Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов



Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов
Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов

 


Владельцы патента RU 2524401:

Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов. Повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов достигается за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки, обеспечивающих повышение разрешающей способности и динамического диапазона синтеза частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Достижение высокой эффективности обнаружения, локализации и идентификации наземных, морских и воздушных объектов ограничивается существенной априорной неопределенностью размеров, ориентации в пространстве, отражающих свойств и параметров движения объектов, а также несовершенством известных способов обнаружения и слежения за подвижными объектами.

Технология скрытного обнаружения и слежения за подвижными объектами, использующая естественный радиоподсвет целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения в диапазонах коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн: широковещательные (коммерческое FM-радиовещание, телевидение высокой четкости), информационные (связь) и измерительные (управление, навигация), пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что может существенно повысить скрытность и эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.

Известен способ обнаружения и пространственной локализации объектов [1], заключающийся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные от объектов радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, из цифровых сигналов формируют прямые и сжатые рассеянные сигналы, сравнивают выделенные прямые и рассеянные сигналы и определяют временные задержки, доплеровские сдвиги и направления прихода рассеянных сигналов, по временным задержкам, доплеровским сдвигам и направлениям прихода выполняют обнаружение и пространственную локализацию воздушных объектов.

Данный способ не содержит операций подавления когерентной помехи в виде прямого радиосигнала передатчика и, как следствие, обеспечивает эффективное обнаружение только очень крупных близко расположенных объектов.

Более эффективным является способ обнаружения и пространственной локализации объектов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу:

выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром;

синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика;

синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают;

из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки;

преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения;

формируют и запоминают зависящие от временного сдвига комплексные взаимно корреляционные функции (ВКФ) между цифровым сигналом отдельной антенны sn и прямым цифровым сигналом s;

определяют максимальное значение модуля каждой комплексной ВКФ и фиксируют соответствующие этим максимумам значения комплексной ВКФ;

вычисляют разностные цифровые сигналы;

формируют зависящие от временного и частотного сдвигов комплексные двумерные взаимно корреляционные функции (ДВКФ) между каждым разностным цифровым сигналом и прямым цифровым сигналом;

усредняют модули комплексных ДКФВ;

определяют по максимумам усредненной ДКФВ число сжатых сигналов и фиксируют значения задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала;

идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненной ДКФВ составляющие комплексных ДКФВ как сжатый по времени и частоте р-й сигнал;

выделяют и запоминают значения составляющих комплексных ДКФВ, задержки по времени и абсолютного доплеровского сдвига каждого р-го сжатого сигнала;

по выделенным значениям р-х идентифицированных составляющих комплексных ДКФВ синтезируют комплексный двумерный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го сжатого сигнала;

по значениям задержки и абсолютного доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов.

Способ-прототип благодаря наличию операций адаптивной пространственной фильтрации и операций радиоэлектронной компенсации когерентной помехи в виде мощного прямого радиосигнала передатчика подсвета обеспечивает обнаружение более широкого класса подвижных объектов. Однако способ-прототип содержит операции формирования классической двумерной взаимной корреляционной функции, которая, кроме основного лепестка, ширина которого ограничивает разрешающую способность обнаружения, содержит высокие боковые лепестки, маскирующие сигналы далеких и слабо рассеивающих объектов.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкое качество обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.

Повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов достигается за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки, обеспечивающих повышение разрешающей способности и динамического диапазона синтеза частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения и пространственной локализации объектов, заключающемся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают, из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки, преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения, согласно изобретению преобразуют цифровой прямой сигнал s в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричный сигнал А, преобразуют цифровой сигнал отдельной антенны sn в сигнал комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H S n , , где АH - матрица, эрмитово сопряженная с А, сигнал h n ( 0 ) запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( k 1 ) ) d i a g { | h n z ( k 1 ) | 1 / 2 } , h n z ( k 1 ) - z-й элемент вектора h n ( k 1 ) , k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H S n , где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, после чего усредняют модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн - h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) | , по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯ определяют число рассеянных радиосигналов и фиксируют значения временной задержки и доплеровского сдвига каждого р-го рассеянного радиосигнала, идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯ элементы h n z / p ( k ) комплексных частотно-временных изображений h n z ( k ) как составляющие р-го рассеянного радиосигнала, выделяют и запоминают значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k ) , по которым синтезируют комплексный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го рассеянного сигнала, по значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов. Операции способа поясняются чертежом.

Устройство, в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1, систему моделирования и выбора радиопередатчиков (РПД) 2, вычислительную систему 3 и блок управления и индикации 4.

В свою очередь система приема и предварительной обработки 1 включает антенную решетку 1-1, тракт поиска источников подсвета, включающий преобразователь частоты 1-2, АЦП 1-3 и устройство обнаружения 1-4, а также тракт приема прямых и рассеянных сигналов, включающий преобразователь частоты 1-7, АЦП 1-6 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-5. Вычислительная система 3 включает блок синтеза частотно-временного изображения 3-1, блок сравнения 3-2, устройство формирования вспомогательного и взвешивающего сигнала 3-3 и блок формирования сигнала фазирующей функции 3-4. При этом система 2 соединена с входом блока 4, а также имеет интерфейс для соединения с внешней базой РПД. Кроме того, блок 4 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам. Подсистема 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для поиска и измерения параметров синхронизации передатчиков подсвета объектов, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, а также для адаптивной пространственной фильтрации полезных прямых и рассеянных радиосигналов. Отметим, что после того как параметры синхронизации прямого радиосигнала выбранного передатчика подсвета измерены или когда они априорно известны, прямой радиосигнал передатчика может быть сформирован путем моделирования в системе 2.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами n = 1, N ¯ . Пространственная конфигурация антенной решетки должна обеспечивать измерение азимутально-угломестного направления прихода радиосигналов и может быть произвольной пространственной конфигурации: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности конформной. Для улучшения различения сигналов не только по пространству, но и по поляризации требуется существенное различие поляризационных откликов антенн решетки, то есть антенная решетка должна быть неоднородной (гетерогенной), то есть иметь антенные элементы с отличающимися векторными диаграммами направленности. Преобразователи частоты 1-2 и 1-7 являются N-канальными, выполнены с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов. АЦП 1-3 и 1-6 также является N-канальным и синхронизирован сигналом одного опорного генератора (для упрощения опорный генератор на схеме не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, как, например, в KB диапазоне, то вместо преобразователей частоты 1-2 и 1-7 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме того, преобразователи частоты 1-2 и 1-7 обеспечивают подключение одной из антенн вместо всех антенн решетки для периодической калибровки приемных каналов по внешнему источнику сигнала. Возможна калибровка с использованием внутреннего генератора, выход которого также подключается вместо всех антенн для периодической калибровки каналов. Устройство обнаружения 1-4 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-5 представляют собой вычислительные устройства. Подсистема 2 является вычислительным устройством и предназначена для идентификации, отбора и периодического обновления передатчиков радиосигналов с расширенным спектром, используемых для подсвета заданной области контролируемого пространства, а также для формирования модельных сигналов выбранных передатчиков. Вычислительная система 3 предназначена для формирования сигнала фазирующей функции (блок 3-4), формирования вспомогательного и взвешивающего сигналов (устройство 3-3), сравнения сигналов частотно-временных изображений, формируемых на смежных итерациях (блок 3-2) и синтеза частотно-временного изображения (блок 3-1).

Устройство работает следующим образом.

В системе 2 на основе данных внешней базы радиопередатчиков, а также данных об обнаруженных радиопередатчиках подсвета, поступающих от устройства 1-4, с использованием программных средств моделирования идентифицируется, выбирается и периодически обновляется совокупность передатчиков, излучающих радиосигналы с расширенным спектром. При моделировании оцениваются возможные зоны покрытия, вероятности обнаружения и достижимые точности локализации и идентификации воздушных объектов различного класса, которые могут быть обеспечены при различных вариантах размещения передатчиков относительно станции обнаружения-пеленгования. Кроме того, в системе 2 регенерируются принятые прямые радиосигналы или формируются модельные сигналы передатчиков с требуемыми параметрами синхронизации.

Параметры выбранного множества передатчиков (номер, несущая частота, ширина спектра, форма, параметры синхронизации и мощность излучаемого сигнала, координаты или расстояние и угловое положение относительно точки приема) запоминаются в подсистеме 2, поступают в блок 4, а также используются для настройки преобразователей 1-2 и 1-7. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.

По сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-2 начинает перестраиваться с заданным темпом в заданном диапазоне частот поиска радиосигналов, например, в диапазоне 10-1000 МГц. При этом тракт поиска осуществляет поиск и измерение параметров синхронизации передатчиков подсвета, излучающих радиосигналы с расширенным спектром, на частотах fk дискретной сетки частот поиска. При этом принятый каждым антенным элементом с номером n антенной решетки 1-1 зависящий от времени t радиосигнал skn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту в преобразователе 1-2. Сформированные в преобразователе 1-2 радиосигналы skn(t) преобразуются с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы, которые поступают в устройство обнаружения 1-4, в котором на каждой частоте fk дискретной сетки частот поиска осуществляется обнаружение и измерение параметров синхронизации передатчиков подсвета. Функционирование устройства обнаружения 1-4 основано на широко известных способах радиоконтроля, например, [3].

Одновременно по сигналам системы 2 преобразователь частоты 1-7 перестраивается на заданную частоту приема fk. Тракт приема синхронно принимает на частоте fk многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал выбранного передатчика с расширенным спектром и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика.

Принятый каждым антенным элементом с номером n антенной решетки 1-1 зависящий от времени t радиосигнал sn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту в преобразователе 1-7.

Сформированные в преобразователе 1-7 радиосигналы sn(t) синхронно преобразуются с помощью АЦП 1-6 в цифровые сигналы sn={sn(1),…,sn(z),…,sn(Z)}, где z = 1, Z ¯ - номер временного отсчета сигнала.

Цифровые сигналы отдельных антенн sn поступают в устройстве 1-5, где объединяются в матричный сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминаются. Матричный сигнал S имеет размерность N×Z.

Кроме того, в устройстве 1-5 выполняются следующие действия:

- из матричного цифрового сигнала S формируется N×N сигнал пространственной корреляционной матрицы R;

- сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в N×1 сигнал

оптимального весового вектора w=R-1v, где v - N×1 вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны (частотой fk) и геометрией решетки;

- преобразуется матричный цифровой сигнал S в 1×Z прямой цифровой сигнал s=wHS.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают направленный прием полезного прямого радиосигнала выбранного передатчика подсвета с заданного направления с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений. Отметим, что технически реализуемая глубина подавления помех достигает величины 40 дБ [4]. Это обеспечивает выигрыш в чувствительности при формировании слабых рассеянных сигналов на последующих этапах обработки.

Сформированный в устройстве 1-5 прямой цифровой сигнал s поступает и запоминается в блоке 3-4, а запомненные цифровые сигналы отдельных антенн sn поступают в устройство 3-1, где также запоминаются.

После этого, в блоке 3-4 цифровой прямой сигнал s преобразуется в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, который поступает в устройство 3-3, где запоминается.

Преобразование прямого сигнала s в матричный сигнал А осуществляют по следующей формуле: А=[Ds0,…,Dsj,…,Dsj-1], где sj=[s(1-j),…,s(z-j)]T- векторы размером Z×1, являющиеся сдвинутыми по времени на jTs версиями опорного сигнала s, j=0,…,J-1, J - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;

D = [ D L , , D , , D 0 , , D + , , D + L ] , D = [ 1 0 0 0 e j 2 π / Z 0 0 0 e j 2 π ( Z 1 ) / Z ]

- матрицы доплеровских сдвигов, ℓ=0,…,±L, L - размер координатной сетки по доплеровскому сдвигу.

Таким образом, столбцы матрицы А представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии прямого сигнала S, а размер этой матрицы Z×J(2L+1), определяется числом отсчетов в разведываемом сигнале (длительностью интервала наблюдения) и размерами координатной сетки по временному запаздыванию и доплеровскому сдвигу частоты.

Кроме того, в устройстве 3-3 из сигнала а последовательно вычисляются сигналы AH, AHA и (AHA)-1, которые поступают в блок 3-1, где запоминаются.

В блоке 3-1 с использованием цифрового сигнала отдельной антенны sn, поступившего от устройства 1-5, и сигналов AH и (AHA)-1, поступивших от блока 3-3, вычисляется сигнал начального приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H s n .

Полученный в блоке 3-1 сигнал h n ( 0 ) начального приближения запоминается в блоке 3-2 и транслируется в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации с номером k=1.

В устройстве 3-3 с использованием сигнала частотно-временного изображения, полученного на предыдущей итерации, то есть h n ( k 1 ) = h n ( 0 ) при k-1, формируется вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( 1 ) ) d i a g { | h n z ( 1 ) | 1 / 2 } , h n z ( 1 ) z-й элемент вектора h n z ( 1 ) , и взвешивающий сигнал [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H . Значение множителя Лагранжа λ выбирают исходя из уровня шумов в каналах приема. Взвешивающий сигнал [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H поступает в блок 3-1.

В блоке 3-1 с использованием сигнала [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ] 1 A H и запомненного цифрового сигнала отдельной антенны sn синтезируется сигнал текущего приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( 1 ) = [ A H A + λ Л ( h n ( 1 ) ) ] 1 A H S n . Полученный сигнал h n ( 1 ) поступает в блок 3-2.

В блоке 3-2 сигнал h n ( 1 ) запоминается для использования на следующей итерации. Кроме того, в блоке 3-2 номер текущей итерации k сравнивается с заранее установленным фиксированным порогом k0. Экспериментально установленное значение порога равно k0=10.

При выполнении условия k≤k0 сигнал h n ( 1 ) поступает в устройство 3-3 для запоминания и инициализации очередной итерации синтеза частотно-временного изображения.

После чего, в устройстве 3-3, блоках 3-1 и 3-2 выполняется описанная ранее последовательность операций по формированию сигналов Л ( h n ( k 1 ) ) , [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H , h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H s n , запоминанию сигнала h n ( k ) и проверке выполнения условия k≤k0.

При невыполнении условия k≤k0 сигнал h n ( k ) из блока 3-2 поступает в блок 4. Сигнал h n ( k ) является векторным сигналом и описывает сформированное из цифрового сигнала отдельной антенны sn текущее частотно-временное изображения с элементами h n z ( k ) .

Учитывая, что сигнал текущего комплексного частотно-временного изображения h n ( k ) зависит от предыдущего решения h n ( k 1 ) , предложенный способ реализует адаптацию с обратной связью по полезному сигналу в каждом канале N-элементной антенной решетки, что повышает чувствительность и динамический диапазон формирования изображения. Кроме того, новые операции нелинейной обработки сигналов повышают в каждом канале N - элементной антенной решетки разрешающую способность формирования изображения радиосигналов, рассеянных объектами. Это в совокупности повышает качество выполняемых на последующих этапах операций обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов.

В блоке 4 выполняются следующие действия:

- усредняются модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) | ;

- по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯ определяется число рассеянных радиосигналов и фиксируются значения временной задержки τр и доплеровского сдвига Fр каждого р-го рассеянного радиосигнала;

- идентифицируются соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯ элементы h n z / p ( k ) комплексных частотно-временных изображений как составляющие р-го рассеянного радиосигнала;

- выделяются и запоминаются значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k ) , по которым синтезируется комплексный угловой спектр. Комплексный угловой спектр синтезируется известными способами, например, [3];

- по максимумам модуля синтезированного комплексного углового спектра определяется азимутально-угломестное направление прихода (αр, βр) р-го рассеянного сигнала;

- по значениям задержки τз, доплеровского сдвига Fр и азимутально-угломестного направления прихода (αp, βp) обнаруживаются и определяются пространственные координаты подвижных объектов.

Обнаружение и определение пространственных координат подвижных объектов осуществляется известными способами, например, [2];

- результаты обнаружения и пространственной локализации отображаются для повышения информативности.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки радиосигналов.

Таким образом, за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки вместо классической двумерной взаимной корреляции операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу и операций нелинейной обработки принятых радиосигналов, обеспечивающих повышение чувствительности, динамического диапазона и разрешающей способности синтеза частотно-временного изображения радиосигналов целей, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.

Источники информации

1. US, патент, 6703968 В2, кл. G01S 13/87, 2004 г.

2. RU, патент, 2444754, кл. G01S 13/02, 2012 г.

3. RU, патент, 2190236, кл. G01S 5/04, 2002 г.

4. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003 г.

Способ обнаружения и пространственной локализации объектов, заключающийся в том, что выбирают передатчик, излучающий радиосигнал с расширенным спектром, синхронно принимают решеткой из N антенн многолучевые радиосигналы, включающие прямой радиосигнал передатчика и рассеянные объектами радиосигналы этого передатчика, синхронно преобразуют принятые антеннами радиосигналы в цифровые сигналы sn, где n - номер антенны, которые объединяют в матричный цифровой сигнал S={s1,…,sn,…,sN}T и запоминают, из матричного цифрового сигнала S формируют сигнал пространственной корреляционной матрицы R, который преобразуют в сигнал оптимального весового вектора w=R-1v, где v - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны и геометрией решетки, преобразуют матричный цифровой сигнал S в прямой цифровой сигнал s=wHS, который запоминают, где (·)H - символ эрмитова сопряжения, отличающийся тем, что преобразуют цифровой прямой сигнал s в матричный сигнал комплексной фазирующей функции А, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, запоминают матричный сигнал А, преобразуют цифровой сигнал отдельной антенны sn в сигнал комплексного частотно-временного изображения h n ( 0 ) = ( A H A ) 1 A H S n , где АH - матрица, эрмитово сопряженная с А, сигнал h n ( 0 ) запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Л ( h n ( k 1 ) ) d i a g { | h n z ( k 1 ) | 1 / 2 } , h n z ( k 1 ) - z-й элемент вектора h n ( k 1 ) , k=1,2,… - номер итерации, и сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h n ( k ) = [ A H A + λ Л ( h n ( k 1 ) ) ] 1 A H s n , где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока номер текущей итерации не превысит заданный порог, после чего усредняют модули текущих частотно-временных изображений отдельных антенн h z ( k ) = ¯ n | h n z ( k ) | , по локальным максимумам усредненного частотно-временного изображения h z ( k ) ¯ определяют число рассеянных радиосигналов и фиксируют значения временной задержки и доплеровского сдвига каждого р-го рассеянного радиосигнала, идентифицируют соответствующие отдельному максимуму усредненного изображения h z ( k ) ¯ элементы h n z / p ( k ) комплексных частотно-временных изображений h n z ( k ) как составляющие р-го рассеянного радиосигнала, выделяют и запоминают значения идентифицированных составляющих h n z / p ( k ) , по которым синтезируют комплексный угловой спектр, по максимумам модуля которого определяют азимутально-угломестное направление прихода р-го рассеянного сигнала, по значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления прихода обнаруживают и определяют пространственные координаты подвижных объектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Технический результат - обеспечение доступа к узкополосным сигналам в отложенном режиме и повышение числа одновременно функционирующих каналов приема.

Изобретение может быть использовано в импульсно-доплеровских радиовысотомерах (РВ). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение скрытности излучения и максимальной измеряемой высоты без увеличения излучаемой мощности.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного, наземного и морского пространства с использованием прямых и рассеянных подвижными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к областям гидроакустики и радиолокации и может быть применено в автоматических системах вторичной обработки радиолокационных и гидроакустических станций, установленных на подвижном носителе.

Изобретение относится к методам и средствам радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. В качестве зондирующего сигнала используются три гармоники с соответствующими частотами.
Изобретение относится к области активной радиолокации и касается обнаружения объектов, покрытых радиопоглощающим материалом, в частности самолетов типа «стелс».

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к радиолокации, в частности, может быть использовано для зондирования квазимонохроматическими и дискретно-частотными сигналами стационарных, линейно рассеивающих электромагнитные волны объектов.

Изобретение относится к способам радиолокационных измерений и может быть использовано для определения эффективных площадей рассеяния (ЭПР) и координат элементов объема протяженного объекта при его зондировании сверхширокополосным (СШП) сигналом.

Изобретение может быть использовано в системах классификации и идентификации воздушных объектов (ВО), использующих принцип усреднения признака принадлежности при изменении ракурса объекта, а также в системах построения радиолокационных изображений объектов методом инверсного синтезирования апертуры. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости перспективного многочастотного режима радиолокационного сопровождения и формирования радиолокационных изображений объектов. Указанный результат достигается за счет того, что формируют и используют траекторную характеристику, которая представляет собой зависимость, показывающую изменение суммы разностей комплексных амплитуд смежных дальностных портретов от номера портрета, то есть от времени приема очередной фракции сигналов с перестройкой несущей частоты, при этом для построения более качественной траекторной характеристики воздушного объекта предлагается пятикратно сглаживать исходную характеристику методом скользящего среднего. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокации пассивных космических объектов (КО), например крупных метеоритов и астероидов (размерами более десяти метров), которые могут представлять опасность при столкновении с Землей. Способ включает радиолокационное зондирование КО, вращающегося в процессе полета, периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности. Число этих импульсов соответствует числу ракурсов КО за период его вращения, максимальный из всех периодов вращения КО вокруг его осей. Этот период определяется по повторяемости радиолокационных портретов (РЛП), дающих разрешение по дальности, равное одной десятой минимального размера КО. При этом производят многократное измерение длительности РЛП освещенной части КО. По этой длительности далее производят оценку среднего радиуса КО по половине усредненной пространственной длины сигнала РЛП и линейного размера по удвоенной величине среднего радиуса. Технический результат изобретения состоит в обеспечении достаточной точности оценки размеров пассивных КО для того, чтобы при необходимости активировать орбитальные средства космической защиты. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение эффективности поиска малозаметных подвижных объектов. Повышение эффективности поиска малозаметных подвижных объектов достигается за счет применения новых операций, обеспечивающих максимизацию выходного отношения сигнал/шум и основанных на нахождении наибольших собственных значений корреляционных матриц, используемых при компенсации когерентной помехи в виде прямого сигнала передатчика подсвета, а также при обнаружении полезных сигналов, полученных после компенсации помехи и откорректированных на заданном множестве гипотетических пространственных координат, направлений и скоростей движения объектов. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения и пространственной локализации широкого класса объектов. Указанный результат достигается за счет применения новых операций адаптивной и нелинейной обработки радиосигналов, адаптивно выделенных на множестве азимутально-угломестных направлений возможных положений контролируемых объектов. 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к РЛС ближней радиолокации, в которые входят обзорные нелинейные радиолокаторы (НРЛ), осуществляющие поиск объектов, содержащих активные радиоэлементы. Достигаемый технический результат изобретения - измерение угловой высоты обнаруживаемого объекта в обзорных НРЛ ближнего действия с малогабаритной движущейся антенной системой. Указанный технический результат достигается тем, что способ заключается в анализе амплитуды отраженных сигналов от объектов поиска после обработки их на основе корреляционного интеграла-свертки, при этом измерение угла места осуществляют путем выбора номера параллельного канала, соответствующего высоте подъема объекта поиска, по оценке максимума множителя ослабления, который существенно зависит от высоты подъема объекта поиска, на основе применения в каналах до корреляторов полосовых фильтров, характеристики которых соответствуют высотам поднятия обнаруживаемых объектов в соответствии с рассчитанным множителем ослабления для выбранных высот, с последующим объединением всех каналов схемой отбора по максимуму, на выходе которой определяют номер канала с ожидаемой высотой поднятия объекта поиска. Предлагается также устройство, реализующее заявленный способ. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение дальности обнаружения малозаметных подвижных объектов. Указанный результат достигается за счет применения операций, обеспечивающих максимизацию выходного отношения сигнал/шум и основанных на нахождении наибольших собственных значений корреляционных матриц, используемых при формировании и компенсации являющегося когерентной помехой прямого сигнала передатчика подсвета, а также при выделении и оптимальном когерентном обнаружении полезных сигналов, полученных после компенсации помехи и откорректированных на заданном множестве гипотетических значений пространственных координат, направлений и скоростей движения объектов. 1 ил.

Изобретение предназначено для обеспечения первичной цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени во всех режимах работы бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Достигаемый технический результат - формирование управляющих сигналов, синхронизирующих работу блоков, входящих в состав БРЛС. Указанный результат достигается тем, что в радиолокационный приемник, содержащий n (n - целое число) приемных каналов и формирователь опорных частот, введено устройство управления. Каждый приемный канал включает усилитель промежуточной частоты, аналого-цифровой преобразователь, цифровой формирователь квадратур, постоянное запоминающее устройство, устройство цифрового гетеродинирования, адаптер, цифровой сумматор и передатчик данных. Устройство управления содержит два приемопередатчика SMI, два формирователя сигналов, семь буферов, два драйвера сигналов и преобразователь уровней. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение вероятности поиска малоразмерных подвижных объектов. Указанный результат достигается за счет выбора передатчиков, совмещенных в пространстве и излучающих на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, а также применения новой совокупности операций адаптивной и комбинированной обработки прямых и рассеянных объектами радиосигналов выбранных передатчиков. 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности бортовым измерителям высоты полета, и может быть использовано в импульсно-доплеровских радиовысотомерах для систем управления полетом летательных аппаратов. Достигаемый технический результат изобретения - повышение скрытности излучения. Сущность изобретения состоит в том, что в радиомолчании (до излучения коротких пакетов радиоимпульсов) вычислительное устройство импульсно-доплеровского радиовысотомера проводит анализ уровня помех с выхода датчика помех и при превышении некоторого порогового уровня помех изменяет несущую частоту сверхвысокочастотного генератора таким образом, чтобы уровень помех стал ниже порогового, что позволяет адаптировать работу радиовысотомера к изменяющейся помеховой обстановке, снизить вероятность обнаружения летательного аппарата по излучению радиосредств, затруднить целеуказание. 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности обнаружения и пространственной локализации широкого класса объектов. Повышение эффективности обнаружения и пространственной локализации широкого класса объектов достигается за счет применения новых операций нелинейной итерационной обработки радиосигналов. 1 ил.
Наверх