RU2693048C1 - Radar targets on the background of underlying surface selection method - Google Patents
Radar targets on the background of underlying surface selection method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693048C1 RU2693048C1 RU2018115245A RU2018115245A RU2693048C1 RU 2693048 C1 RU2693048 C1 RU 2693048C1 RU 2018115245 A RU2018115245 A RU 2018115245A RU 2018115245 A RU2018115245 A RU 2018115245A RU 2693048 C1 RU2693048 C1 RU 2693048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- polarization
- target
- range
- horizontally
- Prior art date
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
- G01S13/52—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
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/5242—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi with means for platform motion or scan motion compensation, e.g. airborne MTI
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/288—Coherent receivers
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может найти применение в радиолокаторах, которые обеспечивают получение полной поляризационной матрицы рассеивания.The invention relates to radar and can be used in radars, which provide a full polarization scattering matrix.
Современные методы селекции радиолокационных целей основаны на анализе статистических характеристик сигналов, рассеянных целью. При этом одной из информационных характеристик является поляризационная матрица рассеивания (ПМР) и анализ ее статистических характеристик. В большинстве исследований, выполненных как в России, так и за рубежом анализируются характеристики ПМР для одного элемента разрешенияModern methods for selecting radar targets are based on an analysis of the statistical characteristics of signals scattered by a target. At the same time, one of the informational characteristics is the polarization dispersion matrix (PMR) and the analysis of its statistical characteristics. The majority of studies performed both in Russia and abroad analyze the characteristics of the PMR for one element of the resolution
Известен способ селекции радиолокационных целей при управлении движением воздушного и морского транспорта на фоне мешающих отражений и помех (см. патент РФ №2256194 от 10.07.2003 г., МПК G01S 13/04). Способ селекции заключается в том, что радиолокационная цель с известными поляризационными параметрами облучается сигналами линейной поляризации с вращающейся плоскостью поляризации. В отраженном от цели сигнале выделяют вторую и четвертую относительно частоты вращения плоскости поляризации исходного сигнала гармоники, параметры которых (амплитуды и фазы) и являются поляризационными параметрами цели. Решение о наличии или отсутствии селектируемой цели принимается на основе решающего правила, представляющего собой линейную комбинацию поляризационных параметров с коэффициентами, определяемыми статистическими характеристиками поляризационных параметров при наличии и при отсутствии цели. Порог принятия решения решающего правила определяется критерием максимального правдоподобия и принимается равным единице. Достигаемый технический результат - повышение эффективности селекции цели с известными поляризационными параметрами, т.е. при заданной вероятности ложной тревоги снижение до минимума вероятности принятия решения об отсутствии цели при ее наличии (вероятности пропуска цели).There is a method of selection of radar targets when controlling the movement of air and sea transport against the background of interfering reflections and interferences (see RF patent №2256194 of July 10, 2003, IPC G01S 13/04). The method of selection is that a radar target with known polarization parameters is irradiated with linear polarization signals with a rotating plane of polarization. In the signal reflected from the target, the second and fourth signals are separated relative to the frequency of rotation of the polarization plane of the original harmonic signal, whose parameters (amplitudes and phases) are the polarization parameters of the target. The decision on the presence or absence of a selectable goal is made on the basis of a decision rule, which is a linear combination of polarization parameters with coefficients determined by the statistical characteristics of polarization parameters with and without the goal. The decision decision threshold of the decision rule is determined by the maximum likelihood criterion and is assumed to be equal to one. Achievable technical result is an increase in the efficiency of selection of a target with known polarization parameters, i.e. for a given probability of false alarm, reducing to a minimum the probability of making a decision about the absence of a target, if present (the probability of missing a target).
Известен способ обнаружения и селекции радиолокационных сигналов по поляризационному признаку (см. патент РФ №2476903 от 09.03.2011 МПК: G01S 13/04)There is a method of detection and selection of radar signals on the polarization basis (see RF patent №2476903 from 09.03.2011 IPC: G01S 13/04)
Сущность изобретения заключается в приеме двух ортогональных по поляризации компонент сигнала, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, запоминание их в устройствах памяти, интерполирование цифровых сигналов, запоминание интерполированных цифровых сигналов, последующие определения отношения амплитуд и разности фаз ортогональных компонент селектируемого сигнала, вычисление совокупного поляризационного параметра принимаемого сигнала - угла эллиптичности и принятие решения о наличии или отсутствии селектируемого сигнала в соответствии с критерием Неймана-Пирсона.The invention consists in receiving two signal components that are orthogonal in polarization, converting analog signals into digital form, storing them in memory devices, interpolating digital signals, storing interpolated digital signals, and subsequently determining the ratio of amplitudes and phase differences of the selectable signal, calculating the total polarization parameter the received signal - the angle of ellipticity and the decision on the presence or absence of a selectable signal la in accordance with the Neumann-Pearson criterion.
Недостатком указанного способа является то, что обнаружение радиолокационных целей производится по энергетическому совокупному параметру (при этом не учитываются априорные вероятности о поляризации отраженного сигнала), что не позволяет произвести согласованное по поляризации обнаружение и селекцию отраженных сигналов.The disadvantage of this method is that the detection of radar targets is performed according to the energy cumulative parameter (this does not take into account a priori probabilities of polarization of the reflected signal), which does not allow the detection and selection of reflected signals that are matched to polarization.
Технической задачей для реализации селекции радиолокационных целей на фоне подстилающей поверхности является разработка алгоритма, позволяющего разнести составляющие поляризационных характеристик целей и фона на основе совместного анализа матриц рассеяния по стробам дальности (элементам разрешения ΔR) в заданном угловом направлении.The technical task to implement the selection of radar targets on the background of the underlying surface is to develop an algorithm to separate the components of the polarization characteristics of the targets and the background based on a joint analysis of the scattering matrices across the range gates (resolution elements ΔR) in a given angular direction.
В настоящем изобретении рассматривается совокупность последовательно расположенных элементов разрешения и, соответственно ПМР, принадлежащие каждому из них. Реализация такого алгоритма селекции возможна с помощью радиолокатора обладающего высоким разрешением с помощью широкополосного сигнала, при этом разрешение по дальности - не хуже 8 метров.In the present invention is considered a set of consecutive elements of the resolution and, accordingly, PMR, belonging to each of them. Such a selection algorithm can be implemented using a high-resolution radar using a broadband signal, while the range resolution is at least 8 meters.
Для решения поставленной задачи в способе селекции радиолокационных целей на фоне подстилающей поверхности, заключающемся в облучении цели двумя линейно ортогонально поляризованными волнами, приеме отраженных волн, разделении их на вертикальную и горизонтальную составляющие, формировании матрицы на основе поляризационных характеристик, при котором облучение цели и фона, производят линейно поляризованными волнами, излучающими в диапазоне широкополосного спектра частот не менее 20 МГц, регистрируют амплитуды uГГ - горизонтально излученной поляризации - горизонтально принятой, uГВ - горизонтально излученной поляризации - вертикально принятой, uГВ - вертикально излученной поляризацией - горизонтально принятой, uВВ - вертикально излученной поляризацией - вертикально принятой, и формировании полной поляризационной матрицы для каждого i-го строба дальности, размер которого определен шириной спектра зондирующего сигнала, затем последовательно полученные поляризационные матрицы рассеивания для каждого i-го строба дальности преобразуют в матрицу наблюдений А следующего видаTo solve the problem in the method of selection of radar targets on the background of the underlying surface, which consists in irradiating the target with two linearly orthogonally polarized waves, receiving reflected waves, dividing them into vertical and horizontal components, forming a matrix based on polarization characteristics, in which the target and background irradiation produce linearly polarized waves emitting in the range of the broadband frequency spectrum of at least 20 MHz, record the amplitudes u GG - horizontally emit polarized - horizontally accepted, u HS - horizontally radiated polarization - vertically received, u HS - vertically radiated polarization - horizontally received, u BB - vertically radiated polarization - vertically accepted, and the formation of a full polarization matrix for each i-th range gate, the size of which is determined by the width of the spectrum of the probing signal, then successively obtained polarization scattering matrices for each i-th range gate are transformed into the following type of observation matrix A
где u - комплексная амплитуда сигнала, при этом каждая строка матрицы наблюдений соответствует поляризационным составляющим рассеянного сигнала, а количество строк соответствует количеству обрабатываемых элементов разрешения по дальности, размерность матрицы 4*n, где n - число обрабатываемых стробов дальности, полученную матрицу нормируют и далее формируют корреляционную матрицу, для которой вычисляют собственные значения и собственные вектора, формируя, таким образом, новую систему координат, а затем на полученные оси новой системы координат проецируют нормированную матрицу наблюдений А и выполняют нормировку, в результате получают матрицу вкладов VK наблюдений от видаwhere u is the complex amplitude of the signal, with each row of the matrix of observations corresponding to the polarization components of the scattered signal, and the number of rows corresponds to the number of processed elements of the range resolution, the matrix dimension is 4 * n, where n is the number of processed gates of the range, the resulting matrix is normalized and then formed the correlation matrix for which the eigenvalues and eigenvectors are calculated, thus forming a new coordinate system, and then on the resulting axes of the new system to ordinate projecting normalized observation matrix A and normalization is performed as a result of deposits obtained from the observation matrix VK kind of
которую и используют для селекции цели на фоне подстилающей поверхности, при этом поиск и обнаружение цели в первую очередь выполняют по уровню сигнала в первом столбце матрицы вкладов наблюдений, а для распознавания цели на фоне подстилающей поверхности используют сигналы остальных столбцов.which is used to select a target against the background of the underlying surface, while the search and detection of the target is primarily carried out by the signal level in the first column of the observation contribution matrix, and the signals from the remaining columns are used to recognize the target against the underlying surface.
Радиолокатор обеспечивает получение полной поляризационной матрицы в каждом стробе дальности в заданном азимутальном направлении, размер строба дальности не превышает некоторой, наперед заданной величины - разрешающей способности. При этом полагают, что разрешающая способность не хуже 8 метров (ширина спектра сигнала не менее 20 МГц). Вообще говоря, величина разрешающей способности по дальности ΔR зависит от габаритов цели L и должно выполняться соотношение ΔR ≤ L.The radar provides a full polarization matrix in each range gate in a given azimuthal direction, the size of the range gate does not exceed a certain predetermined value - resolution. It is assumed that the resolution is not worse than 8 meters (the width of the signal spectrum is at least 20 MHz). Generally speaking, the magnitude of the resolution in distance ΔR depends on the dimensions of the target L and the relation ΔR ≤ L. must be satisfied.
Для каждого i-го строба дальности получают полную поляризационную матрицу рассеивания Pi For each i-th strobe range receive the full polarization scattering matrix P i
Последовательно полученные матрицы рассеяния раскладываются в строку и образуют матрицу наблюдений следующего видаSuccessively obtained scattering matrices are expanded into a row and form the following observation matrix
Всего состояний четыре. Первый индекс соответствует номеру элемента разрешения по дальности, всего элементов дальности - М. При этом значения ui,j могут быть и комплексными и действительными. Далее рассматривается более общий случай - комплексные значения ui, j. В этой матрице второй индекс элемента соответствует состоянию поляризации: 1 - горизонтальная поляризация передатчика и горизонтальная поляризация приемника (ГГ); 2 - горизонтальная поляризация передатчика, вертикальная поляризация приемника (ГВ); 3 - вертикальная поляризация передатчика, вертикальная поляризация приемника (ВВ); 4 - вертикальная поляризация передатчика, горизонтальная поляризация приемника (ВГ).There are four states in total. The first index corresponds to the number of the element of resolution in range, the entire elements of the range - M. In this case, the values of u i, j can be both complex and valid. Further, a more general case is considered — the complex values of u i, j . In this matrix, the second element index corresponds to the polarization state: 1 — horizontal polarization of the transmitter and horizontal polarization of the receiver (YY); 2 - horizontal polarization of the transmitter, vertical polarization of the receiver (GW); 3 - vertical polarization of the transmitter, vertical polarization of the receiver (BB); 4 - vertical polarization of the transmitter, horizontal polarization of the receiver (VG).
Полученную матрицу наблюдений (2) нормируют. Для этого вычисляют математическое ожидание moj по столбцам (поляризациям) по формуле The resulting matrix of observations (2) is normalized. To do this, calculate the expectation of mo j on the columns (polarizations) by the formula
и дисперсиюand variance
Элементы матрицы нормализованных значений UN вычисляются по формулеThe elements of the matrix of normalized values of UN are calculated by the formula
Затем, в соответствии с алгоритмом метода главных компонент вычисляется корреляционная матрица по формулеThen, in accordance with the algorithm of the principal component method, the correlation matrix is calculated using the formula
где символ * означает комплексное сопряжение, а Т - транспонирование матрицы. В результате получим матрицу размерности 4×4, которая является Эрмитовой.where the symbol * means complex conjugation, and T is the matrix transposition. As a result, we obtain a 4 × 4 matrix, which is Hermitian.
Для этой матрицы вычисляют собственные значения и, соответствующие им, собственные вектора.For this matrix, eigenvalues and, corresponding to them, eigenvectors are calculated.
В результате вычислений имеем вектор собственных значений -SZ:As a result of the calculations, we have the vector of eigenvalues -SZ:
значения которого действительные и неотрицательные, и упорядочиваем их по убыванию. Для этих собственных значений (7) вычисляем собственные вектора SVU и формируем матрицу собственных векторов видаvalues of which are real and non-negative, and order them in descending order. For these eigenvalues (7), we calculate the eigenvectors of SVU and form the matrix of eigenvectors of the form
Полученные собственные вектора образуют новую систему координат. Рассчитываем проекции нормированной матрицы наблюдений UN на эти новые оси координат, которые принято называть факторами Fk. В матричной форме операция записывается какThe resulting eigenvectors form a new coordinate system. We calculate the projections of the normalized matrix of observations UN on these new coordinate axes, which are commonly called the factors Fk. In matrix form, the operation is written as
Выполняем нормировкуPerform normalization
и образуем матрицу вкладов наблюдений VK and form the matrix of contributions of observations VK
Полученная матрица (11) содержит четыре столбца, по числу факторов и М строк, соответствующих стробам дальности.The resulting matrix (11) contains four columns, by the number of factors and M rows, corresponding to the distance gates.
При этом в каждом столбце значения нормированы к единице. То есть сумма элементов каждого столбца равна единице.In this case, in each column, the values are normalized to unity. That is, the sum of the elements of each column is equal to one.
Изобретение поясняется чертежом, где показаны:The invention is illustrated in the drawing, which shows:
на фиг. 1 - вид радиолокационной сцены для одного азимутального направления и расположение стробов дальности,in fig. 1 is a view of the radar scene for one azimuth direction and the location of range gates,
на фиг. 2 - структурная схема алгоритма,in fig. 2 - block diagram of the algorithm,
на фиг. 3 - модель радиолокационной сцены,in fig. 3 - model of the radar scene,
на фиг. 4 - Значения ЭПР (эффективной площади рассеяния) для модельнойin fig. 4 - Values of ESR (effective area of dispersion) for the model
сцены,scenes that
на фиг. 5 - собственные значения матрицы корреляций,in fig. 5 - eigenvalues of the correlation matrix,
на фиг.6 - вклады наблюдений.figure 6 - contributions of the observations.
Обнаружение цели и ее селекция на фоне природных образований с помощью матрицы вкладов (11) выполняется следующим образом.Target detection and its selection against the background of natural formations using the matrix of contributions (11) is performed as follows.
Уровень сигнала в первом факторе (значения в первом столбце) (см. фиг. 2) определяется общей энергией отраженного сигнала, поэтому поиск и обнаружение цели в первую очередь выполняется по уровню сигнала в первом столбце. Для распознавания цели на фоне подстилающей поверхности используются сигналы остальных столбцов.The signal level in the first factor (the values in the first column) (see Fig. 2) is determined by the total energy of the reflected signal, therefore, the search and detection of a target is primarily performed by the signal level in the first column. To recognize the target against the underlying surface, the signals from the remaining columns are used.
Регулярная цель (состоящая из набора отражателей) дает отклик в первом и втором факторах, то есть значения первого и второго столбца для соответствующего строба дальности (строки матрицы) превышают пороги обнаружения. В то же самое время значения по третьему и четвертому фактору (в третьем и четвертом столбце соответственно) не превышают пороговый уровень.A regular target (consisting of a set of reflectors) responds in the first and second factors, that is, the values of the first and second columns for the corresponding range gate (matrix rows) exceed the detection thresholds. At the same time, the values for the third and fourth factors (in the third and fourth columns, respectively) do not exceed the threshold level.
Нерегулярные цели, которые содержат множества неупорядоченных элементов, такие как трава, мелкая растительность и деревья, преимущественно группируются в третьем и четвертом факторах. Кроме того при высоком разрешении (1 м) прослеживается зеркальное отражение цели от поверхности.Irregular targets that contain a variety of disordered elements, such as grass, shallow vegetation, and trees, are mainly grouped in the third and fourth factors. In addition, at high resolution (1 m), a mirror image of the target from the surface can be traced.
В случае, когда требуется обнаружить цель на поверхности и не классифицировать саму поверхность алгоритм обнаружения можно представить в видеIn the case when it is required to detect a target on the surface and not to classify the surface itself, the detection algorithm can be represented as
Пороги обнаружения Р1 и Р2, по-видимому, следует подбирать по результатам экспериментов или используя адаптивный алгоритм с постоянным уровнем ложных тревог. При моделировании и отладке алгоритма селекции за основу можно взять следующие значенияThe detection thresholds for P1 and P2, apparently, should be selected according to the results of experiments or using an adaptive algorithm with a constant level of false alarms. When modeling and debugging the selection algorithm, the following values can be taken as a basis
Данный алгоритм поясняется на примере, где представлена реализация способа селекции цели на модели радиолокационной сцены (фиг. 1)This algorithm is illustrated with an example, where the implementation of the method for selecting a target on the model of a radar scene is shown (Fig. 1)
Объект (самоходная гаубица Palladin) расположен на неровной поверхности среди кустарника и дерева).The object (self-propelled howitzer Palladin) is located on an uneven surface among bushes and wood).
Угловой сектор по азимуту составляет 0,3 градуса, разрешение по дальности 1 м, всего моделировалось 40 стробов дальности.The angular sector in azimuth is 0.3 degrees, the distance resolution of 1 m, a total of 40 range gates were simulated.
В результате моделирования, для каждого строба дальности получены полные поляризационные матрицы видаAs a result of the simulation, for each range gate, full polarization matrices of the form were obtained.
где σi,ИП - ЭПР в i-м элементе разрешения с соответствующей поляризацией излучения (И) и приема (П) с учетом переотражений.where σ i, PI - EPR in the i-th resolution element with the corresponding polarization of radiation (I) and reception (P), taking into account the reflections.
Для модели радиолокационной сцены результаты расчета имеют вид, приведенный в таблице 1. В столбцах таблицы значения элементов поляризационной матрицы рассеивания, полученные по результатам моделирования. Строки таблицы соответствуют стробам дальности. Для реальных измерений РЛС эта таблица соответствует зондированию в одном азимутальном направлении по всем дальностным стробам за период накопления.For the radar scene model, the calculation results have the form shown in Table 1. In the columns of the table, the values of the elements of the polarization scattering matrix obtained from the simulation results. The rows of the table correspond to the range gates. For real radar measurements, this table corresponds to sounding in one azimuthal direction over all distance gates during the accumulation period.
Нетрудно видеть, (табл. 1 и фиг. 4), что матрицы рассеяния не являются симметричными, элементы побочной диагонали не равны между собой, поскольку при моделировании учтены переотражения. Сигнал от цели и природных образований в основном сосредоточен на согласованных поляризациях и нет разделения цели и природных образований.It is not difficult to see (Table 1 and Fig. 4) that the scattering matrices are not symmetric, the elements of the secondary diagonal are not equal to each other, since the reflections are taken into account in the simulation. The signal from the target and the natural formations is mainly focused on coordinated polarizations and there is no separation of the target and the natural formations.
Для таблицы 1 исходных данных (матрицы наблюдений) корреляционная матрица имеет вид, приведенный в таблице 2.For table 1 of the original data (matrix of observations), the correlation matrix has the form given in table 2.
Для этой корреляционной матрицы получены следующие собственные значенияThe following eigenvalues are obtained for this correlation matrix.
В соответствие с полученным распределением дисперсий (табл. 3) и величин собственных значений (фиг. 5), можно было бы ограничиться двумя первыми собственными значениями или даже одним, поскольку именно они объясняют практически 99% дисперсии.In accordance with the distribution of dispersions obtained (Table 3) and values of eigenvalues (Fig. 5), one could limit oneself to two first eigenvalues or even one, since they explain almost 99% of the variance.
Попутно заметим, что собственные вектора и собственные числа корреляционной матрицы обладают рядом полезных свойств: 1) линейно-независимы, что позволяет использовать их в качестве базиса; 2) собственные числа неотрицательные и действительные; 3) собственные векторы ортогональны друг другу и образуют ортонормированное множество.At the same time, we note that the eigenvectors and eigenvalues of the correlation matrix have a number of useful properties: 1) linearly independent, which allows them to be used as a basis; 2) the eigenvalues are non-negative and real; 3) the eigenvectors are orthogonal to each other and form an orthonormal set.
Сумма собственных чисел корреляционной матрицы равна следу этой матрицы, а их произведение определителю.The sum of the eigenvalues of the correlation matrix is equal to the trace of this matrix, and their product is the determinant.
Рассмотрим матрицу собственных векторов, образованных вектором собственных значений. То есть, по сути, матрицу перехода от поляризационного базиса к факторному.Consider the matrix of eigenvectors formed by the vector of eigenvalues. That is, in essence, the matrix of transition from the polarization basis to the factor basis.
Можно отметить следующее.It may be noted the following.
Факторам 1 и 2 - можно приписать физический смысл общей энергетики
Фактор 3 - влияние основных поляризацийFactor 3 - the influence of the main polarizations
Фактор 4 - влияние перекрестных поляризаций.Factor 4 - the effect of cross-polarization.
Дальнейшим шагом является расчет вклада наблюдений (поляризационной матрицы по стробам дальности) в соответствующие факторы. По сути, расчет проекций на новые оси координат - факторы.The next step is to calculate the contribution of the observations (polarization matrix by range gates) to the relevant factors. In fact, the calculation of projections on new coordinate axes are factors.
Вклады наблюдений в табличном виде приведены в таблице 5 и на фиг. 6.The contributions of the observations in tabular form are shown in Table 5 and in FIG. 6
Из таблиц 1 и 5 и чертежа видно, что цель сосредоточена по факторным координатам 1 и 2, в то время как фоновые образования, такие как трава, кустарник и деревья сосредоточены в факторах 3 и 4.From tables 1 and 5 and the drawing it is clear that the target is concentrated on the factor coordinates 1 and 2, while background formations such as grass, shrubs and trees are concentrated in
На фиг. 6 видно, что цель сосредоточена в первом и втором факторе, а природные образования в 3- м и 4- м факторах.FIG. 6 that the goal is concentrated in the first and second factors, and natural formations in the 3rd and 4th factors.
Таким образом, использование описанного способа селекцииThus, the use of the described method of selection
радиолокационной цели на фоне подстилающей поверхности позволяет повысить достоверность распознавания цели на основе совместного анализа поляризационных матриц рассеяния по стробам дальности (элементам разрешения ΔR) в заданном угловом направлении.radar targets against the underlying surface allows you to increase the accuracy of target recognition based on a joint analysis of polarization scattering matrices for range gates (resolution elements ΔR) in a given angular direction.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115245A RU2693048C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Radar targets on the background of underlying surface selection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115245A RU2693048C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Radar targets on the background of underlying surface selection method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693048C1 true RU2693048C1 (en) | 2019-07-01 |
Family
ID=67252136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115245A RU2693048C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Radar targets on the background of underlying surface selection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693048C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717256C1 (en) * | 2019-09-11 | 2020-03-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of forming radar image of earth surface by onboard radar station |
CN112859007A (en) * | 2021-01-15 | 2021-05-28 | 西安大衡天成信息科技有限公司 | Polarization decomposition-based weak and small target detection and identification method under sea clutter background |
CN116008948A (en) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 北京东远润兴科技有限公司 | Radar positioning method, device, equipment and storage medium |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5055805A (en) * | 1989-10-02 | 1991-10-08 | Rockwell International Corporation | High speed polarization switch array for selecting a particular orthogonal polarization |
RU2038612C1 (en) * | 1992-05-22 | 1995-06-27 | Валентин Борисович Бахвалов | Range finder for locating low-altitude and low-speed targets in earth return background |
RU2166774C2 (en) * | 1999-06-01 | 2001-05-10 | Тамбовский военный авиационный инженерный институт | Method and gear to form polarization portrait of ground or sea surface in double-frequency radar with synthesized aperture |
US6842154B1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-01-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration | Dual polarization Vivaldi notch/meander line loaded antenna |
RU2256194C2 (en) * | 2003-07-10 | 2005-07-10 | Сургутский государственный университет ХМАО | Mode of selection of a radar target with known polarized parameters and arrangement for its realization |
WO2006133268A2 (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Signal Labs, Inc. | System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference |
JP2010256062A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Polarization radar device |
RU2476903C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Method of detecting and selecting radar signals based on polarisation feature and apparatus for realising said method |
-
2018
- 2018-04-24 RU RU2018115245A patent/RU2693048C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5055805A (en) * | 1989-10-02 | 1991-10-08 | Rockwell International Corporation | High speed polarization switch array for selecting a particular orthogonal polarization |
RU2038612C1 (en) * | 1992-05-22 | 1995-06-27 | Валентин Борисович Бахвалов | Range finder for locating low-altitude and low-speed targets in earth return background |
RU2166774C2 (en) * | 1999-06-01 | 2001-05-10 | Тамбовский военный авиационный инженерный институт | Method and gear to form polarization portrait of ground or sea surface in double-frequency radar with synthesized aperture |
RU2256194C2 (en) * | 2003-07-10 | 2005-07-10 | Сургутский государственный университет ХМАО | Mode of selection of a radar target with known polarized parameters and arrangement for its realization |
US6842154B1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-01-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration | Dual polarization Vivaldi notch/meander line loaded antenna |
WO2006133268A2 (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Signal Labs, Inc. | System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference |
JP2010256062A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Polarization radar device |
RU2476903C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Method of detecting and selecting radar signals based on polarisation feature and apparatus for realising said method |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717256C1 (en) * | 2019-09-11 | 2020-03-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of forming radar image of earth surface by onboard radar station |
CN112859007A (en) * | 2021-01-15 | 2021-05-28 | 西安大衡天成信息科技有限公司 | Polarization decomposition-based weak and small target detection and identification method under sea clutter background |
CN112859007B (en) * | 2021-01-15 | 2023-08-29 | 西安大衡天成信息科技有限公司 | Method for detecting and identifying weak and small targets under sea clutter background based on polarization decomposition |
CN116008948A (en) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 北京东远润兴科技有限公司 | Radar positioning method, device, equipment and storage medium |
CN116008948B (en) * | 2023-03-27 | 2023-09-22 | 北京东远润兴科技有限公司 | Radar positioning method, device, equipment and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | Radar target identification using one-dimensional scattering centres | |
RU2693048C1 (en) | Radar targets on the background of underlying surface selection method | |
Orlando et al. | Adaptive radar detection and localization of a point-like target | |
CN109597046B (en) | Metric wave radar DOA estimation method based on one-dimensional convolutional neural network | |
Xin et al. | Analysis of distribution using graphical goodness of fit for airborne SAR sea-clutter data | |
CN105403864A (en) | Two-dimension high-frequency ground wave radar sea clutter suppression method | |
Lapierre et al. | New methods for handling the range dependence of the clutter spectrum in non-sidelooking monostatic STAP radars | |
Zhai et al. | A novel sense-through-foliage target recognition system based on sparse representation and improved particle swarm optimization-based support vector machine | |
CN204989459U (en) | Angle deception jamming device to pulse homing guidance radar | |
CN115685096A (en) | Secondary radar side lobe suppression method based on logistic regression | |
Li et al. | Sea/land clutter recognition for over-the-horizon radar via deep CNN | |
Jagadesh et al. | Modeling Target Detection and Performance Analysis of Electronic Countermeasures for Phased Radar. | |
Tian et al. | Quality control of compact high-frequency radar-retrieved wave data | |
Bibile et al. | Detection error rate analysis using coloured noise for the movement of chipless RFID tag | |
Machhour et al. | Synthetic Sea-Clutter for Long Integration Processing | |
Chen et al. | Adaptive detection in compound-Gaussian clutter with inverse Gaussian texture | |
Chaumette et al. | Detection and parameter estimation of extended targets using the generalized monopulse estimator | |
Kononov et al. | Statistical analysis of VHF-band tree backscattering using forest ground truth data and PO scattering model | |
Gong et al. | Study stap algorithm on interference target detect under nonhomogenous environment | |
Jackson et al. | A model for generating synthetic VHF SAR forest clutter images | |
Tao et al. | A novel jammer suppression method based on KASPICE-STAP | |
Xuan et al. | An improved state space approach based method for extracting the target scattering center | |
Herselman et al. | Evaluation and performance comparison of detection algorithms in a maritime environment | |
Apartsin et al. | Time-of-flight estimation in the presence of outliers part I—Single echo processing | |
del-Rey-Maestre et al. | Clutter characterization for robust detection of slow moving targets in Ka-band noise radar images |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200425 |