RU2687240C1 - Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации - Google Patents

Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации Download PDF

Info

Publication number
RU2687240C1
RU2687240C1 RU2018125616A RU2018125616A RU2687240C1 RU 2687240 C1 RU2687240 C1 RU 2687240C1 RU 2018125616 A RU2018125616 A RU 2018125616A RU 2018125616 A RU2018125616 A RU 2018125616A RU 2687240 C1 RU2687240 C1 RU 2687240C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trajectory
values
signals
points
trajectories
Prior art date
Application number
RU2018125616A
Other languages
English (en)
Inventor
Альберт Леонидович Джиоев
Алексей Александрович Косогор
Иван Степанович Омельчук
Дмитрий Александрович Тюрин
Геннадий Геннадьевич Фоминченко
Геннадий Леонтьевич Фоминченко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2018125616A priority Critical patent/RU2687240C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2687240C1 publication Critical patent/RU2687240C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/10—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using Doppler effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/585—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems processing the video signal in order to evaluate or display the velocity value
    • G01S13/586—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems processing the video signal in order to evaluate or display the velocity value using, or combined with, frequency tracking means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G01S13/92—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for velocity measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться в системах трехкоординатной полуактивной радиолокации с использованием, в качестве сигналов подсвета, излучений радиоэлектронных систем различного назначения, в частности сигналов цифрового телевизионного вещания стандарта DVB-T2, для определения координат, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве воздушных объектов (ВО), в том числе маловысотных. Достигаемый технический результат - прогнозирование траектории движения ВО. Указанный результат достигается тем, что используя измеренные значения угловых координат воздушного объекта, используя измеренные значения угловых координат βk и εk ВО в точках Ak траектории, где k - номер точки траектории, а также значения задержек по времени τk, используя измеренные значения абсолютного доплеровского сдвига частоты ƒ∂k и величины пространственных курсовых углов, вычисляют модули скоростей ВО в точках Ak траектории как
Figure 00000060
где λ - длина волны излучения телевизионного центра (ТЦ), где qk0 – пространственные курсовые углы ВО относительно приемной станции бистатической радиолокационной системы, qkb – пространственные курсовые углы относительно ТЦ в составе бистатической радиолокационной системы, после чего осуществляют построение траектории движения ВО в пространстве, используя измеренные значения его угловых координат, задержек отраженных от него сигналов подсвета и доплеровских сдвигов частоты на трассах распространения, а также рассчитанные значения наклонных дальностей, пространственных курсовых углов и скоростей движения объекта. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться в системах трехкоординатной полуактивной радиолокации с использованием, в качестве сигналов подсвета, излучений радиоэлектронных систем различного назначения, в частности, сигналов цифрового телевизионного вещания стандарта DVB-T2, для определения координат, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве воздушных объектов (ВО), в том числе, маловысотных.
Важнейшей проблемой при создании современных радиоэлектронных средств считается обеспечение их скрытности [1 - Быстров Р.П., Дмитриев В.Г., Меньшиков В.Л., Перунов Ю.М., Потапов А.А. Теоретическая оценка современных методов и способов снижения заметности объектов и систем в условиях радиоэлектронного противодействия // Нелинейный мир. М: Радиотехника. 2015. №7. С. 3-24]. В связи с этим для определения координат и траекторий перемещающихся ВО, кроме активных радиолокационных систем (РЛС), применяются системы пассивной и полуактивной локации, функционирующие за счет приема излучаемых бортовыми передатчиками сигналов или отраженных от ВО посторонних сигналов подсвета (от радиовещательных, телевизионных или связных систем). Пассивные и полуактивные РЛС обладают рядом преимуществ по сравнению с активными системами. Так, абсолютная радиотехническая скрытность таких систем существенно затрудняет определение их дислокации и характеристик, а также повышает живучесть.
Примером пассивной системы локации перемещающихся объектов является [2 - Патент 2617830, РФ. Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Тюрин Д.А., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 11.04.2016, опубликован 28.04.2017]. В ней, определив вид модуляции, восстанавливают несущую частоту ƒH принятого сигнала, вычисляют приращения угловых координат (УК) и доплеровских сдвигов частоты принимаемых сигналов на интервалах времени Δtk,n, измеряют горизонтальные составляющие приращений доплеровских сдвигов частоты и вычисляют величину их отношения для нахождения величины угла α между вектором скорости и горизонтальной дальностью. Далее определяют текущее значение курсового угла qk=βk+α и модуль горизонтальной скорости
Figure 00000001
, а затем - расстояние S4,0, пройденное объектом за интервал времени Δt4,0. Затем находят радиус R окружности, проходящей через начало координат, хордой которой является расстояние S4,0, находят центр О' этой окружности, фиксируя точку на конце луча длиной R, проведенного из начала координат 0 под углом βЦ=β0+q4-90°, рассчитывают дальности d0 и d4. Определяют координаты ВО в моменты времени t0 и t4 как точки пересечения окружности с центром О' и лучей длиной d0 и d4, проведенных из начала координат под углами β0, и β4. Наконец, вычисляют интерполированные dk=1,2,3 и экстраполированные dk≥4 значения дальностей и осуществляют построение траектории движения ВО в пространстве на начальном интервале кусочно-линейной аппроксимации, а в случае кратковременного пропадания сигнала - ее прогнозируемое значение.
В последние годы начали применяться полуактивные РЛС, не нуждающиеся в существовании излучений бортовых систем лоцируемых объектов. Использование полуактивных РЛС стало возможным при существующей мощности широковещательных передатчиков, значительной высоте антенн телевизионных центров (ТЦ) и применении широкополосных сигналов. Так, система «Сайлент Сентри» (Silent Sentry) фирмы «Локхид Мартин» (США) использует для локации воздушных целей сигналы телевизионных (ТВ) и радиостанций [3 - Аношкин И.М. Зарубежные многопозиционные радиолокационные системы скрытого контроля воздушного пространства // Наука и военная безопасность. 2007. №1. С. 28-33]. При этом она обеспечивает обнаружение и сопровождение низколетящих целей на фоне отражений от местных предметов и фона местности, а также измерение координат, скорости и высоты полета этих целей.
Британская компания Roke Manor Research разработала пассивную радиолокационную систему Celldar, использующую передатчики обычной телефонной сети. Свои версии аналогичных РЛС разрабатывали немецкая компания «Сименс», британская фирма ВАЕ Systems, французское космическое агентство ONERA. Создание и принятие на вооружение подобных РЛС позволяет решать качественно новые задачи по скрытому наблюдению и контролю воздушного пространства в зонах возможных конфликтов.
В связи с изложенным является актуальным совершенствование систем бистатической радиолокации, в которых передающая и приемная части разнесены, а в качестве зондирующих сигналов используются сигналы подсвета посторонних передатчиков.
Одной из основных характеристик радиолокационного сигнала является [4 - Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли / Под ред. проф. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника. 2005. 368 с., С. 57] функция неопределенности (ФН). Она определяет разрешающую способность по времени запаздывания τз (дальности) и частоте Доплера ƒ∂ (радиальной скорости). Оптимальными в радиолокации являются сигналы, имеющие ФН в виде пика на плоскости τз-ƒ∂ при уровне боковых лепестков минус 20…30 дБ и ниже. Такими характеристиками обладают сигналы цифрового телевизионного вещания (ЦТВ) стандартов DVB-T, DVB-T2 [5 - Стандарт DVB-T - система цифрового телевизионного вещания. ETSI EN 300 744 v. 1.5.1 (2004-11)]. Хотя такие сигналы не предназначены для решения задач радиолокации, их взаимокорреляционная обработка в реальном масштабе времени может обеспечить требуемые точностные характеристики РЛС.
Подтверждением этого является работа [6 - Фам Хуан Тиеп. Экспериментальные исследования макета полуактивной радиолокационной системы при использовании радиоизлучений цифрового эфирного телевидения DVB-T2 // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2014. Вып. 5. С. 29-32], в которой описываются экспериментальные исследования макета РЛС, работающего по сигналу передатчика ЦТВ, который расположен на ТВ башне Ленинградского ТЦ. Рассмотрена обработка прямого и отраженного сигналов, подтверждена перспективность данного научного направления.
Близким по технической сущности к заявляемому способу является [7 - Пат. 2158002, Российская Федерация, G01S 3/14, G01S 5/04. Способ радиоконтроля / Шевченко В.Н., Емельянов Г.С. Заявл. 6.04.1999, опубл. 20.10.2000], который можно считать аналогом заявляемого изобретения. В [7] когерентно принимают и синхронно регистрируют многочастотные радиосигналы, включающие прямые сигналы передатчиков и рассеянные воздушными целями сигналы этих передатчиков, преобразуют их в цифровые сигналы, из них формируют прямые и рассеянные сигналы, определяют их двумерный комплексный угловой спектр, по модулю которого находят азимутальные и угломестные пеленги передатчиков. После сравнения угломестных пеленгов с порогом разделяют передатчики на наземные и воздушные, затем определяют наклонную дальность до передатчиков воздушных целей.
Однако в [7] не рассмотрена возможность измерения направлений перемещения ВО в пространстве, а также возможность построения их траекторий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ [8 - Пат. 2471199, Российская Федерация, G01S 13/02. Способ пассивного обнаружения подвижных объектов / Пархоменко Н.Г., Шевченко В.Н. Заявл. 27.06.2011, опубл. 27.12.2012], принятый за прототип. Согласно этому способу:
- когерентно принимают двумя пространственно разнесенными каналами прямой радиосигнал от передатчика подсвета и радиосигнал, рассеянный воздушным объектом, синхронно преобразуют их в комплексные цифровые сигналы, которые синхронно регистрируют на заданном временном интервале,
- из комплексных цифровых сигналов формируют комплексную двумерную взаимно корреляционную функцию (КДВКФ),
- сдвигают по времени КДВКФ на величину, соответствующую каждому ожидаемому направлению прихода радиосигналов,
- выделяют центральную двумерную часть сдвинутых КДВКФ и преобразуют каждую выделенную центральную часть в комплексный цифровой сигнал определенного направления, который запоминают,
- идентифицируют сформированный для направления на передатчик подсвета комплексный цифровой сигнал как прямой сигнал,
- формируют КДВКФ между прямым комплексным цифровым сигналом передатчика и комплексным цифровым сигналом определенного направления,
- исключают центральную часть КДВКФ, получая сигнал модифицированной КДВКФ,
- из сигнала модифицированной КДВКФ и прямого комплексного цифрового сигнала передатчика формируют модифицированный рассеянный комплексный цифровой сигнал,
- формируют результирующую КДВКФ между модифицированным рассеянным комплексным цифровым сигналом и прямым комплексным цифровым сигналом передатчика,
- определяют по максимуму модуля результирующей КДВКФ число сжатых рассеянных сигналов определенного направления и фиксируют значения задержки по времени абсолютного доплеровского сдвига и направления прихода каждого сжатого сигнала, по которым выполняют обнаружение и определение пространственных координат объектов.
Однако, в прототипе [8] не используются результаты измерений доплеровских сдвигов частоты и, соответственно, не определяются направления (курсовые углы) и скорости движения ВО относительно приемной станции, что не позволяет производить расчеты экстраполированных значений координат этих ВО.
Технических решений, устраняющих указанную проблему, авторы заявляемого способа в технической литературе не обнаружили.
Технической проблемой, на решение которой направлен предлагаемый способ, является изыскание последовательности операций, обеспечивающей по результатам измерения УК, доплеровских сдвигов частоты и абсолютных задержек рассеянных сигналов, путем вычисления модулей КДВКФ, определение курсовых углов, скоростей и, следовательно, прогнозирование траекторий движения воздушных объектов относительно точки стояния приемной станции (ПС).
Для решения этой технической проблемы предлагается способ определения пара-метров движения и траекторий ВО при полуактивной бистатической радиолокации, при котором когерентно принимают двумя пространственно разнесенными диаграммами направленности антенной системы прямой радиосигнал с расширенным спектром, излучаемый передатчиком подсвета, и рассеянные воздушными объектами радиосигналы этого передатчика, осуществляют двумерную корреляционную фильтрацию принятых сигналов в частотно - временной области, обеспечивая режекцию мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета, являющегося когерентной помехой, маскирующей слабые рассеянные воздушными объектами радиосигналы, определяют по максимумам модуля результирующей КДВКФ число сжатых рассеянных сигналов m-го направления, фиксируют значения задержки по времени, абсолютного доплеровского сдвига и направления прихода каждого сжатого сигнала, по которым принимают решение об обнаружении ВО.
Согласно изобретению, используя измеренные значения угловых координат βk и εk воздушного объекта в точках Ak траектории, где k - номер точки траектории, а также значения задержек по времени τk, вычисляют дальности
Figure 00000002
и
Figure 00000003
как
Figure 00000004
Figure 00000005
где
Figure 00000006
d - база системы;
с = 299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн, и определяют, используя формулы сферической тригонометрии, углы ck+1,k на плоскости Ak0A1 в виде
Figure 00000007
где
Δβk+1, k=βk+1-βk;
Δεk+1, k=εk+1-εk,
находят расстояния, пройденные объектом между точками Ak и Ak-1 траектории, как
Figure 00000008
и рассчитывают полупериметры P1k, P2k наклонных треугольников 0AkAk+1 и BAkAk-1, а также радиусы r1k, r2k окружностей, вписанных в смежные треугольники, которые принадлежат наклонным плоскостям, ограниченным траекторией полета объекта и наклонными дальностями
Figure 00000009
а затем определяют величины пространственных курсовых углов в виде
Figure 00000010
Figure 00000011
и, используя измеренные значения абсолютного доплеровского сдвига частоты ƒ∂k, вычисляют модули скоростей воздушного объекта в точках Ak, траектории как
Figure 00000012
где λ - длина волны излучения телевизионного центра,
после чего осуществляют построение траектории движения воздушного объекта в пространстве, используя измеренные значения его угловых координат, задержек отраженных от него сигналов подсвета и доплеровских сдвигов частоты на трассах распространения, а также рассчитанные значения наклонных дальностей, пространственных курсовых углов и скоростей движения объекта.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является реализация последовательности операций, обеспечивающей по результатам измерения УК, доплеровских сдвигов частоты и абсолютных задержек рассеянных сигналов, путем вычисления модулей КДВКФ, определение направления (курсовых углов) и скорости движения ВО относительно приемной станции, что позволяет производить расчеты экстраполированных значений координат этих ВО и, следовательно, прогнозировать траектории их движения относительно точки стояния ПС.
Предлагаемое изобретение не известно в современной радиотехнике, а также не известны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также имеющих свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, вытекает из них неочевидным образом и, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:
фигура 1 - схема взаимодействия бистатической РЛС и ВО;
фигура 2 - схема электрическая структурная системы, реализующей предложенный способ.
Для рассмотрения последовательности операций способа приведем несколько пояснений к фиг. 1. Бистатическая радиолокационная система состоит из ПС и ТЦ, расположенных на местности в точках 0 и В (фиг. 1) соответственно. На участке A1-А4 траектории объект движется равномерно и прямолинейно. Приняты следующие обозначения:
d - расстояние между ТЦ и ПС (база системы);
Figure 00000013
- наклонная дальность между ВО и ПС
Figure 00000014
Figure 00000015
- наклонная дальность между ВО и ТЦ
Figure 00000016
0A1Ak - наклонная плоскость, ограниченная отрезком A1-Ak траектории ВО и дальностями
Figure 00000017
BA1Ak - наклонная плоскость, ограниченная тем же отрезком траектории A1-Ak и дальностями
Figure 00000018
ck,k-1 - углы при вершине 0 треугольников между наклонными дальностями наклонной плоскости 0A1Ak
Figure 00000019
βk0 - азимут ВО относительно ПС
Figure 00000020
εk0 - угол места ВО относительно ПС
Figure 00000021
qk0 - пространственные курсовые углы ВО относительно приемной станции
Figure 00000021
qkB - горизонтальные курсовые углы ВО относительно ТЦ
Figure 00000022
Rk,k+1 - отрезки пути, пройденные ВО между точками Ak и Ak+1 траектории
Figure 00000021
V - вектор скорости объекта.
При реализации предложенного способа выполняют следующую последовательность операций.
1 Когерентно принимают двумя пространственно разнесенными диаграммами направленности антенной системы прямой радиосигнал с расширенным спектром, излучаемый передатчиком подсвета, и рассеянные воздушными объектами радиосигналы этого передатчика.
2 Осуществляют двумерную корреляционную фильтрацию принятых сигналов в частотно - временной области, обеспечивая режекцию мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета, являющегося когерентной помехой, маскирующей слабые рассеянные воздушными объектами радиосигналы.
3 Определяют по максимумам модуля результирующей КДВКФ число сжатых рассеянных сигналов m-го направления, фиксируют значения задержки по времени, абсолютного доплеровского сдвига и направления прихода каждого сжатого сигнала, по которым принимают решение об обнаружении ВО.
4 Используя измеренные значения угловых координат βk и εk воздушного объекта в точках Ak траектории, где k - номер точки траектории, а также значения задержек по времени τk, вычисляют наклонные дальности
Figure 00000023
для чего находят для точки А1 дальность
Figure 00000024
в виде
Figure 00000025
Затем определяют из Δ0А1В по теореме косинусов величину
Figure 00000026
и находят значения углов Ak0B в соответствии с правилами сферической тригонометрии как
Figure 00000027
Используя соотношения (1-3), получают формулу
Figure 00000028
или, после преобразования
Figure 00000029
с учетом которого определяют наклонную дальность ВО - ПС в виде
Figure 00000030
Учитывая связь sin2 ∠A10B=sin2β1-sin2ε1+sin2β1sin2ε1, представляют эту формулу как
Figure 00000031
Последовательно повторяя операции (1-5), находят наклонные дальности
Figure 00000032
в виде
Figure 00000033
Figure 00000034
где
Figure 00000035
d - база системы;
с = 299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.
5 Осуществляют, используя формулы сферической тригонометрии, пересчет измеренных УК βk0 и εk0, а также их приращений Δβk+1, k и Δεk+1, k в углы ck+1, k при вершинах треугольников Ak0Ak+1, образованных на наклонной плоскости A10Ak наклонными дальностями
Figure 00000036
и отрезками
Figure 00000037
траектории ВО (каждый из них является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβk+1, k и Δεk+1, k, лежащими на линиях координат азимута и угла места, и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути, пройденному ВО за время Δtk,1=tk-t1) и определяют углы ck+1, k на наклонной плоскости A10Ak как
Figure 00000038
где Δβk+1, k=βk+1-βk;
Δεk+1, k=εk+1-εk.
6 Находят, используя теорему косинусов, расстояния, пройденные объектом между точками Ak и Ak-1 траектории, в виде
Figure 00000039
и рассчитывают полупериметры P1k, P2k наклонных треугольников 0AkAk+1 и BAkAk-1, а также радиусы r1k, r2k окружностей, вписанных в смежные треугольники, которые принадлежат наклонным плоскостям, ограниченным траекторией полета объекта и наклонными дальностями
Figure 00000040
как
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
7 Определяют величины пространственных курсовых углов qk0, qkB в виде
Figure 00000045
Figure 00000046
и, используя измеренные значения абсолютного доплеровского сдвига частоты ƒ∂k, вычисляют модули скоростей воздушного объекта в точках Ak траектории как
Figure 00000047
где λ - длина волны излучения телевизионного центра.
8 Осуществляют построение траектории движения ВО в пространстве, используя измеренные значения его угловых координат, задержек отраженных от него сигналов подсвета и доплеровских сдвигов частоты на трассах распространения, а также рассчитанные значения наклонных дальностей, пространственных курсовых углов и скоростей движения объекта.
Примером системы, реализующей предложенный способ, является полуактивная бистатическая радиолокационная система, структурная схема которой приведена на фиг. 2. В состав этой РЛС входят:
1 - антенная система (АС), содержащая антенну А1 приема рассеянного объектом сигнала и антенну А2 приема прямого сигнала ТЦ;
2 - блок управления антенной системой (БУАС);
3 - двухканальное радиоприемное устройство (2кРПУ);
4 - двухканальный аналого-цифровой преобразователь (2кАЦП);
5 - формирователь опорных сигналов (ФОС);
6 - вычислитель модуля двумерной взаимно корреляционной функции (ВМДКФ);
7 - устройство обнаружения ВО (УОВО);
8 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
9 - устройство управления (УУ):
10 - вычислитель наклонных дальностей (ВИД) РЛС - ВО;
11 - вычислитель курсовых углов и модулей векторов скорости (ВКУС) ВО;
12 - построитель траекторий (ПТ) ВО.
На фигуре 2 использованы дополнительные сокращения:
КУ - команда управления,
ЦП - цифровой поток.
Полуактивная бистатическая РЛС содержит (фиг. 2) АС 1, выход антенны А1 которой подключен к первому входу 2кРПУ 3; выход антенны А2 упомянутой АС 1 подключен ко второму входу 2кРПУ 3, к третьему входу которого подключен первый выход ФОС 5. Вход АС 1 соединен с первым выходом БУАС 2, второй выход которого соединен с одноименным входом УОВО 7. Один выход 2кРПУ 3 подключен к первому входу 2кАЦП 4, а другой выход 2кРПУ 3 - ко второму входу 2кАЦП 4, к третьему входу которого подключен второй выход ФОС 5. Один выход 2кАЦП 4 подключен к первому входу ВМДКФ 6, а другой выход 2кАЦП 4 - ко второму входу ВМДКФ 6, к третьему входу которого подключен первый выход УУ 9.
Выход ВМДКФ 6 подключен к первому входу УОВО 7, к третьему входу которого подключен второй выход УУ 9. Выход УОВО 7 подключен к первому входу ОЗУ 8, ко второму входу которого подключен третий выход УУ 9. Выход ОЗУ 8 подключен к четвертому входу УУ 9, четвертый выход которого соединен со входом БУАС 2.
В состав полуактивной бистатической РЛС введены вновь ВНД 10, ВКУС 11 и ПТ 12. Выход ВНД 10 подключен к первому входу УУ 9, пятый выход которого подключен ко входу ВНД 10. Выход ВКУС 11 подключен ко второму входу УУ 9, шестой выход которого подключен ко входу ВКУС 11. Выход ПТ 12 подключен к третьему входу УУ 9, седьмой выход которого подключен ко входу ПТ 12. Восьмой выход УУ 9 является выходом РЛС.
Полуактивная бистатическая РЛС работает следующим образом. Сигналы, отраженные от ВО, и прямой радиосигнал ТЦ принимаются антеннами А1 и А2 с пространственно разнесенными диаграммами направленности, входящими в состав АС 1. При этом антенной А1 под управлением БУАС 2 осуществляется пространственный поиск в заданном секторе углов. Принятые сигналы когерентно переносятся в 2кРПУ 3 на промежуточную частоту и затем подвергаются аналого-цифровому преобразованию в 2кАЦП 4. Когерентность преобразования обеспечивается за счет использования высокостабильных опорных сигналов, синтезируемых в ФОС 5.
Режекция мощного прямого радиосигнала ТЦ, являющегося когерентной помехой, маскирующей слабые рассеянные воздушными объектами радиосигналы, осуществляется ВМДКФ 6. При этом фиксируются значения задержек по времени τi, абсолютного доплеровского сдвига ƒ∂i и направления прихода каждого отраженного сигнала (угловые координаты βi и εi). Путем сравнения с пороговым значением модуля двумерной корреляционной функции в УОВО 7 принимается решение об обнаружении отраженного от ВО сигнала в направлении βi, εi. Значения величин τi, ƒ∂i, βi, εi запоминаются в ОЗУ 8.
Далее в ВНД 10 под воздействием команд управления, поступающих из УУ 9, осуществляется расчет по измеренным значениям τi, βi, εi величин наклонных дальностей ПС - ВО и ТЦ - ВО по формулам (6, 7). В устройстве ВКУС 11 осуществляется расчет пространственных курсовых углов qi0, qjB и модулей векторов скорости движения ВО относительно ПС на основе расчетных значений наклонных дальностей и измеренных величин ƒ∂i. Прокладка траекторий ВО относительно ПС осуществляется в ПТ 12 по значениям измеренных УК и расчетных значений наклонных дальностей, пространственных курсовых углов и скоростей движения лоцируемых объектов.
Реализация способа и устройства на его основе не встречает затруднений при современном уровне развития радиотехники и устройств цифровой обработки сигналов. Возможность реализации предложенного способа обеспечивает ему критерий «промышленная применимость».
Таким образом, использование способа определения параметров движения и траекторий ВО при полуактивной бистатической радиолокации с предложенной последовательностью операций обеспечивает, по сравнению с прототипом, определение наклонных дальностей ПС - ВО, курсовых углов и скоростей наблюдаемых объектов, построение траекторий их движения и определение экстраполированных значений координат ВО на основе измеренных значений угловых координат, задержек отраженных объектами сигналов относительно опорных, а также доплеровских сдвигов частоты принятых сигналов.

Claims (17)

  1. Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации, при котором когерентно принимают двумя пространственно разнесенными диаграммами направленности антенной системы прямой радиосигнал с расширенным спектром, излучаемый передатчиком подсвета, и рассеянные воздушными объектами радиосигналы этого передатчика, осуществляют двумерную корреляционную фильтрацию принятых сигналов в частотно-временной области, обеспечивая режекцию мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета, являющегося когерентной помехой, определяют по максимумам модуля результирующей комплексной двухмерной взаимно корреляционной функции число сжатых рассеянных сигналов m-го направления, фиксируют значения задержки по времени, абсолютного доплеровского сдвига и направления прихода каждого сжатого сигнала, по которым принимают решение об обнаружении воздушного объекта, отличающийся тем, что, используя полуактивную бистатическую радиолокационную систему, состоящую из приемной станции и телевизионного центра, расположенных на местности в точках 0 и В, расстояние между которыми образует базу системы d, измеряют значения угловых координат βk и εk воздушного объекта в точках Ak траектории, где k - номер точки траектории, а также значения задержек по времени τk, вычисляют дальности
    Figure 00000048
    и
    Figure 00000049
    как
  2. Figure 00000050
  3. Figure 00000051
  4. где
    Figure 00000052
  5. с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн, и определяют, используя формулы сферической тригонометрии, углы ck+1,k на плоскости Ak0A1 в виде
  6. Figure 00000053
  7. где Δβk+1,k=βk+1-βk;
  8. Δεk+1,k=εk+1-εk,
  9. находят расстояния, пройденные объектом между точками Ak и Ak-1 траектории, как
  10. Figure 00000054
  11. и рассчитывают полупериметры P1k, P2k наклонных треугольников 0AkAk+1 и BAkAk-1, а также радиусы r1k, r2k окружностей, вписанных в смежные треугольники, которые принадлежат наклонным плоскостям, ограниченным траекторией полета объекта и наклонными дальностями
    Figure 00000055
    Figure 00000056
    а затем определяют величины пространственных курсовых углов в виде
  12. Figure 00000057
  13. Figure 00000058
  14. и, используя измеренные значения абсолютного доплеровского сдвига частоты ƒ∂k, вычисляют модули скоростей воздушного объекта в точках Ak, траектории как
  15. Figure 00000059
  16. где λ - длина волны излучения телевизионного центра,
  17. после чего осуществляют построение траектории движения воздушного объекта в пространстве, используя измеренные значения его угловых координат, задержек отраженных от него сигналов подсвета и доплеровских сдвигов частоты на трассах распространения, а также рассчитанные значения наклонных дальностей, пространственных курсовых углов и скоростей движения объекта.
RU2018125616A 2018-07-11 2018-07-11 Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации RU2687240C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125616A RU2687240C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125616A RU2687240C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687240C1 true RU2687240C1 (ru) 2019-05-08

Family

ID=66430500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125616A RU2687240C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687240C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751999C1 (ru) * 2020-08-24 2021-07-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" Способ полуактивно-пассивного бистатического определения местоположения цели
RU2810525C1 (ru) * 2023-07-11 2023-12-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6389974B1 (en) * 2000-04-24 2002-05-21 Raytheon Company Passive doppler fuze
WO2003079041A2 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Lockheed Martin Corporation System and method for target signature calculation and recognition
RU2337378C1 (ru) * 2007-07-02 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных рлс
JP2012233824A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Toshiba Corp パッシブレーダ装置、誘導装置及び電波検出方法
RU2471199C1 (ru) * 2011-06-27 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Способ пассивного обнаружения подвижных объектов
RU150931U1 (ru) * 2013-11-19 2015-03-10 Геннадий Николаевич Майков Полуактивная радиолокационная станция обнаружения стартующих космических аппаратов и баллистических ракет в поле подсвета спутникового цифрового телевизионного вещания
RU2660160C1 (ru) * 2017-08-01 2018-07-05 Михаил Тимурович Балдычев Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6389974B1 (en) * 2000-04-24 2002-05-21 Raytheon Company Passive doppler fuze
WO2003079041A2 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Lockheed Martin Corporation System and method for target signature calculation and recognition
RU2337378C1 (ru) * 2007-07-02 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных рлс
JP2012233824A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Toshiba Corp パッシブレーダ装置、誘導装置及び電波検出方法
RU2471199C1 (ru) * 2011-06-27 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Способ пассивного обнаружения подвижных объектов
RU150931U1 (ru) * 2013-11-19 2015-03-10 Геннадий Николаевич Майков Полуактивная радиолокационная станция обнаружения стартующих космических аппаратов и баллистических ракет в поле подсвета спутникового цифрового телевизионного вещания
RU2660160C1 (ru) * 2017-08-01 2018-07-05 Михаил Тимурович Балдычев Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751999C1 (ru) * 2020-08-24 2021-07-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" Способ полуактивно-пассивного бистатического определения местоположения цели
RU2816506C2 (ru) * 2021-11-17 2024-04-01 Александр Александрович Горшков Способ активной многопозиционной радиолокации многоэлементной цели
RU2810525C1 (ru) * 2023-07-11 2023-12-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dabove et al. Indoor positioning using Ultra-wide band (UWB) technologies: Positioning accuracies and sensors' performances
Rahman Fundamental principles of radar
RU2440588C1 (ru) Способ пассивного радиомониторинга воздушных объектов
RU2682661C1 (ru) Способ активной обзорной моноимпульсной радиолокации с инверсным синтезированием апертуры антенны
RU2557808C1 (ru) Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором
Monta et al. Evaluation of ultra wideband indoor localization with trilateration and min-max techniques
RU2735744C1 (ru) Способ обзорной однопозиционной трилатерационной некогерентной радиолокации воздушных целей
RU2713498C1 (ru) Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
Kulikov et al. Weighted pseudo-range method of positioning in local ultra-wide band navigation systems
RU2506605C2 (ru) Дальномерный способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2617830C1 (ru) Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа
RU2275649C2 (ru) Способ местоопределения источников радиоизлучения и пассивная радиолокационная станция, используемая при реализации этого способа
RU2687240C1 (ru) Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации
RU2298805C2 (ru) Способ определения координат источника радиоизлучения (варианты) и радиолокационная станция для его реализации
CN1601298A (zh) 一种机载雷达的模型化杂波多普勒参数估计方法
Wielgo et al. Doppler only localization in GSM-based passive radar
Elfadil et al. Indoor navigation algorithm for mobile robot using wireless sensor networks
RU2444753C1 (ru) Способ радиоконтроля воздушных объектов
RU2444756C1 (ru) Способ обнаружения и локализации воздушных объектов
Cuccoli et al. Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements
CN114047501A (zh) 一种基于毫米波雷达的室内定位系统
Promwong et al. UWB transmission measurement and modeling for indoor localization
Mecatti et al. A novel ground based multi bistatic radar for interferometric measurement of displacement vector
RU2362182C1 (ru) Способ измерения радиальной скорости объекта и радиолокационная станция для его реализации
Bin et al. A single-observer passive location algorithm base on weighted least squares criterion