрации [3].Converting digital signals to a two-component direct signal s ˜
Figure 00000053
and two-component scattered signals s for the selected azimuthal elevation directions of reception is carried out by known methods of adaptive spatial filtering [3].

При этом, например, из цифровых сигналов горизонтальной поляризации x 1 h ( i ) , , x N h ( i )

Figure 00000054
формируется сигнал пространственной корреляционной матрицы входных сигналов R. Сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в сигнал оптимального весового вектора w=R-1η для формирования прямого сигнала, где η - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны (частотой) и геометрией решетки.In this case, for example, from digital signals of horizontal polarization x one h ( i ) , ... , x N h ( i )
Figure 00000054
the signal of the spatial correlation matrix of the input signals R is generated. The signal of the correlation matrix R is converted to the signal of the optimal weight vector w = R -1 η to form a direct signal, where η is the guidance vector determined by the azimuth-elevation direction of direct radio signal reception, wavelength (frequency) and lattice geometry.

После этого цифровые сигналы x 1 h ( i ) , , x N h ( i )

Figure 00000055
объединяются в матричный цифровой сигнал X, преобразованием которого формируется сигнал s ˜ h = w H X
Figure 00000056
, являющийся векторным сигналом компоненты горизонтальной поляризации прямого сигнала s ˜ h = { s h ( 1 ) , , s h ( i ) , , s h ( I ) } T
Figure 00000057
, где I - число временных отсчетов сигнала, принятого в выбранном азимутально-угломестном направлении.After that, digital signals x one h ( i ) , ... , x N h ( i )
Figure 00000055
combined into a matrix digital signal X, the conversion of which forms a signal s ˜ h = w H X
Figure 00000056
being a vector signal of the horizontal polarization component of the direct signal s ˜ h = { s h ( one ) , ... , s h ( i ) , ... , s h ( I ) } T
Figure 00000057
where I is the number of time samples of the signal received in the selected azimuth-elevation direction.

Аналогично осуществляется формирование компоненты вертикальной поляризации прямого сигнала s ˜ ν

Figure 00000058
, а также компонент s h
Figure 00000059
и s ν
Figure 00000060
рассеянных сигналов для выбранных азимутально-угломестных направлений приема ℓ.Similarly, the formation of the component of the vertical polarization of the direct signal s ˜ ν
Figure 00000058
as well as the component s h
Figure 00000059
and s ν
Figure 00000060
scattered signals for the selected azimuth-elevation directions of reception ℓ.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают одновременный направленный прием с заданных направлений двух компонент полезного прямого сигнала выбранного передатчика подсвета и двух компонент полезного рассеянного сигнала в направлении приема ℓ с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений.The physically described adaptive spatial filtering operations provide simultaneous directional reception from given directions of two components of the useful direct signal of the selected backlight transmitter and two components of the useful scattered signal in the receiving direction ℓ while suppressing a wide class of interference coming from other directions.

Полученные двухкомпонентные сигналы совместно со значением азимутально-угломестного направления приема ℓ поступают в вычислительную систему 2, где запоминаются.The received two-component signals together with the value of the azimuthal elevation direction of reception ℓ enter the computing system 2, where they are stored.

В вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:In computing system 2, the following actions are performed:

- вычисляется и сравнивается энергия компонент s ˜ h 2

Figure 00000061
и s ˜ ν 2
Figure 00000062
прямого сигнала;- component energy is calculated and compared s ˜ h 2
Figure 00000061
and s ˜ ν 2
Figure 00000062
direct signal;

- выбирается компонента прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν

Figure 00000063
;- selects the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000063
;

- для каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты ω компонента прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν

Figure 00000064
преобразуется в матричный сигнал комплексной фазирующей функции Aω, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые в ожидаемой области задержек каждым потенциальным подвижным и стационарным объектом.- for each expected value of the Doppler frequency shift ω of the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000064
is converted into a matrix signal of the complex phasing function A ω , which includes hypothetical signals scattered in the expected delay region by each potential moving and stationary object.

Преобразование компоненты прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν

Figure 00000065
в матричный сигнал Aω осуществляется по следующей формуле:Convert direct-signal components with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000065
in the matrix signal A ω is carried out according to the following formula:

Figure 00000066
,
Figure 00000066
,

где s ˜ max , q h , ν = [ s ˜ max , q ( 1 q ) h , ν , , s ˜ max , ( I q ) h , ν ] T

Figure 00000067
- векторы размером I×1, являющиеся сдвинутыми по времени на qTs версиями прямого сигнала s ˜ max h , ν
Figure 00000068
, q=0, …, Q-1, Q - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;Where s ˜ max , q h , ν = [ s ˜ max , q ( one - q ) h , ν , ... , s ˜ max , ( I - q ) h , ν ] T
Figure 00000067
- vectors of size I × 1, which are time-shifted qT s versions of the direct signal s ˜ max h , ν
Figure 00000068
, q = 0, ..., Q-1, Q is the number of time delays of the direct signal, T s is the signal sampling period;

Figure 00000069
Figure 00000069

- матрицы доплеровских сдвигов, ω=0, ±1, …, ±Ω, (2Ω+1) - размер координатной сетки по доплеровскому сдвигу. Размеры матриц Dω и Aω, соответственно, равны I×I и I×2Q.are Doppler shift matrices, ω = 0, ± 1, ..., ± Ω, (2Ω + 1) is the size of the grid along the Doppler shift. The sizes of the matrices D ω and A ω , respectively, are equal to I × I and I × 2Q.

Таким образом, столбцы матрицы Aω представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии прямого сигнала s ˜ max h , ν

Figure 00000070
, а размер этой матрицы I×2Q определяется числом отсчетов в разведываемом сигнале (длительностью интервала наблюдения) и размерами координатной сетки по временному запаздыванию;Thus, the columns of the matrix A ω are time-delayed and frequency-shifted Doppler shift versions of the direct signal s ˜ max h , ν
Figure 00000070
, and the size of this matrix I × 2Q is determined by the number of samples in the reconnaissance signal (the duration of the observation interval) and the size of the coordinate grid by time delay;

- матричный сигнал комплексной фазирующей функции Aω запоминается.- the matrix signal of the complex phasing function A ω is stored.

После этого в вычислительной системе 2 для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема и каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты, пробегающего дискретный ряд значений ω/(ITs) (ω=0, ±1, …, ±Ω), выполняются следующие действия:After that, in computing system 2, for each selected azimuth-elevation direction of reception and each expected value of the Doppler frequency shift running through a discrete series of values of ω / (IT s ) (ω = 0, ± 1, ..., ± Ω), the following actions are performed:

- преобразуется рассеянный сигнал каждой компоненты s h

Figure 00000071
и s ν
Figure 00000072
в сигнал элемента компоненты комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000073
;- scattered signal of each component is converted s h
Figure 00000071
and s ν
Figure 00000072
into the signal element of the component of the integrated time-frequency image
Figure 00000073
;

- сигналы элементов компонент изображения h   ω ( 0 ) , h

Figure 00000074
и h   ω ( 0 ) , ν
Figure 00000075
запоминаются и используются в качестве начального приближения;- signals of the components of the image component h ω ( 0 ) , h
Figure 00000074
and h ω ( 0 ) , ν
Figure 00000075
remembered and used as an initial approximation;

- итерационно формируется зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал

Figure 00000076
, где h ω z ( k 1 ) , h
Figure 00000077
и h ω z ( k 1 ) , ν
Figure 00000078
- z-е составляющие компонент h   ω ( k 1 ) , h
Figure 00000079
и h   ω ( k 1 ) , ν
Figure 00000080
, k=1, 2, … - номер итерации, и сигналы очередного приближения элементов компонент изображения
Figure 00000081
и
Figure 00000082
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог;- an auxiliary matrix signal depending on the previous solution is iteratively formed
Figure 00000076
where h ω z ( k - one ) , h
Figure 00000077
and h ω z ( k - one ) , ν
Figure 00000078
- z-component components h ω ( k - one ) , h
Figure 00000079
and h ω ( k - one ) , ν
Figure 00000080
, k = 1, 2, ... is the iteration number, and signals of the next approximation of the elements of the image components
Figure 00000081
and
Figure 00000082
where λ is the Lagrange multiplier until the current iteration number exceeds a given threshold;

- после выполнения заданного числа итераций, сформированные сигналы элементов горизонтальной компоненты изображения h   ω ( k ) , h

Figure 00000083
объединяются в результирующий матричный сигнал горизонтальной компоненты изображения H h
Figure 00000084
, а сигналы элементов вертикальной компоненты изображения h   ω ( k ) , ν
Figure 00000085
объединяются в результирующий матричный сигнал вертикальной компоненты изображения H ν
Figure 00000086
по формулам:- after performing a given number of iterations, the generated signals of the elements of the horizontal image component h ω ( k ) , h
Figure 00000083
combined into the resulting matrix signal of the horizontal image component H h
Figure 00000084
, and the signals of the elements of the vertical image component h ω ( k ) , ν
Figure 00000085
combined into the resulting matrix signal of the vertical image component H ν
Figure 00000086
according to the formulas:

Figure 00000087
,
Figure 00000087
,

Figure 00000088
;
Figure 00000088
;

- по локальным максимумам суммы квадратов модулей составляющих результирующих матричных сигналов компонент комплексных частотно-временных изображений | H   ω q h | 2 + | H   ω q ν | 2

Figure 00000089
, где H   ω q h
Figure 00000090
и H   ω q ν
Figure 00000091
- ωq-е составляющие матричных сигналов H h
Figure 00000092
и H ν
Figure 00000093
, определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига частоты и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.- for local maxima of the sum of the squares of the modules of the components of the resulting matrix signals of the components of the complex frequency-time images | H ω q h | 2 + | H ω q ν | 2
Figure 00000089
where H ω q h
Figure 00000090
and H ω q ν
Figure 00000091
- ωq components of matrix signals H h
Figure 00000092
and H ν
Figure 00000093
, determine the number of scattered radio signals, the parameters of which are the values of time delay, Doppler frequency shift and azimuth-elevation direction of reception — the detection and spatial localization of moving objects is performed.

При этом выполняются следующие действия:The following actions are performed:

- сравниваются с порогом значения доплеровского сдвига каждого рассеянного сигнала и при превышении порога принимается решение об обнаружении подвижного объекта в анализируемом азимутально-угломестном направлении приема.- the values of the Doppler shift of each scattered signal are compared with the threshold, and when the threshold is exceeded, a decision is made to detect a moving object in the analyzed azimuth-elevation direction of reception.

Порог выбирается исходя из минимизации вероятности пропуска объекта;The threshold is selected based on minimizing the probability of missing an object;

- по значению временной задержки сигнала τ определяется кажущаяся дальность до объекта D=τc, где с - скорость света;- from the value of the time delay of the signal τ, the apparent distance to the object is determined D = τc, where c is the speed of light;

- определяются пространственные координаты обнаруженного объекта по кажущейся дальности D и значениям азимута и угла места приема рассеянных сигналов, например, в соответствии с [4].- the spatial coordinates of the detected object are determined by the apparent range D and the azimuth and elevation angles of the reception of scattered signals, for example, in accordance with [4].

При этом для пары «устройство обнаружения - передатчик» строится эллипсоид равных кажущихся дальностей, соответствующих геометрическому месту точек в пространстве, сумма расстояний до которых (от передатчика до объекта и от объекта до устройства обнаружения) равна найденному значению кажущейся дальности D. По пересечению эллипсоида и значения направления (азимут и угол места) приема рассеянных сигналов определяются географические координаты обнаруженного объекта.Moreover, for the pair “detection device - transmitter”, an ellipsoid of equal apparent distances corresponding to the geometrical place of points in space is built, the sum of the distances to which (from the transmitter to the object and from the object to the detection device) is equal to the found value of the apparent distance D. At the intersection of the ellipsoid and direction values (azimuth and elevation angle) of scattered signal reception are determined by the geographical coordinates of the detected object.

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 повышение вероятности обнаружения далеких и слаборассеивающих объектов за счет применения новых операций нелинейного формирования сигналов элементов поляризационных компонент изображения h   ω ( k ) , h

Figure 00000094
и h   ω ( k ) , ν
Figure 00000095
(для каждого ℓ-го азимутально-угломестного направления приема и для каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты ω принятых сигналов) и последующего их объединения в результирующие матричные сигналы компонент изображения H h
Figure 00000096
и H ν
Figure 00000097
.From the above description it follows that the device that implements the proposed method provides an increase in the probability of detection of distant and weakly scattering objects due to the use of new operations of nonlinear signal generation of elements of polarizing image components h ω ( k ) , h
Figure 00000094
and h ω ( k ) , ν
Figure 00000095
(for each ℓth azimuthal elevation direction of reception and for each expected value of the Doppler frequency shift ω of the received signals) and their subsequent combination into the resulting matrix signals of the image component H h
Figure 00000096
and H ν
Figure 00000097
.

Таким образом, за счет применения в каждом азимутально-угломестном направлении поиска объектов вместо поляризационно-чувствительной классической двумерной взаимной корреляции операций поляризационно-чувствительной нелинейной итерационной обработки радиосигналов, обеспечивающей повышение чувствительности и динамического диапазона при формировании компонент горизонтальной и вертикальной поляризации двухкомпонентного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот (скоростей) и временных задержек (дальностей), удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, due to the use in each azimuthal-elevation direction of searching for objects instead of polarization-sensitive classical two-dimensional cross-correlation of operations of polarization-sensitive nonlinear iterative processing of radio signals, which provides increased sensitivity and dynamic range when forming components of horizontal and vertical polarization of a two-component time-frequency image of radio signals scattered by objects in the analyzed area of the Doppler hour by (velocity) and time delays (ranges), it is possible to solve the problem with achieving said technical result.

Источники информацииInformation sources

1. RU, патент, 2158002, кл. G01S 13/14, 2000 г.1. RU, patent, 2158002, cl. G01S 13/14, 2000

2. US, патент, 7304603 B2, кл. G01S 13/02, 2007 г.2. US patent 7304603 B2, cl. G01S 13/02, 2007

3. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003 г.3. Ratynsky M.V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. M .: Radio and communication. 2003 year

4. RU, патент, 2444754 C15, кл. G01S 13/02, 2012 г.4. RU, patent, 2444754 C15, cl. G01S 13/02, 2012

Claims (1)

Способ поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов, заключающийся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямой s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]
Figure 00000098
и рассеянные s l = [ s l h s l ν ]
Figure 00000099
сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема l, где h и ν - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2
Figure 00000100
и s ˜ ν 2
Figure 00000101
прямого сигнала, выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν
Figure 00000005
, отличающийся тем, что для каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты ω преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ max h , ν
Figure 00000005
в матричный сигнал комплексной фазирующей функции Aω, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые в ожидаемой области задержек каждым потенциальным подвижным и стационарным объектом, матричный сигнал Aω запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема и каждого ожидаемого значения доплеровского сдвига частоты преобразуют рассеянный сигнал каждой компоненты s l h
Figure 00000102
и s l ν
Figure 00000103
в сигнал элемента компоненты комплексного частотно-временного изображения
Figure 00000104
, где A ω H
Figure 00000105
- матрица, эрмитово сопряженная с Aω, сигналы элементов компонент изображения h l   ω ( 0 ) , h
Figure 00000106
и h l   ω ( 0 ) , ν
Figure 00000107
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000108
, где h l ω z ( k 1 ) , h
Figure 00000109
и h l ω z ( k 1 ) , ν
Figure 00000110
- z-е составляющие векторов элементов компонент изображения h l ω ( k 1 ) , h
Figure 00000111
и h l ω ( k 1 ) , ν
Figure 00000112
, k=1,2,… - номер итерации, и сигналы очередного приближения элементов компонент изображения
Figure 00000113
и
Figure 00000114
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, объединяют сформированные сигналы элементов компонент h l ω ( k ) , h
Figure 00000115
и h l ω ( k ) , ν
Figure 00000116
в результирующие матричные сигналы компонент изображения H l h
Figure 00000117
и H l ν
Figure 00000118
, после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей составляющих результирующих матричных сигналов компонент комплексных частотно-временных изображений | H l   ω q h | 2 + | H l   ω q ν | 2
Figure 00000119
, где H l   ω q h
Figure 00000120
и H l   ω q ν
Figure 00000121
- ωq-е составляющие матричных сигналов H l h
Figure 00000117
и H l ν
Figure 00000118
, определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига частоты и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.
The method of polarization-sensitive detection of moving objects, which consists in the use of direct and scattered by moving objects radio signals emitted by broadband transmitters of electronic systems for various purposes, receive by a lattice of N antennas the components of horizontal and vertical polarization of the vector multipath electromagnetic field of direct and scattered radio signals, synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, digital signals are converted two-straight s ˜ = [ s ˜ h s ˜ ν ]
Figure 00000098
and scattered s l = [ s l h s l ν ]
Figure 00000099
signals for the selected azimuthal elevation directions of reception l, where h and ν are the indices of the components of horizontal and vertical polarization, which together with the azimuthal elevation direction of the reception memorize, calculate and compare the energy of the components s ˜ h 2
Figure 00000100
and s ˜ ν 2
Figure 00000101
direct signal, select the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000005
, characterized in that for each expected value of the Doppler frequency shift ω transform the component of the direct signal with maximum energy s ˜ max h , ν
Figure 00000005
into a matrix signal of the complex phasing function A ω , including hypothetical signals scattered in the expected delay region by each potential moving and stationary object, the matrix signal A ω is stored, for each selected azimuth-elevation direction of reception and each expected value of the Doppler frequency shift, the scattered signal of each Components s l h
Figure 00000102
and s l ν
Figure 00000103
into the signal element of the component of the integrated time-frequency image
Figure 00000104
where A ω H
Figure 00000105
- a Hermitian conjugate matrix with A ω , signals of image component elements h l ω ( 0 ) , h
Figure 00000106
and h l ω ( 0 ) , ν
Figure 00000107
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000108
where h l ω z ( k - one ) , h
Figure 00000109
and h l ω z ( k - one ) , ν
Figure 00000110
- z-component of the vectors of the elements of the image component h l ω ( k - one ) , h
Figure 00000111
and h l ω ( k - one ) , ν
Figure 00000112
, k = 1,2, ... is the iteration number, and signals of the next approximation of the elements of the image components
Figure 00000113
and
Figure 00000114
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a predetermined threshold, the generated signals of the component elements are combined h l ω ( k ) , h
Figure 00000115
and h l ω ( k ) , ν
Figure 00000116
into the resulting matrix signals of the image component H l h
Figure 00000117
and H l ν
Figure 00000118
after which, according to local maxima of the sum of the squares of the modules of the components of the resulting matrix signals of the components of the complex time-frequency images | H l ω q h | 2 + | H l ω q ν | 2
Figure 00000119
where H l ω q h
Figure 00000120
and H l ω q ν
Figure 00000121
- ωq components of matrix signals H l h
Figure 00000117
and H l ν
Figure 00000118
, determine the number of scattered radio signals, the parameters of which are the values of time delay, Doppler frequency shift and azimuth-elevation direction of reception — the detection and spatial localization of moving objects is performed.
RU2014105480/07A 2014-02-14 2014-02-14 Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects RU2546329C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014105480/07A RU2546329C1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014105480/07A RU2546329C1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2546329C1 true RU2546329C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53295809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014105480/07A RU2546329C1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546329C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624449C1 (en) * 2016-10-19 2017-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации Method of polarisation deprecition of radiosignals
CN107852211A (en) * 2015-08-07 2018-03-27 华为技术有限公司 Analog beam former
RU2720588C1 (en) * 2018-11-15 2020-05-12 Игорь Валерьевич Демичев Method and device for spatial selection of electromagnetic waves with subsequent polarization processing of signals
RU2724923C2 (en) * 2018-08-10 2020-06-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Method for secretive monitoring of radio silent objects

Citations (9)

* 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
US7304603B2 (en) * 2006-02-17 2007-12-04 Science, Engineering And Technology Associates Corporation Radar apparatus and processing method for detecting human carried explosive devices
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
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
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

Patent Citations (9)

* 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
US7304603B2 (en) * 2006-02-17 2007-12-04 Science, Engineering And Technology Associates Corporation Radar apparatus and processing method for detecting human carried explosive devices
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
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
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
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107852211A (en) * 2015-08-07 2018-03-27 华为技术有限公司 Analog beam former
RU2624449C1 (en) * 2016-10-19 2017-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации Method of polarisation deprecition of radiosignals
RU2724923C2 (en) * 2018-08-10 2020-06-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Method for secretive monitoring of radio silent objects
RU2720588C1 (en) * 2018-11-15 2020-05-12 Игорь Валерьевич Демичев Method and device for spatial selection of electromagnetic waves with subsequent polarization processing of signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3254133B1 (en) Direction finding using signal power
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
US10955542B2 (en) Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
CN104515971A (en) Airborne single-station passive positioning method for multiple broadband targets
US20190383930A1 (en) Method and device for radar determination of the coordinates and speed of objects
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
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
US11754671B2 (en) Incoming wave count estimation apparatus and incoming wave count incoming direction estimation apparatus
Qiao et al. A survey of GNSS interference monitoring technologies
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2528391C1 (en) Method of searching for low-signature mobile objects
RU2557250C1 (en) Method for stealth radar detection of mobile objects
RU2723432C2 (en) Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2557251C1 (en) Method for polarisation-sensitive search for small-size mobile objects
RU2472176C1 (en) Method for passive detection of air objects
RU2471200C1 (en) Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects
RU2724923C2 (en) Method for secretive monitoring of radio silent objects
RU2614035C1 (en) One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles

Legal Events

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

Effective date: 20180629

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210215