RU2765272C1 - Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles - Google Patents

Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2765272C1
RU2765272C1 RU2021102659A RU2021102659A RU2765272C1 RU 2765272 C1 RU2765272 C1 RU 2765272C1 RU 2021102659 A RU2021102659 A RU 2021102659A RU 2021102659 A RU2021102659 A RU 2021102659A RU 2765272 C1 RU2765272 C1 RU 2765272C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
subband
correlations
probing
subbands
signal
Prior art date
Application number
RU2021102659A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Попов
Дмитрий Павлович Тетерин
Алексей Геннадьевич Яшин
Андрей Юрьевич Харитонов
Евгений Георгиевич Жиляков
Иван Иванович Олейник
Original Assignee
Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
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 "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" filed Critical Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
Priority to RU2021102659A priority Critical patent/RU2765272C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765272C1 publication Critical patent/RU2765272C1/en

Links

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
    • 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
    • G01S13/53—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 performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler 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
    • 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
    • G01S13/53—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 performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • G01S13/532—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 performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar using a bank of range gates or a memory matrix
    • 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

Abstract

FIELD: radar technology.
SUBSTANCE: claimed invention relates to the field of radar for monitoring airspace. The method is based on the fact that some parts of the design of miniature unmanned aerial vehicles (MUAVs) react to short-term electromagnetic influences in the form of responses representing the corresponding oscillatory pulse characteristics. The frequency range of the effects causing the reaction is determined by the size of the reacting element. The duration of the response is inversely proportional to the width of the frequency subband in which the reaction occurs. In the claimed method, periodic probing with broadband linear-frequency modulated signals of space is carried out, as well as sampling of probing and received signals, splitting their frequency bands into subbands, the width of which is determined by the duration of the probing signal. Then, for each range gate, the exact values of the subband correlations of the emitted and received signals are calculated and accumulated, and the accumulated correlations are compared with the thresholds determined at the irradiation stage, which is carried out with the invariable absence of a MUAV in the probed space. If at least one of the accumulated subband correlations exceeds the corresponding threshold, then a decision is made on the presence of a MUAV range on this gate. Subband correlations are calculated using matrix subband filters that ensure the dependence of the filtering result only on a segment of the spectrum of the original signal in a particular subband, which, together with an increase in the signal-to-noise ratio due to noise suppression outside the subband, increases the reliability of making decisions about the presence of MUAVs on the range gate.
EFFECT: increase in the range and probability of detecting MUAVs.
4 cl

Description

Изобретение относится к области радиолокации для обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА), основанной на реагировании некоторых частей конструкции МБПЛА на кратковременные электромагнитные воздействия в виде откликов, представляющих собой соответствующие колебательные импульсные характеристики. Анализ откликов позволяет выявить наличие МБПЛА в воздушном пространстве.The invention relates to the field of radar for the detection of small unmanned aerial vehicles (MBAV), based on the response of some parts of the MBAV design to short-term electromagnetic effects in the form of responses, which are the corresponding oscillatory impulse characteristics. The analysis of the responses makes it possible to detect the presence of MUAVs in the airspace.

Из предшествующего уровня техники известен способ радиолокационного обнаружения воздушных объектов, обладающих способностью отражать воздействующее на них электромагнитное излучение. Способ заключается в формировании зондирующего радиосигнала, его направленном излучении с помощью антенных систем в окружающее воздушное пространство, прием падающих на антенную систему входных сигналов и их обработка с целью обнаружения на данном направлении и определенном расстоянии отразившего излученный радиосигнал объекта. Недостатком указанного способа радиолокационного обнаружения МБПЛА является недостаточно эффективное использование энергии генерируемых откликов от отдельных элементов конструкции МБПЛА, способных к реакции на электромагнитные воздействия. Заранее неизвестно какие именно элементы будут реагировать и в каком диапазоне частот. Возбуждающий фрагмент сигнала, который содержит частоты из диапазона реагирования, будет иметь малую длительность, так что реакцию элемента можно считать колебательной импульсной характеристикой. Энергия ее огибающей в основном будет сосредоточена в соответствующей элементу неизвестной заранее субполосе. Однако, в силу равенства Парсеваля скалярное произведение принимаемого отклика и зондирующего сигнала будет зависеть от энергии широкополосных шумов.From the prior art, a method is known for radar detection of airborne objects that have the ability to reflect electromagnetic radiation affecting them. The method consists in generating a probing radio signal, its directed radiation using antenna systems into the surrounding airspace, receiving input signals incident on the antenna system and processing them in order to detect an object reflecting the emitted radio signal in a given direction and a certain distance. The disadvantage of this method of radar detection of MUAVs is the insufficiently efficient use of the energy generated by the responses from individual structural elements of the MUAV capable of responding to electromagnetic influences. It is not known in advance which elements will react and in what frequency range. The excitatory fragment of the signal, which contains frequencies from the response range, will have a short duration, so that the response of the element can be considered an oscillatory impulse response. The energy of its envelope will be mainly concentrated in the previously unknown subband corresponding to the element. However, due to the Parseval equality, the scalar product of the received response and the probing signal will depend on the energy of broadband noise.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ резонансной радиолокации, защищенный патентом РФ №2610832, в котором применяется субполосный анализ принимаемых сигналов на основе их полосовой фильтрации. Как и в предлагаемом изобретении субполосный анализ способствует реализации основного принципа максимального использования энергии откликов на фоне шумов при обнаружении воздушных объектов. Однако, одним из основных этапов этого способа является определение сетки частотных интервалов (субполос), которые доступны для зондирования. В случае обнаружения МБПЛА с неизвестной заранее субполосой, где возникает реакция элементов конструкции, этот этап использовать невозможно. В данном способе также предполагается обнаруживать отклики от элементов конструкций летательных аппаратов достаточно больших размеров, что не соответствует конструкциям МБПЛА. Также отсутствует описание применяемого цифрового фильтра, что может означать использование известных методов цифровой фильтрации -фильтров с конечной (КИХ) или бесконечной (БИХ) импульсной характеристикой. Но это не гарантирует зависимости выходных сигналов таких фильтров только от части энергии входного в рассматриваемой субполосе. В данном случае выходные сигналы подвержены влиянию частей энергий из смежных субполос, что может привести к неверной интерпретации принимаемого решения. Очевидно, что это также приводит к уменьшению отношения сигнал/шум. В настоящее время неизвестен способ точного вычисления субполосных корреляций, так как невозможно вычислить спектры во всех точках субполос.Closest to the proposed invention is the method of resonant radar, protected by RF patent No. 2610832, which uses subband analysis of received signals based on their bandpass filtering. As in the proposed invention, subband analysis contributes to the implementation of the basic principle of maximizing the energy of responses against the background of noise when detecting airborne objects. However, one of the main steps of this method is to determine the grid of frequency intervals (subbands) that are available for sounding. If an MUAV is detected with a subband unknown in advance, where the reaction of structural elements occurs, this stage cannot be used. In this method, it is also supposed to detect responses from aircraft structural elements of sufficiently large sizes, which does not correspond to MUAV designs. There is also no description of the applied digital filter, which may mean the use of known methods of digital filtering - filters with finite (FIR) or infinite (IIR) impulse response. But this does not guarantee that the output signals of such filters depend only on a part of the input energy in the considered subband. In this case, the output signals are affected by parts of the energies from adjacent subbands, which can lead to a misinterpretation of the decision being made. Obviously, this also leads to a decrease in the signal-to-noise ratio. At present, no method is known for accurately calculating subband correlations, since it is not possible to calculate the spectra at all points in the subbands.

Задача изобретения - создание достоверного способа радиолокационного обнаружения реакций на электромагнитные воздействия отдельных элементов конструкций МБПЛА, представляющих собой колебательные импульсные характеристики, интенсивность и частота заполнения которых определяется физическими и геометрическими свойствами реагирующих элементов, а также увеличение дальности и вероятности обнаружения данных реакций.The objective of the invention is to create a reliable method of radar detection of reactions to electromagnetic effects of individual elements of the MUAV structures, which are oscillatory impulse characteristics, the intensity and frequency of filling of which is determined by the physical and geometric properties of the reacting elements, as well as increasing the range and probability of detecting these reactions.

Задача решается тем, что в предложенном способе задействованы субполосные матричные фильтры, выходные сигналы которых определяются только частями энергий входных сигналов в заданной субполосе, и вычислениями на этой основе субполосных корреляций зондирующего сигнала и откликов, соответствующих стробам дальностей, которые искажаются только частями энергий шумов, сосредоточенными в соответствующей субполосе. Так как заранее неизвестны частотные и энергетические свойства откликов, необходимо проводить зондирование широкополосными сигналами и применять субполосную обработку, позволяющую эффективно использовать энергию откликов на фоне шумов, энергия которых распределена в широком диапазоне частот. Импульсными характеристиками определяется диапазон частот, вызывающих реакцию воздействий. Для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности необходимо использовать широкополосные зондирующие линейно-частотно модулированные (ЛЧМ) сигналы. Для повышения вероятности достоверного обнаружения откликов и отношения сигнал/шум целесообразно вычислять фрагменты корреляций в виде скалярных произведений отрезков трансформант Фурье (спектров) откликов, а также зондирующих сигналов только в достаточно узких субполосах (субполосных корреляциях). Так как МБПЛА являются малоподвижными устройствами, субполосные корреляции отрезков непрерывных спектров Фурье, откликов от них и отрезков непрерывных спектров зондирующего сигнала в одной и той же субполосе практически не будут изменяться в течении посылок некоторой пачки импульсов. Следовательно, для повышения точности оценивания субполосных корреляций спектров Фурье зондирующих и принимаемых сигналов необходимо использовать режим накопления. Решение о наличии на данном стробе дальности МБПЛА принимается в том случае, когда хотя бы в одной из субполос результат накопления субполосных корреляций превышает определенный на этапе обучения для данных стробов дальности и субполосы соответствующий порог. Обучение должно осуществляться при заведомом отсутствии откликов от МБПЛА с использованием К пачек импульсов, где К - целая часть числа 1/α, α - вероятность ложной тревоги.The problem is solved by the fact that the proposed method involves sub-band matrix filters, the output signals of which are determined only by parts of the energies of the input signals in a given sub-band, and by calculating, on this basis, sub-band correlations of the probing signal and responses corresponding to range gates, which are distorted only by parts of the noise energies concentrated in the corresponding subband. Since the frequency and energy properties of the responses are not known in advance, it is necessary to carry out sounding with broadband signals and apply subband processing, which makes it possible to efficiently use the response energy against the background of noise, the energy of which is distributed over a wide frequency range. Impulse characteristics determine the range of frequencies that cause the reaction of influences. To ensure high range resolution, it is necessary to use broadband probing linear frequency modulated (chirp) signals. To increase the probability of reliable detection of responses and the signal-to-noise ratio, it is advisable to calculate fragments of correlations in the form of scalar products of segments of the Fourier transforms (spectra) of responses, as well as probing signals only in fairly narrow subbands (subband correlations). Since MUAVs are sedentary devices, subband correlations of segments of continuous Fourier spectra, responses from them, and segments of continuous spectra of the probing signal in the same subband will practically not change during the sending of a certain burst of pulses. Therefore, to improve the accuracy of estimating the subband correlations of the Fourier spectra of the probing and received signals, it is necessary to use the accumulation mode. The decision on the presence of an MUAV range at a given strobe is made when the result of the accumulation of subband correlations in at least one of the subbands exceeds the corresponding threshold determined at the training stage for these range strobes and subbands. Training should be carried out with the deliberate absence of responses from the MBAV using K bursts of pulses, where K is the integer part of the number 1/α, α is the false alarm probability.

Предлагаемый субполосный способ радиолокационного обнаружения МБПЛА реализуется на основе применения субполосных матричных фильтров, когда компоненты выходных векторов фильтров

Figure 00000001
вычисляются в виде параллельного вычисления N скалярных произведений:The proposed subband radar detection method for MUAVs is implemented based on the use of subband matrix filters, when the components of the output filter vectors
Figure 00000001
are calculated in the form of parallel calculation of N scalar products:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- входной вектор дискретных отсчетов сигнала;where
Figure 00000003
- input vector of discrete samples of the signal;

Figure 00000004
- элементы соответствующей субполосной матрицы
Figure 00000005
которая преобразуется в следующий вид:
Figure 00000004
- elements of the corresponding subband matrix
Figure 00000005
which is converted to the following form:

Figure 00000006
Figure 00000006

Полоса нормированных круговых частот обрабатываемых отрезков (векторов) дискретных отсчетов сигналов

Figure 00000007
разбивается на субполосы следующего вида:Band of normalized circular frequencies of processed segments (vectors) of discrete samples of signals
Figure 00000007
is divided into subbands of the following form:

Figure 00000008
Figure 00000008

где r=0, …, R - одна из субполос;where r=0, ..., R is one of the subbands;

Figure 00000009
Figure 00000009

Количество отсчетов обрабатываемых векторов согласовано с количеством субполос N=2(2R+1).The number of samples of the processed vectors is consistent with the number of subbands N=2(2R+1).

Предлагаемая субполосная фильтрация обладает следующими свойствами:The proposed subband filtering has the following properties:

Figure 00000010
Figure 00000010

то есть компоненты выходных векторов субполосных фильтров полностью определяются отрезками трансформанты Фурье (спектрами) (6) вектора отсчетов поступающего на вход сигнала в соответствующей субполосе, а их сумма в точности равна этому сигналу:that is, the components of the output vectors of subband filters are completely determined by the segments of the Fourier transform (spectra) (6) of the vector of samples of the input signal in the corresponding subband, and their sum is exactly equal to this signal:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Субполосными корреляциями называются скалярные произведения отрезков трансформант Фурье вектора отсчетов зондирующего сигнала X(v) и соответствующего некоторому стробу дальности вектора отсчетов

Figure 00000013
принимаемого сигнала (8) в виде интегралов (9):Subband correlations are called scalar products of segments of the Fourier transform of the vector of samples of the probing signal X(v) and the vector of samples corresponding to a certain range gate
Figure 00000013
received signal (8) in the form of integrals (9):

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Данные интегралы численно равны скалярным произведениям:These integrals are numerically equal to the scalar products:

Figure 00000016
Figure 00000016

которые вычисляются непосредственно во временной области (без вычисления трансформант Фурье), с результатами субполосной фильтрации зондирующего сигнала.which are calculated directly in the time domain (without calculating the Fourier transform), with the results of subband filtering of the probing signal.

Таким образом, предлагаемый субполосный способ радиолокационного обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов заключается в М - кратном повторении следующих этапов:Thus, the proposed subband method for radar detection of small unmanned aerial vehicles consists in M - multiple repetition of the following steps:

1. Формируется ЛЧМ сигнал, частотная полоса которого содержит определенные заранее в соответствии с выражениями (3) и (4) субполосы, с заранее ожидаемыми в них откликами элементов конструкции МБПЛА;1. A chirp signal is formed, the frequency band of which contains subbands determined in advance in accordance with expressions (3) and (4), with responses of the MUAV structural elements expected in advance;

2. На основе дискретизации определяется вектор отсчетов зондирующего сигнала и параллельно вычисляются его субполосные компоненты вида (1), которые фиксируются в запоминающем устройстве;2. On the basis of discretization, the vector of samples of the probing signal is determined and its subband components of the form (1) are calculated in parallel, which are recorded in the memory device;

3. Сигнал излучается с помощью антенной системы в некотором направлении воздушного пространства и после некоторой задержки во времени, и в течении интервала времени, определяемого максимальным расстоянием обнаружения МБПЛА на выходе приемника, а с помощью аналого-цифрового преобразователя регистрируются отсчеты принимаемых сигналов, которые также сохраняются в запоминающем устройстве;3. The signal is emitted by the antenna system in a certain direction of the airspace and after some delay in time and during the time interval determined by the maximum detection distance of the MUAV at the output of the receiver, and using an analog-to-digital converter, samples of the received signals are recorded, which are also stored in a storage device;

4. Для каждого строба дальности и всех субполос с использованием окна длительностью N, векторов отсчетов входного сигнала

Figure 00000017
и на основе выражения (10) параллельно вычисляются субполосные корреляции вида (9), которые суммируются с соответствующими предыдущими субполосными корреляциями.4. For each range gate and all subbands using a window of length N, input signal sample vectors
Figure 00000017
and based on expression (10), sub-band correlations of the form (9) are calculated in parallel, which are summed with the corresponding previous sub-band correlations.

Затем накопленные суммы субполосных корреляций сравниваются с определенными заранее порогами, превышение которых принимается за факт наличия на соответствующем стробе дальности МБПЛА.Then the accumulated sums of subband correlations are compared with predetermined thresholds, the excess of which is taken as the fact that there is an MUAV range on the corresponding strobe.

Claims (15)

1. Субполосный способ радиолокационного обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов, отличающийся тем, что М раз формируется линейно-частотно модулированный зондирующий импульс, который при помощи антенной системы излучается в пространство, дискретизируется с использованием аналого-цифрового преобразователя, и получающийся вектор отсчетов подается на сетку цифровых субполосных частотных фильтров, отличительной особенностью которых является параллельное вычисление матричных преобразований, обеспечивающих зависимость отсчетов результата фильтрации только от отрезка непрерывного спектра исходного дискретного сигнала в каждой конкретной субполосе, которые, не пересекаясь, полностью перекрывают область определения спектров Фурье дискретизированного сигнала, и имеют одинаковую ширину, определяемую размерностью вектора отсчетов, полученных для каждой субполосы, а результирующие векторы отфильтрованных отсчетов зондирующего импульса помещаются в запоминающее устройство, с помощью антенной системы принимая сигналы-отклики, которые также дискретизируются с той же частотой, что и излученный импульс, в соответствии с заданными стробами дальности в каждой из определенных заранее субполос вычисляются субполосные корреляции между результатами субполосной фильтрации зондирующего импульса и принимаемым сигналом, которые суммируются с результатом предыдущих вычислений, получаемые суммы М субполосных корреляций сравниваются с хранящимися в блоке памяти порогами, при превышении хотя бы в одной из субполос суммарной корреляцией соответствующего порога принимается решение о наличии на данном стробе дальности малоразмерного беспилотного летательного аппарата, а пороги для каждой из субполос в определенных заранее стробах дальностей определяются с помощью облучения при заведомом отсутствии малоразмерных беспилотных летательных аппаратов, на основе вычисления максимального положительного значения из К суммарных субполосных корреляций, где К обратно пропорционально заданной величине вероятности ложной тревоги.1. A sub-band method for radar detection of small unmanned aerial vehicles, characterized in that M times a linear-frequency modulated probing pulse is formed, which is radiated into space using an antenna system, is sampled using an analog-to-digital converter, and the resulting sample vector is fed to a grid of digital subband frequency filters, the distinguishing feature of which is the parallel calculation of matrix transformations, which ensure that the readings of the filtering result depend only on the segment of the continuous spectrum of the original discrete signal in each specific subband, which, without intersecting, completely cover the domain of definition of the Fourier spectra of the sampled signal, and have the same width, determined by the dimension of the vector of samples obtained for each subband, and the resulting vectors of filtered samples of the probing pulse are placed in a memory device using antenna system, receiving response signals that are also sampled at the same frequency as the emitted pulse, in accordance with the specified range gates in each of the predefined subbands, subband correlations are calculated between the results of subband filtering of the probing pulse and the received signal, which are summed with the result of the previous calculations, the obtained sums of M subband correlations are compared with the thresholds stored in the memory block, if at least one of the subbands exceeds the corresponding threshold by the total correlation, a decision is made about the presence of a small-sized unmanned aerial vehicle on this strobe, and the thresholds for each of the subbands are in predetermined range strobes are determined using irradiation in the absence of small-sized unmanned aerial vehicles, based on the calculation of the maximum positive value from K total subband correlations, where K is inversely proportional to the value specified in the probability of a false alarm. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полоса нормированных круговых частот обрабатываемых отрезков (векторов) дискретных отсчетов сигналов
Figure 00000018
разбивается на субполосы следующего вида:2. The method according to p. 1, characterized in that the band of normalized circular frequencies of the processed segments (vectors) of discrete signal samples
Figure 00000018
is divided into subbands of the following form:
Figure 00000019
Figure 00000019
 где r=0, …, R - одна из субполос, а количество отсчетов обрабатываемых векторов согласовано с количеством субполос N=2(2R+1).where r=0, ..., R is one of the subbands, and the number of samples of the processed vectors is consistent with the number of subbands N=2(2R+1). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты выходных векторов фильтров
Figure 00000020
субполосной фильтрации вектора дискретных отсчетов зондирующего сигнала
Figure 00000021
в r-субполосе вычисляются с помощью матричных фильтров, в виде параллельного вычисления N скалярных произведений:3. The method according to claim 1, characterized in that the components of the output vectors of the filters
Figure 00000020
subband filtering of the vector of discrete samples of the probing signal
Figure 00000021
in the r-subband are calculated using matrix filters, in the form of a parallel calculation of N scalar products:
Figure 00000022
Figure 00000022
 где
Figure 00000023
- элементы соответствующей субполосной матрицы
Figure 00000024
которая преобразуется в следующий вид:where
Figure 00000023
- elements of the corresponding subband matrix
Figure 00000024
which is converted to the following form:
Figure 00000025
Figure 00000025
 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субполосные корреляции4. The method according to claim 1, characterized in that the subband correlations
Figure 00000026
Figure 00000026
 зондирующего и принимаемого с текущего строба дальности сигналов
Figure 00000027
где имеются ввиду их трансформанты Фурье (спектры)probing and received from the current strobe of the range of signals
Figure 00000027
where we mean their Fourier transforms (spectra)
Figure 00000028
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000029
 вычисляются параллельно в виде скалярных произведений с результатами субполосной фильтрации зондирующего сигнала:are calculated in parallel as scalar products with the results of subband filtering of the probing signal:
Figure 00000030
Figure 00000030
RU2021102659A 2021-02-04 2021-02-04 Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles RU2765272C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102659A RU2765272C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102659A RU2765272C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765272C1 true RU2765272C1 (en) 2022-01-27

Family

ID=80445460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102659A RU2765272C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765272C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115902881A (en) * 2022-12-29 2023-04-04 中国人民解放军空军预警学院 Method and system for detecting extended target of distributed unmanned airborne radar

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444753C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Radio monitoring method of air objects
RU2534217C1 (en) * 2013-08-28 2014-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles
RU2610832C1 (en) * 2016-05-12 2017-02-16 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") Method and station of resonance radio detection and location
WO2017207716A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Qinetiq Limited Radar target detection system and method
CN109061632A (en) * 2018-08-20 2018-12-21 无锡若飞科技有限公司 A kind of unmanned plane recognition methods
RU2711115C1 (en) * 2019-02-14 2020-01-15 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa
CN111638505A (en) * 2020-05-22 2020-09-08 桂林长海发展有限责任公司 Radar self-adaptive target detection method and device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444753C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Radio monitoring method of air objects
RU2534217C1 (en) * 2013-08-28 2014-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles
RU2610832C1 (en) * 2016-05-12 2017-02-16 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") Method and station of resonance radio detection and location
WO2017207716A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Qinetiq Limited Radar target detection system and method
CN109061632A (en) * 2018-08-20 2018-12-21 无锡若飞科技有限公司 A kind of unmanned plane recognition methods
RU2711115C1 (en) * 2019-02-14 2020-01-15 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa
CN111638505A (en) * 2020-05-22 2020-09-08 桂林长海发展有限责任公司 Radar self-adaptive target detection method and device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115902881A (en) * 2022-12-29 2023-04-04 中国人民解放军空军预警学院 Method and system for detecting extended target of distributed unmanned airborne radar
CN115902881B (en) * 2022-12-29 2024-03-29 中国人民解放军空军预警学院 Method and system for detecting extended target of distributed unmanned aerial vehicle radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9157992B2 (en) Knowledge aided detector
EP0932837B1 (en) Procedure for the elimination of interference in a radar unit of the fmcw type
US6043771A (en) Compact, sensitive, low power device for broadband radar detection
US8121222B2 (en) Systems and methods for construction of time-frequency surfaces and detection of signals
KR101435168B1 (en) Method and system for detecting signal sources in a surveillance space
US20080106460A1 (en) Radar microsensor for detection, tracking, and classification
US10879946B1 (en) Weak signal processing systems and methods
US5151747A (en) Laser radar wire detection
RU2704789C1 (en) Method for adaptive signal processing in survey coherent-pulse radar stations
RU2765272C1 (en) Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles
RU2466419C1 (en) Method of classifying sonar echo signal
US5102218A (en) Target-aerosol discrimination by means of digital signal processing
US9035824B2 (en) System and method of radar location
CN109061626B (en) Method for detecting low signal-to-noise ratio moving target by step frequency coherent processing
KR20180057616A (en) Processing of radiation reflected from the target
Chestnut et al. A sonar target recognition experiment
RU2660219C1 (en) Method of classifying sonar echo
RU2296345C2 (en) Mode of targets radar station clearance according to distance and a pulse radar station with compression of pulses and restoration of signals
Carin et al. Wave-oriented signal processing of dispersive time-domain scattering data
Erdogan et al. Deinterleaving radar pulse train using neural networks
US10018718B1 (en) Artifact reduction within a SAR image
Pérez et al. Radio-frequency interference location, detection and classification using deep neural networks
US9424858B1 (en) Acoustic receiver for underwater digital communications
Balint et al. Markov model for HF spectrum occupancy
US9429644B1 (en) Subaperture clutter filter with CFAR signal detection