UA127007C2

UA127007C2 - RADIO-ACOUSTIC METHOD OF DETECTING LOW-VISIBLE UAVS

Info

Publication number: UA127007C2
Application number: UAA202004704A
Authority: UA
Inventors: Валерій Васильович Семенець; Володимир Михайлович Карташов; Станіслав Іванович Бабкін; Ігор Васильович Коритцев; Володимир Миколайович Олейніков; Олег Вікторович Зубков; Сергій Олександрович Шейко
Original assignee: Харківський Національний Університет Радіоелектроніки (Хнуре)
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2023-03-08

Abstract

Винахід належить до способів безпеки, призначених для запобігання несанкціонованому доступу безпілотних літальних апаратів (БПЛА) у контрольований повітряний простір і слідкування за переміщенням БПЛА у контрольованому просторі з одночасним їх розпізнаванням. Радіоакустичний спосіб виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів (БПЛА) полягає у тому, що формують K пачок радіоімпульсів з однаковою, рівною N, кількістю радіоімпульсів у кожній пачці, з однаковою тривалістю τі кожного радіоімпульсу та однаковим, рівним Ti, періодом повторення радіоімпульсів. Причому кожна пачка радіоімпульсів має свою відмінну від інших несучу частоту у діапазоні від базової початкової несучої частоти до граничної кінцевої частоти. Підсилюють сформовані радіоімпульси за потужністю і послідовно випромінюють їх у простір за допомогою антенної системи радіолокаційної станції. Послідовно приймають за допомогою антенної системи радіолокаційної станції сформовані у резонансній області розсіювання відбиті сигнали. Переводять їх у цифрову форму за допомогою аналого-цифрового перетворювача та записують у оперативний запам'ятовуючий пристрій амплітуди прийнятих відбитих сигналів кожного періоду повторення. Причому період дискретизації аналого-цифрового перетворювача вибирають у 10-30 разів меншим тривалості сигналу, який зондує, τі. Розділяють усю сукупність записаних у оперативний запам'ятовуючий пристрій оцифрованих відбитих сигналів у межах кожного періоду повторення на послідовні строби дальності, що з'єднуються своїми межами, але непересічні та рівні за тривалістю, нумерують строби дальності у межах кожного періоду повторення від 1 до М, причому тривалість строба вибирають рівною тривалості радіоімпульсу τі, який зондує. Детектують усі записані відбиті сигнали за допомогою цифрового фазового детектора для отримання квадратурних складових відбитих сигналів. Переводять прийняті оцифровані відбиті сигнали до комплексної форми, у межах кожного m-го строба дальності проводять узгоджене оброблення оцифрованих прийнятих сигналів шляхом згортки з оцифрованим комплексно-пов'язаним радіоімпульсом, який зондує, цього ж періоду повторення. Визначають пік відклику відбиттів у кожному стробі дальності за критерієм максимуму його амплітуди та записують у комплексному вигляді значення піків відкликів кожного m-го періоду повторення кожної k-тої пачки радіоімпульсів у оперативний запам'ятовуючий пристрій. Формують для кожної k-тої з K пачок радіосигналів цифрові масиви піків відкликів відбиттів однакових за номером m стробів дальності і отримують для кожної k-тої пачки радіоімпульсів М масивів з N елементами у кожному масиві. Проводять з елементами кожного масиву піків відкликів операцію перетворення Фур'є та отримують у результаті для кожного масиву відповідний спектральний масив, у якому формується спектральний відклик БПЛА при реальному знаходженні БПЛА у відповідному стробі дальності. Порівнюють спектральні відклики відбитих сигналів у кожному спектральному масиві з заздалегідь встановленим пороговим значенням і у випадку перевищення порога фіксують у оперативному запам'ятовуючому пристрої частоту відповідного спектрального відклику m-го масиву k-тої пачки радіоімпульсів, яку приймають за допплерівську частоту відповідного БПЛА, та одночасно приймають рішення про виявлення БПЛА на відповідній дальності. Причому радіальну швидкість виявленого при аналізі відбиттів k-тої пачки радіоімпульсів БПЛА розраховують за значенням допплерівської частоти Fд відповідного спектрального відклику, що перевищив поріг. Вимірюють температуру повітря у приземному шарі атмосфери. Розраховують та записують швидкість розповсюдження звуку у атмосфері. Несучу частоту радіоімпульсів першої пачки встановлюють рівною 40 МГц, а несучу частоту кожної наступної пачки радіоімпульсів збільшують відносно частоти попередньої пачки на 58 кГц. Причому перебудову несучої частоти проводять до досягнення нею 106 МГц. Приймають електромагнітні хвилі, відбиті від акустичних хвиль, джерелом яких є БПЛА та частота яких є резонансною до частоти електромагнітних хвиль. Розраховують частоту акустичних хвиль, які генерує БПЛА, за значенням якої та значенням радіальної швидкості БПЛА, яку корегують на значення швидкості розповсюдження звуку у атмосфері, ідентифікують тип виявленого малопомітного БПЛА шляхом порівняння з еталонними значеннями частоти акустичних хвиль та радіальної швидкості БПЛА. Технічний результат: забезпечення високої ефективності виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів шляхом підвищення точності, зниження вартості виявлення, спрощення формування сигналів зондування та оброблення відбитих сигналів.The invention belongs to security methods designed to prevent unauthorized access of unmanned aerial vehicles (UAVs) to controlled airspace and to monitor the movement of UAVs in controlled space with their simultaneous recognition. The radioacoustic method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles (UAVs) consists in forming K bundles of radio pulses with the same, equal to N, number of radio pulses in each bundle, with the same duration τi of each radio pulse and the same, equal to Ti, repetition period of radio pulses. Moreover, each bundle of radio pulses has its own carrier frequency, different from the others, in the range from the basic initial carrier frequency to the final final frequency. They amplify the generated radio pulses in terms of power and successively emit them into space using the antenna system of the radar station. The reflected signals formed in the resonant area of scattering are successively received with the help of the antenna system of the radar station. They are converted into digital form using an analog-to-digital converter and the amplitudes of the received reflected signals of each repetition period are recorded in the non-volatile memory device. Moreover, the sampling period of the analog-to-digital converter is chosen 10-30 times shorter than the duration of the probing signal, τi. The entire collection of digitized reflected signals recorded in the operational memory device within each repetition period is divided into consecutive range strobes connected by their boundaries, but non-intersecting and equal in duration, range strobes are numbered within each repetition period from 1 to M, and the duration of the strobe is chosen to be equal to the duration of the probing radio pulse τi. All recorded reflected signals are detected using a digital phase detector to obtain the quadrature components of the reflected signals. The received digitized reflected signals are converted to a complex form, within each m-th range strobe, coordinated processing of the digitized received signals is carried out by convolution with a digitized complex-related radio pulse, which probes, of the same repetition period. The peak response of the reflections in each range strobe is determined by the criterion of the maximum of its amplitude and the value of the peaks of the responses of each m-th period of repetition of each k-th bundle of radio pulses is recorded in a complex form in the operational memory device. For every k-th of K bundles of radio signals, digital arrays of reflection peaks of reflections of the same number of m range strobes are formed and M arrays with N elements in each array are obtained for every k-th bundle of radio pulses. A Fourier transform operation is carried out with the elements of each array of response peaks, and as a result, a corresponding spectral array is obtained for each array, in which the spectral response of the UAV is formed when the UAV is actually located in the corresponding range gate. The spectral responses of the reflected signals in each spectral array are compared with a pre-set threshold value, and in case of exceeding the threshold, the frequency of the corresponding spectral response of the m-th array of the k-th bundle of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding UAV, is recorded in the operational memory device, and at the same time decide on the detection of UAVs at the appropriate range. Moreover, the radial speed detected during the analysis of the reflections of the k-th bundle of UAV radio pulses is calculated by the value of the Doppler frequency Fd of the corresponding spectral response that exceeded the threshold. The air temperature in the surface layer of the atmosphere is measured. Calculate and record the speed of sound propagation in the atmosphere. The carrier frequency of the radio pulses of the first packet is set equal to 40 MHz, and the carrier frequency of each subsequent packet of radio pulses is increased relative to the frequency of the previous packet by 58 kHz. Moreover, the carrier frequency is adjusted until it reaches 106 MHz. They receive electromagnetic waves reflected from acoustic waves, the source of which is a UAV and the frequency of which is resonant to the frequency of electromagnetic waves. The frequency of the acoustic waves generated by the UAV is calculated, based on its value and the value of the radial speed of the UAV, which is corrected for the value of the speed of sound propagation in the atmosphere, the type of detected inconspicuous UAV is identified by comparison with the reference values of the frequency of acoustic waves and the radial speed of the UAV. Technical result: ensuring high efficiency of detection of inconspicuous unmanned aerial vehicles by increasing accuracy, reducing the cost of detection, simplifying the formation of sounding signals and processing of reflected signals.

Description

строби дальності, що з'єднуються своїми межами, але непересічні та рівні за тривалістю, нумерують строби дальності у межах кожного періоду повторення від 1 до М, причому тривалість строба вибирають рівною тривалості радіоімпульсу ті, який зондує. Детектують усі записані відбиті сигнали за допомогою цифрового фазового детектора для отримання квадратурних складових відбитих сигналів. Переводять прийняті оцифровані відбиті сигнали до комплексної форми, у межах кожного т-го строба дальності проводять узгоджене оброблення оцифрованих прийнятих сигналів шляхом згортки з оцифрованим комплексно-пов'язаним радіоїмпульсом, який зондує, цього ж періоду повторення. Визначають пік відклику відбиттів у кожному стробі дальності за критерієм максимуму його амплітуди та записують у комплексному вигляді значення піків відкликів кожного т-го періоду повторення кожної К-тої пачки радіоїмпульсів у оперативний запам'ятовуючий пристрій. Формують для кожної К-тої з К пачок радіосигналів цифрові масиви піків відкликів відбиттів однакових за номером т стробів дальності і отримують для кожної К-тої пачки радіоїмпульсів М масивів з М елементами у кожному масиві. Проводять з елементами кожного масиву піків відкликів операцію перетворення Фур'є та отримують у результаті для кожного масиву відповідний спектральний масив, у якому формується спектральний відклик БПЛА при реальному знаходженні БПЛА у відповідному стробі дальності. Порівнюють спектральні відклики відбитих сигналів у кожному спектральному масиві з заздалегідь встановленим пороговим значенням і у випадку перевищення порога фіксують у оперативному запам'ятовуючому пристрої частоту відповідного спектрального відклику т-го масиву К-тої пачки радіоіїмпульсів, яку приймають за допплерівську частоту відповідного БПЛА, та одночасно приймають рішення про виявлення БПЛА на відповідній дальності. Причому радіальну швидкість виявленого при аналізі відбиттів К-тої пачки радіоїмпульсів БПЛА розраховують за значенням допплерівської частоти Ед відповідного спектрального відклику, що перевищив поріг. Вимірюють температуру повітря у приземному шарі атмосфери. Розраховують та записують швидкість розповсюдження звуку у атмосфері.range strobes connected by their boundaries, but not intersecting and equal in duration, number the range strobes within each repetition period from 1 to M, and the duration of the strobe is chosen equal to the duration of the radio pulse that probes. All recorded reflected signals are detected using a digital phase detector to obtain the quadrature components of the reflected signals. The received digitized reflected signals are converted to a complex form, within each t-th range strobe, coordinated processing of the digitized received signals is carried out by convolution with a digitized complex-combined radio pulse, which probes, of the same repetition period. The peak response of the reflections in each range strobe is determined by the criterion of the maximum of its amplitude and the value of the peaks of the responses of each th period of repetition of each K th bundle of radio pulses is recorded in a complex form in the operational memory device. For each K-th of K bundles of radio signals, digital arrays of reflection peaks of the same range strobe number t are formed and M arrays with M elements in each array are obtained for each K-th bundle of radio pulses. A Fourier transform operation is carried out with the elements of each array of response peaks, and as a result, a corresponding spectral array is obtained for each array, in which the spectral response of the UAV is formed when the UAV is actually located in the corresponding range gate. The spectral responses of the reflected signals in each spectral array are compared with a pre-set threshold value, and in case of exceeding the threshold, the frequency of the corresponding spectral response of the th array of the kth bundle of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding UAV, is recorded in the operational memory device, and at the same time decide on the detection of UAVs at the appropriate range. Moreover, the radial speed detected during the analysis of the reflections of the K-th bundle of UAV radio pulses is calculated based on the value of the Doppler frequency Ed of the corresponding spectral response that exceeded the threshold. The air temperature in the surface layer of the atmosphere is measured. Calculate and record the speed of sound propagation in the atmosphere.

Несучу частоту радіоїмпульсів першої пачки встановлюють рівною 40 МГц, а несучу частоту кожної наступної пачки радіоїмпульсів збільшують відносно частоти попередньої пачки на 58 кГц. Причому перебудову несучої частоти проводять до досягнення нею 106 МГц. Приймають електромагнітні хвилі, відбиті від акустичних хвиль, джерелом яких є БПЛА та частота яких є резонансною до частоти електромагнітних хвиль. Розраховують частоту акустичних хвиль, які генерує БПЛА, за значенням якої та значенням радіальної швидкості БПЛА, яку корегують на значення швидкості розповсюдження звуку у атмосфері, ідентифікують тип виявленого малопомітного БПЛА шляхом порівняння з еталонними значеннями частоти акустичних хвиль та радіальної швидкості БПЛА. Технічний результат: забезпечення високої ефективності виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів шляхом підвищення точності, зниження вартості виявлення, спрощення формування сигналів зондування та оброблення відбитих сигналів.The carrier frequency of the radio pulses of the first packet is set equal to 40 MHz, and the carrier frequency of each subsequent packet of radio pulses is increased relative to the frequency of the previous packet by 58 kHz. Moreover, the carrier frequency is adjusted until it reaches 106 MHz. They receive electromagnetic waves reflected from acoustic waves, the source of which is a UAV and the frequency of which is resonant to the frequency of electromagnetic waves. The frequency of the acoustic waves generated by the UAV is calculated, based on its value and the value of the radial speed of the UAV, which is corrected for the value of the speed of sound propagation in the atmosphere, the type of detected inconspicuous UAV is identified by comparison with the reference values of the frequency of acoustic waves and the radial speed of the UAV. Technical result: ensuring high efficiency of detection of inconspicuous unmanned aerial vehicles by increasing accuracy, reducing the cost of detection, simplifying the formation of sounding signals and processing of reflected signals.

Винахід належить до способів безпеки, призначених для запобігання несанкціонованому доступу безпілотних літальних апаратів (БПЛА) у контрольований повітряний простір і слідкування за переміщенням БПЛА у контрольованому просторі з одночасним їх розпізнаванням, а саме до способів виявлення безпілотних літальних апаратів. Винахід може застосовуватись у складі комплексних систем безпеки.The invention belongs to security methods designed to prevent unauthorized access of unmanned aerial vehicles (UAVs) to controlled airspace and tracking the movement of UAVs in controlled space with their simultaneous recognition, namely to methods of detecting unmanned aerial vehicles. The invention can be used as part of complex security systems.

Відомі акустичні способи виявлення літальних апаратів що включають приймання акустичних сигналів безпілотних літальних апаратів, їх оброблення, класифікації та визначення координат джерел акустичних сигналів. Таким є спосіб, що здійснює система виявлення гвинтокрилих безпілотних літальних апаратів (патент ОБ Мо7957225, МПК с015 2 3/80, публ.07.06.2011|, в якому приймають акустичний сигнал за допомогою набору акустичних датчиків, класифікують джерело акустичного сигналу на основі спектрального аналізу акустичного сигналу, визначають горизонтальні координати і висоту джерела акустичного сигналу на основі аналізу, щонайменше чотирьох акустичних сигналів, отриманих від чотирьох акустичних датчиків.There are known acoustic methods of detecting aircraft that include receiving acoustic signals of unmanned aerial vehicles, their processing, classification and determination of the coordinates of sources of acoustic signals. This is the method implemented by the system of detection of rotorcraft unmanned aerial vehicles (patent OB Mo7957225, IPC s015 2 3/80, publ. 07.06.2011|, in which an acoustic signal is received using a set of acoustic sensors, the source of the acoustic signal is classified on the basis of spectral analysis acoustic signal, determine the horizontal coordinates and height of the acoustic signal source based on the analysis of at least four acoustic signals received from four acoustic sensors.

Недоліком таких акустичних способів виявлення літальних апаратів є їх низька точність із-за наявності та суттєвого впливу антропогенних та природних шумів на результати виявленняThe disadvantage of such acoustic methods of detecting aircraft is their low accuracy due to the presence and significant influence of anthropogenic and natural noise on the detection results

БПЛА (Кажан В.Г., Мошков П.А., Самохин В. Природньій фон при проведений акустических испьїтаний на азродроме базирования малой авиации. Наука и образование. МГТУ им. Н.ЗUAV (Kazhan V.G., Moshkov P.A., Samokhin V. Natural background during acoustic tests conducted at the small aviation aerodrome. Science and education. MGTU named after N.Z

Баумана. Злектронньй журнал. 2015. Мо 07. С. 146-170.Bauman. Electronic journal. 2015. Mo. 07. P. 146-170.

Відомий спосіб виявлення повітряних об'єктів (ПО), в тому числі і БПЛА, що полягає у випромінюванні в простір за допомогою радіолокаційної станції (РЛС) імпульсних сигналів, які зондують, відбиття їх від ВО, прийомі відбитих сигналів антеною системою РЛС, фільтрації відбитих сигналів по частоті для виділення відбиттів від рухомих ПО на тлі віддзеркалень від нерухомих місцевих предметів, порівняння відфільтрованих відбиттів з порогом і в разі перевищення встановленого порогу - ухваленні рішення про виявлення рухомого ПО (1-3).There is a known method of detecting aerial objects, including UAVs, which consists in emitting into space by means of a radar station (Radar) pulse signals that probe, reflecting them from the air defense system, receiving the reflected signals by the antenna of the radar system, filtering the reflected signals by frequency to select reflections from moving software against the background of reflections from stationary local objects, comparing filtered reflections with a threshold and, in case of exceeding the set threshold, making a decision to detect moving software (1-3).

Зокрема, відомий спосіб виявлення повітряних об'єктів, у тому числі БПЛА (патент на винахід РФ Мо 2 622 908, МПК 015 13/52, публ.21.06.2017, Бюл.Ме18) згідно з яким з'являється можливість виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів, коли величина ефективної площі розсіювання складає с-0,01...0,001 м. Вказаний результат досягається тим, що уIn particular, there is a known method of detecting aerial objects, including UAVs (invention patent of the Russian Federation Mo 2 622 908, IPC 015 13/52, publ. 21.06.2017, Byul. Me18) according to which it is possible to detect inconspicuous drones aircraft, when the size of the effective scattering area is s-0.01...0.001 m. The specified result is achieved by the fact that in

Зо радіолокаційному способі виявлення літальних апаратів зондувальні радіосигнали випромінюють поперемінно з лінійною поляризацією та з квадратурною поляризацією, а кожен випромінений зондувальний радіосигнал з квадратурною поляризацією синхронний по фазі з попереднім зондувальним радіосигналом з лінійною поляризацією. Після порівняння спектрів, які демодульовані, відбитих радіосигналів з лінійною поляризацією і відбитих радіосигналів з квадратурною поляризацією судять про виявлення літального апарата при наявності кратності значень періодів їх амплітудної модуляції.In the radar method of detecting aircraft, sounding radio signals are emitted alternately with linear polarization and with quadrature polarization, and each radiated sounding radio signal with quadrature polarization is synchronous in phase with the previous sounding radio signal with linear polarization. After comparing the demodulated spectra of reflected radio signals with linear polarization and reflected radio signals with quadrature polarization, the detection of an aircraft is judged if there is a multiplicity of values of the periods of their amplitude modulation.

Недоліком цього способу є недостатня точність і обмежені функціональні можливості визначення типу і параметрів гвинтокрилого БПЛА та інформативність даних про гвинтокрилийThe disadvantage of this method is the insufficient accuracy and limited functionality of determining the type and parameters of the rotorcraft UAV and the informativeness of the rotorcraft data.

БПЛА внаслідок відсутності можливості автоматичного відеоспостереження за гвинтокрилимUAV due to the lack of automatic video surveillance of the rotorcraft

БПЛА на додаток до методів виявлення БПЛА за допомогою спектрального та часового аналізу акустичного сигналу.UAVs in addition to UAV detection methods using spectral and temporal analysis of the acoustic signal.

На даний час також існують способи виявлення гвинтокрилих БПЛА, що основані на акустичних, радіочастотних та оптичних датчиках. Такі способи виявлення гвинтокрилих БПЛА з використанням радіочастотних датчиків виявляють джерела радіовипромінювання, якими у гвинтокрилих БПЛА є системи керування або передачі телеінформації, визначають їхні координати за допомогою гоніометричних методів та інших високоточних методів визначення координат.Currently, there are also ways to detect rotorcraft UAVs based on acoustic, radio frequency and optical sensors. Such methods of detecting rotorcraft UAVs using radio frequency sensors detect sources of radio radiation, which are control systems or teleinformation transmission systems in rotorcraft UAVs, determine their coordinates using goniometric methods and other high-precision methods of determining coordinates.

Відомий винахід - система і спосіб виявлення гвинтокрилих безпілотних літальних апаратівThe known invention is a system and method of detecting rotorcraft unmanned aerial vehicles

І(патент ВО Мо 2 593 439, МПК 2015 17/60, опубл. 10.08.2016, бюл. Мо221|, який належить до області систем безпеки, призначених для запобігання несанкціонованому доступу гвинтокрилих безпілотних літальних апаратів в контрольовану зону і відстеження переміщення гвинтокрилихI(patent VO Mo 2 593 439, IPC 2015 17/60, publ. 10.08.2016, bull. Mo221| which belongs to the field of security systems designed to prevent unauthorized access of rotorcraft to a controlled area and track the movement of rotorcraft

БПЛА в контрольованій зоні з одночасною їх аутентифікацією. Результатом винаходу є створення способу виявлення гвинтокрилих безпілотних літальних апаратів зі збільшеною точністю визначення типу і параметрів гвинтокрилого БПЛА і збільшеною інформативністю даних про гвинтокрилих БПЛА за рахунок автоматичного відеоспостереження за гвинтокрилимиUAVs in the controlled area with their simultaneous authentication. The result of the invention is the creation of a method of detecting rotorcraft unmanned aerial vehicles with increased accuracy of determining the type and parameters of a rotorcraft UAV and increased informativeness of data about rotorcraft UAVs due to automatic video surveillance of rotorcraft

БПЛА на додаток до методів виявлення БПЛА за допомогою спектрального та часового аналізу акустичного сигналу акустичними датчиками.UAVs in addition to UAV detection methods using spectral and temporal analysis of the acoustic signal by acoustic sensors.

Недоліком даного способу є необхідність використання додаткових технічних пристроїв для виявлення малопомітних БПЛА, що ускладнює його та підвищує вартість.The disadvantage of this method is the need to use additional technical devices to detect inconspicuous UAVs, which complicates it and increases the cost.

Відомими є також способи виявлення БПЛА, які використовують, поряд з релєєвською та квазіоптичною областями розсіювання, і резонансну область, у якій ефективна площа розсіювання суттєво підвищується І41. На цьому ефекті базується ще один відомий спосіб виявлення БПЛА, які мають малу відбивну здібність. Відповідно до принципів роботи пристроїв, описаних у |5), а також з використанням традиційних методів кореляційно-фільтрового оброблення (1-3) розроблено інший спосіб виявлення БПЛА.There are also known methods of detecting UAVs that use, along with Rayleigh and quasi-optical scattering regions, a resonant region in which the effective scattering area is significantly increased I41. Another well-known method of detecting UAVs that have low reflectivity is based on this effect. According to the principles of operation of the devices described in |5), as well as using traditional methods of correlation-filter processing (1-3), another method of UAV detection has been developed.

Найбільш близьким за функціональним призначенням та суттєвим ознакам є радіолокаційний спосіб виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів |(патент РФ Мо 2534217, МПК 2015 13/04, опубл. 27.11.2014, Бюл. Ме33), який полягає у тому, що формують К пачок радіоімпульсів з однаковою, рівною М кількістю радіоімпульсів у кожній пачці, з однаковою тривалістю т кожного радіомпульсу та однаковим, рівним Тк, періодом повторення радіоїмпульсів, причому кожна пачка радіоїмпульсів має свою, відмінну від інших, несучу частоту, підсилюють сформовані радіоїмпульси за потужністю і послідовно випромінюють їх у простір за допомогою антенної системи радіолокаційної станції, послідовно приймають за допомогою антенної системи радіолокаційної станції відбиті сигнали, переводять у цифрову форму за допомогою аналого-дифрового перетворювача та записують у оперативний запам'ятовуючий пристрій амплітуди прийнятих відбитих сигналів кожного періоду повторення, причому період дискретизації аналого-дифрового перетворення вибирають у 10-30 разів меншим тривалості сигналу, який зондує, ті, розділяють усю сукупність записаних у оперативний запам'ятовуючий пристрій оцифрованих відбитих сигналів у межах кожного періоду повторення на послідовні строби дальності, які з'єднуються своїми межами, але не перетинаються і є рівними за тривалістю, нумерують строби дальності у межах кожного періоду повторення від 1 до М, причому тривалість стробів вибирають рівною тривалості радіоїмпульсуThe closest in terms of functional purpose and essential features is the radar method of detecting inconspicuous unmanned aerial vehicles | (patent of the Russian Federation Mo 2534217, IPC 2015 13/04, publ. 27.11.2014, Bull. Me33), which consists in forming K bundles of radio pulses with the same, equal M number of radio pulses in each packet, with the same duration t of each radio pulse and the same, equal Tk, radio pulse repetition period, and each packet of radio pulses has its own, different from the others, carrier frequency, amplify the generated radio pulses in terms of power and emit them sequentially into space using the antenna system of the radar station, successively receive the reflected signals using the antenna system of the radar station, convert them into digital form using an analog-to-digital converter, and record the amplitudes of the received reflected signals in the operational memory device of each repetition period, and the analog sampling period - differential transformation is chosen 10-30 times shorter than the duration of the probing signal, those that divide the entire set of digitized reflected signals recorded in the operational memory device within each repetition period into successive range gates that are connected by their boundaries, but not intersect and are equal in duration, number the range strobes within each repetition period from 1 to M, and the duration of the strobes is chosen equal to the duration of the radio pulse

Ті, який зондує, детектують усі записані відбиті сигнали за допомогою цифрового фазового детектора для отримання квадратурних складових відбитих сигналів, тобто переводять прийняті оцифровані відбиті сигнали у комплексну форму, у межах кожного т-го стробу дальності проводять узгоджене оброблення оцифрованих прийнятих сигналів шляхом згортки з оцифрованим комплексно-сполученим радіоїмпульсом, який зондує, цього ж періоду повторення, визначають пік відклику відбиттів у кожному стробі за критерієм максимуму йогоThose who probe detect all recorded reflected signals with the help of a digital phase detector to obtain quadrature components of reflected signals, i.e. convert the received digitized reflected signals into a complex form, within each th range strobe carry out coordinated processing of the digitized received signals by convolution with the digitized by a complex-coupled radio pulse that probes, of the same repetition period, the peak of the reflection response in each strobe is determined by the criterion of its maximum

Зо амплітуди та записують у комплексному вигляді значення піків відкликів кожного т-періоду повторення кожної К-тої пачки радіоїмпульсів у оперативний запам'ятовуючий пристрій, формують для кожної К-тої пачки радіоіїмпульсів з К пачок радіоїмпульсів цифрові масиви піків відкликів однакових за номером т стробів дальності і отримують для кожної К-тої пачки радіоїмпульсів М масивів з М елементами у кожному масиві, проводять з елементами кожного масиву піків відклику перетворення Фур'є та отримують у результаті для кожного масиву відповідний спектральний масив, у якому формується спектральний відклик повітряного об'єкта при реальному знаходженні повітряного об'єкта у відповідному стробі дальності, порівнюють спектральні відклики відбитих сигналів у кожному спектральному масиві з заздалегідь встановленим пороговим значенням (рівнем) і у випадку перевищення порогу фіксують у оперативному запам'ятовуючому пристрої частоту відповідного спектрального відклику т-го масиву К-тої пачки радіоїмпульсів, яку приймають за допплерівську частоту відповідного повітряного об'єкта, та одночасно приймають рішення про виявлення повітряного об'єкта на відповідній дальності, у випадку перевищення порогу спектральним відкликом т-го масиву за результатами аналізу відбиттів усіх пачок радіоїмпульсів вважають виявленим повітряний об'єкт звичним типовим повітряним об'єктом з ефективною площею розсіювання порядку одиниць квадратних метрів, причому радіальну швидкість виявленого при аналізі відбиттів К-тої пачки радіоїмпульсів повітряного об'єкту розраховують за допплегу ит "дстотТою Ед відповідного спектрального відклику, що перевищив поріг, за формулою АХ де Мк. довжина хвилі сигналу, який зондує, у К-тої пачки радіоімпульсів, несучу частоти радіоїмпульсів першої пачки встановлюють рівною 150 МГц, а несучу частоту кожної наступної пачки підвищують відносно частоти попередньої пачки на 10 Мгц, причому перебудову несучої частоти пачок радіоіїмпульсів проводять до досягнення нею 6 ГГц, у випадку перевищення порогу спектральним відкликом т- го масиву у результаті аналізу відбиттів тільки однієї окремої пачки радіоіїмпульсів, тобто на одній з частот зондування, змінюють подальший режим випромінювання на режим випромінювання аналогічних пачок з єдиною несучою частотою ір, рівною несучій частоті пачки, по відбиттях якої отримано перевищення спектральним відкликом порогового значення, після оброблення відбитих сигналів, які належать додатково сформованим пачкам радіоіїмпульсам на несучій частоті їр, причому порядок оброблення відбитих радіоїмпульсів не змінюють, перевіряють факт перевищення у відповідних їм спектральних масивах отриманими спектральними відкликами встановленого порогового значення і у випадку збігу номерів спектральних масивів, у яких виявляють перевищення порогового рівня, трьох послідовно прийнятих пачок відбитих на резонансній частоті Ір, а також при збігу частот цих спектральних відкликів, що перевищили поріг, приймають кінцеве рішення про виявлення на відповідній дальності малопомітного безпілотного літального апарата.From the amplitude and record in a complex form the value of the response peaks of each t repetition period of each K-th bundle of radio pulses in an operational memory device, form for each K-th bundle of radio pulses from K bundles of radio pulses digital arrays of response peaks of the same number of t distance strobes and obtain for each K-th bundle of radio pulses M arrays with M elements in each array, carry out a Fourier transformation with the elements of the response peaks of each array and obtain a corresponding spectral array for each array, in which the spectral response of an air object is formed at real finding of an aerial object in the corresponding range strobe, compare the spectral responses of the reflected signals in each spectral array with a pre-set threshold value (level) and, in case of exceeding the threshold, record the frequency of the corresponding spectral response of the t-th array K- of that bundle of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding air object, and at the same time make a decision on the detection of the air object at the corresponding range, in case of exceeding the threshold by the spectral response of the th array based on the results of the analysis of the reflections of all bundles of radio pulses, the airborne object is considered detected the object is a usual typical air object with an effective scattering area of the order of units of square meters, and the radial velocity detected during the analysis of the reflections of the Kth bundle of radio pulses of the air object is calculated from the doppleg and the percentage Ed of the corresponding spectral response that exceeded the threshold, according to the formula AH where Mk. the wavelength of the probing signal, in the K-th bundle of radio pulses, the carrier frequency of the radio pulses of the first bundle is set equal to 150 MHz, and the carrier frequency of each subsequent bundle is increased relative to the frequency of the previous bundle by 10 MHz, and the carrier frequency of the bundles of radio pulses is adjusted until it reaches 6 GHz, in the event that the threshold is exceeded by the spectral response of the array as a result of the analysis of the reflections of only one individual bundle of radio pulses, i.e. at one of the sounding frequencies, the subsequent radiation mode is changed to the radiation mode of similar bundles with a single carrier frequency ir, equal to the carrier frequency of the bundle, according to in the reflections of which an excess of the threshold value was obtained by the spectral response, after processing the reflected signals, which belong to additionally formed bundles of radio pulses at the carrier frequency yr, and the order of processing of the reflected radio pulses is not changed, the fact of exceeding the set threshold value in the corresponding spectral arrays obtained by the spectral responses is checked and in the case of the coincidence of numbers of spectral arrays in which an excess of the threshold level is detected, of three consecutively received packets reflected at the resonant frequency of IR, as well as in the case of coincidence of the frequencies of these spectral responses that have exceeded the threshold, a final decision is made to detect an inconspicuous unmanned aerial vehicle at the appropriate range.

Описаний спосіб виявлення БПЛА є більш ефективним, ніж наведені вище, оскільки забезпечує аналіз усього діапазону частот, на яких сучасні БПЛА відбивають електромагнітні хвилі у резонансній області, а також виключає прийняття випадкових, непідтверджених рішень про виявлення БПЛА. Однак і цей спосіб має деякі недоліки. По-перше, перестроювання несучої частоти сигналу, який зондує, у таких широких межах (від 150 МГц до 6 ГГц), тобто чотири декади при використанні скерованого прийому, потребує створення вельми складної антенно- фідерної системи, яка дорого коштує. По-друге, формування сигналу, який зондує, процес узгодженого прийому та оброблення прийнятих відбитих сигналів потребують достатньо великого часу огляду контрольованого простору.The described method of detecting UAVs is more effective than those given above, as it provides an analysis of the entire range of frequencies at which modern UAVs reflect electromagnetic waves in the resonant region, and also excludes making random, unconfirmed decisions about UAV detection. However, this method also has some drawbacks. First, retuning the carrier frequency of the probing signal within such wide ranges (from 150 MHz to 6 GHz), that is, four decades when using directional reception, requires the creation of a very complex antenna-feeder system, which is expensive. Secondly, the formation of the probing signal, the process of coherent reception and processing of the received reflected signals require a sufficiently long time to survey the controlled space.

Таким чином, недоліками прототипу є складність реалізації, висока вартість та недостатня точність виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів.Thus, the disadvantages of the prototype are the complexity of implementation, high cost and insufficient accuracy of detection of inconspicuous unmanned aerial vehicles.

В основу винаходу радіоакустичного способу виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів поставлена задача забезпечення високої ефективності виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів шляхом підвищення точності, зниження вартості виявлення, спрощення формування сигналів зондування і спрощення оброблення відбитих сигналів.The invention of the radio-acoustic method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles is based on the task of ensuring high efficiency of low-visibility unmanned aerial vehicle detection by increasing accuracy, reducing the cost of detection, simplifying the formation of sounding signals and simplifying the processing of reflected signals.

Ця задача вирішена наступним чином. У радіоакустичному способі виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів, який полягає у тому, що формують К пачок радіоіїмпульсів з однаковою, рівною М, кількістю радіоїмпульсів у кожній пачці, з однаковою тривалістю ті кожного радіоїмпульсу та однаковим, рівним Т;, періодом повторення радіоіїмпульсів, причому кожна пачка радіоімпульсів має свою відмінну від інших несучу частоту у діапазоні від базової початкової несучої частоти до граничної кінцевої частоти, підсилюють сформовані радіоїмпульси за потужністю і послідовно випромінюють їх у простір за допомогою антенної системи радіолокаційної станції, послідовно приймають за допомогою антенної системиThis problem is solved as follows. In the radioacoustic method of detecting inconspicuous unmanned aerial vehicles, which consists in forming K bundles of radio pulses with the same, equal to M, number of radio pulses in each bundle, with the same duration of each radio pulse and the same, equal to T;, period of repetition of radio pulses, and each a bundle of radio pulses has its carrier frequency different from others in the range from the basic initial carrier frequency to the maximum final frequency, the generated radio pulses are amplified by power and successively radiated into space using the antenna system of the radar station, successively received using the antenna system

Зо радіолокаційної станції сформовані у резонансній області розсіювання відбиті сигнали, переводять їх у цифрову форму за допомогою аналого-цифрового перетворювача та записують у оперативний запам'ятовуючий пристрій амплітуди прийнятих відбитих сигналів кожного періоду повторення, причому період дискретизації аналого-дифрового перетворювача вибирають у 10-30 разів меншим тривалості сигналу, який зондує, т, розділяють усю сукупність записаних у оперативний запам'ятовуючий пристрій оцифрованих відбитих сигналів у межах кожного періоду повторення на послідовні строби дальності, що з'єднуються своїми межами, але непересічні та рівні за тривалістю, нумерують строби дальності у межах кожного періоду повторення від 1 до М, причому тривалість стробу вибирають рівною тривалості радіоїмпульсуFrom the radar station, the reflected signals formed in the resonant area of scattering are converted into digital form using an analog-to-digital converter, and the amplitudes of the received reflected signals are recorded in the operational memory device of each repetition period, and the sampling period of the analog-to-digital converter is chosen to be 10-30 times smaller than the duration of the probing signal, t, divide the entire set of digitized reflected signals recorded in the operational memory device within each repetition period into consecutive range gates connected by their boundaries, but not intersecting and equal in duration, number the range gates within each repetition period from 1 to M, and the duration of the strobe is chosen equal to the duration of the radio pulse

Ті, який зондує, детектують усі записані відбиті сигнали за допомогою цифрового фазового детектора для отримання квадратурних складових відбитих сигналів, тобто переводять прийняті оцифровані відбиті сигнали до комплексної форми, у межах кожного т-го стробу дальності проводять узгоджене оброблення оцифрованих прийнятих сигналів шляхом згортки з оцифрованим комплексно-пов'язаним радіоїмпульсом, який зондує, цього ж періоду повторення, визначають пік відклику відбиттів у кожному стробі дальності за критерієм максимуму його амплітуди та записують у комплексному вигляді значення піків відкликів кожного т-го періоду повторення кожної К-тої пачки радіоїмпульсів у оперативний запам'ятовуючий пристрій, формують для кожної К-тої з К пачок радіосигналів цифрові масиви піків відкликів відбиттів однакових за номером т стробів дальності і отримують для кожної К-тої пачки радіоіїмпульсів М масивів з М елементами у кожному масиві, проводять з елементами кожного масиву піків відкликів операцію перетворення Фур'є та отримують у результаті для кожного масиву відповідний спектральний масив, у якому формується спектральний відклик БПЛА при реальному знаходженні БПЛА у відповідному стробі дальності, порівнюють спектральні відклики відбитих сигналів у кожному спектральному масиві з заздалегідь встановленим пороговим значенням (рівнем) і у випадку перевищення порогу фіксують у оперативному запам'ятовуючому пристрої частоту відповідного спектрального відклику т-го масиву К-тої пачки радіоїмпульсів, яку приймають за допплерівську частоту відповідного БПЛА, та одночасно приймають рішення про виявлення БПЛА на відповідній дальності, причому радіальну швидкість виявленого при аналізі відбиттів К-тої пачки радіоїмпульсів БПЛА розраховують за значенням допплерівської частоти Ед відповідного спектрального відклику, що перевищив поріг,Those who probe detect all the recorded reflected signals using a digital phase detector to obtain quadrature components of the reflected signals, i.e. convert the received digitized reflected signals to a complex form, within each tth range strobe carry out coordinated processing of the digitized received signals by convolution with the digitized complex-related radio pulse that probes, of the same repetition period, determine the peak of the reflection response in each range strobe according to the criterion of its maximum amplitude and record in complex form the value of the response peaks of each th repetition period of each K-th bundle of radio pulses in the operational memory device, form for each K-th of K bundles of radio signals digital arrays of reflection peaks of reflections with the same number of range strobes and receive for each K-th bundle of radio pulses M arrays with M elements in each array, carry out with the elements of each array of peaks Fourier transform operation of the responses and obtain a corresponding spectral array for each array, in which the spectral response of the UAV is formed when the UAV is actually located in the corresponding range strobe, compare the spectral responses of the reflected signals in each spectral array with a pre-set threshold value (level) and in case of exceeding the threshold, the frequency of the corresponding spectral response of the th array of the K th bundle of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding UAV, is recorded in the operational memory device, and at the same time a decision is made to detect the UAV at the appropriate range, and the radial velocity of the detected during the analysis reflections of the K-th bundle of UAV radio pulses are calculated by the value of the Doppler frequency Ed of the corresponding spectral response that exceeded the threshold,

згідно з винаходом, вимірюють температуру повітря у приземному шарі атмосфери, розраховують та записують швидкість розповсюдження звуку у атмосфері, несучу частоту радіоїмпульсів першої пачки встановлюють рівною 40 МГц, а несучу частоту кожної наступної пачки радіоіїмпульсів збільшують відносно частоти попередньої пачки на 58 кГц, причому перебудову несучої частоти проводять до досягнення нею 106 МГЦ, а також тим, що приймають електромагнітні хвилі, відбиті від акустичних хвиль, джерелом яких є БПЛА та частота яких є резонансною до частоти електромагнітних хвиль, і розраховують частоту акустичних хвиль, які генерує БПЛА, за значенням якої та значенням радіальної швидкості БПЛА, яку корегують на значення швидкості розповсюдження звуку у атмосфері, ідентифікують тип виявленого малопомітного БПЛА шляхом порівняння з еталонними значеннями частоти акустичних хвиль та радіальної швидкості БПЛА.according to the invention, the air temperature in the surface layer of the atmosphere is measured, the speed of sound propagation in the atmosphere is calculated and recorded, the carrier frequency of the radio pulses of the first bundle is set equal to 40 MHz, and the carrier frequency of each subsequent bundle of radio pulses is increased relative to the frequency of the previous bundle by 58 kHz, and the carrier frequencies are carried out until it reaches 106 MHz, as well as by receiving electromagnetic waves reflected from acoustic waves, the source of which is a UAV and whose frequency is resonant to the frequency of electromagnetic waves, and calculating the frequency of acoustic waves generated by the UAV, according to the value of which and the value of the radial speed of the UAV, which is corrected for the value of the speed of sound propagation in the atmosphere, identifies the type of the detected low-visibility UAV by comparing it with the reference values of the frequency of acoustic waves and the radial speed of the UAV.

Розглянемо більш докладніше запропонований спосіб.Let's consider the proposed method in more detail.

Оскільки під час польоту БПЛА у атмосфері створюються акустичні хвилі, джерелом яких є саме БПЛА, пропонується використати ці хвилі як штучні відбивачі електромагнітних хвиль, що генеруються РЛС спостереження за повітряним простором, який контролюється, для раннього виявлення, визначення швидкості руху і розпізнавання з підвищеною точністю типу малопомітних БПЛА.Since during the flight of the UAV, acoustic waves are created in the atmosphere, the source of which is the UAV itself, it is proposed to use these waves as artificial reflectors of electromagnetic waves generated by the surveillance radar of the controlled airspace for early detection, determining the speed of movement and recognition with increased accuracy type of inconspicuous UAVs.

На даний час відомий спосіб дистанційної реєстрації вертикального профілю температури повітря радіоакустичним зондуванням атмосфери |патент України на винахід Ме 89342 МПК 2015 13/95 (2009.01) від 11.01.2010, бюл. Ме1|. Для реалізації такого способу дистанційної реєстрації параметрів атмосфери використовують резонансну область розсіювання. Цей спосіб полягає у тому, що випромінюють вертикально угору акустичний імпульс з синусоїдальним заповненням, опромінюють акустичний імпульс електромагнітними коливаннями з довжиною хвилі удвоє більшою довжини хвилі частоти синусоїдального заповнення акустичного імпульсу, приймають електромагнітні коливання, відбиті від акустичних імпульсів, виділяють сигнали з частотою допплерівського зсуву відбитих акустичними імпульсами електромагнітних коливань, визначають частоти допплерівського зсуву для кожної точки траси зондування. В основу цього способу покладено вимогу додержання умови Брега, коли максимальне відбиття електромагнітних хвиль від періодичної неоднорідності у атмосфері, яка виникає під дієюCurrently, there is a known method of remote registration of the vertical profile of air temperature by radioacoustic sounding of the atmosphere | patent of Ukraine for the invention Me 89342 IPC 2015 13/95 (2009.01) dated 11.01.2010, bull. Me1|. To implement this method of remote registration of atmospheric parameters, a resonant scattering region is used. This method consists in radiating vertically upwards an acoustic pulse with a sinusoidal filling, irradiating the acoustic pulse with electromagnetic oscillations with a wavelength twice the wavelength of the frequency of the sinusoidal filling of the acoustic pulse, receiving electromagnetic oscillations reflected from the acoustic pulses, isolating signals with the frequency of the reflected Doppler shift acoustic pulses of electromagnetic oscillations, determine the frequencies of the Doppler shift for each point of the probing route. The basis of this method is the requirement to comply with the Bragg condition, when the maximum reflection of electromagnetic waves from periodic heterogeneity in the atmosphere, which occurs under the influence of

Зо штучного акустичного випромінювання, існує відношення, поміж довжиною електромагнітної хвилі і довжиною акустичної хвилі у вигляді 2 б де 72 - довжина електромагнітної хвилі,From artificial acoustic radiation, there is a relationship between the length of the electromagnetic wave and the length of the acoustic wave in the form of 2 b where 72 is the length of the electromagnetic wave,

Х- довжина хвилі акустичного імпульсу |6)|. Метою авторів є розвиток та модернізація відомого способу резонансного виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів, який забезпечує огляд усього діапазону частот (перебудову) усіх значень довжин електромагнітних хвиль, що відповідають виразу (1) відносно довжин акустичних хвиль від БПЛА.X is the wavelength of the acoustic pulse |6)|. The purpose of the authors is the development and modernization of the well-known method of resonant detection of inconspicuous unmanned aerial vehicles, which provides an overview of the entire frequency range (reconstruction) of all values of the lengths of electromagnetic waves that correspond to expression (1) relative to the lengths of acoustic waves from UAVs.

Як відомо, частоти акустичних хвиль, які генеруються малопомітними та малорозмірнимиAs you know, the frequencies of acoustic waves that are generated are inconspicuous and small in size

БПЛА у повітряному просторі, знаходяться у діапазоні 90...240 Гц Г/Ї. Тому, використовуючи вираз (1), знаходимо, що діапазон перебудови частот електромагнітних хвиль РЛС має бути у діапазоні 40...106 МГц. Швидкість розповсюдження акустичних хвиль, які генеруються БПЛА, є сумою швидкості розповсюдження акустичних хвиль у повітрі та швидкості власне БПЛА.UAVs in the air space are in the range of 90...240 Hz H/Y. Therefore, using expression (1), we find that the range of adjustment of the frequencies of electromagnetic waves of the radar should be in the range of 40...106 MHz. The speed of propagation of acoustic waves generated by UAVs is the sum of the speed of propagation of acoustic waves in the air and the speed of the UAV itself.

Оскільки швидкість розповсюдження акустичних хвиль у повітрі залежить від його температуриSince the speed of propagation of acoustic waves in air depends on its temperature

ІВЇ, то для розрахунку швидкості БПЛА необхідно вимірювати температуру повітря у місці розташування РЛС, розраховувати швидкість розповсюдження акустичних хвиль у повітрі при існуючій температурі та знаходити швидкість БПЛА шляхом виключення з сумарної швидкості її частини, яка обумовлена лише температурою чи ас бе за допомогою якого маєIVY, then in order to calculate the speed of the UAV, it is necessary to measure the air temperature at the location of the radar, calculate the speed of propagation of acoustic waves in the air at the existing temperature, and find the speed of the UAV by excluding from the total speed the part of it that is determined only by the temperature or by which it has

Шк зв розраховуватись швидкість БПЛА, має вигляд 2 ;, де Ра - допплерівська цастота, яка відповідає швидкості розповсюдження акустичних хвиль, які генеруються БПЛА; зв - швидкість розповсюдження акустичних хвиль у повітрі при існуючій температурі повітря, яку розраховують за відомою формулою Сзв -20//Т де Мк. абсолютна температура приземного шару повітря. Оскільки стають відомими Хе (несуча частота, на якій виникає максимум прийнятого сигналу), А (з використанням виразу (1)) і Св. то надалі розраховуютьShk zv to calculate the speed of the UAV, has the form 2;, where Ra is the Doppler density, which corresponds to the propagation speed of the acoustic waves generated by the UAV; zv - the propagation speed of acoustic waves in the air at the existing air temperature, which is calculated according to the well-known formula Сzv -20//T where Mk. absolute temperature of the surface air layer. Since Xe (the carrier frequency at which the maximum of the received signal occurs), A (using the expression (1)) and St. become known, then in the future we calculate

ЕЕ --3в частоту акустичних хвиль за виразом в ХМ , які генерує БПЛА, за значенням якої та значенням Мо ідентифікують тип малопомітного БПЛА.EE --3 in the frequency of acoustic waves expressed in XM generated by the UAV, the value of which and the value of Mo identify the type of low-visibility UAV.

Таким чином, спосіб виявлення та розпізнавання малопомітних БПЛА, що пропонується, має складатись з наступних послідовних операцій, які виконуються.Thus, the proposed method of detection and recognition of low-visibility UAVs should consist of the following sequential operations that are performed.

1. Вимірюють температуру подітря у приземному шарі атмосфери, розраховують швидкість розповсюдження звуку у повітрі 738 та записують її значення у оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП). 2. Послідовно формують пачки радіоіїмпульсів тривалістю т з періодом повторення Т,, причому кількість радіоїмпульсів у кожній пачці дорівнює М (для використання у подальшому швидкого перетворення Фур'є число М доцільно вибирати рівним 25, де 5-8,9,10), несучу частоту радіоїмпульсів першої пачки встановлюють рівною 40 МГц (довжина хвилі 7,5 м), а несучу частоти кожної наступної чергової пачки підвищують на Аї - 58 кГц, перебудову несучої частоти радіоіїмпульсів проводять до досягнення нею значення 106 МГц (довжина хвилі 2,83 м). 3. Підсилюють сформовані радіоїмпульси за потужністю та послідовно випромінюють їх у простір за допомогою антенної системи РЛС. 4. Послідовно приймають за допомогою антенної системи відбиті сигнали, переводять їх до цифрової форми за допомогою аналого-цифрового перетворювача та записують у оперативний запам'ятовуючий пристрій амплітуди прийнятих відбитих сигналів кожного періоду повторення, причому період дискретизації аналого-дцифрового перетворювача вибирають у 10-30 разів меншим, ніж тривалість сигналу ті ; який ЗОНДУуЄ. 5. Розділяють усю сукупність відбитих сигналів, які перетворені у цифрову форму та записані в ОЗП, у межах кожного періоду повторення на послідовні, з суміжними, але такі, що не перехрещуються, межами, рівними за тривалістю строби дальності, нумерують строби дальності у межах кожного з періодів повторення від 1 до М, причому тривалість стробів вибирають рівною тривалості радіоїмпульсу ті, який зондує. 6. Детектують усі записані відбиті сигнали за допомогою цифрового фазового детектора для отримання квадратурних складових відбитих сигналів, тобто переводять прийняті відбиті сигнали, які оцифровані, у комплексну форму. 7. В межах кожного т-го стробу дальності проводять узгоджене оброблення прийнятих сигналів, які оцифровані, шляхом згортки з комплексно-пов'язаним радіоіїмпульсом, який зондує, цього ж періоду повторення. 8. Визначають пік відклику відбиттів у кожному стробі дальності за критерієм максимуму його амплітуди та записують у комплексному вигляді значення піків відкликів Кожного т-го1. They measure the sub-air temperature in the surface layer of the atmosphere, calculate the speed of sound propagation in the air 738 and record its value in a non-volatile memory device (ROM). 2. Sequentially form bundles of radio pulses with a duration of t with a repetition period of T, and the number of radio pulses in each bundle is equal to M (for use in the subsequent fast Fourier transformation, it is advisable to choose the number M equal to 25, where 5-8,9,10), carrying the frequency of the radio pulses of the first bundle is set equal to 40 MHz (wavelength 7.5 m), and the carrier frequency of each successive bundle is increased by Ai - 58 kHz, the carrier frequency of the radio pulses is adjusted until it reaches a value of 106 MHz (wavelength 2.83 m) . 3. Amplify the generated radio pulses in terms of power and successively emit them into space using the radar antenna system. 4. The reflected signals are successively received using the antenna system, converted to digital form using an analog-to-digital converter, and the amplitudes of the received reflected signals of each repetition period are recorded in the operational memory device, and the sampling period of the analog-to-digital converter is chosen to be 10-30 times less than the duration of the signal ti ; which PROBES. 5. Divide the entire set of reflected signals, which are converted into digital form and recorded in the RAM, within each repetition period into consecutive, with adjacent, but non-intersecting, boundaries equal to the duration of the range strobe, number the range strobes within each from repetition periods from 1 to M, and the duration of the strobes is chosen equal to the duration of the radio pulse that probes. 6. All recorded reflected signals are detected using a digital phase detector to obtain the quadrature components of the reflected signals, that is, the received reflected signals, which are digitized, are converted into a complex form. 7. Within the limits of each t-th range gate, coordinated processing of the received signals is carried out, which are digitized by convolution with a complex-related radio pulse, which probes, of the same repetition period. 8. Determine the peak response of the reflections in each range strobe according to the criterion of the maximum of its amplitude and record in a complex form the value of the peaks of the responses of each t

Зо стробу періоду повторення кожної К-ї пачки радіоїмпульсів у ОЗП. 9. Формують для кожної К-ї з К пачок радіоіїмпульсів цифрові масиви піків відкликів відбиттів однакових за номером т стробів дальності та отримують для кожної К-ї пачки радіоїмпульсів М масивів з М елементами у кожному масиві. 10. Проводять з елементами кожного масиву піків відкликів операцію перетворення Фур'є (швидкого перетворення Фур'є) та отримують у результаті для кожного масиву відповідний спектральний масив, у якому формується спектральний відклик БПЛА при реальному знаходженні БПЛА у відповідному стробі дальності (якщо у т-му стробі дальності знаходивсяFrom the strobe of the repetition period of each K-th bundle of radio pulses in the RAM. 9. For each K-th of K bundles of radio pulses, digital arrays of reflection peaks of the same range strobe number t are formed and M arrays with M elements in each array are obtained for each K-th bundle of radio pulses. 10. Perform a Fourier transformation (fast Fourier transformation) operation with the elements of each array of response peaks, and as a result, for each array, a corresponding spectral array is obtained, in which the spectral response of the UAV is formed when the UAV is actually located in the corresponding range strobe (if in t was at the strobe of the range

БПЛА, то у відповідному т-му спектральному масиві з'являється його спектральна складова - спектральний відклик). 11. Порівнюють спектральні відклики відбитих сигналів у кожному спектральному масиві з раніше встановленим пороговим значенням (рівнем) і у випадку перевищення порогу фіксують уUAV, then its spectral component - the spectral response - appears in the corresponding th spectral array). 11. The spectral responses of the reflected signals in each spectral array are compared with the previously established threshold value (level) and in case of exceeding the threshold, they are fixed in

ОЗП частоту відповідного спектрального відклику т-го масиву К-тої пачки радіоімпульсів, яку приймають за допплерівську частоту відповідного БПЛА, та одночасно приймають рішення про виявлення на відповідній дальності БПЛА. 12. Радіальну швидкість виявленого під час аналізу відбиттів К-тої пачки радіоіїмпульсівOZP records the frequency of the corresponding spectral response of the th array of the kth bundle of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding UAV, and simultaneously makes a decision on the detection of the UAV at the appropriate range. 12. The radial velocity of the K-th bundle of radio pulses detected during the analysis of reflections

БПЛА розраховують за значенням допплерівсукої дять: То орповідно спектрального відклику, який перевищив поріг, за формулою г , де Хек. довжина хвилі сигналу, який зондує, у тій пачці радіоїмпульсів. Е 13. За значеннями "г, Хо ороезв розраховують частоту акустичних хвиль а, які генеруєUAVs are calculated based on the value of the Doppler curve: It corresponds to the spectral response that has exceeded the threshold, according to the formula r, de Heck. the wavelength of the probing signal in that bundle of radio pulses. Е 13. According to the values of "r, Kho oroezv, the frequency of acoustic waves a generated by

БПЛА, за значенням якої та значенням радіальної швидкості, яку корегують на швидкість розповсюдження звуку у атмосфері, ідентифікують тип малопомітного БПЛА, який виявлено, шляхом порівняння з еталонними значеннями частоти акустичних хвиль і радіальної швидкостіThe value of which and the value of the radial velocity, which is corrected for the speed of sound in the atmosphere, identify the type of stealthy UAV detected by comparison with the reference values of the frequency of acoustic waves and the radial velocity

БПЛА.UAV

З опису та суті способу видно, що він дійсно вільний від недоліків, які Є у прототипу. Спосіб забезпечує аналіз усього діапазону частот, на яких акустичні хвилі, джерелом яких є сучасніFrom the description and the essence of the method, it is clear that it is really free from the shortcomings that exist in the prototype. The method provides analysis of the entire range of frequencies at which acoustic waves, the source of which are modern

БПЛА, відбивають електромагнітні хвилі у резонансній області розсіювання. Окрім того, суттєво зменшений діапазон перебудови частот РЛС, внаслідок чого спрощено формування сигналу,UAVs reflect electromagnetic waves in the resonant scattering region. In addition, the radar frequency adjustment range is significantly reduced, as a result of which the signal generation is simplified,

що зондує, а також спрощено процес узгодженого прийому та оброблення прийнятих відбитих сигналів, які суттєво зменшують необхідний час огляду контрольованого простору, що забезпечує раннє виявлення БПЛА. Наявність інформації про частоту акустичних хвиль, що генеруються БПЛА, та значення про його швидкість дозволяють підвищити якість ідентифікації виявленого БПЛА.that probes, as well as simplified the process of coordinated reception and processing of the received reflected signals, which significantly reduce the required time for surveying the controlled space, which ensures early detection of UAVs. The availability of information about the frequency of acoustic waves generated by the UAV and the value of its speed allow to improve the quality of identification of the detected UAV.

Таким чином, авторами вирішена задача забезпечення високої ефективності виявлення малопомітних безпілотних літальних апаратів шляхом підвищення точності, зниження вартості виявлення, спрощення формування сигналів зондування та оброблення відбитих сигналів.Thus, the authors have solved the problem of ensuring high efficiency of detection of inconspicuous unmanned aerial vehicles by increasing accuracy, reducing the cost of detection, simplifying the formation of probing signals and processing reflected signals.

Джерела інформації: 1. Справочник по радиолокации/ Под ред. М.И.Сколника. М. Сов. Радио, 1967. Том 1.Sources of information: 1. Radar reference book/ Ed. M.I. Skolnyk. M. Sov. Radio, 1967. Volume 1.

Основь радиолокации. 456 с. 2. Теоретические основьї радиолокации/ Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970.-560 б.The basis of radar. 456 p. 2. Theoretical basic radars/ Ed. Ya.D. Shirman. M.: Sov. radio, 1970.-560 p.

З. Охрименко А.Е. Основьії радиолокации и радиозлектронная борьба. Часть 1. Основь радиолокации. М.: Воениздат, 1983.- 456 с. 4. Радиолокационнье характеристики летательньїх аппаратов/ Под ред. Л.Т.Тучкова. М:Z. Okhrimenko A.E. Fundamentals of radar and radio-electronic warfare. Part 1. The basis of radar. M.: Voenizdat, 1983. - 456 p. 4. Radar characteristics of aircraft/ Ed. L. T. Tuchkova. M:

Радио и связь, 1985. 236 с.6, с. 15-30 5. Небабин В.Г., Сергееєв В.В. Методьі и техника радиолокационного распознавания. М.:Radio and communication, 1985. 236 p.6, p. 15-30 5. Nebabyn V.G., Sergeyev V.V. Methods and techniques of radar recognition. M.:

Радио и связь, 1984, с. 74-82 б. Каллистратова М.А., Кон А.И. Радиоакустическое зондированиеє атмосферь, -М: Наука, 195 с. 7. Олейников В.Н., Зубков О.В, Карташов В.М., Корьітцев И.В., Бабкин СИ., Шейко С.А.Radio and communication, 1984, p. 74-82 p. Kallystratova M.A., Kon A.I. Radioacoustic sounding of the atmosphere, -M: Nauka, 195 p. 7. Oleinikov V.N., Zubkov O.V., Kartashov V.M., Koryitsev I.V., Babkin S.Y., Sheyko S.A.

Мсследование зффективности обнаружения и распознавания малоразмерньїх беспилотньх летательньх аппаратов по их акустическому излучению. Радиотехника. Всеукр. науч.- техн. сб.Investigation of the detection and recognition efficiency of small unmanned aerial vehicles based on their acoustic radiation. Radio engineering. All-Ukrainian science and technology Sat.

Вьп.195. 2018, с. 209-217. 8. Ультразвук. Маленькая знциклопедия. Гл. ред. И.П. Голямина. - М.: Советская знциклопедия, 1979. - 400 с.Vp. 195. 2018, p. 209-217. 8. Ultrasound. A small encyclopedia. See ed. I.P. Golyamyn - Moscow: Soviet Encyclopedia, 1979. - 400 p.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

A radio-acoustic method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles (UAVs), which consists in forming K bundles of radio pulses with the same, equal to M, number of radio pulses in each bundle, with the same duration of each radio pulse and the same, equal to Ti, repetition period of radio pulses, and each bundle of radio pulses has its own carrier frequency, different from the others, in the range from the basic initial carrier frequency to the maximum final frequency, amplify the generated radio pulses by power and sequentially radiate them into space using the antenna system of the radar station, sequentially receive with the help of the antenna system of the radar station the generated in reflected signals in the resonant area of scattering, they are converted into digital form using an analog-to-digital converter, and the amplitudes of the received reflected signals of each repetition period are recorded in the operational memory device, and the sampling period of the analog-to-digital converter is chosen to be 10-30 times shorter than the duration of the signal, which probes, those that divide the entire set of digitized reflected signals recorded in the operational memory device within each repetition period into consecutive range strobes connected by their boundaries, but non-intersecting and equal in duration, number the range strobes within each repetition period from 1 to M, and the duration of the strobe is chosen to be equal to the duration of the probing radio pulse, detect all recorded reflected signals using a digital phase detector to obtain quadrature components of the reflected signals, convert the received digitized reflected signals to a complex form, within each th strobe ranges carry out coordinated processing of digitized received signals by convolution with a digitized complex-combined radio pulse that probes, of the same repetition period, determine the peak response of reflections in each range strobe according to the criterion of the maximum of its amplitude and record in complex form the values of the peaks of responses of each t- of the repetition period of each K-th bundle of radio pulses into an operational memory device, form for each K-th of K bundles of radio signals digital arrays of reflection peaks of the same number of t range strobes and obtain M arrays of M for each K-th bundle of radio pulses elements in each array, carry out a Fourier transform operation with the elements of each array of response peaks, and as a result obtain for each array the corresponding spectral array, in which the spectral response of the UAV is formed when the UAV is actually located in the corresponding range gate,

compare the spectral responses of the reflected signals in each spectral array with a pre-set threshold value and, in case of exceeding the threshold, record the frequency of the corresponding spectral response of the t-th array of the K-th bundle of radio pulses in the operational memory device, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding UAV, and at the same time make a decision to detect a UAV at the appropriate range, and the radial speed detected during the analysis of the reflections of the K-th bundle of radio pulses of the UAV is calculated by the value of the Doppler frequency Ed of the corresponding spectral response that has exceeded the threshold, which differs in that the air temperature in the surface layer of the atmosphere is measured, is calculated and record the speed of propagation of sound in the atmosphere, the carrier frequency of the radio pulses of the first packet is set equal to 40 MHz, and the carrier frequency of each subsequent packet of radio pulses is increased relative to the frequency of the previous packet by 58 kHz, and the carrier frequency is adjusted until it reaches 106 MHz, electromagnetic waves reflected from acoustic waves, the source of which is the UAV and whose frequency is resonant to the frequency of electromagnetic waves, and calculate the frequency of the acoustic waves generated by the UAV, based on which value and the value of the radial velocity of the UAV, which is corrected for the value of the speed of sound propagation in the atmosphere, identify the type of detected of a stealthy UAV by comparison with the reference values of the frequency of acoustic waves and the radial speed of the UAV.