RU2738041C1 - Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof - Google Patents

Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2738041C1
RU2738041C1 RU2019135579A RU2019135579A RU2738041C1 RU 2738041 C1 RU2738041 C1 RU 2738041C1 RU 2019135579 A RU2019135579 A RU 2019135579A RU 2019135579 A RU2019135579 A RU 2019135579A RU 2738041 C1 RU2738041 C1 RU 2738041C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
range
portrait
input
digital
Prior art date
Application number
RU2019135579A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Сергеевич Щербаков
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" (АО "НПО "ПРЗ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" (АО "НПО "ПРЗ") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" (АО "НПО "ПРЗ")
Priority to RU2019135579A priority Critical patent/RU2738041C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738041C1 publication Critical patent/RU2738041C1/en

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
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • 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
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • 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
    • 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous 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
    • 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • 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
    • G01S7/41—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

FIELD: radar ranging.
SUBSTANCE: group of inventions relates to radar and can be used to identify aerial targets using a radar using ultra-wideband LFM probe signal. Comparison of the range-of-view portrait with the reference one is carried out taking into account amplitude-phase distribution of the intensity of brilliant points range by quadrature convolution in an optimal accumulator, determination of the maximum result of convolution and deviation from symmetry. Device realizing the method comprises a transmitter, a transceiving antenna, an antenna switch, a high frequency amplifier, a mixer, an intermediate frequency amplifier, an analogue-to-digital converter, digital intermediate frequency receiver, digital compression filter, quadrature multiplier, digital weight filter, main heterodyne, auxiliary heterodyne, digital control device, random-access memory, a unit of reference portraits, a reference signal convolution device with a portrait signal, an amplitude detector, a device for selecting a maximum value and its address, a threshold detection device, a unit of average deviation from symmetry, a threshold recognition device and a decision-making device.
EFFECT: technical result is high reliability of identifying aerial objects.
2 cl, 6 dwg

Description

Группа изобретений относится к радиолокации и может использоваться для распознавания воздушных целей с помощью радиолокатора, использующего сверхширокополосный ЛЧМ зондирующий сигнал.The group of inventions relates to radar and can be used to identify air targets using a radar using an ultra-wideband chirp sounding signal.

Известны способ и устройство (РЛС распознавания целей: пат. №2095825 Рос. Федерация. №96106040/09; заявл. 29.03.1996; опубл. 10.11.1997). Способ заключается в сравнении дальностного портрета с эталонным методом наличия импульсного отклика в определенном элементе разрешения.The known method and device (radar target recognition: pat. No. 2095825 Russian Federation. No. 96106040/09; claimed. 03/29/1996; publ. 11/10/1997). The method consists in comparing a long-range portrait with a reference method for the presence of an impulse response in a certain resolution element.

Устройство для реализации данного способа содержит антенну и приемопередающий тракт, запоминающее устройство, банк эталонных импульсов в определенных элементах разрешения и устройство сравнения.The device for implementing this method contains an antenna and a transceiver path, a memory device, a bank of reference pulses in certain bins and a comparison device.

Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является то, что при идентификации проверяется только факт наличия импульсного отклика в определенном элементе разрешения.The disadvantage of this method and device for its implementation is that during identification, only the fact of the presence of an impulse response in a certain resolution element is checked.

Известны также способ и устройство (Устройство идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета: пат. №2513041 Рос. Федерация. №2012121473/07; заявл. 24.05.2012; опубл. 20.04.2014. Бюл. №11). Способ заключается в сравнении дальностного портрета с эталонным методом наличия импульсного отклика с учетом его амплитуды в определенном элементе разрешения.There are also known a method and device (Device for identifying air objects according to the structure of a long-range portrait: pat. No. 2513041 Russian Federation. No. 2012121473/07; declared. 05.24.2012; publ. 04.20.2014. Bul. No. 11). The method consists in comparing a long-range portrait with the reference method of the presence of an impulse response, taking into account its amplitude in a certain resolution element.

Устройство для реализации данного способа также содержит антенну и приемопередающий тракт, многоразрядное запоминающее устройство, банк эталонных импульсов с учетом их амплитуды в определенных элементах разрешения и устройство сравнения.A device for implementing this method also contains an antenna and a transceiver path, a multi-bit memory device, a bank of reference pulses taking into account their amplitude in certain resolution elements and a comparison device.

Недостатком этого способа является то, что при идентификации не учитываются фазовые характеристики импульсных откликов в структуре дальностного портрета.The disadvantage of this method is that the identification does not take into account the phase characteristics of the impulse responses in the structure of the long-range portrait.

Недостатком этого устройства является то, что в базе данных должно содержаться большое количество эталонных портретов каждого класса разной амплитуды с учетом входных шумов, наличие которых при данном построении также приводит к увеличению базы данных. Это обусловлено тем, что при квантовании сигнала с шумами, последние при оптимальной обработке должны занимать три кванта (Фисенко В.Т., Фисенко Т.Ю. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учеб. пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. С. 40-42).The disadvantage of this device is that the database must contain a large number of reference portraits of each class of different amplitudes, taking into account the input noise, the presence of which in this construction also leads to an increase in the database. This is due to the fact that when quantizing a signal with noises, the latter, with optimal processing, must occupy three quanta (Fisenko V.T., Fisenko T.Yu. Computer processing and image recognition: textbook. SPb: SPbGU ITMO, 2008. S. 40-42).

Техническим результатом группы изобретений является повышение достоверности идентификации воздушных объектов за счет оптимального накопления и определения усредненного отличия дальностного портрета с учетом шумов от эталонного портрета.The technical result of the group of inventions is to increase the reliability of the identification of air objects due to the optimal accumulation and determination of the average difference between the distance portrait, taking into account the noise from the reference portrait.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета последовательным сравнением амплитуды дальностного портрета с эталонными портретами дополнительно сравнивается его фазовая характеристика с эталонными фазовыми характеристиками за счет квадратурной свертки в оптимальном накопителе. Выделяется максимальное значение модуля свертки, относительно которого симметрично суммируются выборки с противоположным знаком и усредняются. Превышение первого порога максимальным значением выделяет полезные сигналы на фоне шумов, а сравнение второго порога с усредненным значением идентифицирует совпадение дальностного портрета с эталоном.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for identifying air objects according to the structure of a long-range portrait by sequential comparison of the amplitude of the long-range portrait with the reference portraits, its phase characteristic is additionally compared with the reference phase characteristics due to quadrature convolution in the optimal storage device. The maximum value of the convolution modulus is highlighted, relative to which samples with the opposite sign are symmetrically summed and averaged. Exceeding the first threshold by the maximum value highlights useful signals against the background of noise, and comparison of the second threshold with the average value identifies the coincidence of the long-range portrait with the standard.

В устройстве для осуществления способа указанный технический результат достигается тем, что в устройство идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета, содержащее передатчик (ПрД), последовательно включенные антенну, антенный переключатель (АП), усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой фильтр сжатия (ЦФС), основной гетеродин (О-Гет), цифровое устройство управления (ЦУУ), измеритель дальности и ракурса (ИДР), оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), блок эталонных портретов (БЭП) и амплитудный детектор (АД) дополнительно введены цифровой приемник промежуточной частоты (ЦППЧ), вход которого соединен с выходом АЦП, а выход с входам ЦФС, последовательно включенные вспомогательный гетеродин (В-Гет), квадратурный умножитель (КвУ), второй вход которого соединен с выходом ЦФС, цифровой весовой фильтр (ЦВФ), выход которого соединен с входами ОЗУ и ИДР, устройство свертки сигналов эталона и портрета (СЭП), входы которого подключены к выходам ОЗУ и БЭП, а выход к АД, выход которого подключен к входу устройства выбора максимального значения (МАХ) и информационному входу блока среднего отклонения от симметрии (СОС), выход адреса максимального значения подключен к адресному входу СОС, а выход максимального значения к информационному входу порогового устройства обнаружения (ПУО), выход СОС подключен к информационному входу порогового устройства распознавания (ПУР), вход признака эталона которого подключен к БЭП, выходы ПУО и ПУР подключены к входам устройства принятия решений (УПР), выход которого является выходом устройства идентификации, при этом выход направления движения (ракурс) устройства ИДР подключен к БЭП, а выход дальности соединен с синхронизирующим входом ЦУУ, выходы которого подключены к управляющим входам О-Гет и В-Гет.In the device for implementing the method, the specified technical result is achieved in that the device for identifying air objects according to the structure of a long-range portrait, containing a transmitter (TD), an antenna connected in series, an antenna switch (AP), a high-frequency amplifier (UHF), a mixer (SM), intermediate frequency amplifier (IFA), as well as analog-to-digital converter (ADC), digital compression filter (DFC), main local oscillator (O-Get), digital control device (DCU), range and angle meter (IDR), random access memory (RAM), a block of reference portraits (BEP) and an amplitude detector (AD) are additionally introduced a digital intermediate frequency receiver (DSPCH), the input of which is connected to the ADC output, and the output to the DSP inputs, an auxiliary local oscillator (V-Get) connected in series, quadrature a multiplier (KvU), the second input of which is connected to the output of the DSP, a digital weight filter (DWF), the output of which is connected to the inputs of RAM and IDR, a convolution device and signals of the standard and portrait (SES), the inputs of which are connected to the outputs of the RAM and BEP, and the output to the HELL, the output of which is connected to the input of the device for selecting the maximum value (MAX) and the information input of the block of the mean deviation from symmetry (SOS), the output of the address of the maximum values is connected to the address input of the SOS, and the output of the maximum value to the information input of the threshold detection device (CPD), the SOS output is connected to the information input of the threshold recognition device (PUR), the input of the standard feature of which is connected to the PSU, the outputs of the PUO and PUR are connected to the inputs of the device decision making (UPR), the output of which is the output of the identification device, while the output of the direction of movement (view) of the IDR device is connected to the BEP, and the range output is connected to the synchronizing input of the MCC, the outputs of which are connected to the control inputs O-Get and V-Get.

Поясним суть изобретения.Let us explain the essence of the invention.

Согласно изобретению в зоне ожидания отраженного сверхширокополосного ЛЧМ сигнала по целеуказанию ИДР посредством ЦУУ на О-Гет поступает команда, по которой О-Гет формирует ЛЧМ сигнал. После ЛЧМ гетеродинирования совокупности отраженных ЛЧМ импульсов, отраженных от распознаваемой цели, у них частично снимается девиация, а центральные частоты смещаются по линейному закону (Щербаков B.C.. Корреляционно-фильтровой метод обработки сверхширокополосных ЛЧМ сигналов. Журнал радиоэлектроники. 2018. №2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb18/11/text.pdf). Далее оцифрованный на ПЧ сигнал поступает в ЦППЧ, где выделяются квадратурные дискретные выборки (Справочник по радиолокации. / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общей ред. B.C. Вербы. В 2 книгах. Книга 2. Москва: Техносфера, 2014. С. 1274).According to the invention, in the waiting area of the reflected ultra-wideband chirp signal, the target designation of the IDR by means of the MCC sends a command to the O-Get, according to which the O-Get generates a chirp signal. After chirp heterodyning of the aggregate of reflected chirp pulses reflected from a recognizable target, their deviation is partially removed, and the central frequencies are shifted according to a linear law (Shcherbakov BC. Correlation-filter method for processing ultra-wideband chirp signals. Journal of Radio Electronics. 2018. No. 2. Access mode: http://jre.cplire.ru/jre/feb18/11/text.pdf). Further, the signal digitized on the IF goes to the CSPP, where quadrature discrete samples are allocated (Handbook on radar. / Ed. By MI Skolnik. Translated from English under the general editorship of BC Verba. In 2 books. Book 2. Moscow: Technosphere, 2014.S. 1274).

После обработки в ЦФС ЛЧМ сигналы сжимаются каждый на своей центральной частоте, и трансформируются по дистанции. Учитывая, что время обработки в тракте известно, формирование ЛЧМ сигналов в О-Гет и В-Гет синхронизировано, поэтому после квадратурного умножения частотные расстройки центральных частот сжатых ЛЧМ сигналов компенсируются, а в ЦВФ снижается уровень боковых лепестков сжатых ЛЧМ сигналов. Таким образом, выделяется структура дальностного портрета, в которой учтено амплитудно-фазовое распределение интенсивности блестящих точек по дальности для конкретной цели на определенном ракурсе. Эта информация записывается в ОЗУ для дальнейшей обработки.After processing in the DFS chirp, the signals are each compressed at its own central frequency, and transformed by distance. Considering that the processing time in the path is known, the formation of chirp signals in O-Get and B-Get is synchronized, therefore, after quadrature multiplication, the frequency detunings of the central frequencies of the compressed chirp signals are compensated, and the level of the side lobes of the compressed chirp signals decreases in the DSP. Thus, the structure of the long-range portrait is distinguished, in which the amplitude-phase distribution of the intensity of the brilliant points along the range for a specific target at a certain angle is taken into account. This information is written to RAM for further processing.

Кроме этого, с ИДР информация о ракурсе цели поступает на БЭП, с которого последовательно считываются квадратурные эталоны всех целей данного ракурса и поступают на СЭП, где осуществляется квадратурная свертка их с дальностным портретом цели, начальная фаза которого неизвестна. В результате свертки сигнала с эталоном собственной копии на выходе СЭП, независимо от начальной фазы сигнала, будет максимальное отношение сигнал/шум, такая обработка называется оптимальной (Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983. с. 81, рис. 2.7). Кроме того, данная функция называется автокорреляционной и является симметричной относительно максимального значения (Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применение. М.: Воениздат, 2005. С. 108), а свертка сигнала с другим эталонным портретом не будет оптимальной и симметричной.In addition, from the IDR, information about the target angle is sent to the BEP, from which the quadrature standards of all targets of this angle are sequentially read and fed to the BOT, where they are quadrature convolution with a long-range portrait of the target, the initial phase of which is unknown. As a result of the convolution of the signal with the standard of its own copy at the output of the SES, regardless of the initial phase of the signal, there will be a maximum signal-to-noise ratio, such processing is called optimal (Tikhonov V.I. Optimal reception of signals. M .: Radio and communication, 1983. p. 81, fig.2.7). In addition, this function is called autocorrelation and is symmetrical about the maximum value (Trukhachev A.A. Radar signals and their application. M .: Voenizdat, 2005. S. 108), and the convolution of the signal with another reference portrait will not be optimal and symmetric.

Последовательность сверток через АД поступает на МАХ и информационный вход СОС. Для каждого модуля свертки определяется максимальное значение и его адрес, при этом максимальное значение поступает на ПУО, а его адрес на адресный вход СОС, в котором относительно этого адреса выполняется симметричное вычитание и усреднение модуля этих значений. С выхода СОС усредненный результат вычитания симметричных значений поступает на информационный вход ПУР, а на другой вход с БЭП поступает код эталона. В результате сравнения в ПУР и ПУО формируются признаки, по которым в УПР принимается решение о идентификации дальностного портрета с определенным эталоном или отказ от идентификации, т.е. цель не определена. Результат идентификации может быть сформирован в виде символа или аббревиатуры, например Б - бомбардировщик, И - истребитель, Р - ракета и X - цель не определена, который отображается около душки распознаваемой цели и в формуляре.The sequence of convolutions through the blood pressure is fed to the MAX and the information input SOS. For each convolution module, the maximum value and its address are determined, with the maximum value going to the SCP, and its address to the SOS address input, in which symmetric subtraction and averaging of the module of these values is performed relative to this address. From the SOS output, the averaged result of subtraction of symmetric values is fed to the information input of the PUR, and the reference code is sent to the other input from the BEP. As a result of the comparison, in the PUR and PUR, signs are formed, according to which in the UPR a decision is made to identify a long-range portrait with a certain standard or to refuse identification, i.e. the goal is not defined. The identification result can be formed in the form of a symbol or an abbreviation, for example B - bomber, I - fighter, R - missile and X - undefined target, which is displayed near the recognizable target's soul and in the form.

Согласно заявляемому способу с учетом амплитудно-фазового распределения интенсивности блестящих точек по дальности и ракурса распознаваемой цели методом моделирования выполнялась идентификация трех целей: бомбардировщик, истребитель и ракета, для разных отношений сигнал/шум: 24 дБ, 18 дБ и 12 дБ. При этом порог обнаружения задан на уровне 12 дБ, а порог распознавания из вероятности правильной идентификации Р = 0,9. Качество распознавания для каждого отношения сигнал/шум представлено в виде матрицы условных вероятностей, в каждом элементе которой расположены вероятности идентификации отраженного сигнала с соответствующим эталоном. В данном примере введены обозначения: прописными символами отмечены сигналы эталонов, а строчными сигналы, отраженные от соответствующих воздушных объектов с шумами.According to the inventive method, taking into account the amplitude-phase distribution of the intensity of the brilliant points in the range and angle of the recognizable target, the modeling method was used to identify three targets: a bomber, a fighter and a rocket, for different signal-to-noise ratios: 24 dB, 18 dB and 12 dB. In this case, the detection threshold is set at 12 dB, and the recognition threshold from the probability of correct identification is P = 0.9. The recognition quality for each signal-to-noise ratio is presented in the form of a matrix of conditional probabilities, in each element of which the probabilities of identifying the reflected signal with the corresponding standard are located. In this example, the designations are introduced: uppercase symbols indicate the signals of standards, and lowercase signals reflected from the corresponding air objects with noise.

Figure 00000001
Figure 00000001

Охарактеризованная указанными выше существенными признаками группа изобретений на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".The group of inventions characterized by the above essential features is not known in the Russian Federation or abroad as of the filing date of the application and meets the requirements of the "novelty" criterion.

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с совокупностями отличительных признаков заявляемых изобретений, обеспечивающих достижение заявляемого технического результата, в связи с чем, можно сделать вывод о соответствии изобретений условию патентоспособности "изобретательский уровень".The applicant has not identified technical solutions that have features that coincide with the sets of distinctive features of the claimed inventions that ensure the achievement of the claimed technical result, and therefore, it can be concluded that the inventions comply with the patentability condition "inventive step".

Изобретения могут быть реализованы промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствуют требованиям условия патентоспособности "промышленная применимость".The inventions can be implemented industrially using known technical means, technologies and materials and meet the requirements of the patentability condition "industrial applicability".

Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 изображена структурная схема идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета, на фиг. 2, 3 и 4 условные модули амплитудно-фазовых распределений интенсивностей блестящих точек для бомбардировщика, истребителя и ракеты соответственно. На фиг. 5 модуль результата свертки сигнала, отраженного от бомбардировщика с собственной эталонной копией, а на фиг. 6 модуль результата свертки сигнала, отраженного от бомбардировщика с эталонной копией истребителя.The inventions are illustrated by graphic materials, where FIG. 1 shows a block diagram of the identification of air objects according to the structure of a long-range portrait, FIG. 2, 3 and 4 are conditional modules of amplitude-phase distributions of intensities of bright points for a bomber, a fighter and a rocket, respectively. FIG. 5, the module of the result of convolution of the signal reflected from the bomber with its own reference copy, and in FIG. 6 module of the result of convolution of the signal reflected from the bomber with the reference copy of the fighter.

Устройство идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета работает следующим образом. В передатчике 1 периодически формируется широкополосный ЛЧМ сигнал, который через антенный переключатель 3 и приемопередающую антенну 2 излучается в пространство. Совокупность отраженных сигналов от блестящих точек воздушного объекта, распределенных по дальности с соответствующими интенсивностями, в обратном порядке через антенну 1 и антенный переключатель 2 поступают на вход усилителя высокой частоты 4, где они усиливаются и поступают на первый вход смесителя 5. В это же время в зоне ожидания отраженного сигнала, в основном гетеродине 9 через цифровое устройство управления 10 по целеуказанию с измерителя дальности и ракурса 11 формируется широкополосный ЛЧМ сигнал, который перекрывает по длительности отраженный сигнал и поступает на второй вход смесителя 5. На выходе смесителя на промежуточной частоте выделяется совокупность отраженных ЛЧМ сигналов, у которых частично снята девиация, а центральные частоты смещены по линейному закону и поступают на вход усилителя промежуточной частоты 6. Усиленная совокупность ЛЧМ сигналов поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7, в котором осуществляется квантование дискретных выборок, и с его выхода поступает на вход цифрового приемника промежуточной частоты 15, в котором выделяются квадратурные составляющие. Квадратурные составляющие совокупности ЛЧМ сигналов поступают на вход цифрового фильтра сжатия 8, в котором осуществляется их трансформация по дистанции и сжатие, каждого на своей центральной частоте из-за смещения центральных частот в результате ЛЧМ гетеродинирования. Совокупность сжатых ЛЧМ сигналов поступает на первый вход квадратурного умножителя 17, на второй вход которого с вспомогательного гетеродина поступает ЛЧМ сигнал со знаком девиации, обратным частотным расстройкам сжатых ЛЧМ сигналов. В результате этого на выходе квадратурного умножителя совокупность сжатых ЛЧМ сигналов будут сосредоточены в одной полосе. Эти сигналы поступают на вход весового фильтра 18, в котором снижается уровень боковых лепестков сжатых ЛЧМ сигналов и ограничивается их полоса. Выделенные таким образом сигналы, с учетом амплитудно-фазового распределения интенсивности блестящих точек по дальности на известном ракурсе, записываются в оперативно-запоминающее устройство 12, с выхода которого синхронно с эталонами целей этого же ракурса поступают на входы свертки эталонов с портретами 19. Информация о ракурсе на вход блока эталонных портретов 13 поступает с измерителя дальности и ракурса 11. Результат свертки поступает на вход амплитудного детектора 14, в котором вычисляются модули сверток отраженного сигнала с каждым эталоном известного ракурса. При этом модуль результата свертки сигнала с собственной копией отвечает требованию оптимальной обработки и является симметричной функцией, как показано на фиг. 5 для бомбардировщика. В это же время модуль результата свертки сигнала, отраженного от бомбардировщика, с копией истребителя не является оптимальным, а функция не симметрична, как показано на фиг. 6. С выхода амплитудного детектора результаты сверток параллельно поступают на устройство выбора максимального значения 20 и блок среднего отклонения от симметрии 21. При этом выбранное максимальное значение Uмах поступает на вход порогового обнаружителя 23, а его адрес Nмах на адресный вход среднего отклонения от симметрии. В блоке среднего отклонения от симметрии относительно адреса максимального значения выполняется симметричное сложение выборок с противоположным знаком и усреднение их по модулюThe device for identifying air objects by the structure of a long-range portrait works as follows. In the transmitter 1, a broadband chirp signal is periodically generated, which is radiated into space through the antenna switch 3 and the transceiver antenna 2. The set of reflected signals from shiny points of an air object, distributed over a range with appropriate intensities, in reverse order through antenna 1 and antenna switch 2 are fed to the input of the high-frequency amplifier 4, where they are amplified and fed to the first input of the mixer 5. At the same time, at the waiting zone of the reflected signal, in the main local oscillator 9 through the digital control device 10 for target designation from the range and angle meter 11, a broadband chirp signal is formed, which overlaps the reflected signal in duration and enters the second input of the mixer 5. At the output of the mixer at an intermediate frequency, a set of reflected Chirp signals, in which the deviation is partially removed, and the center frequencies are linearly shifted and fed to the input of the intermediate frequency amplifier 6. The amplified set of chirp signals is fed to the input of the analog-to-digital converter 7, in which the discrete samples are quantized, and from its output yes is fed to the input of the digital receiver of the intermediate frequency 15, in which the quadrature components are separated. The quadrature components of the set of chirp signals are fed to the input of the digital compression filter 8, in which they are transformed by distance and compressed, each at its own central frequency due to the displacement of the center frequencies as a result of chirp heterodyning. The set of compressed chirp signals is fed to the first input of the quadrature multiplier 17, to the second input of which a chirp signal with a deviation sign is received from the auxiliary local oscillator, which is inverse to the frequency detunings of the compressed chirp signals. As a result, at the output of the quadrature multiplier, the set of compressed chirp signals will be concentrated in one band. These signals are fed to the input of the weight filter 18, in which the level of the side lobes of the compressed chirp signals is reduced and their band is limited. The signals selected in this way, taking into account the amplitude-phase distribution of the intensity of the brilliant points along the range at a known angle, are recorded in the operational memory 12, from the output of which, synchronously with the targets of the same angle, they are fed to the inputs of the convolution of standards with portraits 19. Information about the angle to the input of the block of reference portraits 13 comes from the range meter and the angle 11. The convolution result is fed to the input of the amplitude detector 14, which calculates the modulus of the convolution of the reflected signal with each standard of the known angle. In this case, the module of the result of convolution of the signal with its own copy meets the requirement of optimal processing and is a symmetric function, as shown in FIG. 5 for a bomber. At the same time, the modulus of the result of the convolution of the signal reflected from the bomber with the copy of the fighter is not optimal, and the function is not symmetric, as shown in Fig. 6. From the output of the amplitude detector, the convolution results are sent in parallel to the device for selecting the maximum value 20 and the block of the average deviation from symmetry 21. In this case, the selected maximum value U max is fed to the input of the threshold detector 23, and its address N max to the address input of the average deviation from symmetry ... In the block of the average deviation from symmetry with respect to the address of the maximum value, symmetric addition of samples with the opposite sign is performed and their averaging modulo

Figure 00000002
Figure 00000002

Усредненный по модулю результат поступает на информационный вход порогового устройства распознавания 22, на другой его вход поступает код распознаваемого воздушного объекта. В пороговых устройствах 22 и 23 формируются признаки идентификации объекта и обнаружения соответственно, которые поступают на устройство принятия решений 24, с выхода которого выдается код объекта или невозможность его идентифицировать.The modulo-averaged result is fed to the information input of the threshold recognition device 22, and the code of the airborne object being recognized is fed to its other input. In the threshold devices 22 and 23, signs of object identification and detection are formed, respectively, which are fed to the decision-making device 24, from the output of which the object code is issued or the inability to identify it.

Claims (2)

1. Способ идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета последовательным сравнением амплитуды дальностного портрета с эталонными портретами, отличающийся тем, что выделяют структуру дальностного портрета, в которой учтено амплитудно-фазовое распределение по дальности для отраженного от воздушных объектов сигнала, осуществляют сравнение сигналов дальностного и эталонных портретов в квадратурном виде с учетом фаз амплитуд дальностного портрета посредством последовательных сверток дальностного портрета с эталонными портретами, для каждой из которых определяется максимальное значение, выделяющее полезные сигналы на фоне шумов, и усредненная разница модулей симметричных значений, идентифицирующая совпадение дальностного портрета с эталонным, после чего принимают решение об идентификации дальностного портрета воздушного объекта с определенным эталоном или об отказе от идентификации.1. A method for identifying air objects according to the structure of a long-range portrait by sequential comparison of the amplitude of a long-range portrait with reference portraits, characterized in that the structure of a long-range portrait is distinguished, in which the amplitude-phase distribution over the range for the signal reflected from air objects is taken into account, comparison of the signals of the range and reference portraits in quadrature form, taking into account the phases of the amplitudes of the long-range portrait by means of successive convolutions of the long-range portrait with the reference portraits, for each of which the maximum value is determined, which highlights useful signals against the background noise, and the average difference in the moduli of symmetric values, which identifies the coincidence of the range portrait with the reference one, after which make a decision to identify a long-range portrait of an airborne object with a specific standard or to refuse identification. 2. Устройство идентификации воздушных объектов по структуре дальностного портрета, содержащее передатчик (ПрД), последовательно включенные антенну, антенный переключатель (АП), усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой фильтр сжатия (ЦФС), основной гетеродин (О-Гет), цифровое устройство управления (ЦУУ), измеритель дальности и ракурса (ИДР), оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), блок эталонных портретов (БЭП) и амплитудный детектор (АД), отличающееся тем, что в его состав введены цифровой приемник промежуточной частоты (ЦППЧ), вход которого соединен с выходом АЦП, а выход с входом ЦФС, последовательно включенные вспомогательный гетеродин (В-Гет), квадратурный умножитель (КвУ), второй вход которого соединен с выходом ЦФС, цифровой весовой фильтр (ЦВФ), выход которого соединен с входами ОЗУ и ИДР, устройство свертки сигналов эталона и портрета (СЭП), входы которого подключены к выходам ОЗУ и БЭП, а выход к АД, выход которого подключен к входу устройства выбора максимального значения (МАХ) и информационному входу среднего отклонения от симметрии (СОС), выход адреса максимального значения подключен к адресному входу СОС, а выход максимального значения к информационному входу порогового устройства обнаружения (ПУО), выход СОС подключен к информационному входу порогового устройства распознавания (ПУР), вход признака эталона которого подключен к БЭП, выходы ПУО и ПУР подключены к входам устройства принятия решений (УПР), выход которого является выходом устройства идентификации, при этом выход направления движения (ракурс) устройства ИДР подключен к БЭП, а выход дальности соединен с синхронизирующим входом ЦУУ, выходы которого подключены к управляющим входам О-Гет и В-Гет.2. A device for identifying air objects according to the structure of a long-range portrait, containing a transmitter (TD), an antenna connected in series, an antenna switch (AP), a high-frequency amplifier (UHF), a mixer (SM), an intermediate frequency amplifier (IFA), as well as an analog digital converter (ADC), digital compression filter (DSC), main local oscillator (O-Get), digital control device (DCU), range and angle meter (IDR), random access memory (RAM), block of reference portraits (BEP) and amplitude detector (AD), characterized in that it includes a digital intermediate frequency receiver (DSP), the input of which is connected to the ADC output, and the output to the DFS input, an auxiliary local oscillator (V-Get) connected in series, a quadrature multiplier (QM) , the second input of which is connected to the output of the DSP, a digital weight filter (DWF), the output of which is connected to the inputs of the RAM and IDR, a device for convolution of the standard and portrait signals (SES), the inputs of which are connected to the output I will give RAM and BEP, and the output to the HELL, the output of which is connected to the input of the maximum value selection device (MAX) and the information input of the mean deviation from symmetry (SOS), the output of the maximum value address is connected to the address input of SOS, and the output of the maximum value to the information input threshold detection device (PUO), the output of the SOS is connected to the information input of the threshold recognition device (PUR), the input of the reference sign of which is connected to the BEP, the outputs of the PUO and PUR are connected to the inputs of the decision-making device (UPR), the output of which is the output of the identification device, when In this case, the output of the direction of movement (perspective) of the IDR device is connected to the BEP, and the range output is connected to the synchronizing input of the MCC, the outputs of which are connected to the control inputs O-Get and V-Get.
RU2019135579A 2019-11-05 2019-11-05 Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof RU2738041C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135579A RU2738041C1 (en) 2019-11-05 2019-11-05 Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135579A RU2738041C1 (en) 2019-11-05 2019-11-05 Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738041C1 true RU2738041C1 (en) 2020-12-07

Family

ID=73792355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135579A RU2738041C1 (en) 2019-11-05 2019-11-05 Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738041C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559515A (en) * 1981-11-27 1996-09-24 Northrop Grumman Norden Systems Channel switching interferometric AMTI radar
US7049999B1 (en) * 2005-02-16 2006-05-23 Applied Concepts, Inc. Modulation circuit for a vehicular traffic surveillance Doppler radar system
RU2377596C1 (en) * 2008-10-06 2009-12-27 Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации Device for identifying aircraft with adaptive selection of moment of analysis of echo signal
JP2010038744A (en) * 2008-08-06 2010-02-18 Mitsubishi Electric Corp Radar system for target identification
JP4711305B2 (en) * 2006-02-13 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 Object identification device
RU2513041C2 (en) * 2012-05-24 2014-04-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации Method of identifying aerial objects from range portrait structure
RU2525829C1 (en) * 2013-02-13 2014-08-20 Министерство обороны Российской Федерации Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559515A (en) * 1981-11-27 1996-09-24 Northrop Grumman Norden Systems Channel switching interferometric AMTI radar
US7049999B1 (en) * 2005-02-16 2006-05-23 Applied Concepts, Inc. Modulation circuit for a vehicular traffic surveillance Doppler radar system
JP4711305B2 (en) * 2006-02-13 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 Object identification device
JP2010038744A (en) * 2008-08-06 2010-02-18 Mitsubishi Electric Corp Radar system for target identification
RU2377596C1 (en) * 2008-10-06 2009-12-27 Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации Device for identifying aircraft with adaptive selection of moment of analysis of echo signal
RU2513041C2 (en) * 2012-05-24 2014-04-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации Method of identifying aerial objects from range portrait structure
RU2525829C1 (en) * 2013-02-13 2014-08-20 Министерство обороны Российской Федерации Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2697666B1 (en) Method and system for target detection
EP3620810B1 (en) Radar interference detection
CN107683422B (en) Vehicle radar system
US9529081B2 (en) Using frequency diversity to detect objects
US5784026A (en) Radar detection of accelerating airborne targets
US5302955A (en) Apparatus for combining data produced from multiple radars illuminating a common target area
US7961147B1 (en) Long baseline phase interferometer ambiguity resolution using frequency differences
US8565294B2 (en) Classification of interference
CA2072287A1 (en) Complementary-sequence pulse radar with matched filtering following doppler filtering
US5179542A (en) Signal processor
US4490718A (en) Radar apparatus for detecting and/or classifying an agitated reflective target
US8760340B2 (en) Processing radar return signals to detect targets
EP0126032B1 (en) Device for the identification and suppression of unwanted second trace echoes in radar systems
US5559515A (en) Channel switching interferometric AMTI radar
US4641138A (en) Radar apparatus for detecting an agitated reflective target
JP5460290B2 (en) Radar equipment
EP0897544A1 (en) Radar/sonar system concept for extended range-doppler coverage
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
De Martín et al. Sidelobe mitigation in noise radar using sparse signal processing
RU2738041C1 (en) Method of identifying aerial objects as per structure of range portrait and device for implementation thereof
US4507659A (en) Pulse compression sidelobe suppressor
EP0851238A2 (en) Doppler radar
Borowiec et al. Accelerating rocket detection using passive bistatic radar
RU2679396C2 (en) Aerial target spatial dimension evaluation method by the doppler image frequency span
Fischer et al. Adaptive super-resolution with a synthetic aperture antenna