RU2602509C1

RU2602509C1 - Method of generating a reference signal for combined processing of signals of standard and high accuracy of glonass system

Info

Publication number: RU2602509C1
Application number: RU2015139207/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Станиславович Бахолдин; Денис Александрович Гаврилов; Дмитрий Александрович Леконцев
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2016-11-20

Abstract

FIELD: radar.

SUBSTANCE: invention relates to radio location and radio navigation. This invention consists in formation of a reference signal for combined processing of signal of standard and high accuracy of GLONASS system in multi-position radar system with synthetic aperture of antenna using signals of navigation system for illuminating the Earth's surface.

EFFECT: technical result consists in increase of signal/noise ratio as a result of combined processing of signal of standard and high accuracy of the GLONASS system and fewer calculations at synthesis of a radar image of Earth's surface.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и радионавигации и может быть использовано при совместном поиске и обнаружении сигналов стандартной и высокой точности системы ГЛОНАСС, а также при синтезе радиолокационных изображений в многопозиционных радиолокационных системах с синтезированной апертурой антенны, использующей сигналы навигационной системы для подсветки земной поверхности.The invention relates to the field of radar and radio navigation and can be used in the joint search and detection of signals of standard and high accuracy GLONASS systems, as well as in the synthesis of radar images in multi-position radar systems with a synthesized aperture of the antenna, using signals from the navigation system to illuminate the earth's surface.

Основной проблемой, возникающей при использовании сигналов навигационной системы для подсветки земной поверхности, является низкий уровень отраженного сигнала и, как следствие, низкое качество радиолокационного изображения.The main problem that arises when using signals from the navigation system to illuminate the earth's surface is the low level of the reflected signal and, as a result, the low quality of the radar image.

Известен способ формирования опорного сигнала в виде сигнала только высокой или только стандартной точности [1, 2]. При этом для получения радиолокационного изображения необходимо достаточно длительное время накопления отраженного сигнала, обеспечивающее требуемое отношение сигнал/шум. Использование данного способа формирования опорного сигнала для синтеза радиолокационного изображения не всегда позволяет получить изображение достаточного качества, так как время синтезирования ограничено интервалом нахождения участка земной поверхности в области диаграммы направленности реальной антенны.A known method of generating a reference signal in the form of a signal of only high or only standard accuracy [1, 2]. Moreover, to obtain a radar image, a sufficiently long accumulation time of the reflected signal is necessary, providing the required signal-to-noise ratio. Using this method of generating a reference signal for the synthesis of a radar image does not always allow to obtain an image of sufficient quality, since the synthesis time is limited by the interval of finding a portion of the earth's surface in the area of the radiation pattern of a real antenna.

Известен способ формирования опорного сигнала, обеспечивающий повышение качества радиолокационного изображения, заключающийся в формировании двух опорных вещественных сигналов стандартной и высокой точности, с использованием которых получаются два радиолокационных изображения, которые затем объединяются в одно с использованием методов поэлементного суммирования или умножения [3]. Использование такого способа формирования опорного сигнала приводит к увеличению вычислительных затрат более чем в два раза.A known method of generating a reference signal, providing improved quality of the radar image, which consists in the formation of two reference material signals of standard and high accuracy, using which two radar images are obtained, which are then combined into one using the element-wise summation or multiplication [3]. Using this method of forming a reference signal leads to an increase in computational costs by more than two times.

Рассмотренный способ формирования опорного сигнала в виде двух опорных вещественных сигналов является наиболее близким к изобретению для совместной обработки сигналов стандартной и высокой точности и выбран в качестве прототипа.The considered method of generating a reference signal in the form of two reference material signals is the closest to the invention for joint processing of signals of standard and high accuracy and is selected as a prototype.

Достигаемый технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум при совместной обработке сигнала стандартной и высокой точности системы ГЛОНАСС и уменьшении количества вычислений при синтезе радиолокационного изображения земной поверхности по сравнению способом формирования двух опорных сигналов стандартной и высокой точности.The technical result achieved is to increase the signal-to-noise ratio during joint processing of the GLONASS standard and high-accuracy signal and to reduce the number of calculations in the synthesis of the radar image of the earth's surface compared to the method of generating two reference signals of standard and high accuracy.

Новизна изобретения заключается в новом подходе к способу формирования опорного сигнала в виде комплексного сигнала, вещественная компонента которого представляет собой дальномерный код высокой точности, а мнимая компонента - дальномерный код стандартной точности.The novelty of the invention lies in a new approach to the method of generating a reference signal in the form of a complex signal, the real component of which is a range finder code of high accuracy, and the imaginary component is a range finder code of standard accuracy.

Изобретательский уровень характеризуется применением известного ранее математического аппарата цифровой обработки сигналов с учетом квадратурного уплотнения сигналов высокой и стандартной точности в системе ГЛОНАСС, для решения задачи повышения отношении сигнал/шум и уменьшения вычислительных затрат на поиск, обнаружение и синтез радиолокационного изображения в многопозиционных радиолокационных системах с синтезированной апертурой антенны, использующей сигналы навигационной системы для подсветки земной поверхности.The inventive step is characterized by the use of the previously known mathematical apparatus for digital signal processing, taking into account the quadrature compaction of high and standard accuracy signals in the GLONASS system, to solve the problem of increasing the signal-to-noise ratio and reducing the computational cost of searching, detecting and synthesizing a radar image in multi-position radar systems with synthesized an aperture of an antenna that uses the signals of a navigation system to illuminate the earth's surface.

Промышленная применимость - данное изобретение является промышленно применимым при разработке перспективных многопозиционных радиолокационных систем с синтезированной апертурой антенны, использующей сигналы навигационной системы для подсветки земной поверхности.Industrial applicability - this invention is industrially applicable in the development of promising multi-position radar systems with a synthesized aperture of the antenna, using the signals of the navigation system to illuminate the earth's surface.

Проведенная экспериментальная обработка сигнала в частотном диапазоне L1 системы ГЛОНАСС с использованием предложенного способа формирования опорного сигнала подтвердила увеличение отношения сигнал/шум на 1.5 дБ при совместном обнаружении сигналов стандартной и высокой точности. На фиг. 1 приведены экспериментальные результаты раздельной обработки сигналов стандартной и высокой точности, а также результат совместной обработки сигналов в виде графиков нормированной взаимной корреляционной функции сигнала прямого распространения навигационного космического аппарата №5 системы ГЛОНАСС и соответствующих опорных сигналов. Обработка сигнала проводилась для 1000 дискретных отсчетов сигнала в частоте дискретизации 40 МГц в среде Matlab R2009a.The experimental signal processing in the frequency range L1 of the GLONASS system using the proposed method for generating the reference signal confirmed an increase in the signal-to-noise ratio by 1.5 dB with the joint detection of standard and high accuracy signals. In FIG. Figure 1 shows the experimental results of separate signal processing of standard and high accuracy signals, as well as the result of joint signal processing in the form of graphs of the normalized mutual correlation function of the direct propagation signal of the navigation spacecraft No. 5 of the GLONASS system and the corresponding reference signals. Signal processing was carried out for 1000 discrete samples of the signal at a sampling frequency of 40 MHz in a Matlab R2009a environment.

Источники информации, принятые при составлении описания и формулы изобретенияSources of information adopted in the preparation of the description and claims

1. Фатеев В.Ф., Сахно И.В. Способ получения радиолокационного изображения земной поверхности при помощи многопозиционной радиолокационной системы с синтезированной апертурой антенны. Патент №2278398. 2004 г.1. Fateev V.F., Sakhno I.V. A method of obtaining a radar image of the earth's surface using a multi-position radar system with a synthesized aperture of the antenna. Patent No. 2278398. 2004 year

2. 5. Cherniakov М., Saini R., Zuo R., Antoniou M., "Space-Surface bistatic synthetic aperture radar with global navigation satellite system transmitter of opportunity - experimental results", IET Radar, Sonar and Navigation (RSN), Vol. 1, issue 6, pp. 447-458, December, 2007.2. 5. Cherniakov M., Saini R., Zuo R., Antoniou M., "Space-Surface bistatic synthetic aperture radar with global navigation satellite system transmitter of opportunity - experimental results", IET Radar, Sonar and Navigation (RSN) , Vol. 1, issue 6, pp. 447-458, December, 2007.

3. Бахолдин B.C., Шалдаев A.B., Гаврилов Д.А. Алгоритмы формирования радиолокационных изображений земной поверхности при использовании сигналов ГЛОНАССС. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2012. Т. 55. №9. С. 24-29.3. Bakholdin B.C., Shaldaev A.B., Gavrilov D.A. Algorithms for the formation of radar images of the earth's surface using GLONASSS signals. News of higher educational institutions. Instrument making. 2012.V. 55. No. 9. S. 24-29.

Claims

A method of generating a reference signal for joint processing of signals of standard and high accuracy of the GLONASS system, characterized in that the complex reference signal is formed from a material component, which uses a high-precision rangefinder code, and an imaginary component, which uses a standard-accuracy rangefinder code.