RU2810525C1 - Method for determining planned coordinates of air target using multi-position radar system built into spatially distributed radio interference system - Google Patents

Method for determining planned coordinates of air target using multi-position radar system built into spatially distributed radio interference system Download PDF

Info

Publication number
RU2810525C1
RU2810525C1 RU2023118180A RU2023118180A RU2810525C1 RU 2810525 C1 RU2810525 C1 RU 2810525C1 RU 2023118180 A RU2023118180 A RU 2023118180A RU 2023118180 A RU2023118180 A RU 2023118180A RU 2810525 C1 RU2810525 C1 RU 2810525C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
antenna
air target
transmitter
channel
Prior art date
Application number
RU2023118180A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Кашин
Владислав Викторович Кирюшкин
Сергей Иванович Бабусенко
Александр Викторович Журавлев
Владимир Андреевич Шуваев
Евгений Михайлович Красов
Василий Васильевич Исаев
Original Assignee
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" filed Critical Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Application granted granted Critical
Publication of RU2810525C1 publication Critical patent/RU2810525C1/en

Links

Abstract

FIELD: radars.
SUBSTANCE: invention relates to a method for determining the planned coordinates of an air target in a multi-position radar system (MPRS) built into a spatially distributed radio interference system, based on an analysis of the response received in a single bistatic link “transmitter-target-receiver”. In the claimed method, an MPRS is used, built into a spatially distributed radio interference system and using the interference signal of an automated jamming station (AJS) transmitter to illuminate targets. The K-channel MPRS receiving device consists of K antennas (k =1, 2, ..., K) forming an antenna array with one central antenna and K-1 peripheral antennas, K receivers, K analogue-to-digital converters (ADC), K-channel digital computer and frequency synthesizer. In the claimed method, independent correlation processing of the transmitter signal reflected from the target is carried out in each channel of the receiving device with the determination of estimates of the delay and phase of the target responses at the points of maximum of the correlation function, the formation of a column vector of estimates of the delay of the responses of the air target registered in each channel of the receiving device, and a column vector of coefficients caused by the phase shift of the responses recorded in the central and in each peripheral channel of the receiving device. A directivity matrix of the antenna array is formed, depending on its geometric parameters and determining the phase shifts of the signals in each peripheral antenna relative to the signal in the central antenna. The direction of arrival of the signal reflected from the air target is assessed, estimation of the target-central antenna distance, and using these values an estimate of the target's rectangular coordinates is obtained.
EFFECT: determining the coordinates of an air target in the MPRS based on an analysis of the response received in a single bistatic link “transmitter-target-receiver”.
1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к способу, обеспечивающему определение плановых координат воздушной цели в многопозиционной радиолокационной системе (МПРЛС), встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, на основе анализа отклика, полученного в единственном бистатическом звене «передатчик-цель-приемник».The invention relates to a method for determining the planned coordinates of an air target in a multi-position radar system (MPRS), built into a spatially distributed radio interference system, based on an analysis of the response received in a single bistatic link “transmitter-target-receiver”.

Известны МПРЛС [1-8], которые с целью многофункционального использования радиотехнических систем созданы на основе пространственно-распределенной системы радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей (НАП) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) [5-8]. Такие МПРЛС состоят из N передатчиков радиопомех и M приемников отраженных от целей сигналов. Передатчики излучают фазокодоманипулированные псевдослучайной последовательностью (ФКМ ПСП) помеховые сигналы, которые помимо основной функции радиоподавления НАП ГНСС дополнительно выполняют функцию подсвета целей. Приемники отраженных от целей сигналов синхронизированы между собой и с передатчиками помех и объединены линиями связи с пунктом управления. При этом на пункте управления для определения координат воздушной цели используется суммарно-дальномерный или разностно-дальномерный метод позиционирования.MPRLS are known [1-8], which, for the purpose of multifunctional use of radio systems, are created on the basis of a spatially distributed radio suppression system for consumer navigation equipment (CNA) of the global navigation satellite system (GNSS) [5-8]. Such MPRLS consist of N radio interference transmitters and M receivers of signals reflected from targets. The transmitters emit phase-code-manipulated pseudo-random sequence (PSKP) jamming signals, which, in addition to the main function of radio suppression of GNSS NAP, additionally perform the function of target illumination. Receivers of signals reflected from targets are synchronized with each other and with jammers and are connected by communication lines with the control point. In this case, at the control point, to determine the coordinates of an air target, the total-rangefinder or difference-rangefinder positioning method is used.

Однако, для реализации этих методов требуется, чтобы на этапе первичной обработки в МПРЛС отклик цели был обнаружен не менее чем в двух (для 2D позиционирования) или трех (для 3D позиционирования) каналах обработки сигналов (бистатических звеньях «передатчик-цель-приемник»). Это является основным недостатком такой МПРЛС, поскольку в условиях малой мощности радиолиний «передатчик-приемник» и применения малоразмерных воздушных целей с малой эффективной поверхностью рассеяния, отношение сигнал/шум в каналах первичной обработки сигналов будет мало и сигнал на их выходах превысит установленный порог обнаружения в одном канале, для которого суммарная дальность «передатчик-цель-приемник» будет минимальна. В этом случае определение координат воздушной цели с использованием суммарно-дальномерного или разностно-дальномерного методов позиционирования становится невозможным.However, to implement these methods, it is required that at the stage of primary processing in the MPRLS, the target response is detected in at least two (for 2D positioning) or three (for 3D positioning) signal processing channels (bistatic links “transmitter-target-receiver”) . This is the main disadvantage of such an MPRLS, since in conditions of low power transmitter-receiver radio links and the use of small-sized air targets with a small effective scattering surface, the signal-to-noise ratio in the channels of primary signal processing will be small and the signal at their outputs will exceed the established detection threshold in one channel, for which the total “transmitter-target-receiver” range will be minimal. In this case, determining the coordinates of an air target using sum-rangefinder or difference-rangefinder positioning methods becomes impossible.

Кроме того, недостатком такой МПРЛС является необходимость реализации линий передачи данных с высокой пропускной способностью для передачи сигналов от разных приемных позиций на пункт управления для определения координат цели одним из указанных методов.In addition, the disadvantage of such an MPRLS is the need to implement high-capacity data lines to transmit signals from different receiving positions to the control point to determine the coordinates of the target using one of the specified methods.

Техническое решение направленно на определение координат воздушной цели в МПРЛС, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, на основе анализа отклика, полученного в единственном бистатическом звене «передатчик-цель-приемник».The technical solution is aimed at determining the coordinates of an air target in an MPRLS built into a spatially distributed radio interference system, based on an analysis of the response received in a single bistatic link “transmitter-target-receiver”.

Технический результат достигается тем, что в многопозиционной радиолокационной системе, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех и использующей для подсвета целей помеховый сигнал передатчика автоматизированной станции помех (АСП), применяется K-канальное приемное устройство, состоящее из K антенн (k=1, 2, …, K), образующих антенную решетку с одной центральной антенной и K-1 периферийными антеннами, K приемников, K аналого-цифровых преобразователей (АЦП), K-канального цифрового вычислителя, синтезатора частот и обеспечивающее:The technical result is achieved by the fact that in a multi-position radar system built into a spatially distributed radio interference system and using the interference signal of an automated jamming station (ASP) transmitter to illuminate targets, a K -channel receiving device consisting of K antennas ( k = 1, 2 , ..., K ), forming an antenna array with one central antenna and K -1 peripheral antennas, K receivers, K analog-to-digital converters (ADC), K -channel digital computer, frequency synthesizer and providing:

- независимую корреляционную обработку сигнала передатчика, отраженного от воздушной цели, в каждом канале приемного устройства с определением оценок задержки и фазы откликов воздушной цели в точках максимума корреляционной функции;- independent correlation processing of the transmitter signal reflected from the air target in each channel of the receiving device with determination of estimates of the delay and response phase of the air target at the maximum points of the correlation function;

- формирование вектора-столбца оценок задержки откликов воздушной цели, зарегистрированных в каждом канале приемного устройства, и вектора-столбца коэффициентов, обусловленных сдвигом фаз откликов, зарегистрированных в центральном и в каждом периферийном канале приемного устройства;- formation of a column vector of estimates of the delay of responses of an air target, registered in each channel of the receiving device, and a column vector of coefficients due to the phase shift of responses recorded in the central and in each peripheral channel of the receiving device;

- формирование матрицы направленности антенной решетки, зависящей от ее геометрических параметров и определяющей сдвиги фаз сигналов в каждой периферийной антенне относительно сигнала в центральной антенне при приходе сигнала с заданного направления;- formation of the antenna array directivity matrix, which depends on its geometric parameters and determines the phase shifts of the signals in each peripheral antenna relative to the signal in the central antenna when a signal arrives from a given direction;

- оценку направления прихода сигнала, отраженного от воздушной цели, по максимуму пространственного спектра, получаемого путем перемножения матрицы направленности антенной решетки и вектора сдвига фаз принятого сигнала; - assessment of the direction of arrival of the signal reflected from the air target, based on the maximum of the spatial spectrum, obtained by multiplying the directional matrix of the antenna array and the phase shift vector of the received signal;

- оценку расстояния «цель-центральная антенна», получаемую с использованием известного значения направления на передатчик АСП, оценочного значения направления на воздушную цель из точки расположения центральной антенны приемного устройства, известного значения дальности «передатчик-центральная антенна» и оценочного значения суммарной дальности «передатчик-цель-центральная антенна», получаемого на основании оценочного значения задержки отклика воздушной цели, зарегистрированного в центральном канале приемного устройства;- estimation of the “target-central antenna” distance, obtained using the known value of the direction to the ASP transmitter, the estimated value of the direction to the air target from the location of the central antenna of the receiving device, the known value of the “transmitter-central antenna” range and the estimated value of the total “transmitter” range -target-central antenna”, obtained on the basis of the estimated value of the response delay of the air target, registered in the central channel of the receiving device;

- оценку прямоугольных координат воздушной цели на основании оценочного значения расстояния «цель-центральная антенна» и оценочного значения направления на воздушную цель из точки расположения центральной антенны приемного устройства.- assessment of the rectangular coordinates of the air target based on the estimated value of the “target-central antenna” distance and the estimated value of the direction to the air target from the location of the central antenna of the receiving device.

Сущность изобретения поясняется рисунками.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана схема угломерно-эллиптической МПРЛС, на фиг. 2 показан сигнал S k ( t ) передатчика 1 автоматизированной станции помех, отраженный от воздушной цели и принятый антенной 2.1.k антенной решетки 2.1 приемного устройства 2, на фиг. 3 показ спектр сигнала, отраженного от воздушной цели S k ( t ) на нулевой частоте, на фиг. 4 показана действительная часть комплексного цифрового сигнала на нулевой частоте , на фиг. 5 показаны действительная (а), мнимая (б) составляющие и огибающая, (в) корреляционной функции , на фиг. 6 показан пространственный спектр P сигнала, отраженного от воздушной цели и принятого антенной решеткой 2.1, на фиг. 7 приведена иллюстрация процесса оценки координат воздушной цели угломерно-эллиптическим способом, на фиг. 8 приведена таблица 1, содержащая параметры антенной решетки, используемые для численного имитационного моделирования, на фиг. 9 приведена таблица 2, содержащая исходные данные и результаты численного имитационного моделирования, на фиг. 10 графически показаны результаты численного имитационного моделирования.In fig. 1 shows a diagram of a goniometric-elliptical MPRLS; Fig. 2 shows the signal S k ( t ) transmitter 1 of the automated jamming station, reflected from an air target and received by antenna 2.1.k of the antenna array 2.1 of the receiving device 2, in FIG. 3 showing the spectrum of the signal reflected from an air target S k ( t ) at zero frequency, Fig. Figure 4 shows the real part of a complex digital signal at zero frequency , in fig. Figure 5 shows the real (a), imaginary (b) components and envelope (c) of the correlation function , in fig. 6 shows the spatial spectrum P of the signal reflected from an air target and received by the antenna array 2.1; FIG. 7 shows an illustration of the process of estimating the coordinates of an air target using the goniometric-elliptical method; FIG. 8 shows Table 1 containing the antenna array parameters used for numerical simulation; FIG. 9 shows Table 2 containing the initial data and results of numerical simulation modeling; FIG. Figure 10 graphically shows the results of numerical simulation modeling.

Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, реализуется в МПРЛС, которая состоит из передатчика 1 автоматизированной станции помех (АСП), K-канального приемного устройства 2, состоящего из K антенн 2.1.k (k=1, 2, …, K), образующих антенную решетку 2.1 с одной центральной антенной 2.1.1 и K-1 периферийными антеннами 2.1.k (k=2, 3, …, K), расположенными в узлах правильного (K-1)-угольника, K приемников 2.2.k (k=1, 2, …, K), K аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 2.3.k (k=1, 2, …, K), K-канального цифрового вычислителя 2.4, синтезатора частот 2.5 (фиг. 1).A method for determining the planned coordinates of an air target using a multi-position radar system built into a spatially distributed radio interference system is implemented in an MPRLS, which consists of an automated jamming station (ASP) transmitter 1, a K -channel receiver 2, consisting of K antennas 2.1. k ( k =1, 2, …, K ), forming an antenna array 2.1 with one central antenna 2.1.1 and K -1 peripheral antennas 2.1. k ( k =2, 3, …, K ), located at the nodes of a regular ( K -1)-gon, K receivers 2.2. k ( k =1, 2, …, K ), K analog-to-digital converters (ADC) 2.3. k ( k =1, 2, …, K ), K -channel digital computer 2.4, frequency synthesizer 2.5 (Fig. 1).

Геометрический центр центральной антенны 2.1.1 является началом прямоугольной горизонтальной декартовой системой координат XOY, а полярные координаты периферийных антенн 2.1.k (r,φ k ) заданы, где r=λ/2 -радиус антенной решетки (расстояние между центральной антенной 2.1.1 и периферийными антеннами 2.1.k), равный половине длины волны λ помехового сигнала, а угол φ k отсчитывается против часовой стрелки от оси OX и определяется, исходя из выраженияThe geometric center of the central antenna 2.1.1 is the origin of the rectangular horizontal Cartesian coordinate system XOY , and the polar coordinates of the peripheral antennas 2.1.k ( r,φ k ) are given, where r=λ/2 is the radius of the antenna array (the distance between the central antenna 2.1.1 and peripheral antennas 2.1.k), equal to half the wavelength λ of the interference signal, and the angle φ k is counted counterclockwise from the OX axis and is determined based on the expression

. (1) . (1)

Прямоугольные координаты периферийных антенн 2.1.k определяются из выраженийThe rectangular coordinates of the 2.1.k peripheral antennas are determined from the expressions

, (2) , (2)

. (3) . (3)

Прямоугольные координаты (x П , y П ) передатчика 1 АСП известны, а полярные координаты (r П , φ П ) определяются, исходя из выраженийThe rectangular coordinates ( xP , yP ) of the transmitter 1 ASP are known, and the polar coordinates ( rP , φP ) are determined based on the expressions

r П = ( x П 2 + y П 2 ) 1 2 , (4) r P = ( x P 2 + y P 2 ) 1 2 , (4)

φ П = a r c t g ( y П x П ) .(5) φ P = a r c t g ( y P x P ) .(5)

Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, осуществляется следующим образом.The method for determining the planned coordinates of an air target using a multi-position radar system built into a spatially distributed radio interference system is carried out as follows.

1. Передатчик 1 АСП формирует и излучает помеховый ФКМ сигнал 1. Transmitter 1 ASP generates and emits an interference PCM signal

S ( t ) = A G ( t ) cos ( 2 π f 0 t + ψ ) , (6) S ( t ) = A G ( t ) cos ( 2 π f 0 t + ψ ) , (6)

где A -амплитуда сигнала, G(t) -псевдослучайная последовательность (ПСП), f 0 -несущая частота сигнала, ψ -начальная фаза сигнала.where A is the signal amplitude, G(t) is the pseudo-random sequence (PSR), f 0 is the carrier frequency of the signal, ψ is the initial phase of the signal.

2. Излученный сигнал передатчика 1 АСП отражается от воздушной цели 3 с координатами (x, y), находящейся в зоне радиовидимости МПРЛС, и поступает на вход K-канального приемного устройства 2 (фиг. 1). 2. The emitted signal of the ASP transmitter 1 is reflected from the air target 3 with coordinates ( x, y ), located in the radio visibility zone of the MPRLS, and is received at the input of the K- channel receiving device 2 (Fig. 1).

3. В каждом k-ом канале приемного устройства 2 осуществляются следующие операции:3. In each k -th channel of the receiving device 2 the following operations are carried out:

- сигнал, отраженный от воздушной цели 3, принимается антенной 2.1.k антенной решетки 2.1 и без учета доплеровского смещения частоты имеет вид (фиг. 2)- the signal reflected from the air target 3 is received by antenna 2.1. k of the antenna array 2.1 and without taking into account the Doppler frequency shift has the form (Fig. 2)

, (7) , (7)

где A k -амплитуда отраженного от цели сигнала, -задержка сигнала, определяемая взаимным расположением передатчика, приемника и цели WhereA k - amplitude of the signal reflected from the target, - signal delay, determined by the relative position of the transmitter, receiver and target

, (8) , (8)

где - расстояние «передатчик 1-цель 3», - расстояние «цель 3-антенна 2.1.k», с -скорость света.Where - distance “transmitter 1-target 3”, - distance “target 3-antenna 2.1. k ", c - speed of light.

- с выхода антенны 2.1.k сигнал поступает в приемник 2.2.k, где осуществляется его селекция, усиление и перенос его спектра на нулевую частоту (фиг. 3).- from the antenna output 2.1. k signal goes to receiver 2.2. k , where it is selected, amplified and its spectrum is transferred to zero frequency (Fig. 3).

- с выхода приемника 2.2.k сигнал на нулевой частоте поступает на АЦП 2.3.k, где осуществляется его аналогово-цифровое преобразование с формированием комплексных отсчетов цифрового сигнала на нулевой частоте , где Δ t -интервал дискретизации, i -номер дискретного отсчета (действительная часть показана на фиг. 4).- from the receiver output 2.2. k signal at zero frequency is supplied to ADC 2.3. k , where its analog-to-digital conversion is carried out with the formation of complex samples of the digital signal at zero frequency , Where Δ t - sampling interval, i - number of discrete sample (real part shown in Fig. 4).

4. С выходов АЦП 2.3.k цифровые сигналы на нулевой частоте , поступают в K-канальный цифровой вычислитель 2.4, где в каждом k-ом канале осуществляются следующие операции:4. From the outputs of the ADC 2.3.k digital signals at zero frequency , enter the K -channel digital computer 2.4, where the following operations are carried out in each k -th channel:

- обработка в фильтре, согласованном с ПСП передатчика 1 АСП, с формированием комплексной корреляционной функции (фиг. 5 а, б)- treatment in a filter matched with the PSP of transmitter 1 ASP, with the formation of a complex correlation function (Fig. 5 a, b)

, (9) , (9)

, (10) , (10)

, (11) , (eleven)

где L - длина ПСП в дискретных отсчетах, m = τ Δ t -временной сдвиг (задержка) сигнала в согласованном фильтре в дискретных отсчетах (изменяется в пределах длины ПСП m=1, …, L);where L is the length of the PSP in discrete samples, m = τ Δ t - time shift (delay) of the signal in the matched filter in discrete samples (varies within the limits of the PSP length m =1, ..., L );

- вычисление огибающей корреляционной функции (фиг. 5в) - calculation of the envelope of the correlation function (Fig. 5c)

X k ( m Δ t ) = I k 2 ( m Δ t ) + Q k 2 ( m Δ t ) . (12) X k ( m Δ t ) = I k 2 ( m Δ t ) + Q k 2 ( m Δ t ) . (12)

- вычисление среднеквадратического отклонения (СКО) отсчетов корреляционной функции σ X , на основании которого рассчитывается порог обнаружения воздушной цели 3 по заданной вероятности ложной тревоги P лт в предположении Рэлеевского характера распределения шума огибающей корреляционной функции- calculation of the standard deviation (RMS) of the correlation function samples σ X , on the basis of which the threshold for detecting an air target 3 is calculated for a given false alarm probability P lt under the assumption of the Rayleigh nature of the noise distribution of the envelope of the correlation function

H = σ X ln P лт ; (13) H = σ X ln P lt ; (13)

- определение максимального значения огибающей корреляционной функции, которое сравнивается с порогом обнаружения, при этом воздушной цель 3 считается обнаруженной если значение огибающей корреляционной функции превысило порог обнаружения- determination of the maximum value correlation function envelope, which is compared with the detection threshold, while air target 3 is considered detected if the value of the correlation function envelope exceeds the detection threshold

X k , max > H , (14) X k , max > H , (14)

- в случае обнаружения воздушной цели 3 определяется соответствующий номер отсчета огибающей корреляционной функции- in case of detection of an air target 3, the corresponding reference number of the envelope of the correlation function is determined

, (15) , (15)

- определяется оценка задержки отклика цели в k-ом канале - an estimate of the target response delay in the kth channel is determined

, (16) , (16)

- определяется оценка фазы сигнала в момент регистрации отклика в k-ом канале- the signal phase estimate is determined at the moment of recording the response in the kth channel

ψ ^ k = a r c t g { Q k ( m ^ Δ t ) I k ( m ^ Δ t ) } . (17) ψ ^ k = a r c t g { Q k ( m ^ Δ t ) I k ( m ^ Δ t ) } . (17)

Перечисленные в п. 3 и п. 4 операции первичной обработки сигнала независимо осуществляется в каждом канале приемного устройства 2, при условии, что все тактовые и опорные частоты во всех K каналах формируются от одного синтезатора частот 2.5.The primary signal processing operations listed in paragraphs 3 and 4 independently carried out in each channel of the receiving device 2, provided that all clock and reference frequencies in all K channels are generated from one frequency synthesizer 2.5.

5. В результате первичной обработки сигналов во всех K каналах приемного устройства 2 в цифровом вычислителе 2.4 формируются вектор-столбец размером Kх1 оценок задержки отклика воздушной цели 35. As a result of primary signal processing in all K channels of the receiving device 2 in the digital computer 2.4, a column vector of size K x1 estimates the response delay of the air target 3 is formed

(18) (18)

и вектор-столбец размером Kх1 оценок фазы сигнала, отраженного от воздушной цели 3and a column vector of size K x1 of estimates of the phase of the signal reflected from the air target 3

, (19) , (19)

которые служат исходными данными для следующих операций вторичной обработки, осуществляемых в цифровом вычислителе 2.4: which serve as input data for the following secondary processing operations carried out in digital computer 2.4:

- вектор преобразуется в вектор-столбец (размером (K-1)х1) коэффициентов, обусловленных сдвигом фаз сигналов, отраженных от воздушной цели 3 и зарегистрированных в центральном и в каждом периферийном канале приемного устройства 2, - vector is converted into a column vector (size ( K -1)x1) of coefficients caused by the phase shift of the signals reflected from the air target 3 and registered in the central and in each peripheral channel of the receiving device 2,

, (20) , (20)

где . Вектор Δ Ψ содержит в себе необходимую информацию о направлении прихода сигнала, отраженного от воздушной цели 3;Where . Vector Δ Ψ contains the necessary information about the direction of arrival of the signal reflected from the air target 3;

- для всей K-элементной антенной решетки 2.1 в диапазоне углов φ = 0   ...   2 π с шагом Δ φ определяется матрица направленности А, зависящая от геометрических параметров антенной решетки 2.1. Размер матрицы составит (Nx(K-1)), где N = 2 π Δ φ -количество направлений (строк матрицы направленности). Элемент a(n,k) матрицы направленности определяет сдвиг фаз сигнала в центральной антенне 2.1.1 и k-ой периферийной антенне 2.1.k c угловой координатой при приходе сигнала с n-го направления φ n = n Δ φ - for the entire 2.1 K -element antenna array in the angular range φ = 0 ... 2 π in increments Δ φ The directivity matrix A is determined, depending on the geometric parameters of the antenna array 2.1. The matrix size will be ( N x( K -1)), where N = 2 π Δ φ -number of directions (directional matrix rows). Element a ( n,k ) of the directivity matrix determines the phase shift of the signal in the central antenna 2.1.1 and the k -th peripheral antenna 2.1. k with angular coordinate when a signal arrives from the nth direction φ n = n Δ φ

;(21) ;(21)

- формируется пространственный спектр P сигнала, отраженного от воздушной цели 3 и принятого антенной решеткой 2.1, путем перемножения матрицы направленности и вектора сдвига фаз принятого сигнала - the spatial spectrum P of the signal reflected from the air target 3 and received by the antenna array 2.1 is formed by multiplying the directionality matrix and the phase shift vector of the received signal

. (22) . (22)

Пространственный спектр P представляет собой вектор-столбец размером (Nx1) (фиг. 6);The spatial spectrum P is a column vector of size ( N x1) (Fig. 6);

- определяется оценка направления прихода сигнала, отраженного от воздушной цели 3 и принятого антенной решеткой 2.1, как направление, соответствующее максимальному значению полученного пространственного спектра - the assessment is determined direction of arrival of the signal reflected from the air target 3 and received by the antenna array 2.1, as the direction corresponding to the maximum value of the received spatial spectrum

; (23) ; (23)

- оценивается расстояние «цель 3-центральная антенна 2.1.1», исходя из выражения - distance is estimated “target 3-central antenna 2.1.1”, based on the expression

,(24) ,(24)

где -угол между направлением на передатчик 1 АСП и оценочным направлением на воздушную цель 3 из точки расположения центральной антенны 2.1.1, -оценка суммарной дальности «передатчик 1-цель 3-центральная антенна 2.1.1», -дальность «передатчик 1-центральная антенна 2.1.1», равная полярной координате точки расположения передатчика 1 АСП (фиг. 7);Where - the angle between the direction to the ASP transmitter 1 and the estimated direction to the air target 3 from the location of the central antenna 2.1.1, - assessment of the total range “transmitter 1-target 3-central antenna 2.1.1”, -range “transmitter 1-central antenna 2.1.1”, equal to the polar coordinate location points of the transmitter 1 ASP (Fig. 7);

- с использованием оценочных значений расстояния «цель 3-центральная антенна 2.1.1» и направления на воздушную цель 3 из точки расположения центральной антенны 2.1.1, оценивается прямоугольные координаты воздушной цели 3 - using the estimated values of the distance “target 3-central antenna 2.1.1” and the direction to the air target 3 from the location of the central antenna 2.1.1, the rectangular coordinates of the air target 3 are estimated

, (25) , (25)

. (26) . (26)

Параметры антенной решеткой 2.1, использованные для численного имитационного моделирования представлены в таблице 1 на фиг. 8. The parameters of the antenna array 2.1 used for numerical simulation are presented in Table 1 in Fig. 8.

Прямоугольные координаты приемного устройства 2 (геометрического центра центральной антенны 2.1.1 антенной решетки 2.1), передатчика 1 АСП и истинные координаты воздушной цели 3, использованные при моделировании в качестве исходных данных, а также оценка направления на воздушную цель 3 и оценки координат воздушной цели 3, полученные в ходе численного имитационного моделирования, представлены в таблице 2 на фиг. 9.Rectangular coordinates of the receiving device 2 (the geometric center of the central antenna 2.1.1 of the antenna array 2.1), the ASP transmitter 1 and the true coordinates of the air target 3, used in the modeling as initial data, as well as an estimate of the direction to the air target 3 and estimates of the coordinates of the air target 3 , obtained during numerical simulation, are presented in Table 2 in Fig. 9.

Графически результаты численного имитационного моделирования определения координат воздушной цели 3 в МПРЛС приведены на фиг. 10, где передатчик 1 АСП показан ромбом, приемное устройство 2 обозначено квадратом, истинное положение воздушной цели 3 показано крестиком, а оценочное положение воздушной цели 3 обозначено звездой.Graphically, the results of numerical simulation of determining the coordinates of air target 3 in the MPRLS are shown in Fig. 10, where the ASP transmitter 1 is shown as a diamond, the receiver 2 is indicated by a square, the true position of the air target 3 is shown by a cross, and the estimated position of the air target 3 is indicated by a star.

Анализ фиг. 9 и фиг. 10 показывает, что предложенная угломерно-эллиптическая МПРЛС, встроенная в пространственно-распределенную систему радиопомех и реализующая предложенный способ определения координат воздушной цели 3, с высокой точностью обеспечивает измерение координат воздушной цели 3, отклик которой зарегистрирован в единственном бистатическом звене «передатчик-цель-приемник».Analysis of Fig. 9 and fig. 10 shows that the proposed angular-elliptical MPRLS, built into a spatially distributed radio interference system and implementing the proposed method for determining the coordinates of an air target 3, provides high accuracy measurement of the coordinates of an air target 3, the response of which is recorded in a single bistatic link “transmitter-target-receiver” "

Таким образом, предложенный способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, обеспечивает определение координат воздушной цели на основе анализа отклика, зарегистрированного в единственном бистатическом звене «передатчик-цель-приемник» в МПРЛС, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех, приемная позиция которой оборудована антенной решеткой 2.1.Thus, the proposed method for determining the planned coordinates of an air target using a multi-position radar system built into a spatially distributed radio interference system provides determination of the coordinates of an air target based on an analysis of the response registered in a single bistatic link “transmitter-target-receiver” in the MPRLS built-in into a spatially distributed radio interference system, the receiving position of which is equipped with a 2.1 antenna array.

Разработанный способ обеспечивает точность позиционирования воздушной цели 30-50 м при суммарной дальности бистатического звена «передатчик-цель-приемник» 15-20 км и погрешности пеленгования не более 1.The developed method provides an air target positioning accuracy of 30-50 m with a total range of the bistatic link “transmitter-target-receiver” of 15-20 km and a direction finding error of no more than 1.

Источник информацииA source of information

1.Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь, 1993. - 416 с.1. Chernyak V.S. Multi-position radar. M.: Radio and communication, 1993. - 416 p.

2. Фадеев Р.С. Возможности обнаружения и определения координат малозаметных целей в многопозиционных радиолокационных системах с размещением позиций на борту беспилотных летательных аппаратов / Фадеев Р.С., Мякиньков А.В., Буров В.Н., Огурцов А.Г. // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. 2014, Вып. 6, С. 29-35.2. Fadeev R.S. Possibilities of detecting and determining the coordinates of subtle targets in multi-position radar systems with placement of positions on board unmanned aerial vehicles / Fadeev R.S., Myakinkov A.V., Burov V.N., Ogurtsov A.G. // News of Russian universities. Radioelectronics. 2014, Issue. 6, pp. 29-35.

3. Kaplan L.M., Bar-Shalom Y., Blair W.D. Assignment Costs for Multiple Sensor Track-to-Track Association. IEEE Transactions on AES. April 2008, 44(2), 655-677. 3. Kaplan L.M., Bar-Shalom Y., Blair W.D. Assignment Costs for Multiple Sensor Track-to-Track Association. IEEE Transactions on AES. April 2008, 44(2), 655-677.

4. Kiryushkin V.V., Cherepanov D.A. Coordinates estimation of the air target in the multiitem observation system «navigation satellites -the air target -the ground receiver» J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2016, 9(8), 1172-1182. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-8-1172-1182.4. Kiryushkin V.V., Cherepanov D.A. Coordinates estimation of the air target in the multiitem observation system “navigation satellites -the air target -the ground receiver” J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2016, 9(8), 1172-1182. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-8-1172-1182.

5. Журавлев А.В., Кирюшкин В.В., Коровин А.В., Савин Д.И. Синтез многопозиционных радиолокационных систем на базе специализированных излучателей // Радиотехника, 2018, № 7, 109 -118.5. Zhuravlev A.V., Kiryushkin V.V., Korovin A.V., Savin D.I. Synthesis of multi-position radar systems based on specialized emitters // Radio engineering, 2018, No. 7, 109 -118.

6. Журавлев А.В., Кирюшкин В.В., Бабусенко С.И., Маркин В.Г. Имитационное моделирование процесса первичной обработки сигналов в приемнике многопозиционной радиолокационной системы на основе специальных излучателей // Радиотехника.2020. Т. 84. № 6(12). C. 58-66. DOI: 10.18127/j00338486-202006(12)-10.6. Zhuravlev A.V., Kiryushkin V.V., Babusenko S.I., Markin V.G. Simulation modeling of the process of primary signal processing in the receiver of a multi-position radar system based on special emitters // Radiotekhnika.2020. T. 84. No. 6(12). pp. 58-66. DOI: 10.18127/j00338486-202006(12)-10.

7. Шуваев В.А., Журавлев А.В., Кирюшкин В.В., Бабусенко С.И. Экспериментальная проверка возможности регистрации откликов воздушных целей в многопозиционной радиолокационной системе на основе специальных излучателей // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 6(12). С. 121-130. DOI: 1018127/j00338486-202006(12)-19.7. Shuvaev V.A., Zhuravlev A.V., Kiryushkin V.V., Babusenko S.I. Experimental verification of the possibility of recording responses from air targets in a multi-position radar system based on special emitters // Radio engineering. 2020. T. 84. No. 6(12). pp. 121-130. DOI: 1018127/j00338486-202006(12)-19.

8. Патент № 2734690 РФ, МПК G01S 5/02, G01C 21/04. Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник / А.В. Журавлев, А.Ф. Иванов, В.В. Кирюшкин и др. (РФ); Открытое акционерное научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК» (РФ). - № 2019143788; Заявлено 23.12.2019; Опубл. 22.10.2020, Бюл. 30. - 12 с.: 1 ил.8. Patent No. 2734690 RF, IPC G01S 5/02, G01C 21/04. Method for determining the coordinates of an air target in a multi-position ground surveillance system Radio transmitters-air target-receiver / A.V. Zhuravlev, A.F. Ivanov, V.V. Kiryushkin and others (RF); Open joint-stock research and development enterprise PROTEK (RF). - No. 2019143788; Declared 12/23/2019; Publ. 10/22/2020, Bulletin. 30. - 12 p.: 1 ill.

Claims (7)

Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы (МПРЛС), встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех и использующей для подсвета воздушных целей помеховый сигнал передатчика автоматизированной станции помех (АСП), отличающийся тем, что в составе МПРЛС применяется K-канальное приемное устройство, состоящее из K антенн (k=1, 2, …, K), образующих антенную решетку с одной центральной антенной и K-1 периферийными антеннами, K приемников, K аналого-цифровых преобразователей (АЦП), K-канального цифрового вычислителя, синтезатора частот и обеспечивающее:A method for determining the planned coordinates of an air target using a multi-position radar system (MPRS), built into a spatially distributed radio interference system and using the interference signal of an automated jamming station (ASP) transmitter to illuminate air targets, characterized in that the MPRLS uses a K -channel receiving a device consisting of K antennas ( k =1, 2, ..., K ) forming an antenna array with one central antenna and K -1 peripheral antennas, K receivers, K analog-to-digital converters (ADC), K -channel digital computer, frequency synthesizer and providing: - независимую корреляционную обработку сигнала передатчика, отраженного от воздушной цели, в каждом канале приемного устройства с определением оценок задержки и фазы откликов воздушной цели в точках максимума корреляционной функции;- independent correlation processing of the transmitter signal reflected from the air target in each channel of the receiving device with determination of estimates of the delay and response phase of the air target at the maximum points of the correlation function; - формирование вектора-столбца оценок задержки откликов воздушной цели, зарегистрированных в каждом канале приемного устройства, и вектора-столбца коэффициентов, обусловленных сдвигом фаз откликов, зарегистрированных в центральном и в каждом периферийном канале приемного устройства;- formation of a column vector of estimates of the delay of responses of an air target, registered in each channel of the receiving device, and a column vector of coefficients due to the phase shift of responses recorded in the central and in each peripheral channel of the receiving device; - формирование матрицы направленности антенной решетки, зависящей от ее геометрических параметров и определяющей сдвиги фаз сигналов в каждой периферийной антенне относительно сигнала в центральной антенне при приходе сигнала с заданного направления;- formation of the antenna array directivity matrix, which depends on its geometric parameters and determines the phase shifts of the signals in each peripheral antenna relative to the signal in the central antenna when a signal arrives from a given direction; - оценку направления прихода сигнала, отраженного от воздушной цели, по максимуму пространственного спектра, получаемого путем перемножения матрицы направленности антенной решетки и вектора сдвига фаз принятого сигнала; - assessment of the direction of arrival of the signal reflected from the air target, based on the maximum of the spatial spectrum, obtained by multiplying the directional matrix of the antenna array and the phase shift vector of the received signal; - оценку расстояния «цель - центральная антенна», получаемую с использованием известного значения направления на передатчик АСП, оценочного значения направления на воздушную цель из точки расположения центральной антенны приемного устройства, известного значения дальности «передатчик - центральная антенна» и оценочного значения суммарной дальности «передатчик - цель - центральная антенна», получаемого на основании оценочного значения задержки отклика воздушной цели, зарегистрированного в центральном канале приемного устройства;- estimation of the “target - central antenna” distance, obtained using the known value of the direction to the ASP transmitter, the estimated value of the direction to the air target from the location of the central antenna of the receiving device, the known value of the “transmitter - central antenna” range and the estimated value of the total “transmitter” range - target - central antenna”, obtained on the basis of the estimated value of the response delay of the air target, registered in the central channel of the receiving device; - оценку прямоугольных координат воздушной цели на основании оценочного значения расстояния «цель - центральная антенна» и оценочного значения направления на воздушную цель из точки расположения центральной антенны приемного устройства.- assessment of the rectangular coordinates of the air target based on the estimated value of the distance “target - central antenna” and the estimated value of the direction to the air target from the location of the central antenna of the receiving device.
RU2023118180A 2023-07-11 Method for determining planned coordinates of air target using multi-position radar system built into spatially distributed radio interference system RU2810525C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810525C1 true RU2810525C1 (en) 2023-12-27

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2215303C2 (en) * 2001-09-28 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" Method of airspace control
US7692586B2 (en) * 2008-08-11 2010-04-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sparse interferometric array for radio frequency azimuth direction finding
RU2542330C1 (en) * 2013-10-23 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for passive detection of aerial objects
RU2687240C1 (en) * 2018-07-11 2019-05-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar
CN110346752A (en) * 2019-07-17 2019-10-18 哈尔滨工程大学 Nothing based on relatively prime Sparse Array obscures direction-finding method
RU2703718C1 (en) * 2019-02-11 2019-10-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method of identifying signals scattered by air targets, a multi-position spatially distributed radio navigation system using measurements of directions on air targets
RU2734690C1 (en) * 2019-12-23 2020-10-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method of determining coordinates of air target in multi-position ground-based surveillance system of radio transmitters-air target-receiver
CN114895268A (en) * 2022-04-14 2022-08-12 西安电子科技大学 Aperture transit compensation method of distributed coherent radar

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2215303C2 (en) * 2001-09-28 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" Method of airspace control
US7692586B2 (en) * 2008-08-11 2010-04-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sparse interferometric array for radio frequency azimuth direction finding
RU2542330C1 (en) * 2013-10-23 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for passive detection of aerial objects
RU2687240C1 (en) * 2018-07-11 2019-05-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar
RU2703718C1 (en) * 2019-02-11 2019-10-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method of identifying signals scattered by air targets, a multi-position spatially distributed radio navigation system using measurements of directions on air targets
CN110346752A (en) * 2019-07-17 2019-10-18 哈尔滨工程大学 Nothing based on relatively prime Sparse Array obscures direction-finding method
RU2734690C1 (en) * 2019-12-23 2020-10-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method of determining coordinates of air target in multi-position ground-based surveillance system of radio transmitters-air target-receiver
CN114895268A (en) * 2022-04-14 2022-08-12 西安电子科技大学 Aperture transit compensation method of distributed coherent radar

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖУРАВЛЕВ А.В., КИРЮШКИН В.В., БАБУСЕНКО С.И., МАРКИН В.Г. Имитационное моделирование процесса первичной обработки сигналов в приемнике многопозиционной радиолокационной системы на основе специальных излучателей // Радиотехника. 2020. Т. 84. N 6(12). Сс. 58-66. DOI: 10.18127/j00338486-202006(12)-10. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6861976B2 (en) System and method for adaptive broadcast radar system
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
US5615175A (en) Passive direction finding device
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
US20190383930A1 (en) Method and device for radar determination of the coordinates and speed of objects
US6724340B1 (en) Detecting system having a coherent sparse aperture
US11953579B2 (en) Bi-static or multi-static radar system for aerial surveillance with spatial illumination
AU2019293166B2 (en) Over The Horizon Radar (OTH) system and method
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
RU2613369C1 (en) Method of aircraft navigation using high-precision single-phase direction finder and address-respond packet digital radio link in decameter waves range
US3270340A (en) Method of echo grouping
RU2571950C1 (en) Method for radio monitoring of radio-silent objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
Moura et al. Passive systems theory with narrow-band and linear constraints: Part I-Spatial diversity
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2703718C1 (en) Method of identifying signals scattered by air targets, a multi-position spatially distributed radio navigation system using measurements of directions on air targets
RU2810525C1 (en) Method for determining planned coordinates of air target using multi-position radar system built into spatially distributed radio interference system
Yang et al. Maritime moving object localization and detection using global navigation smart radar system
RU2422849C1 (en) Radar facility
RU2472176C1 (en) Method for passive detection of air objects
RU2240576C2 (en) Method for detection and location of air objects
Igarashi et al. A new VHF doppler radar experiment at Syowa Station, Antarctic
RU2811068C1 (en) Method for determining coordinates of aircraft based on signals from unsynchronized jammers to global navigation satellite systems