RU2546331C2 - Method of searching for small-sized mobile objects - Google Patents

Method of searching for small-sized mobile objects Download PDF

Info

Publication number
RU2546331C2
RU2546331C2 RU2013121981/07A RU2013121981A RU2546331C2 RU 2546331 C2 RU2546331 C2 RU 2546331C2 RU 2013121981/07 A RU2013121981/07 A RU 2013121981/07A RU 2013121981 A RU2013121981 A RU 2013121981A RU 2546331 C2 RU2546331 C2 RU 2546331C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
signals
scattered
matrix
bistatic
Prior art date
Application number
RU2013121981/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013121981A (en
Inventor
Юрий Николаевич Чернятьев
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
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 Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь") filed Critical Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь")
Priority to RU2013121981/07A priority Critical patent/RU2546331C2/en
Publication of RU2013121981A publication Critical patent/RU2013121981A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546331C2 publication Critical patent/RU2546331C2/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method is implemented by selecting transmitters that are superimposed in space and radiate at multiple frequencies of narrow-band and wide-band radio signals, and applying a new set of operations for combined processing of forward and object-scattered radio signals of the selected transmitters.
EFFECT: higher probability of small-sized mobile objects detection.
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 efficiency in the detection, 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 все возрастающего количества широкого класса малоразмерных 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 an ever-increasing number of a wide class of small-sized moving objects.

Известен способ поиска малоразмерных подвижных 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 подвижных объектов.A known method of searching for small-sized moving objects [1], which consists in selecting a transmitter emitting a spread spectrum radio signal, synchronously receiving 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 converting 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 time According to the time delays, Doppler shifts and directions of arrival, they perform the detection and spatial localization of moving objects.

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

Более эффективным является способ поиска малоразмерных подвижных объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа.More effective is the method of searching for small-sized moving objects [2], free from this drawback and selected as a prototype.

Согласно этому способу:According to this method:

используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения с непрерывными линейно-частотно-модулированными радиосигналами;use direct and scattered by mobile objects radio signals emitted by transmitters of various electronic systems with continuous linear-frequency-modulated radio signals;

периодически несинхронно и синхронно с облучающим сигналом принимают на множестве частот поиска многолучевые радиосигналы, включающие прямые и рассеянные объектами радиосигналы выбранного передатчика;from time to time, asynchronously and synchronously with the irradiating signal, multipath radio signals are received at a plurality of search frequencies, including direct and scattered objects of the radio signals of the selected transmitter;

принятые радиосигналы преобразуют в цифровые сигналы;the received radio signals are converted to digital signals;

из цифровых сигналов путем радиоэлектронной компенсации некогерентных и когерентных помех выделяют полезные рассеянные подвижными объектами сигналы, по которым выполняют обнаружение и пространственную локализацию объектов.From digital signals by means of electronic compensation of incoherent and coherent interference, useful signals scattered by moving objects are distinguished by which objects are detected and spatially localized.

Способ-прототип за счет выбора передатчиков, излучающих линейно-частотно-модулированные радиосигналы (ЛЧМ), и применения радиоэлектронной компенсации широкого класса когерентных и некогерентных помех обеспечивает высокую вероятность обнаружения и точность пространственной локализации крупных подвижных объектов.The prototype method through the selection of transmitters emitting linear frequency-modulated radio signals (LFM), and the use of electronic compensation of a wide class of coherent and incoherent interference provides a high probability of detection and accuracy of spatial localization of large moving objects.

Однако эффективность способа-прототипа при поиске малоразмерных подвижных объектов резко снижается.However, the effectiveness of the prototype method in the search for small moving objects is sharply reduced.

Это обусловлено несколькими причинами. Радиозаметность подвижных объектов зависит от отношения характерных размеров объекта L к длине волны источника подсвета λ и при 2 L λ < < 1

Figure 00000001
резко снижается. В связи с этим при обнаружении малоразмерных подвижных объектов (типичные размеры малоразмерных подвижных объектов равны 0,5-5 м) применение источников подсвета ВЧ диапазона частот (2-30 МГц, длина волны 10-150 м) не эффективно и необходимо использование источников, функционирующих в более высокочастотных ОВЧ-УВЧ диапазонах (30-3000 МГц, длина волны 0,1-10 м). Однако в отличие от ВЧ диапазона частот, в котором независимо от времени суток функционирует множество ЛЧМ передатчиков, осуществляющих диагностику ионосферного канала распространения радиоволн, в ОВЧ-УВЧ диапазонах ЛЧМ передатчики используются не так широко и, как правило, кратковременно. В связи с этим возможность выбора и применения для подсвета малоразмерных целей ЛЧМ передатчиков существенно ограничена и, как следствие, вероятность обнаружения малоразмерных объектов с использованием способа-прототипа крайне низка.There are several reasons for this. The radio visibility of moving objects depends on the ratio of the characteristic dimensions of the object L to the wavelength of the light source λ and at 2 L λ < < one
Figure 00000001
sharply reduced. In this regard, when detecting small-sized moving objects (typical sizes of small-sized moving objects are 0.5-5 m), the use of high-frequency range illumination sources (2-30 MHz, wavelength 10-150 m) is not effective and it is necessary to use sources that operate in higher frequency VHF-UHF bands (30-3000 MHz, wavelength 0.1-10 m). However, unlike the HF frequency range, in which, irrespective of the time of the day, a lot of LFM transmitters operate that diagnose the ionospheric propagation channel of radio waves, in the VHF-UHF ranges of LFM transmitters are used not so widely and, as a rule, for a short time. In this regard, the possibility of selection and application for highlighting small-sized targets of LFM transmitters is significantly limited and, as a result, the probability of detecting small-sized objects using the prototype method is extremely low.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкая вероятность поиска малоразмерных подвижных объектов.Thus, the disadvantage of the prototype method is the low probability of searching for small moving objects.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности поиска малоразмерных подвижных объектов.The technical result of the invention is to increase the likelihood of searching for small moving objects.

Повышение вероятности поиска достигается за счет выбора вместо передатчиков, излучающих ЛЧМ радиосигналы, передатчиков, совмещенных в пространстве и излучающих на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, а также применения новой совокупности операций адаптивной и комбинированной обработки прямых и рассеянных объектами радиосигналов выбранных передатчиков.An increase in the search probability is achieved by choosing instead of transmitters emitting chirp radio signals, transmitters combined in space and emitting narrow-band and broadband radio signals at a variety of frequencies, as well as the use of a new set of operations for adaptive and combined processing of direct and diffused objects of radio signals of selected transmitters.

Технический результат достигается тем, что в способе поиска малоразмерных подвижных объектов, заключающемся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, согласно изобретению, выбирают передатчики, совмещенные в пространстве и излучающие на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, синхронно принимают на множестве частот поиска многолучевые сигналы, включающие прямые и рассеянные радиосигналы, синхронно преобразуют принятые радиосигналы в цифровые сигналы, из цифровых сигналов формируют и запоминают узкополосные и широкополосные опорные и разведываемые сигналы для заданных азимутально-угломестных направлений приема, преобразуют каждый узкополосный опорный сигнал s(i), i=1,…,Ki - номер частоты узкополосного радиосигнала в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А(i), включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричные сигналы А(i) для каждого ℓ-го азимутально-угломестного направления приема, преобразуют каждый узкополосный разведываемый сигнал s ( i )

Figure 00000002
в сигнал комплексного двумерного изображения h ( i ,0 ) = ( A ( i ) H A ( i ) ) 1 A ( i ) H S ( i ) ,
Figure 00000003
где A(i)H - матрица, эрмитово сопряженная с А(i), сигнал h ( i ,0 )
Figure 00000004
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Л ( h ( i , k 1 ) ) d i a g { | h z ( i , k 1 ) | 1 / 2 } ,
Figure 00000005
h z ( i , k 1 )
Figure 00000006
- z-й элемент вектора, h ( i , k 1 )
Figure 00000007
, k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения двумерного изображения
Figure 00000008
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, усредняют по частоте модули
Figure 00000009
элементов текущих двумерных изображений
Figure 00000010
, определяют по максимумам усредненного двумерного изображения
Figure 00000011
число рассеянных сигналов и фиксируют значения бистатической дальности d(p) и бистатической скорости ν(p) каждого p-го рассеянного сигнала, преобразуют каждый широкополосный опорный сигнал s(j), j=1, …, Kj - номер частоты широкополосного радиосигнала в матричный сигнал комплексной фазирующей функции
Figure 00000012
, включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом с нулевой и найденной бистатической скоростью ν(p) p-го рассеянного сигнала, запоминают матричные сигналы
Figure 00000012
, итерационно преобразуют каждый широкополосный разведываемый сигнал
Figure 00000013
с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции
Figure 00000012
в сигнал текущего одномерного изображения
Figure 00000014
p-го рассеянного сигнала до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, усредняют по частоте модули
Figure 00000015
элементов текущих одномерных изображений p-го рассеянного сигнала
Figure 00000016
, определяют по максимумам усредненного одномерного изображения
Figure 00000017
уточненное значение бистатической дальности
Figure 00000018
p-го рассеянного сигнала, по значениям выбранного азимутально-угломестного направления приема разведываемых сигналов, бистатической скорости ν(p) и уточненной бистатической дальности
Figure 00000018
каждого p-го рассеянного сигнала обнаруживают и определяют пространственные координаты малоразмерных подвижных объектов.The technical result is achieved by the fact that in the method of searching for small-sized moving objects, which consists in the use of direct and scattered by moving objects radio signals emitted by transmitters of electronic systems for various purposes, according to the invention, select transmitters that are combined in space and emit narrow-band and broadband at a variety of frequencies radio signals that synchronously receive multipath signals, including direct and scattered radio signals, synchronously receive the received radio signals into digital signals, form and store narrow-band and wideband reference and reconnaissance signals from the digital signals for the given azimuth-elevation directions of reception, convert each narrow-band reference signal s (i) , i = 1, ..., K i is the frequency number of the narrowband RF signal to the matrix signal phasing complex function a (i), consisting of hypothetical signals scattered by each potential object stored matrix signals a (i) for each ℓ-th approach elevation directions azimuthally receiving convert each narrowband signal scout s ( i )
Figure 00000002
into a complex two-dimensional image signal h ( i 0 ) = ( A ( i ) H A ( i ) ) - one A ( i ) H S ( i ) ,
Figure 00000003
where A (i) H is the Hermitian conjugate matrix with A (i) , the signal h ( i 0 )
Figure 00000004
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution L ( h ( i , k - one ) ) d i a g { | h z ( i , k - one ) | - one / 2 } ,
Figure 00000005
h z ( i , k - one )
Figure 00000006
is the zth element of the vector, h ( i , k - one )
Figure 00000007
, k = 1,2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the two-dimensional image
Figure 00000008
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a given threshold, the modules are averaged over the frequency
Figure 00000009
elements of current two-dimensional images
Figure 00000010
, determined by the maxima of the averaged two-dimensional image
Figure 00000011
the number of scattered signals and fix the values of the bistatic range d (p) and the bistatic speed ν (p) of each p-th scattered signal, convert each broadband reference signal s (j) , j = 1, ..., K j is the frequency number of the broadband radio signal in matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000012
including hypothetical signals scattered by each potential object with zero and found bistatic velocity ν (p) of the pth scattered signal, matrix signals are stored
Figure 00000012
Iteratively Convert Each Broadband Scanned Signal
Figure 00000013
using a matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000012
into the signal of the current one-dimensional image
Figure 00000014
p-th scattered signal until the current iteration number exceeds a predetermined threshold, the modules are averaged over the frequency
Figure 00000015
elements of the current one-dimensional images of the pth scattered signal
Figure 00000016
, determined by the maxima of the averaged one-dimensional image
Figure 00000017
adjusted bistatic range
Figure 00000018
of the p-th scattered signal, according to the values of the selected azimuth-elevation direction of reception of the reconnoitered signals, the bistatic velocity ν (p) and the refined bistatic range
Figure 00000018
each p-th scattered signal is detected and determined by the spatial coordinates of small-sized moving objects.

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 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 comprises a reception system 1 connected in series, 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 1 включает N трактов приема 1-n, каждый из которых состоит из антенны 1, устройства усиления и коммутации 2, К модулей фильтрации и усиления 3-k и многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4.In turn, the receiving system 1 includes N receiving paths 1-n, each of which consists of an antenna 1, a gain and switching device 2, K filtering and amplification modules 3-k and a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) 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.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.

Система 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для многоканального приема и аналогово-цифрового преобразования радиосигналов, принятых на множестве К=Kij. частот поиска каждой из N пространственно разнесенных антенн.System 1 is an analog-to-digital device and is designed for multichannel reception and analog-to-digital conversion of radio signals received on the set K = K i + K j . search frequencies of each of the N spatially separated antennas.

Каждая антенна 1 тракта приема 1-n является направленной. Пространственная конфигурация размещения антенн может быть произвольной: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности конформной.Each antenna 1 of the reception path 1-n is directional. The spatial configuration of the placement of the antennas can be arbitrary: flat rectangular, flat circular or surround, in particular conformal.

Устройство усиления и коммутации 2 тракта приема 1-n предназначено для усиления и деления принятого антенной 1 многолучевого радиосигнала для последующей фильтрации по частоте в К модулях 3-k. Кроме этого, устройство 2 предназначено для коммутации на входы модулей 3-k сигнала калибровочного генератора вместо сигнала, принятого антенной 1 (для упрощения калибровочный генератор на схеме не показан).The amplification and switching device 2 of the reception path 1-n is designed to amplify and divide the multipath radio signal received by antenna 1 for subsequent filtering by frequency in K 3-k modules. In addition, the device 2 is intended for switching to the inputs of the modules 3-k of the signal of the calibration generator instead of the signal received by the antenna 1 (for simplicity, the calibration generator is not shown in the diagram).

Отдельный модуль фильтрации и усиления 3-k тракта приема 1-n построен на основе преобразователя частоты и предназначен для селекции по частоте одного из сигналов, принятых на множестве К=Ki+Kj частот поиска. Полоса пропускания каждого модуля 3-k изменяется в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала.A separate filtering and amplification module 3-k of the 1-n receiving path is built on the basis of a frequency converter and is designed to select the frequency of one of the signals received at the set K = K i + K j of search frequencies. The bandwidth of each 3-k module varies according to the spectrum width of the received radio signal.

Многоканальный АЦП 4 содержит К каналов и синхронизирован сигналом опорного генератора (для упрощения опорный генератор на схеме не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то в модуле 3-k вместо преобразователя частоты могут использоваться частотно-избирательный полосовой фильтр и усилитель.The multi-channel ADC 4 contains K channels and is synchronized by the signal of the 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 in the 3-k module instead of the frequency converter, a frequency-selective band-pass filter and amplifier can be used.

Система 2 является вычислительным устройством и предназначена для идентификации, отбора и периодического обновления совокупности передатчиков, облучающих заданную область пространства узкополосными и широкополосными радиосигналами, а также формирования модельных сигналов выбранных передатчиков.System 2 is a computing device and is designed to identify, select, and periodically update a set of transmitters that irradiate a given region of space with narrow-band and wide-band radio signals, as well as generate model signals of selected transmitters.

Вычислительная система 3 предназначена для двухэтапной итерационно реализуемой адаптивной обработки опорных и разведываемых сигналов с целью обнаружения и определения параметров обнаруженных малоразмерных подвижных объектов.Computing system 3 is designed for two-stage iteratively implemented adaptive processing of reference and reconnaissance signals in order to detect and determine the parameters of detected small-sized moving objects.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В системе 2 на основе данных внешней базы радиопередатчиков, а также данных об обнаруженных передатчиках, поступающих от вычислительной системы 3, с использованием программных средств моделирования идентифицируется, выбирается и периодически обновляется совокупность передатчиков, излучающих узкополосные и широкополосные радиосигналы. При моделировании оцениваются возможные зоны покрытия, вероятности обнаружения и достижимые точности локализации подвижных объектов различного класса, которые могут быть обеспечены при различных вариантах размещения передатчиков относительно станции обнаружения-пеленгования. Кроме того, в системе 2 формируются модельные сигналы передатчиков, которые могут быть использованы вместо реальных прямых сигналов передатчиков при априорно известных параметрах синхронизации. Параметры выбранного множества передатчиков (номер i=1,…,Ki и значение несущей частоты узкополосного сигнала, номер j=1,…,Kj и значение несущей частоты широкополосного сигнала, ширина спектра, форма и мощность излучаемого сигнала, координаты или расстояние и угловое положение относительно пункта приема) запоминаются в системе 2 и в блоке 4, а также используются для настройки по частоте модулей 3-k трактов приема 1-n. С целью упрощения цепи управления преобразователями не показаны.In system 2, based on the data of the external base of the radio transmitters, as well as data on the detected transmitters coming from the computing system 3, using the modeling software, a set of transmitters emitting narrow-band and wide-band radio signals is identified, selected and periodically updated. During the simulation, possible coverage areas, detection probabilities, and achievable localization accuracy of moving objects of various classes are estimated, which can be provided with various placement options for transmitters relative to a detection-direction finding station. In addition, model 2 transmitter signals are generated in system 2, which can be used instead of real direct transmitter signals with a priori known synchronization parameters. The parameters of the selected set of transmitters (number i = 1, ..., K i and the carrier frequency of the narrowband signal, number j = 1, ..., K j and the carrier frequency of the broadband signal, spectrum width, shape and power of the emitted signal, coordinates or distance and the angular position relative to the reception point) are stored in the system 2 and in block 4, and are also used to adjust the frequency of modules 3-k of the reception paths 1-n. In order to simplify the control circuit of the converters are not shown.

По сигналу блока 4 модули 3-k перестраиваются на заданные i-е, i=1,…,Ki частоты приема узкополосных и j-е, j=1,…,Кj частоты приема широкополосных радиосигналов. Многолучевые радиосигналы, включающие прямые сигналы передатчиков и рассеянные объектами радиосигналы этих передатчиков, синхронно принимаются каждой из N антенн на множестве К=Кij частот поиска.At the signal of block 4, the 3-k modules are tuned to the given i-th, i = 1, ..., K i narrowband reception frequencies and jth, j = 1, ..., K j broadband radio reception frequencies. Multipath radio signals, including direct transmit signals and scattered by the objects radio signals of these transmitters, are synchronously received by each of the N antennas on the set K = K i + K j search frequencies.

Принятый антеннами всех N трактов приема, зависящий от номера антенны n и времени t, узкополосный x n ( i ) ( t )

Figure 00000019
или широкополосный x n ( j ) ( t )
Figure 00000020
радиосигнал после усиления и деления в устройствах 2 поступает на входы идентичных по номеру модулей фильтрации и усиления 3-k, где фильтруется по частоте.Narrowband received by the antennas of all N reception paths, depending on the antenna number n and time t x n ( i ) ( t )
Figure 00000019
or broadband x n ( j ) ( t )
Figure 00000020
the radio signal after amplification and division in devices 2 is fed to the inputs of the filter-identical and gain 3-k modules, identical in number, where it is filtered by frequency.

Например, узкополосный радиосигнал на несущей частоте с номером i=1 поступает в модуль 3-1 каждого из N трактов приема 1-n, узкополосный радиосигнал на несущей частоте с номером i=2 поступает в модуль 3-2, а широкополосный радиосигнал на несущей частоте с номером j=1 поступает в модуль 3-3 и т.д.For example, a narrow-band radio signal at a carrier frequency with the number i = 1 goes to module 3-1 of each of the N reception paths 1-n, a narrow-band radio signal at a carrier frequency with the number i = 2 goes to module 3-2, and a broadband radio signal at the carrier frequency with the number j = 1 enters the module 3-3, etc.

Сформированные в модулях 3-k всех трактов приема 1-n ансамбли узкополосных x n ( i ) ( t )

Figure 00000021
и широкополосных x n ( j ) ( t )
Figure 00000020
радиосигналов синхронно преобразуется с помощью АЦП 4 в ансамбли цифровых сигналов x n ( i ) ( z )
Figure 00000022
и x n ( j ) ( z )
Figure 00000023
, где z - номер временного отсчета сигнала. Ансамбли цифровых сигналов x n ( i ) ( z )
Figure 00000024
и x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
поступают в вычислительную систему 3.Narrow-band ensembles formed in 3-k modules of all 1-n receive paths x n ( i ) ( t )
Figure 00000021
and broadband x n ( j ) ( t )
Figure 00000020
of radio signals is synchronously converted using ADC 4 into ensembles of digital signals x n ( i ) ( z )
Figure 00000022
and x n ( j ) ( z )
Figure 00000023
where z is the time reference number of the signal. Digital Signal Ensembles x n ( i ) ( z )
Figure 00000024
and x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
enter the computing system 3.

В вычислительной системе 3 выполняются следующие действия:In computing system 3, the following actions are performed:

- из цифровых сигналов x n ( i ) ( z )

Figure 00000024
и x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
для заданных азимутально-угломестных направлений приема формируются узкополосные s(i) и широкополосные s(j) опорные сигналы, а также узкополосные s ( i )
Figure 00000002
и широкополосные s ( j )
Figure 00000026
разведываемые сигналы.- from digital signals x n ( i ) ( z )
Figure 00000024
 and x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
 for given azimuthal elevation directions, narrowband s are formed(i) and broadband s(j)reference signals as well as narrowband s ( i )
Figure 00000002
 and broadband s ( j )
Figure 00000026
 reconnaissance signals.

Формирование опорных и разведываемых сигналов может быть осуществлено различными способами, например путем адаптивной пространственной фильтрации цифровых сигналов x n ( i ) ( z )

Figure 00000024
и x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
[3, стр. 7].The formation of reference and reconnoitered signals can be carried out in various ways, for example, by adaptive spatial filtering of digital signals x n ( i ) ( z )
Figure 00000024
and x n ( j ) ( z )
Figure 00000025
[3, p. 7].

При этом, например, для получения узкополосных опорных s(i) и узкополосных разведываемых s ( i )

Figure 00000002
сигналов выполняются следующие действия:Moreover, for example, to obtain narrow-band reference s (i) and narrow-band reconnaissance s ( i )
Figure 00000002
signals the following actions are performed:

- ансамбль цифровых сигналов x n ( i ) ( z )

Figure 00000024
преобразуется в матричный цифровой сигнал X ( i ) = { x 1 ( i ) ( z ) , , x n ( i ) ( z ) , , x N ( i ) ( z ) }
Figure 00000027
и в сигнал пространственной корреляционной матрицы R(i);- ensemble of digital signals x n ( i ) ( z )
Figure 00000024
converted to matrix digital signal X ( i ) = { x one ( i ) ( z ) , ... , x n ( i ) ( z ) , ... , x N ( i ) ( z ) }
Figure 00000027
and into the signal of the spatial correlation matrix R (i) ;

- сигнал корреляционной матрицы R(i) преобразуется в сигнал оптимального весового вектора w(i)=(R(i))-1v(i) для формирования опорного сигнала и в сигналы оптимальных весовых векторов w ( i ) = ( R ( i ) ) 1 v ( i )

Figure 00000028
для формирования разведываемых сигналов, где v(i) - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема радиосигнала, его частотой и геометрией решетки, ℓ - номер азимутально-угломестного направления приема разведываемого радиосигнала;- the signal of the correlation matrix R (i) is converted to the signal of the optimal weight vector w (i) = (R (i) ) -1 v (i) to form the reference signal and to the signals of the optimal weight vectors w ( i ) = ( R ( i ) ) - one v ( i )
Figure 00000028
for the formation of reconnoitered signals, where v (i) is the guidance vector determined by the azimuthal elevation direction of the reception of the radio signal, its frequency and lattice geometry, ℓ is the number of the azimuthal elevation direction of reception of the prospected radio signal;

- матричный цифровой сигнал X(i) преобразуется в опорный s(i)=w(i)HX(i) и в разведываемый s ( i ) = w ( i ) H X ( i )

Figure 00000029
сигналы, где (·)H - символ эрмитова сопряжения.- the matrix digital signal X (i) is converted to a reference s (i) = w (i) H X (i) and s ( i ) = w ( i ) H X ( i )
Figure 00000029
signals, where (·) H is the symbol of Hermitian conjugation.

Формирование широкополосного опорного s(j) и широкополосных разведываемых s ( j )

Figure 00000026
сигналов осуществляется аналогичным способом.The formation of broadband reference s (j) and broadband reconnaissance s ( j )
Figure 00000026
signals is carried out in a similar way.

Сформированные узкополосные опорные сигналы s(i), широкополосные опорные сигналы s(j), а также узкополосные разведываемые сигналы s ( i )

Figure 00000002
и широкополосные разведываемые сигналы s ( j )
Figure 00000026
совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминаются. Кроме того, опорные сигналы и их параметры (частота, азимутально-угломестное направление прихода и уровень сигнала) поступают в систему 2, где также запоминаются.Formed narrowband reference signals s (i) , wideband reference signals s (j) , as well as narrowband scanned signals s ( i )
Figure 00000002
and broadband reconnaissance signals s ( j )
Figure 00000026
together with the value of the azimuthal elevation direction of reception are remembered. In addition, the reference signals and their parameters (frequency, azimuth and elevation direction of arrival and signal level) enter the system 2, where they are also stored.

После этого в вычислительной системе 3 осуществляются следующие операции:After that, the following operations are performed in the computing system 3:

- каждый узкополосный опорный сигнал s(i) преобразуется в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А(i), включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, матричные сигналы А(i) запоминаются.- each narrow-band reference signal s (i) is converted into a matrix signal of a complex phasing function A (i) , including hypothetical signals scattered by each potential object, matrix signals A (i) are stored.

Преобразование опорного сигнала s(i) в матричный сигнал А(i) осуществляется по следующей формуле: A ( i ) = [ D s 0 ( i ) , , D s b ( i ) , , D s B 1 ( i ) ] ,

Figure 00000030
где s b ( i ) = [ S ( 1 b ) ( i ) , , S ( Z b ) ( i ) ] T
Figure 00000031
- векторы размером Z×1, являющиеся сдвинутыми по времени на bTs версиями опорного сигнала s(i), b=0,…,B-1, В - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;The conversion of the reference signal s (i) into a matrix signal A (i) is carried out according to the following formula: A ( i ) = [ D s 0 ( i ) , ... , D s b ( i ) , ... , D s B - one ( i ) ] ,
Figure 00000030
Where s b ( i ) = [ S ( one - b ) ( i ) , ... , S ( Z - b ) ( i ) ] T
Figure 00000031
- vectors of size Z × 1, which are time shifted by bT s versions of the reference signal s (i) , b = 0, ..., B-1, B is the number of time delays of the direct signal, T s is the signal sampling period;

Figure 00000032
Figure 00000032

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

Таким образом, столбцы матрицы A(i) представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии опорного сигнала s(i), а размер этой матрицы Z×B(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 the matrix A (i) are time-delayed and frequency-shifted Doppler shifts versions of the reference signal s (i) , and the size of this matrix Z × B (2L + 1) is determined by the number of samples in the reconstructed signal (duration of the observation interval ) and the size of the coordinate grid for the time delay and Doppler frequency shift;

- для каждого l-го азимутально-угломестного направления приема каждый узкополосный разведываемый сигнал

Figure 00000033
преобразуется в сигнал комплексного двумерного изображения
Figure 00000034
, где A(i)H - матрица, эрмитово сопряженная с A(i), сигнал
Figure 00000035
запоминается и используется в качестве начального приближения, а также итерационно формируются зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- z-й элемент вектора
Figure 00000038
, k=1, 2, … - номер итерации, и сигнал очередного приближения двумерного изображения
Figure 00000039
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог.- for each l-th azimuth-elevation direction of reception, each narrow-band reconnaissance signal
Figure 00000033
converted to a complex two-dimensional image signal
Figure 00000034
, where A (i) H is the Hermitian conjugate matrix with A (i) , the signal
Figure 00000035
is stored and used as an initial approximation, and an auxiliary matrix signal depending on the previous solution is iteratively generated
Figure 00000036
,
Figure 00000037
is the zth element of the vector
Figure 00000038
, k = 1, 2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the two-dimensional image
Figure 00000039
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a given threshold.

Экспериментально установленное значение порога равно 10:The experimentally set threshold value is 10:

- после этого усредняются по частоте модули

Figure 00000040
элементов текущих двумерных изображений
Figure 00000041
.- then the modules are averaged over the frequency
Figure 00000040
elements of current two-dimensional images
Figure 00000041
.

Эта операция пропорционально корню из числа частот Ni увеличивает отношение сигнал/шум и, как следствие, повышает вероятность обнаружения малоразмерных объектов в анализируемом l-ом азимутально-угломестном направлении приема;This operation is proportional to the root of the number of frequencies N i increases the signal-to-noise ratio and, as a result, increases the likelihood of detecting small objects in the analyzed l-th azimuth-elevation direction of reception;

- определяется по максимумам усредненного двумерного изображения

Figure 00000042
число рассеянных сигналов и фиксируются значения бистатической дальности d(p) и бистатической скорости ν(p) каждого p-го рассеянного сигнала.- determined by the maxima of the averaged two-dimensional image
Figure 00000042
the number of scattered signals and the values of the bistatic range d (p) and the bistatic speed ν (p) of each p-th scattered signal are fixed.

Эта операция завершает двумерную обработку узкополосных радиосигналов. Следующие операции используют полученную при обработке узкополосных радиосигналов информацию о бистатической скорости ν(p) каждого p-го рассеянного сигнала в качестве целеуказания для осуществления более экономичной с точки зрения вычислений одномерной обработки широкополосных сигналов;This operation completes the two-dimensional processing of narrowband radio signals. The following operations use the bistatic velocity ν (p) of each p-th scattered signal obtained in the processing of narrow-band radio signals as a target designation for more cost-effective from the point of view of computing one-dimensional processing of broadband signals;

- преобразуется каждый широкополосный опорный сигнал s(j) в матричный сигнал комплексной фазирующей функции

Figure 00000043
, включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом с нулевой и найденной бистатической скоростью ν(p) p-го рассеянного сигнала, матричные сигналы
Figure 00000043
запоминаются.- each broadband reference signal s (j) is converted into a matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000043
including hypothetical signals scattered by each potential object with zero and found bistatic velocity ν (p) of the pth scattered signal, matrix signals
Figure 00000043
remembered.

Преобразование широкополосного опорного сигнала s(j) в матричный сигнал

Figure 00000043
осуществляется по следующей формуле:
Figure 00000044
, где
Figure 00000045
- векторы размером Z×1, являющиеся сдвинутыми по времени на bTs версиями опорного сигнала s(j), b=0, …, B-1, B - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;
Figure 00000046
- матрица доплеровских сдвигов, ξ′ - дискретное значение доплеровского сдвига частоты, соответствующее найденной бистатической скорости ν(p) p-го рассеянного сигнала;Converting the wideband reference signal s (j) to a matrix signal
Figure 00000043
carried out according to the following formula:
Figure 00000044
where
Figure 00000045
- vectors of size Z × 1, which are time shifted by bT s versions of the reference signal s (j) , b = 0, ..., B-1, B is the number of time delays of the direct signal, T s is the signal sampling period;
Figure 00000046
is the matrix of Doppler shifts, ξ ′ is the discrete value of the Doppler frequency shift corresponding to the found bistatic velocity ν (p) of the pth scattered signal;

- итерационно преобразуется каждый широкополосный разведываемый сигнал

Figure 00000047
с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции
Figure 00000048
в сигнал текущего одномерного изображения
Figure 00000049
p-го рассеянного сигнала до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог.- iteratively converts each broadband reconnaissance signal
Figure 00000047
using a matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000048
into the signal of the current one-dimensional image
Figure 00000049
pth scattered signal until the current iteration number exceeds a given threshold.

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

каждый широкополосный разведываемый сигнал

Figure 00000047
с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции
Figure 00000048
преобразуется в сигнал текущего одномерного изображения p-го рассеянного сигнала
Figure 00000050
, где
Figure 00000051
- матрица, эрмитово сопряженная с
Figure 00000052
, сигнал
Figure 00000053
запоминается и используется в качестве начального приближения, а такжеevery broadband reconnaissance signal
Figure 00000047
using a matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000048
converted to the signal of the current one-dimensional image of the pth scattered signal
Figure 00000050
where
Figure 00000051
is a Hermitian conjugate matrix
Figure 00000052
signal
Figure 00000053
remembered and used as an initial approximation, as well as

итерационно формируется зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал

Figure 00000054
,
Figure 00000055
- z-й элемент вектора
Figure 00000056
, k=1, 2, … - номер итерации, и сигнал очередного приближения одномерного изображения
Figure 00000057
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог. Значение порога выбирается равным 10.an auxiliary matrix signal depending on the previous solution is iteratively formed
Figure 00000054
,
Figure 00000055
is the zth element of the vector
Figure 00000056
, k = 1, 2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the one-dimensional image
Figure 00000057
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a given threshold. The threshold value is selected equal to 10.

После этого в вычислительной системе 3 осуществляются следующие операции:After that, the following operations are performed in the computing system 3:

- усредняются по частоте модули

Figure 00000058
элементов текущих одномерных изображений p-го рассеянного сигнала
Figure 00000059
;- modules are averaged over frequency
Figure 00000058
elements of the current one-dimensional images of the pth scattered signal
Figure 00000059
;

- определяется по максимумам усредненного одномерного изображения

Figure 00000060
уточненное значение бистатической дальности
Figure 00000061
p-го рассеянного сигнала.- determined by the maxima of the averaged one-dimensional image
Figure 00000060
adjusted bistatic range
Figure 00000061
pth scattered signal.

Отметим, что степень уточнения значения бистатической дальности

Figure 00000061
тем выше, чем больше число частот Kj. Кроме этого, степень уточнения значения бистатической дальности
Figure 00000061
растет с увеличением отношения ширины спектра широкополосного сигнала к ширине спектра узкополосного сигнала. Это обусловлено тем, что при фиксированном отношении сигнал/шум точность оценки дальности тем выше, чем больше ширина спектра сигнала источника подсвета. Так, если в качестве узкополосных сигналов подсвета выбраны сигналы радиостанций УКВ ЧМ радио (диапазон 88-108 МГц) с шириной спектра 100 кГц, а в качестве широкополосных - сигналы радиостанций цифрового телевизионного вещания (диапазон 450-860 МГц) с шириной спектра 7,6 МГц, выигрыш в точности оценивания бистатической дальности может достигать 7600/100=76 раз. Отметим, что пропорционально увеличению точности оценивания бистатической дальности растет вероятность обнаружения объектов, достигаемая на следующем этапе обработки сигналов;Note that the degree of refinement of the bistatic range value
Figure 00000061
the higher, the greater the number of frequencies K j . In addition, the degree of refinement of the value of the bistatic range
Figure 00000061
grows with increasing ratio of the width of the spectrum of the broadband signal to the spectrum width of the narrowband signal. This is due to the fact that for a fixed signal-to-noise ratio, the accuracy of the range estimation is higher, the greater the width of the spectrum of the signal of the backlight. So, if the signals of VHF FM radio stations (range 88-108 MHz) with a spectrum width of 100 kHz are selected as narrowband backlight signals, and the signals of digital television broadcasting radio stations (range 450-860 MHz) with a spectrum width of 7.6 are selected as broadband signals MHz, the gain in the accuracy of estimating the bistatic range can reach 7600/100 = 76 times. Note that in proportion to the increase in the accuracy of estimating the bistatic range, the probability of detecting objects is increased, which is achieved at the next stage of signal processing;

- по значениям выбранного азимутально-угломестного направления приема разведываемых сигналов, бистатической скорости ν(p) и уточненной бистатической дальности

Figure 00000061
каждого p-го рассеянного сигнала обнаруживаются и определяются пространственные координаты малоразмерных подвижных объектов.- according to the values of the selected azimuthal elevation direction of reception of reconnaissance signals, bistatic speed ν (p) and refined bistatic range
Figure 00000061
of each p-th scattered signal, spatial coordinates of small-sized moving objects are detected and determined.

Обнаружение и пространственная локализация малоразмерных подвижных объектов осуществляется известными способами, например [4].The detection and spatial localization of small-sized moving objects is carried out by known methods, for example [4].

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

1) сравниваются с порогом значения бистатической скорости ν(p) каждого p-го рассеянного сигнала и при превышении порога принимаются решения об обнаружении p-го подвижного объекта. Порог выбирается исходя из минимизации вероятности пропуска объекта;1) the values of the bistatic velocity ν (p) of each p-th scattered signal are compared with the threshold and, when the threshold is exceeded, decisions are made to detect the p-th moving object. The threshold is selected based on minimizing the probability of missing an object;

2) по значениям уточненной бистатической дальности

Figure 00000061
строится эллипсоид равных бистатических дальностей;2) by the values of the refined bistatic range
Figure 00000061
an ellipsoid of equal bistatic distances is built;

3) по пересечению эллипсоида равных бистатических дальностей и азимутально-угломестного направления приема p-го рассеянного сигнала определяются географические координаты p-го обнаруженного объекта.3) the geographic coordinates of the p-th detected object are determined by the intersection of the ellipsoid of equal bistatic ranges and the azimuth-elevation direction of reception of the pth scattered signal.

В устройстве 4 отображаются результаты обнаружения и пространственной локализации объектов.The device 4 displays the results of the detection and spatial localization of objects.

Из приведенного описания следует, что в основу предложенного способа положен факт совмещения в одной точке пространства узкополосных радио- и широкополосных телевещательных передатчиков, например размещения совокупности таких передатчиков на Останкинской телевышке. Благодаря этому обеспечивается совпадение бистатической геометрии всех возможных пар передатчик - приемник и открывается возможность осуществления операций комбинированной двухэтапной обработки сигналов, повышающих вероятность обнаружения малоразмерных подвижных объектов. При этом на первом этапе в силу малых вычислительных затрат, требуемых при обработке узкополосных радиосигналов, осуществляется быстрое обнаружение сигналов целей, высокоточное определение бистатической скорости и грубое (в силу узкой ширины спектра радиосигналов) определение бистатической дальности каждой цели путем обработки прямых и рассеянных радиосигналов. Для повышения отношения сигнал/шум и, следовательно, повышения вероятности обнаружения и точности оценивания параметров радиосигналов, рассеянных малоразмерными объектами, применяют новые итерационно реализуемые операции адаптивной обработки, обеспечивающие повышение разрешающей способности и динамического диапазона синтеза частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами, а также усреднение информации, получаемой с использованием нескольких узкополосных передатчиков подсвета. Полученные на первом этапе значения бистатической скорости объектов используют на втором этапе для уточнения их бистатических дальностей. При этом вместо традиционно выполняемой двумерной обработки, используя в качестве целеуказания полученные на первом этапе значения бистатической скорости, выполняется одномерная адаптивная обработка рассеянных объектами широкополосных радиосигналов. Усреднением полученных уточненных бистатических дальностей достигается дополнительное увеличение вероятности обнаружения и точности определения бистатических дальностей малоразмерных подвижных объектов.From the above description it follows that the proposed method is based on the fact of combining narrow-band radio and broadband television transmitters at one point in the space, for example, placing a combination of such transmitters on the Ostankino television tower. Due to this, the bistatic geometry of all possible transmitter-receiver pairs is aligned and the possibility of performing combined two-stage signal processing operations increases, which increases the likelihood of detecting small-sized moving objects. In this case, at the first stage, due to the small computational costs required when processing narrow-band radio signals, fast detection of target signals, high-precision determination of the bistatic speed, and coarse (due to the narrow width of the spectrum of radio signals) determination of the bistatic range of each target by processing direct and scattered radio signals are carried out. To increase the signal-to-noise ratio and, therefore, increase the probability of detection and the accuracy of estimating the parameters of radio signals scattered by small-sized objects, new iteratively implemented adaptive processing operations are used to increase the resolution and dynamic range of synthesis of the time-frequency image of radio signals scattered by controlled objects, and also averaging information obtained using several narrowband backlight transmitters. The values of the bistatic velocity of the objects obtained at the first stage are used at the second stage to refine their bistatic ranges. In this case, instead of the traditionally performed two-dimensional processing, using the bistatic velocity values obtained at the first stage as target designation, one-dimensional adaptive processing of broadband radio signals scattered by objects is performed. By averaging the obtained specified bistatic ranges, an additional increase in the probability of detection and the accuracy of determining the bistatic ranges of small-sized moving objects is achieved.

Таким образом, за счет выбора передатчиков, совмещенных в пространстве и излучающих на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, а также применения новой совокупности операций адаптивной и комбинированной обработки прямых и рассеянных объектами радиосигналов выбранных передатчиков удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, due to the choice of transmitters combined in space and emitting narrow-band and wide-band radio signals at a variety of frequencies, as well as the use of a new set of operations of adaptive and combined processing of direct and diffused objects of the radio signals of the selected transmitters, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified technical result.

Источники информацииInformation sources

1. US, патент, 7 012 552 В2, кл. G08В 21/00, 2006 г.1. US patent 7,012,552 B2, class G08B 21/00, 2006

2. RU, патент, 2 440 588 С1, кл. G01S 13/02, 2012 г.2. RU, patent, 2,440,588 C1, cl. G01S 13/02, 2012

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 communications, 2003.

4. RU, патент, 2 444 754, кл. G01S 13/02, 2012 г.4. RU, patent, 2 444 754, cl. G01S 13/02, 2012

Claims (1)

Способ поиска малоразмерных подвижных объектов, заключающийся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, отличающийся тем, что выбирают передатчики, совмещенные в пространстве и излучающие на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, синхронно принимают на множестве частот поиска многолучевые сигналы, включающие прямые и рассеянные радиосигналы, синхронно преобразуют принятые радиосигналы в цифровые сигналы, из цифровых сигналов формируют и запоминают узкополосные и широкополосные опорные и разведываемые сигналы для заданных азимутально-угломестных направлений приема, преобразуют каждый узкополосный опорный сигнал s(i), i=1, …, Ki - номер частоты узкополосного радиосигнала в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A(i), включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричные сигналы A(i), для каждого l-го азимутально-угломестного направления приема преобразуют каждый узкополосный разведываемый сигнал
Figure 00000033
в сигнал комплексного двумерного изображения
Figure 00000062
, где A(i)H - матрица, эрмитово сопряженная с A(i), сигнал
Figure 00000035
запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал
Figure 00000063
,
Figure 00000064
- z-й элемент вектора
Figure 00000065
, k=1, 2, … - номер итерации, и сигнал очередного приближения двумерного изображения
Figure 00000066
, где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, усредняют по частоте модули
Figure 00000067
элементов текущих двумерных изображений
Figure 00000068
, определяют по максимумам усредненного двумерного изображения
Figure 00000069
число рассеянных сигналов и фиксируют значения бистатической дальности d(p) и бистатической скорости ν(p) каждого p-го рассеянного сигнала, преобразуют каждый широкополосный опорный сигнал s(j), j=1, …, Kj - номер частоты широкополосного радиосигнала в матричный сигнал комплексной фазирующей функции
Figure 00000070
, включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом с нулевой и найденной бистатической скоростью ν(p) p-го рассеянного сигнала, запоминают матричные сигналы
Figure 00000070
, итерационно преобразуют каждый широкополосный разведываемый сигнал
Figure 00000071
с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции
Figure 00000070
в сигнал текущего одномерного изображения
Figure 00000072
p-го рассеянного сигнала до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, усредняют по частоте модули
Figure 00000073
элементов текущих одномерных изображений p-го рассеянного сигнала
Figure 00000074
, определяют по максимумам усредненного одномерного изображения
Figure 00000075
уточненное значение бистатической дальности
Figure 00000076
p-го рассеянного сигнала, по значениям выбранного азимутально-угломестного направления приема разведываемых сигналов, бистатической скорости ν(p) и уточненной бистатической дальности
Figure 00000076
каждого p-го рассеянного сигнала обнаруживают и определяют пространственные координаты малоразмерных подвижных объектов.
The method of searching for small-sized moving objects, which consists in the use of direct and scattered by moving objects radio signals emitted by transmitters of electronic systems for various purposes, characterized in that they select transmitters combined in space and emitting narrow-band and wide-band radio signals on a plurality of frequencies, and simultaneously receive on a plurality of search frequencies, multipath signals, including direct and scattered radio signals, synchronously convert the received radio signals into digital signals s from a digital signal form and stored narrowband and broadband support and both exploration signals for given azimuth-elevation direction of reception, convert each narrowband reference signal s (i), i = 1, ..., K i - frequency number narrowband RF signal to the matrix signal complex the phasing function A (i) , including hypothetical signals scattered by each potential object, store matrix signals A (i) , for each l-th azimuth-elevation direction, each narrow-band transform signal
Figure 00000033
into a complex two-dimensional image signal
Figure 00000062
, where A (i) H is the Hermitian conjugate matrix with A (i) , the signal
Figure 00000035
remember and use as an initial approximation, and also iteratively form an auxiliary matrix signal depending on the previous solution
Figure 00000063
,
Figure 00000064
is the zth element of the vector
Figure 00000065
, k = 1, 2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the two-dimensional image
Figure 00000066
, where λ is the Lagrange multiplier, until the current iteration number exceeds a given threshold, the modules are averaged over the frequency
Figure 00000067
elements of current two-dimensional images
Figure 00000068
, determined by the maxima of the averaged two-dimensional image
Figure 00000069
the number of scattered signals and fix the values of the bistatic range d (p) and the bistatic speed ν (p) of each p-th scattered signal, convert each broadband reference signal s (j) , j = 1, ..., K j is the frequency number of the broadband radio signal in matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000070
including hypothetical signals scattered by each potential object with zero and found bistatic velocity ν (p) of the pth scattered signal, matrix signals are stored
Figure 00000070
Iteratively Convert Each Broadband Scanned Signal
Figure 00000071
using a matrix signal of a complex phasing function
Figure 00000070
into the signal of the current one-dimensional image
Figure 00000072
p-th scattered signal until the current iteration number exceeds a predetermined threshold, the modules are averaged over the frequency
Figure 00000073
elements of the current one-dimensional images of the pth scattered signal
Figure 00000074
, determined by the maxima of the averaged one-dimensional image
Figure 00000075
adjusted bistatic range
Figure 00000076
of the p-th scattered signal, according to the values of the selected azimuth-elevation direction of reception of the reconnoitered signals, the bistatic speed ν (p) and the adjusted bistatic range
Figure 00000076
each p-th scattered signal is detected and determined by the spatial coordinates of small-sized moving objects.
RU2013121981/07A 2013-05-13 2013-05-13 Method of searching for small-sized mobile objects RU2546331C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121981/07A RU2546331C2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of searching for small-sized mobile objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121981/07A RU2546331C2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of searching for small-sized mobile objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013121981A RU2013121981A (en) 2014-11-20
RU2546331C2 true RU2546331C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121981/07A RU2546331C2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of searching for small-sized mobile objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546331C2 (en)

Cited By (1)

* 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

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
RU2440588C1 (en) * 2010-07-29 2012-01-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи (ОАО "КБ "Связь") Passive radio monitoring method of air objects
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
RU2440588C1 (en) * 2010-07-29 2012-01-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи (ОАО "КБ "Связь") Passive radio monitoring method of air objects
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 (1)

* 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

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013121981A (en) 2014-11-20

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
US10649080B2 (en) Passive non-linear synthetic aperture radar and method thereof
US11131741B2 (en) Method and apparatus for providing a passive transmitter based synthetic aperture radar
US20190383930A1 (en) Method and device for radar determination of the coordinates and speed of objects
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
RU2524399C1 (en) Method of detecting small-size mobile objects
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile 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
RU2546331C2 (en) Method of searching for small-sized mobile objects
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
Hu et al. Weak target detection method of passive bistatic radar based on probability histogram
RU2527923C2 (en) Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources
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
RU2534222C1 (en) Nearly invisible moving objects detection method

Legal Events

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

Effective date: 20190924