RU2802367C1 - Method for selecting moving targets at high pulse repetition rate of a probing linear-frequency-modulated signal with a small duty cycle - Google Patents

Method for selecting moving targets at high pulse repetition rate of a probing linear-frequency-modulated signal with a small duty cycle Download PDF

Info

Publication number
RU2802367C1
RU2802367C1 RU2023101413A RU2023101413A RU2802367C1 RU 2802367 C1 RU2802367 C1 RU 2802367C1 RU 2023101413 A RU2023101413 A RU 2023101413A RU 2023101413 A RU2023101413 A RU 2023101413A RU 2802367 C1 RU2802367 C1 RU 2802367C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probing
frequency
signal
frequencies
doppler
Prior art date
Application number
RU2023101413A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Зайцев
Александр Михайлович Лаврентьев
Юрий Васильевич Денищик
Павел Васильевич Пустозеров
Кирилл Евгеньевич Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2802367C1 publication Critical patent/RU2802367C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radars.
SUBSTANCE: invention relates can be used in ground (surface) based pulse-Doppler (PD) radar stations (RS) to solve the problem of selecting a group of moving air objects against the background of narrow-band passive interference and, first of all, against the background of intense reflections from underlying earth (water) surface, local objects and slow-moving meteorological formations. In the method for selecting moving targets at a high pulse repetition rate of a probing linear-frequency-modulated signal with a low duty cycle, the selection of the parameters of the probing signal, its formation and emission, the definition and setting of the band-stop filter parameters, the transfer of received signals to an intermediate frequency are performed twice. Noise suppression in the band-stop filter in the areas of zero, low Doppler frequencies and frequencies multiple of the frequency pulse repetition rate and the extraction of the useful signal in the area of high Doppler frequencies are performed in the first probing cycle, and noise suppression in the band-stop filter in the areas of zero, high Doppler frequencies and frequencies multiple of the frequency pulse repetition rate and the selection of a useful signal in the region of low Doppler frequencies are performed in the second probing cycle.
EFFECT: increased noise immunity of the PD RS when probing with quasi-continuous signals (QCS) of low duty cycle with linear frequency modulation (LFM).
1 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в импульсно-доплеровских (ИД) радиолокационных станциях (РЛС) наземного (надводного) базирования для решения задачи селекции группы движущихся воздушных объектов на фоне узкополосных пассивных помех и, в первую очередь, на фоне интенсивных отражений от подстилающей земной (водной) поверхности, местных предметов и малоподвижных метеообразований.The invention relates to the field of radar and can be used in pulse-Doppler (ID) ground-based (surface)-based radar stations to solve the problem of selecting a group of moving air objects against the background of narrow-band passive interference and, first of all, against the background of intense reflections from underlying earth (water) surface, local objects and sedentary meteorological formations.

Уровень техникиState of the art

Алгоритмы работы устройств селекции движущихся целей (СДЦ) на сегодняшний день широко известны и основаны на учете частотных отличий сигналов, отраженных от движущихся и неподвижных объектов [1]. Так, при отражении от движущихся объектов частота сигнала изменяется на величину доплеровской добавки (Fд), прямо зависящей от радиальной скорости объекта:Algorithms for the operation of moving target selection devices (MTS) are widely known today and are based on taking into account the frequency differences of signals reflected from moving and stationary objects [1]. Thus, when reflected from moving objects, the signal frequency changes by the value of the Doppler addition (F d ), which directly depends on the radial speed of the object:

где νr - радиальная скорость объекта;where ν r is the radial speed of the object;

λ - длина волны зондирующего сигнала.λ is the wavelength of the probing signal.

Частота же отраженного от неподвижной цели сигнала не будет отличатся от частоты зондирующего.The frequency of the signal reflected from a stationary target will not differ from the frequency of the sounding signal.

В ИД РЛС, использующих зондирующие квазинепрерывные сигналы (КНС), применяется способ СДЦ на основе режекторного фильтра (РФ), принятый в качестве прототипа [1]. Указанный способ обеспечивает подавление сигнала (помехи), отраженного от неподвижных объектов и выделение полезного (имеющего частотную доплеровскую добавку) сигнала с помощью РФ в одном цикле зондирования цели, под которым понимается формирование и излучение КНС в пространство, прием отраженного сигнала и его обработка [1]. Суть указанного способа заключается в следующем (см. фиг. 1):ID radars using probing quasi-continuous signals (QNS) use the SDC method based on a notch filter (RF), adopted as a prototype [1]. This method ensures the suppression of a signal (interference) reflected from stationary objects and the selection of a useful (having a Doppler frequency additive) signal using RF in one cycle of target sensing, which means the formation and emission of SNS into space, reception of the reflected signal and its processing [1 ]. The essence of this method is as follows (see Fig. 1):

1) Выбор параметров зондирующего сигнала (блок 1.1);1) Selecting the parameters of the probing signal (block 1.1);

2) Формирование зондирующего сигнала (блок 1.2) и его излучение (блоки 1.3 и 1.4);2) Formation of the probing signal (block 1.2) and its radiation (blocks 1.3 and 1.4);

3) Определение и установка параметров РФ (блок 1.5);3) Determination and installation of RF parameters (block 1.5);

4) Перенос принимаемых сигналов на промежуточную частоту (блок 1.6);4) Transfer of received signals to an intermediate frequency (block 1.6);

5) Фильтровое подавление помехи в области нулевых доплеровских и кратных частоте повторения импульсов (ЧПИ) частот и выделение полезного сигнала в области доплеровских частот.5) Filter suppression of interference in the region of zero Doppler and multiple pulse repetition frequency (PRF) frequencies and selection of the useful signal in the region of Doppler frequencies.

Однако, при использовании зондирующих сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) реализация СДЦ на основе РФ имеет особенности. Так, частота принятого сигнала в процессе переноса на промежуточную частоту возрастает на величину дальномерной частоты (ƒдальн), которая прямо пропорциональна расстоянию от РЛС до отражающего предмета [2]:However, when using probing signals with linear frequency modulation (chirp), the implementation of SDC based on RF has its own peculiarities. Thus, the frequency of the received signal in the process of transfer to an intermediate frequency increases by the amount of the rangefinder frequency (ƒ long ), which is directly proportional to the distance from the radar to the reflecting object [2]:

где Δƒ - девиация частоты зондирующего КНС;where Δƒ is the frequency deviation of the probing SNS;

rц - дальность до цели;r c - range to target;

с - скорость распространения радиоволн;c is the speed of propagation of radio waves;

τс - длительность сигнала.τ s - signal duration.

Отмеченная особенность негативно сказывается на эффективности СДЦ при работе ИД РЛС в приземной области пространства, когда отражения от подстилающей поверхности имеют величину дальномерной частоты (2) соизмеримую с доплеровской добавкой (1). В [3] отмечено, что в таком случае ухудшается помехоустойчивость при первичной дальнометрии в ИД РЛС и одновременно предложено решение этой проблемы, особенностью которого является применение зондирующего КНС с ЛЧМ с крутизной (Р):This feature negatively affects the efficiency of the SDC when operating an ID radar in the near-ground region of space, when reflections from the underlying surface have a rangefinder frequency value (2) comparable to the Doppler addition (1). It was noted in [3] that in this case the noise immunity during primary ranging in ID radars deteriorates and at the same time a solution to this problem was proposed, the feature of which is the use of a probing SNS with a chirp with a slope (P):

где F - ЧПИ зондирующего КНС.where F is the PRF of the probing SNS.

Такой подход обеспечивает сосредоточение сигналов (помех), отраженных от неподвижных предметов в окрестностях нулевой и кратной ЧПИ (Fп) частот, не зависимо от дальности до отражающих объектов, что демонстрируют фиг. 2а и фиг. 3 (сплошная линия).This approach ensures the concentration of signals (interference) reflected from stationary objects in the vicinity of zero and multiple PRF (F p ) frequencies, regardless of the distance to the reflecting objects, as demonstrated in Fig. 2a and fig. 3 (solid line).

Однако, отмеченное решение не всегда эффективно. Например, при работе по низко летящим малозаметным объектам. Так, их качественное обнаружение требует повышения энергетического потенциала РЛС, реализуемое, при фиксированной средней мощности передатчика, как правило, за счет уменьшения скважности сигнала. Уменьшение скважности отмеченного КНС с крутизной ЛЧМ (3), как за счет увеличения длительности импульса, так и уменьшения периода их следования, влечет за собой возрастание девиации частоты в каждом из импульсов - меняется структура амплитудно-частотного спектра сигнала. Такие изменения приводят к появлению отражений от неподвижных объектов уже не только в окрестностях нулевой и кратной ЧПИ областей частот, но и в областях малых доплеровских частот как показано на фиг.2б и 3 (пунктирная линия). Т.е. элементы пассивных помех (ПП) выходят за пределы зоны подавления РФ. Поэтому эхо-сигналы от малоскоростных целей будут маскироваться ПП.However, the noted solution is not always effective. For example, when working on low-flying, unobtrusive objects. Thus, their high-quality detection requires an increase in the energy potential of the radar, which is realized at a fixed average transmitter power, as a rule, by reducing the signal duty cycle. Reducing the duty cycle of the marked SOS with chirp slope (3), both due to an increase in the pulse duration and a decrease in their repetition period, entails an increase in the frequency deviation in each of the pulses - the structure of the amplitude-frequency spectrum of the signal changes. Such changes lead to the appearance of reflections from stationary objects not only in the vicinity of the zero and multiple PRF frequency regions, but also in the regions of low Doppler frequencies as shown in Figs. 2b and 3 (dashed line). Those. elements of passive interference (PP) go beyond the RF suppression zone. Therefore, echoes from low-speed targets will be masked by the PP.

Таким образом, работа ИД РЛС в режиме КНС малой скважности с ЛЧМ с параметрами (3) повлечет снижение показателей качества устройства СДЦ, реализующего выбранный в качестве прототипа способ. Одним из таких показателей является коэффициент улучшения отношения сигнала и помехи (Ку):Thus, the operation of an ID radar in the low duty cycle SNS mode with a chirp with parameters (3) will entail a decrease in the quality indicators of the SDC device that implements the method chosen as a prototype. One of these indicators is the coefficient of improvement of the signal-to-interference ratio ( ):

где - отношение сигнала и помехи на выходе и входе устройства СДЦ соответственно. Значение показателя (4) для прототипа будет равно единице, т.е. 0 дБ (см. фиг. 6).Where - the ratio of signal and noise at the output and input of the SDC device, respectively. The value of indicator (4) for the prototype will be equal to one, i.e. 0 dB (see Fig. 6).

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технической задачей, решаемой разработанным способом, является повышение помехоустойчивости ИД РЛС при зондировании КНС малой скважности с ЛЧМ.The technical problem solved by the developed method is to increase the noise immunity of the ID radar when probing a low-duty signal station with a chirp.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной технической задачи, достигается тем, что в способе селекции движущихся целей в режиме высокой частоты повторения импульсов зондирующего линейно-частотно-модулированного сигнала с малой скважностью, который заключается в выборе параметров зондирующего сигнала, его формировании и зондировании, выборе и установке параметров режекторного фильтра, переносе принимаемых сигналов на промежуточную частоту, фильтровом подавлении помехи в области нулевых доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделение полезного сигнала в области доплеровских частот, согласно изобретения, выбор параметров зондирующего сигнала, его формирование и излучение, определение и установка параметров режекторного фильтра, перенос принимаемых сигналов на промежуточную частоту, производятся два раза, при этом подавление помехи в режекторном фильтре в областях нулевых, малых доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделение полезного сигнала в области высоких доплеровских частот производится в первом цикле зондирования, а подавление помехи в режекторном фильтре в областях нулевых, высоких доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделением полезного сигнала в области малых доплеровских частот - во втором цикле зондирования.The technical result, which provides a solution to the stated technical problem, is achieved by the fact that in the method of selecting moving targets in the high pulse repetition rate mode of a probing linearly frequency-modulated signal with a low duty cycle, which consists in selecting the parameters of the probing signal, its formation and probing, selection and setting the parameters of the notch filter, transferring received signals to an intermediate frequency, filter suppression of interference in the region of zero Doppler frequencies and multiples of the pulse repetition frequency, and isolating the useful signal in the Doppler frequency region, according to the invention, selecting the parameters of the probing signal, its formation and emission, definition and installation parameters of the notch filter, the transfer of received signals to an intermediate frequency is carried out twice, while suppression of interference in the notch filter in the regions of zero, low Doppler and multiple frequencies of pulse repetition frequency and selection of the useful signal in the region of high Doppler frequencies is carried out in the first probing cycle, and suppression of interference in the notch filter in the areas of zero, high Doppler and multiple pulse repetition frequencies and the selection of the useful signal in the area of low Doppler frequencies - in the second probing cycle.

Физическая суть предлагаемого способа заключается в следующем.The physical essence of the proposed method is as follows.

Качество работы устройств защиты от ПП определяет правильный выбор параметров частотной характеристики устройства СДЦ K(ƒ), которая жестко связана с частотной структурой помехи:The quality of operation of protection devices against PP is determined by the correct choice of parameters of the frequency response of the SDC device K(ƒ), which is strictly related to the frequency structure of the interference:

где С - целое число;where C is an integer;

N(ƒ) - спектральная плотность мощности помехи.N(ƒ) is the spectral power density of the interference.

В свою очередь параметры ПП, являющейся следствием отражения зондирующего сигнала от неподвижных мешающих радиолокационному наблюдению объектов, зависят от параметров последнего. Таким образом, очевидна связь параметров зондирующего сигнала с характеристиками устройств СДЦ, которая объясняет решение поставленной задачи путем параметрической оптимизации зондирующего КНС малой скважности с ЛЧМ.In turn, the parameters of the PP, which is a consequence of the reflection of the probing signal from stationary objects interfering with radar observation, depend on the parameters of the latter. Thus, the connection between the parameters of the probing signal and the characteristics of the SDC devices is obvious, which explains the solution to the problem posed by parametric optimization of the probing low-duty system with a chirp.

На первом этапе, согласно способа, производится выбор оптимальных параметров зондирующего КНС в соответствии с (3), его формирование и излучение.At the first stage, according to the method, the optimal parameters of the probing SNS are selected in accordance with (3), its formation and radiation.

Следующим этапом является определение и установка параметров РФ согласно (5), что производится в соответствии с известной аналитической моделью двумерной функции рассогласования рассматриваемого КНС для вычисления спектрального уровня нормированной мощности профильтрованных помеховых сигналов [5, 6]:The next step is to determine and set the RF parameters according to (5), which is done in accordance with the well-known analytical model of the two-dimensional mismatch function of the considered SNN to calculate the spectral level of the normalized power of filtered interference signals [5, 6]:

где ⏐ρ(τ,0)⏐ - функция рассогласования сигнала;where ⏐ρ(τ,0)⏐ is the signal mismatch function;

ƒ - величина частотного рассогласования;ƒ - frequency mismatch value;

τ - величина временного рассогласования.τ is the magnitude of the time mismatch.

При этом для периодических сигналов (N(ƒ)) рассчитывается в пределах одной частоты следования импульсов (Fп). Произведенный расчет мощности ПП (6) показал, что для зондирующего КНС малой скважности с крутизной ЛЧМ (3) максимальная мощность помехи (N(ƒ)) сосредоточена в области нулевой, малых доплеровских частот и частотах, кратных ЧПИ, а минимальный в области высоких доплеровских частот, как показано на фиг. 3 (пунктирная линия) и фиг. 4 (пунктирная линия).In this case, for periodic signals (N(ƒ)) is calculated within one pulse repetition frequency (F p ). The calculation of the power of the PP (6) showed that for a low-duty probing SNS with a chirp slope (3), the maximum interference power (N(ƒ)) is concentrated in the region of zero, low Doppler frequencies and frequencies that are multiples of the PRF, and the minimum in the region of high Doppler frequencies frequencies, as shown in Fig. 3 (dashed line) and FIG. 4 (dashed line).

На следующем этапе принимаемые сигналы переносятся на промежуточную частоту.At the next stage, the received signals are transferred to an intermediate frequency.

Следующий шаг состоит в подавлении помехи в режекторном фильтре в областях нулевых, низких доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделение полезного сигнала в области высоких доплеровских частот.The next step is to suppress interference in the notch filter in the regions of zero, low Doppler and multiples of the pulse repetition frequency frequencies and highlight the useful signal in the region of high Doppler frequencies.

Поскольку в соответствии с (5) параметры РФ подавляют помеху в области малых доплеровских частот, то полезный сигнал при его наличии в этом диапазоне тоже будет подавлен. Поэтому необходимо выполнить еще один цикл зондирования цели, но с другими параметрами ЗС, так, на следующем этапе способа принимается решение об изменении параметров зондирующего сигнала.Since, in accordance with (5), the RF parameters suppress interference in the region of low Doppler frequencies, the useful signal, if present in this range, will also be suppressed. Therefore, it is necessary to perform another cycle of target probing, but with different parameters of the target, so at the next stage of the method a decision is made to change the parameters of the probing signal.

Дальнейший шаг состоит в изменении и повторном выборе оптимальных параметров зондирующего КНС. Так установлено, что области малых доплеровских частот не заняты ПП при крутизне (β1) ЛЧМ зондирующего КНС малой скважности, равной половине квадрата ЧПИ The next step is to change and reselect the optimal parameters of the probing SNS. It has been established that the regions of low Doppler frequencies are not occupied by PP when the slope (β 1 ) of the chirp of the probing SOS with low duty cycle is equal to half the square of the PRF

Области нулевой и кратных ЧПИ частот при (7) также являются помехонасыщенными, что иллюстрирует фиг. 4 (сплошная линия). Т.е. спектры сигналов (помех), отраженные от неподвижных предметов с параметрами (3) и (7) разнесены между собой и занимают малые для (3) и высокие для (7) области доплеровских частот (фиг.4).The regions of zero and multiple PRF frequencies in (7) are also noise-saturated, as illustrated in Fig. 4 (solid line). Those. the spectra of signals (interference) reflected from stationary objects with parameters (3) and (7) are spaced apart and occupy small for (3) and high for (7) Doppler frequency regions (Fig. 4).

Формирование и излучение в пространство КНС с параметрами (7) последовательно осуществляется на следующем этапе изобретения.The formation and radiation into space of the SNS with parameters (7) is sequentially carried out at the next stage of the invention.

Повторная установка параметров РФ согласно (5) обеспечивает подавление ПП и выделение полезного сигнала в области малых доплеровских частот.Re-setting the RF parameters according to (5) ensures suppression of the PP and selection of the useful signal in the region of low Doppler frequencies.

На следующем этапе принимаемые сигналы переносятся на промежуточную частоту.At the next stage, the received signals are transferred to an intermediate frequency.

На заключительном этапе изобретения производится подавление помехи в РФ в областях нулевых, высоких доплеровских и кратных ЧПИ частот и выделение полезного сигнала в области низких доплеровских частот.At the final stage of the invention, interference in the Russian Federation is suppressed in the regions of zero, high Doppler and multiple PRF frequencies and the useful signal is isolated in the region of low Doppler frequencies.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Изобретение поясняется рисунками, представленными на фиг. 1-6 раскрывающими принципы работы устройств СДЦ, сущность изобретения и параметрической оптимизации КНС и достигаемый ей эффект, а также физику и закономерности линейно-сдвиговой деформации функции рассогласования КНС при ЛЧМ при уменьшении его скважности.The invention is illustrated by the drawings shown in Fig. 1-6 revealing the principles of operation of SDC devices, the essence of the invention and parametric optimization of the SNS and the effect achieved by it, as well as the physics and laws of linear-shear deformation of the SNS mismatch function during chirp with a decrease in its duty cycle.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства СДЦ, приняты следующие обозначения:In fig. Figure 1 shows a block diagram of the SDC device; the following notations are used:

1.1. Блок выбора параметров зондирующего сигнала;1.1. Block for selecting parameters of the probing signal;

1.2. Блок формирования зондирующего сигнала;1.2. Probing signal generation unit;

1.3. Блок антенного переключателя;1.3. Antenna switch block;

1.4. Приемо-передающая антенна;1.4. Transceiver antenna;

1.5. Блок выбора параметров РФ;1.5. Block for selecting RF parameters;

1.6. Блок смесителя;1.6. Mixer block;

1.7. Блок подавления ПП.1.7. PP suppression block.

На фиг. 2а изображено сечение функции рассогласования КНС с ЛЧМ малой скважности. Видны контуры областей высокой корреляции двумерной ФН КНС с ЛЧМ крутизной наблюдается наличие свободной от пассивных помех зоны в области как малых, так и высоких доплеровских частот, что позволяет эффективно использовать системы СДЦ. На фиг. 2б показан эффект «расползания» локальных максимумов ФН КНС с ЛЧМ при уменьшении его скважности, что приводит к значительному сужению безпомехового спектрального диапазона ввиду появления ПП на малых доплеровских частотах.In fig. Figure 2a shows a cross-section of the mismatch function of the SOS with a small duty cycle chirp. The contours of areas of high correlation of the two-dimensional FN FN with the chirp slope are visible there is a zone free from passive interference in the region of both low and high Doppler frequencies, which makes it possible to effectively use SDC systems. In fig. Figure 2b shows the effect of “spreading” of local maxima of the FN of the SOS with a chirp with a decrease in its duty cycle, which leads to a significant narrowing of the interference-free spectral range due to the appearance of PP at low Doppler frequencies.

На фиг. 3 графики функции, характеризующей частотно-скоростную избирательность корреляционно-фильтрового приемника ИД РЛС для КНС с ЛЧМ (сплошная) и в случае уменьшения его скважности (пунктирная) приведены на фиг.3а и 3б соответственно, иллюстрирующие тот же эффект, что и представлен на фиг. 2.In fig. 3 graphs of the function characterizing the frequency-rate selectivity of the ID radar correlation-filter receiver for the SNS with chirp (solid) and in the case of reducing its duty cycle (dotted) are shown in Fig. 3a and 3b, respectively, illustrating the same effect as shown in Fig. . 2.

На фиг. 4 показан результат параметрической оптимизации зондирующего сигнала. Графики функции, характеризующей частотно-скоростную избирательность корреляционно-фильтрового приемника ИД РЛС для КНС малой скважности с ЛЧМ для ее крутизны (пунктирная) и (сплошная) свидетельствуют о существовании взаимонепересекающихся спектральных областей с низким уровнем мощности помехи для каждого из анализируемых сигналов.In fig. Figure 4 shows the result of parametric optimization of the probing signal. Graphs of a function characterizing the frequency-velocity selectivity of the correlation-filter receiver of an ID radar for a low-duty SNA with a chirp for its steepness (dotted) and (solid) indicate the existence of mutually non-overlapping spectral regions with a low level of interference power for each of the analyzed signals.

На фиг. 5 показана блок-схема устройства, реализующего «Способ селекции движущихся целей в режиме высокой частоты повторения импульсов зондирующего линейно-частотно-модулированного сигнала с малой скважностью». На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In fig. Figure 5 shows a block diagram of a device that implements the “Method for selecting moving targets in the high pulse repetition rate mode of a linear frequency-modulated probing signal with low duty cycle.” In fig. 5 the following notations are adopted:

5.1. Блок выбора параметров зондирующего сигнала;5.1. Block for selecting parameters of the probing signal;

5.2. Блок формирования зондирующего сигнала;5.2. Probing signal generation unit;

5.3. Блок антенного переключателя;5.3. Antenna switch block;

5.4. Приемо-передающая антенна;5.4. Transceiver antenna;

5.5. Блок выбора параметров РФ;5.5. Block for selecting RF parameters;

5.6. Блок смесителя;5.6. Mixer block;

5.7. Блок подавления ГШ;5.7. GS suppression block;

5.8. Блок принятия решения об изменении параметров зондирующего сигнала.5.8. Block for making a decision on changing the parameters of the probing signal.

На фиг. 6 показана зависимость коэффициента улучшения отношения сигнала и помехи от скважности зондирующего КНС с ЛЧМ для предлагаемого способа.In fig. Figure 6 shows the dependence of the improvement factor of the signal-to-interference ratio on the duty cycle of the probing SOS with chirp for the proposed method.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Осуществление изобретения возможно с помощью блок-схемы, представленной на фиг. 5, и заключается в последовательном выполнении следующих операций:The invention can be implemented using the block diagram shown in FIG. 5, and consists in sequentially performing the following operations:

- выбор зондирующего КНС и установка его параметров, в том числе крутизны ЛЧМ в соответствии с (3) (фиг. 5 блок 5.1);- selection of the probing SNS and setting its parameters, including the slope of the chirp in accordance with (3) (Fig. 5 block 5.1);

- формирование зондирующего КНС малой скважности с ЛЧМ (фиг. 5 блок 5.2);- formation of a low-duty probing SNS with a chirp (Fig. 5 block 5.2);

- излучение сформированного зондирующего КНС с ЛЧМ (фиг. 5 блоки 5.3 и 5.4);- radiation of the formed probing SOS with chirp (Fig. 5 blocks 5.3 and 5.4);

- установка параметров частотной характеристики РФ (фиг. 5 блок 5.5) в соответствии с выражением (5);- setting the parameters of the RF frequency response (Fig. 5 block 5.5) in accordance with expression (5);

- прием антенной отраженных сигналов и дальнейший перенос их на промежуточную частоту (фиг. 5 блок 5.6);- reception of reflected signals by the antenna and their further transfer to an intermediate frequency (Fig. 5 block 5.6);

- подавление помехи в РФ в областях нулевых, низких доплеровских и кратных ЧПИ частот и выделение полезного сигнала в области высоких доплеровских частот (фиг. 5 блок 5.7);- suppression of interference in the Russian Federation in the areas of zero, low Doppler and multiple PRF frequencies and selection of the useful signal in the area of high Doppler frequencies (Fig. 5 block 5.7);

- принятие решения об изменении параметров зондирующего сигнала (фиг. 5 блок 5.8);- making a decision to change the parameters of the probing signal (Fig. 5 block 5.8);

- выбор зондирующего КНС и установка его параметров (фиг. 5 блок 5.1), в том числе крутизны ЛЧМ в соответствии с (7);- selection of the probing SNS and setting its parameters (Fig. 5 block 5.1), including the slope of the chirp in accordance with (7);

- формирование зондирующего КНС малой скважности с ЛЧМ (фиг. 5 блок 5.2);- formation of a low-duty probing SNS with a chirp (Fig. 5 block 5.2);

- излучение сформированного зондирующего КНС с ЛЧМ (фиг. 5 блоки 5.3 и 5.4);- radiation of the formed probing SOS with chirp (Fig. 5 blocks 5.3 and 5.4);

- установка параметров частотной характеристики РФ (фиг. 5 блок 5.5) в соответствии с выражением (5);- setting the parameters of the RF frequency response (Fig. 5 block 5.5) in accordance with expression (5);

- прием антенной отраженных сигналов и дальнейший перенос их на промежуточную частоту (фиг. 5 блок 5.6);- reception of reflected signals by the antenna and their further transfer to an intermediate frequency (Fig. 5 block 5.6);

- подавление помехи в РФ в областях нулевых, высоких доплеровских и кратных ЧПИ частот и выделение полезного сигнала в области низких доплеровских частот (фиг. 5 блок 5.7).- suppression of interference in the Russian Federation in the regions of zero, high Doppler and multiple PRF frequencies and selection of the useful signal in the region of low Doppler frequencies (Fig. 5 block 5.7).

Предлагаемый способ технически реализуем и обеспечивает недоступную для аналогов и прототипа возможность эффективной селекции движущихся целей в ИД РЛС при зондировании КНС малой скважности с ЛЧМ. Изобретение апробировано на ПЭВМ в виде математической имитационно-стохастической модели процесса селекции движущихся целей в ИД РЛС [4] и может быть применено в ИД РЛС для решения задач обнаружения группы малозаметных целей в условиях пассивных помех с локально-сосредоточенным энергетическим спектром, и прежде всего, в условиях воздействия интенсивных маскирующих отражений от подстилающей поверхности, местных предметов и малоподвижных метеообразований.The proposed method is technically feasible and provides, inaccessible to analogues and the prototype, the possibility of effective selection of moving targets in an ID radar when probing a low-duty signal station with a chirp. The invention was tested on a PC in the form of a mathematical simulation-stochastic model of the selection process of moving targets in an ID radar [4] and can be applied in an ID radar to solve problems of detecting a group of subtle targets in conditions of passive interference with a locally concentrated energy spectrum, and above all, under the influence of intense masking reflections from the underlying surface, local objects and sedentary meteorological formations.

Заявленный технический результат подтвержден результатами, полученными методом имитационного моделирования в пакете прикладных программ MATLAB.The declared technical result is confirmed by the results obtained by simulation in the MATLAB application package.

Исходные данные для моделирования:Initial data for modeling:

1. Вид зондирующего сигнала: КНС с ЛЧМ;1. Type of probing signal: SNS with chirp;

2. Крутизна ЛЧМ зондирующего КНС изменяется в соответствии с (3) и (7);2. The slope of the chirp of the probing SNS changes in accordance with (3) and (7);

3. Скважность зондирующего сигнала изменяется от 3 до 15;3. The duty cycle of the probing signal varies from 3 to 15;

4. Входные мощности сигнала и помехи равны;4. The input signal and interference powers are equal;

Далее рассчитывались мощности сигнала и помехи на выходе РФ и производилась оценка коэффициента улучшения отношения сигнала и помехи в соответствии с (4).Next, the signal power and noise at the RF output were calculated and the improvement factor for the signal-to-noise ratio was estimated in accordance with (4).

Таким образом, разработанный способ селекции движущихся целей в режиме высокой частоты повторения импульсов зондирующего линейно-частотно-модулированного сигнала с малой скважностью основан на алгоритме оптимальной фильтрации сигнала в условиях воздействия небелого шума, но, в отличие от прототипа, предусматривает выделение полезного сигнала на помехонасыщенных участках частот за счет вобуляции крутизны ЛЧМ зондирующего КНС, что позволяет улучшить отношение сигнала и помехи до 24 дБ (фиг. 6).Thus, the developed method for selecting moving targets in the mode of high repetition rate of pulses of a linearly frequency-modulated probing signal with low duty cycle is based on an algorithm for optimal signal filtering under conditions of exposure to non-white noise, but, unlike the prototype, provides for the selection of the useful signal in noise-saturated areas frequencies due to wobbling of the chirp slope of the probing SNS, which makes it possible to improve the signal-to-interference ratio up to 24 dB (Fig. 6).

Список используемой литературыBibliography

1. Справочник по радиолокации /Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. Под общей ред. B.C. Вербы. В 2 книгах. Книга 1. М.: Техносфера, 2015. - 672 с. (с. 40-41, 186, 207-211).1. Handbook on radar / Ed. M.I. Skolnik. Per. from English Under the general editorship. B.C. Willows. In 2 books. Book 1. M.: Tekhnosphere, 2015. - 672 p. (pp. 40-41, 186, 207-211).

2. Радиолокационные сигналы и их применение [Текст] / А.А. Трухачев. - М.: Воениздат.2005. - 234 с. (с. 237-238).2. Radar signals and their application [Text] / A.A. Trukhachev. - M.: Voenizdat.2005. - 234 p. (pp. 237-238).

3. Способ однозначной первичной дальнометии группы целей на фоне узкополосных пассивных помех в режиме высокой частоты повторения импульсов зондирующего сигнала: патент на изобретение / С.А. Зайцев, A.M. Лаврентьев, А.А. Кириченко. - №2756034 от 24.09.2021.3. A method for unambiguous primary ranging of a group of targets against the background of narrow-band passive interference in the mode of high pulse repetition frequency of the probing signal: patent for invention / S.A. Zaitsev, A.M. Lavrentiev, A.A. Kirichenko. - No. 2756034 dated 09/24/2021.

4. Модель процесса селекции движущихся целей в импульсно-доплеровской радиолокационной станции: свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ / Ю.В. Денищик, A.M. Лаврентьев, С.А. Зайцев заявители и правообладатели Ю.В. Денищик, A.M. Лаврентьев, С.А. Зайцев. - №2021665594; заявл. 20.09.2021; зарегистр. 29.09.2021.4. Model of the selection process of moving targets in a pulse-Doppler radar station: certificate of state registration of computer programs / Yu.V. Denishchik, A.M. Lavrentiev, S.A. Zaitsev applicants and copyright holders Yu.V. Denishchik, A.M. Lavrentiev, S.A. Zaitsev. - No. 2021665594; application 09.20.2021; registered 09.29.2021.

Claims (1)

Способ селекции движущихся целей в режиме высокой частоты повторения импульсов зондирующего линейно-частотно-модулированного сигнала с малой скважностью, заключающийся в выборе параметров зондирующего сигнала, его формировании и зондировании, выборе и установке параметров режекторного фильтра, переносе принимаемых сигналов на промежуточную частоту, фильтровом подавлении помехи в области нулевых доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделении полезного сигнала в области доплеровских частот, отличающийся тем, что выбор параметров зондирующего сигнала, его формирование и излучение, определение и установка параметров режекторного фильтра, перенос принимаемых сигналов на промежуточную частоту производятся два раза, при этом подавление помехи в режекторном фильтре в областях нулевых, малых доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделение полезного сигнала в области высоких доплеровских частот производится в первом цикле зондирования, а подавление помехи в режекторном фильтре в областях нулевых, высоких доплеровских и кратных частоте повторения импульсов частот и выделение полезного сигнала в области малых доплеровских частот - во втором цикле зондирования.A method for selecting moving targets in the mode of high pulse repetition rate of a probing linearly frequency-modulated signal with a low duty cycle, which consists in selecting the parameters of the probing signal, its formation and probing, selecting and setting the parameters of the notch filter, transferring received signals to an intermediate frequency, filter suppression of interference in the region of zero Doppler and multiple pulse repetition frequencies and isolating the useful signal in the Doppler frequency region, characterized in that the selection of parameters of the probing signal, its formation and emission, determination and installation of notch filter parameters, transfer of received signals to an intermediate frequency are carried out twice, in this case, suppression of interference in the notch filter in the regions of zero, low Doppler and multiples of the pulse repetition frequency frequencies and selection of the useful signal in the region of high Doppler frequencies is carried out in the first probing cycle, and suppression of interference in the notch filter in the regions of zero, high Doppler and multiples of the repetition frequency frequency pulses and selection of the useful signal in the region of low Doppler frequencies - in the second probing cycle.
RU2023101413A 2023-01-23 Method for selecting moving targets at high pulse repetition rate of a probing linear-frequency-modulated signal with a small duty cycle RU2802367C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2802367C1 true RU2802367C1 (en) 2023-08-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108761410A (en) * 2017-12-27 2018-11-06 中国人民解放军63686部队 Ground moving object method for parameter estimation under the conditions of a kind of low PRF
RU2697509C2 (en) * 2017-05-25 2019-08-15 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of detecting, measuring range and speed of low altitude low-speed target in pulse-doppler radar stations with high frequency of pulses repetition and inverted linear frequency modulation
RU2742461C1 (en) * 2020-07-27 2021-02-08 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации Method of primary range-finding of pulsed-doppler rs targets with low pulse ratio of probing transmissions
RU2756034C1 (en) * 2020-09-02 2021-09-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации Method for unambiguous primary range finding for a group of targets against the background of narrow-band passive interference in the mode of high repetition frequency of pulses of the sounding signal
CN114814817A (en) * 2022-04-25 2022-07-29 南京隼眼电子科技有限公司 Moving object speed deblurring method and device, electronic equipment and storage medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697509C2 (en) * 2017-05-25 2019-08-15 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of detecting, measuring range and speed of low altitude low-speed target in pulse-doppler radar stations with high frequency of pulses repetition and inverted linear frequency modulation
CN108761410A (en) * 2017-12-27 2018-11-06 中国人民解放军63686部队 Ground moving object method for parameter estimation under the conditions of a kind of low PRF
RU2742461C1 (en) * 2020-07-27 2021-02-08 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации Method of primary range-finding of pulsed-doppler rs targets with low pulse ratio of probing transmissions
RU2756034C1 (en) * 2020-09-02 2021-09-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации Method for unambiguous primary range finding for a group of targets against the background of narrow-band passive interference in the mode of high repetition frequency of pulses of the sounding signal
CN114814817A (en) * 2022-04-25 2022-07-29 南京隼眼电子科技有限公司 Moving object speed deblurring method and device, electronic equipment and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khan et al. Waveform analysis for high-frequency FMICW radar
EP3472638B1 (en) Power control for improved near-far performance of radar systems
US8259003B2 (en) High duty cycle radar with near/far pulse compression interference mitigation
RU2449307C2 (en) Method of surveillance pulse doppler radar of targets on background of reflections from earth surface
CN101470202A (en) Pulse Doppler radar system and its signal processing method
US9041597B2 (en) Method for filtering of clutter by scan-to-scan correlation using doppler information
CN113376601B (en) Frequency agile radar sidelobe suppression method based on CLEAN algorithm
RU2704789C1 (en) Method for adaptive signal processing in survey coherent-pulse radar stations
JP5460290B2 (en) Radar equipment
Axelsson Random noise radar/sodar with ultrawideband waveforms
Yi et al. Active cancellation analysis based on the radar detection probability
CN105589061A (en) Signal processing algorithm for shore-based radar
US9035824B2 (en) System and method of radar location
US20050035903A1 (en) Apparatus for radar
US20130271312A1 (en) Method for determining an estimate of radial speed of radar echoes by using doppler information
RU2802367C1 (en) Method for selecting moving targets at high pulse repetition rate of a probing linear-frequency-modulated signal with a small duty cycle
GB2558643A (en) Method and apparatus for determining a pulse repetition interval parameter of a coded pulse-based radar
Kubica et al. Optimum target detection using illuminators of opportunity
RU2296345C2 (en) Mode of targets radar station clearance according to distance and a pulse radar station with compression of pulses and restoration of signals
RU2596229C1 (en) Method for increasing range resolution of radar station
Pardhu et al. Design of matched filter for radar applications
CN110609264B (en) Target echo Doppler frequency estimation method for pulse laser radar
KR101634455B1 (en) Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same
Kulpa Mismatched filter for range sidelobes suppression of pseudo-noise signals
JP3061738B2 (en) Distance measuring apparatus and distance measuring method using multi-PRF method