RU2546331C2 - Method of searching for small-sized mobile objects - Google Patents
Method of searching for small-sized mobile objects Download PDFInfo
- 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
Links
Abstract
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
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
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=Ki+Кj. 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=Кi+Кj 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
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
В вычислительной системе 3 выполняются следующие действия:In computing system 3, the following actions are performed:
- из цифровых сигналов
Формирование опорных и разведываемых сигналов может быть осуществлено различными способами, например путем адаптивной пространственной фильтрации цифровых сигналов
При этом, например, для получения узкополосных опорных s(i) и узкополосных разведываемых
- ансамбль цифровых сигналов
- 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
- матричный цифровой сигнал X(i) преобразуется в опорный s(i)=w(i)HX(i) и в разведываемый
Формирование широкополосного опорного s(j) и широкополосных разведываемых
Сформированные узкополосные опорные сигналы s(i), широкополосные опорные сигналы s(j), а также узкополосные разведываемые сигналы
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:
- 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 преобразуется в сигнал комплексного двумерного изображения , где A(i)H - матрица, эрмитово сопряженная с A(i), сигнал запоминается и используется в качестве начального приближения, а также итерационно формируются зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал , - z-й элемент вектора , k=1, 2, … - номер итерации, и сигнал очередного приближения двумерного изображения , 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 converted to a complex two-dimensional image signal , where A (i) H is the Hermitian conjugate matrix with A (i) , the signal is stored and used as an initial approximation, and an auxiliary matrix signal depending on the previous solution is iteratively generated , is the zth element of the vector , k = 1, 2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the two-dimensional image , 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 элементов текущих двумерных изображений .- then the modules are averaged over the frequency elements of current two-dimensional images .
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 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 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 , включающей гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом с нулевой и найденной бистатической скоростью ν(p) p-го рассеянного сигнала, матричные сигналы запоминаются.- each broadband reference signal s (j) is converted into a matrix signal of a complex phasing function including hypothetical signals scattered by each potential object with zero and found bistatic velocity ν (p) of the pth scattered signal, matrix signals remembered.
Преобразование широкополосного опорного сигнала s(j) в матричный сигнал осуществляется по следующей формуле: , где - 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; - 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 carried out according to the following formula: where - 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; 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 с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции в сигнал текущего одномерного изображения p-го рассеянного сигнала до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог.- iteratively converts each broadband reconnaissance signal using a matrix signal of a complex phasing function into the signal of the current one-dimensional image 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 с использованием матричного сигнала комплексной фазирующей функции преобразуется в сигнал текущего одномерного изображения p-го рассеянного сигнала , где - матрица, эрмитово сопряженная с , сигнал запоминается и используется в качестве начального приближения, а такжеevery broadband reconnaissance signal using a matrix signal of a complex phasing function converted to the signal of the current one-dimensional image of the pth scattered signal where is a Hermitian conjugate matrix signal remembered and used as an initial approximation, as well as
итерационно формируется зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал , - z-й элемент вектора , k=1, 2, … - номер итерации, и сигнал очередного приближения одномерного изображения , 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 , is the zth element of the vector , k = 1, 2, ... is the iteration number, and the signal of the next approximation of the one-dimensional image , 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 элементов текущих одномерных изображений p-го рассеянного сигнала ;- modules are averaged over frequency elements of the current one-dimensional images of the pth scattered signal ;
- определяется по максимумам усредненного одномерного изображения уточненное значение бистатической дальности p-го рассеянного сигнала.- determined by the maxima of the averaged one-dimensional image adjusted bistatic range pth scattered signal.
Отметим, что степень уточнения значения бистатической дальности тем выше, чем больше число частот Kj. Кроме этого, степень уточнения значения бистатической дальности 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 the higher, the greater the number of frequencies K j . In addition, the degree of refinement of the value of the bistatic range 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 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 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 строится эллипсоид равных бистатических дальностей;2) by the values of the refined bistatic range 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)
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)
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)
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 |
-
2013
- 2013-05-13 RU RU2013121981/07A patent/RU2546331C2/en active
Patent Citations (8)
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)
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 |