RU2293349C1 - Mode of detection of a group target - Google Patents

Mode of detection of a group target Download PDF

Info

Publication number
RU2293349C1
RU2293349C1 RU2005115054/09A RU2005115054A RU2293349C1 RU 2293349 C1 RU2293349 C1 RU 2293349C1 RU 2005115054/09 A RU2005115054/09 A RU 2005115054/09A RU 2005115054 A RU2005115054 A RU 2005115054A RU 2293349 C1 RU2293349 C1 RU 2293349C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
filter
doppler
filters
group target
Prior art date
Application number
RU2005115054/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Гуськов (RU)
Юрий Николаевич Гуськов
Николай Юрьевич Жибуртович (RU)
Николай Юрьевич Жибуртович
Виктор Васильевич Абраменков (RU)
Виктор Васильевич Абраменков
Сергей Анатольевич Климов (RU)
Сергей Анатольевич Климов
Юрий Иванович Савинов (RU)
Юрий Иванович Савинов
Анатолий Анатольевич Чижов (RU)
Анатолий Анатольевич Чижов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2005115054/09A priority Critical patent/RU2293349C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2293349C1 publication Critical patent/RU2293349C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to radiolocation and may be used in on-board, on-land and on-ship radars for establishment of the fact of availability of a group target in impulse volume.
SUBSTANCE: the technical result is increasing probability of detection of a group target, whose Doppler frequency signals are in the limits of one-three Doppler filters. The mode of detection of a group target is in that they single out quadrature components of an envelope line of the signal received by the antenna, in each quadrature component they execute transformation of the signal in digital form in the limits of the interval equal to duration of a sounding impulse, make summing up of digital readings, subject the N readings received in the result of summing up to amplitude weighting , execute filter processing in accordance with the algorithm of N- dot quick transformation of Fourier filters different the more so that for all N Doppler filters the signal in the j-filter is multiplied on value
Figure 00000013
where i - an imaginary unit, N - quantity of Fourier filters, j - a number of Doppler filter
Figure 00000014
calculate the modules of complex envelope signals at the output of Doppler filters, in the distance strobe choose a large number of adjacent Doppler filters, define Doppler frequency f1 out of named large number of adjacent Doppler filters, define Doppler frequency f1 out of named magnitude of adjacent Doppler filters as the frequency of the filter jmax1 with maximum amplitude of the signal, choose subset multitude of adjacent Doppler filters R1 with the center near chosen Doppler frequency f1, for all filters of subset R1 calculate coefficient bj, equal relatively to the amplitude of the signal of the j-filter
Figure 00000015
to founded maximum amplitude of the signal in the filter jmax1
Figure 00000016
:
Figure 00000017
calculate values
Figure 00000018
,
Figure 00000019
equal to differences of the modules of corresponding quadrature components of the signal of the j-filter and products of found coefficients bj in the modules corresponding to quadrature components of the signal of the filter with maximum amplitude:
Figure 00000020
Figure 00000021
calculate index
Figure 00000022
as
Figure 00000023
, compare received index
Figure 00000022
with the threshold of detection η, which is installed proceeding from demanded meaning of probability of false detection of a group target, at exceeding the threshold at least in one filter the decision about detection of a group target is taken.
EFFECT: increases probability of detection of a group target.
5 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных радиолокационных станциях (РЛС) для установления факта наличия групповой цели в импульсном объеме.The invention relates to radar and can be used in airborne, ground and ship radar stations (radar) to establish the fact of the presence of a group target in the pulse volume.

Известен способ обнаружения групповой цели [Патент РФ №2157550 от 10.10.2000 г., МПК G 01 S 5/04, 3/72]. Решение задачи основывается на том, что различные процедуры пеленгования групповой цели, протяженной по угловым координатам, дают несовпадающие пеленги. Для этого пеленгацию осуществляют одновременно на основе двух или более известных процедур (одноканальной, моноимпульсной, по направлению приема излучений бортовых радиоэлектронных средств) и принимают решение о наличии групповой цели, если разброс полученных значений пеленга превышает порог.A known method of detecting a group target [RF Patent No. 2157550 from 10.10.2000, IPC G 01 S 5/04, 3/72]. The solution to the problem is based on the fact that various direction finding procedures for a group target extended along angular coordinates produce diverging bearings. For this, direction-finding is carried out simultaneously on the basis of two or more known procedures (single-channel, single-pulse, in the direction of receiving emissions from on-board electronic equipment) and a decision is made on the presence of a group target if the spread of the received bearing values exceeds a threshold.

Недостаток способа состоит в том, что существенно снижается вероятность обнаружения групповой цели с увеличением дальности до нее.The disadvantage of this method is that the probability of detecting a group target with an increase in the range to it is significantly reduced.

Действительно, физической основой работоспособности способа является угловой шум цели. Угловая ошибка пеленгации РЛС, вызванная угловым шумом, определяется выражением σ=σуш/r (σуш - среднеквадратическое значение углового шума, выраженного в линейных единицах; r - дальность до групповой цели) [Справочник по радиолокации./Под ред. М.Сколника. Т.1. М.: Сов. радио, 1979, с.409]. Так как угловые ошибки, вызванные угловым шумом, обратно пропорциональны дальности, то влияние этого шума сказывается главным образом на средних и малых дальностях [Справочник по радиолокации./Под ред. М.Сколника. Т.1. М.: Сов. радио, 1979, с.409]. Так, если пеленгатор обеспечивает точность, равную 0,1×Θ (Θ - ширина диаграммы направленности антенны РЛС), то при ширине диаграммы в 1° ошибка пеленгации составит 1,7×10-3 рад. Максимальное среднеквадратическое значение углового шума групповой цели равно 0,5×L (L - наибольший размер групповой цели) [Справочник по радиолокации./Под ред. М.Сколника. Т.1. М.: Сов. радио, 1979, с.411]. Тогда для групповой цели с размером L, равным 100 м, угловая ошибка будет составлять 2,5×10-3 рад и 5×10-4 рад на дальностях 20 и 100 км соответственно. Как видно из приведенных расчетов, на больших дальностях ошибка, вызванная угловым шумом, существенно меньше ошибки самого пеленгатора, что приводит к снижению вероятности обнаружения групповой цели данным способом.Indeed, the physical basis for the operability of the method is the angular noise of the target. The angular error of radar direction-finding caused by angular noise is determined by the expression σ = σ usd / r (σ ush is the rms value of the angular noise expressed in linear units; r is the distance to the group target) [Radar Handbook / Ed. M. Skolnik. T.1. M .: Sov. Radio, 1979, p. 409]. Since angular errors caused by angular noise are inversely proportional to range, the effect of this noise affects mainly medium and short ranges [Radar Handbook. / Ed. M. Skolnik. T.1. M .: Sov. Radio, 1979, p. 409]. So, if the direction finder provides an accuracy of 0.1 × Θ (Θ is the width of the radiation pattern of the radar antenna), then with a beam width of 1 ° the direction finding error will be 1.7 × 10 -3 rad. The maximum root-mean-square value of the angular noise of a group target is 0.5 × L (L is the largest size of a group target) [Radar Handbook. / Ed. M. Skolnik. T.1. M .: Sov. Radio 1979, p. 411]. Then, for a group target with a size L equal to 100 m, the angular error will be 2.5 × 10 -3 rad and 5 × 10 -4 rad at ranges of 20 and 100 km, respectively. As can be seen from the above calculations, at large ranges, the error caused by angular noise is significantly less than the error of the direction finder itself, which reduces the probability of detecting a group target in this way.

Известен способ обнаружения групповой цели [Патент РФ №2143706 от 27.12.99 г., МПК G 01 S 3/22]. Сущность способа заключается в том, что осуществляют оценку приращения сигнала пеленгационной ошибки, например, в угломестной плоскости ΔUε, и сравнивают ее с установленным порогом, соответствующим аппаратурной ошибке РЛС. Для повышения вероятности правильного обнаружения групповой цели сигнал пеленгационной ошибки Uε фиксируют в начале (Uεн) и в конце пачки (Uεк) суммарного сигнала, а также учитывают угол γ между плоскостью сканирования луча антенны РЛС и плоскостью пеленгации. При этом формируют выходной сигнал ΔUε=|Uεн-Uεк|, служащий для обнаружения групповой цели. При наличии одиночной цели значения Uε в начале Uεн и в конце пачки Uεк остаются неизменными Uε=Uεн=Uεк, а при наличии групповой цели изменяются в соответствии со смещением энергетического центра, т.е. зависят от ее угловых размеров.A known method for detecting a group target [RF Patent No. 2143706 from 12/27/99, IPC G 01 S 3/22]. The essence of the method lies in the fact that they evaluate the increment of the direction-finding error signal, for example, in the elevation plane ΔU ε , and compare it with a set threshold corresponding to the radar equipment error. To increase the likelihood of correct detection of a group target, the direction-finding error signal U ε is fixed at the beginning (U εн ) and at the end of the packet (U εк ) of the total signal, and the angle γ between the scanning plane of the radar antenna beam and the direction-finding plane is also taken into account. When this form the output signal ΔU ε = | U εn -U εk |, which serves to detect a group target. If there is a single target, the values of U ε at the beginning of U εн and at the end of the pack U εк remain unchanged U ε = U εн = U εк , and in the presence of a group goal they change in accordance with the shift of the energy center, i.e. depend on its angular dimensions.

Недостатком способа, как и ранее рассмотренного, является зависимость вероятности правильного обнаружения групповой цели от дальности до нее.The disadvantage of the method, as previously discussed, is the dependence of the probability of the correct detection of a group target on the range to it.

Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения групповой цели [Патент США №4536764 от 20.08.85 г., МПК G 01 S 7/28, 13/52]. Сущность способа заключается в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают первое подмножество множества смежных доплеровских фильтров R1 с центром около выбранной первой доплеровской частоты f1, получают величину первого порога путем перемножения амплитуды сигнала первой доплеровской частоты f1 с первым множителем, меньшим единицы, в первом подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R1, определяют группы амплитуд сигналов, превысивших первый порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которых составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения первого счета С1, ослабляют путем бланкирования амплитуды сигналов первой доплеровской частоты f1 и группы доплеровских частот, расположенных вблизи, определяют вторую доплеровскую частоту f2, как частоту фильтра jmах2 с максимальной амплитудой сигнала среди неослабленных сигналов из первого подмножества смежных доплеровских фильтров R1, выбирают второе подмножество множества смежных доплеровских фильтров R2 с центром около выбранной второй доплеровской частоты f2, получают величину второго порога путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f2 со вторым множителем, если первый счет С1 меньше или равен единице, или путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f2 с первым множителем, если первый счет С1 больше единицы, затем во втором подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R2, определяют группы амплитуд сигналов, превысивших второй порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которого составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения второго счета С2, вычисляют промежуточный счет в соответствии с математическим выражениемThe closest technical solution is a method for detecting a group target [US Patent No. 4536764 from 08.20.85, IPC G 01 S 7/28, 13/52]. The essence of the method lies in the fact that the quadrature components of the complex envelope of the received signal antenna are extracted, the signal is converted into digital form in each quadrature component, within the interval equal to the duration of the probe pulse, the digital samples are added up, N samples obtained from the summation are subjected to amplitude weighting filtering is carried out according to the N-point fast Fourier transform (FFT) algorithm, the complex og modulus is calculated the signal at the output of the Doppler filters, select a set of adjacent Doppler filters, determine the first Doppler frequency f 1 from the above set of adjacent Doppler filters, as the filter frequency jmax1 with the maximum signal amplitude, select the first subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 centered around the selected first Doppler frequency f 1 , the value of the first threshold is obtained by multiplying the amplitude of the signal of the first Doppler frequency f 1 with the first factor less than unity in the first sub After a number of adjacent Doppler filters R 1 , the signal amplitude groups exceeding the first threshold are determined, the obtained signal amplitude groups are divided into clusters whose width is three Doppler filters, the number of clusters is calculated to obtain the first C 1 count, and weakened by blanking the signal amplitudes of the first Doppler frequency f 1 band and Doppler frequencies located near define a second Doppler frequency f 2 as jmah2 filter frequency with the maximum amplitude signal among Neos ablennyh signals from a first subset of adjacent Doppler filters R 1, selecting a second subset of adjacent Doppler filters R 2 about the selected second Doppler frequency center f 2 gave a second threshold value by multiplying the amplitude of the signal of the second Doppler frequency f 2 to the second multiplier when the first tab C 1 is less than or equal to one, or by multiplying the amplitude of the signal of the second Doppler frequency f 2 with the first factor, if the first count C 1 is more than one, then in the second subset of two adjacent Doppler filters R 2 , determine the group of signal amplitudes that have exceeded the second threshold, divide the obtained group of signal amplitudes into clusters, the width of which is three Doppler filters, count the number of clusters to obtain a second C 2 count, calculate the intermediate count in accordance with the mathematical expression

C=C1-|C2-C1|+1,C = C 1 - | C 2 -C 1 | +1,

приравнивают далее окончательный счет к промежуточному счету С, если полученный промежуточный счет С больше или равен единице, либо приравнивают окончательный счет к единице, если полученный промежуточный счет С меньше единицы, принимают решение об обнаружении групповой цели, если полученный окончательный счет больше единицы.Further, the final score is equated to the interim account C, if the received interim account C is greater than or equal to one, or the final score is equal to one, if the received interim account C is less than one, a decision is made to detect a group target if the resulting final score is more than one.

Недостатком способа-прототипа является невысокая вероятность обнаружения групповой цели, доплеровские частоты сигналов которой находятся в пределах одного кластера, т.е. разрешающая способность способа-прототипа определяется шириной кластера, которая принципиально не может быть меньше ширины одного-трех доплеровских фильтров.The disadvantage of the prototype method is the low probability of detecting a group target whose Doppler signal frequencies are within the same cluster, i.e. The resolution of the prototype method is determined by the width of the cluster, which in principle cannot be less than the width of one or three Doppler filters.

Изобретение решает задачу: повысить вероятность обнаружения групповой цели, доплеровские частоты сигналов которой находятся в пределах одного доплеровского фильтра, и отсутствует разрешение по дальности и угловым координатам.The invention solves the problem: to increase the probability of detecting a group target whose Doppler signal frequencies are within the same Doppler filter, and there is no resolution in range and angular coordinates.

Решение задачи заключается в том, что после осуществления фильтровой обработки по алгоритму N-точечного БПФ, для всех N доплеровских фильтров сигнал в j-м фильтре домножают на величину

Figure 00000024
, где i - мнимая единица, N - количество фильтров БПФ, j - номер доплеровского фильтра
Figure 00000025
, вычисляют модули комплексных огибающих сигналов на выходах доплеровских фильтров, выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают подмножество множества смежных доплеровских фильтров R1 с центром около выбранной доплеровской частоты f1, для всех фильтров подмножества R1 вычисляют коэффициент bj, равный отношению амплитуды сигнала j-го фильтра
Figure 00000026
к найденной максимальной амплитуде сигнала в фильтре jmах1
Figure 00000027
:The solution to the problem is that after filtering by the N-point FFT algorithm, for all N Doppler filters, the signal in the jth filter is multiplied by
Figure 00000024
where i is the imaginary unit, N is the number of FFT filters, j is the number of the Doppler filter
Figure 00000025
the modules of the complex envelopes of the signals at the outputs of the Doppler filters are calculated, the set of adjacent Doppler filters is selected, the Doppler frequency f 1 is determined from the above set of adjacent Doppler filters as the filter frequency j max1 with the maximum signal amplitude, a subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 with a center of about the selected Doppler frequency f 1 for all filters of the subset R 1 calculate the coefficient b j equal to the ratio of the amplitude of the signal of the j-th filter
Figure 00000026
to the found maximum signal amplitude in the filter jmax1
Figure 00000027
:

Figure 00000028
Figure 00000028

вычисляют величины

Figure 00000029
,
Figure 00000030
, равные разностям модулей соответствующих квадратурных составляющих сигнала j-го фильтра и произведений найденных коэффициентов bj на модули соответствующих квадратурных составляющих сигнала фильтра с максимальной амплитудой:calculate values
Figure 00000029
,
Figure 00000030
equal to the differences between the modules of the corresponding quadrature components of the jth filter signal and the products of the found coefficients b j by the modules of the corresponding quadrature components of the filter signal with the maximum amplitude:

Figure 00000031
Figure 00000031

Figure 00000032
Figure 00000032

рассчитывают показатель

Figure 00000033
какcalculate indicator
Figure 00000033
as

Figure 00000034
Figure 00000034

сравнивают полученный показатель

Figure 00000033
с порогом обнаружения η, который устанавливают исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, при превышении порога хотя бы в одном фильтре принимают решение об обнаружении групповой цели.compare the result
Figure 00000033
with a detection threshold η, which is set based on the required value of the probability of false detection of a group target, when the threshold is exceeded, at least one filter decides to detect a group target.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения групповой цели, где 1 - фазовый детектор, 2 - фильтр нижних частот, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - сумматор, 5 - антенна, 6 - приемник, 7 - гетеродин, 8 - процессор обработки сигналов. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.3-5 приведены диаграммы, показывающие изменения показателей эффективности обнаружения групповой цели при использовании предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом, где Р11 - вероятность правильного обнаружения одиночной цели, Р12 - вероятность ложного обнаружения групповой цели, Р21 - вероятность пропуска групповой цели, Р22 - вероятность правильного обнаружения групповой цели, Δf - рассогласование сигналов целей по частоте, ΔF - ширина доплеровского фильтра. На фиг.3 представлены зависимости показателей эффективности от отношения сигнал/шум при относительном рассогласовании сигналов целей по частоте

Figure 00000035
, на фиг.4 - при относительном рассогласовании сигналов целей по частоте
Figure 00000036
и на фиг.5 - при относительном рассогласовании сигналов целей по частоте
Figure 00000037
.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method for detecting a group target, where 1 is a phase detector, 2 is a low-pass filter, 3 is an analog-to-digital converter, 4 is an adder, 5 is an antenna, 6 is a receiver, 7 is a local oscillator , 8 - signal processing processor. Figure 2 presents a diagram explaining the sequence of signal conversion in the signal processing processor 8. Figure 3-5 shows diagrams showing changes in the detection efficiency of a group target when using the proposed method compared to the prototype method, where P 11 is the probability of correct detection of a single target, P 12 - probability of false detection of a group target, P 21 - probability of missing a group target, P 22 - probability of correct detection of a group target, Δ f - signal mismatch frequency of targets, ΔF is the width of the Doppler filter. Figure 3 presents the dependence of performance indicators on the signal-to-noise ratio with relative mismatch of target signals in frequency
Figure 00000035
, figure 4 - with the relative mismatch of the signals of the targets in frequency
Figure 00000036
and figure 5 - with a relative mismatch of the signals of the targets in frequency
Figure 00000037
.

Суть изобретения состоит в том, что в случае, когда цель одиночная, коэффициенты bj, вычисленные согласно (1), равны отношениям модулей частотных характеристик j-x фильтров к модулю характеристики фильтра jmax1 на доплеровской частоте цели:The essence of the invention is that in the case when the target is single, the coefficients b j calculated according to (1) are equal to the ratios of the frequency response modules jx of the filters to the filter characteristic module jmax1 at the Doppler frequency of the target:

Figure 00000038
Figure 00000038

где

Figure 00000039
- комплексная амплитуда сигнала цели;Where
Figure 00000039
- the complex amplitude of the target signal;

Figure 00000040
- значение комплексной частотной характеристики доплеровского фильтра с номером j на частоте f;
Figure 00000040
- the value of the complex frequency response of the Doppler filter with number j at a frequency f;

Figure 00000041
- значение комплексной частотной характеристики доплеровского фильтра с номером jmах1 на частоте f;
Figure 00000041
- the value of the complex frequency response of the Doppler filter with the number jmax1 at a frequency f;

f - доплеровская частота сигнала цели.f is the Doppler frequency of the target signal.

Известно, что характеристики доплеровских фильтров, полученных при помощи БПФ, являются комплексными. Фазовое смещение для j-го фильтра равно

Figure 00000042
. Для устранения этого смещения и получения вещественных характеристик доплеровских фильтров, выходные сигналы после алгоритма БПФ необходимо домножать на величины
Figure 00000024
. В результате частотные характеристики фильтров БПФ становятся вещественными:
Figure 00000043
и
Figure 00000044
. C учетом выполненного умножения квадратурные составляющие сигналов на выходах доплеровских фильтров j и jmах1 описываются следующими выражениями:It is known that the characteristics of Doppler filters obtained using FFT are complex. The phase shift for the jth filter is
Figure 00000042
. To eliminate this bias and obtain the material characteristics of Doppler filters, the output signals after the FFT algorithm must be multiplied by
Figure 00000024
. As a result, the frequency characteristics of the FFT filters become real:
Figure 00000043
and
Figure 00000044
. Taking into account the performed multiplication, the quadrature components of the signals at the outputs of the Doppler filters j and jmax1 are described by the following expressions:

Figure 00000045
Figure 00000045

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

Figure 00000048
Figure 00000048

Подстановка (5)-(9) в (2) и (3) позволяет получитьSubstitution of (5) - (9) into (2) and (3) allows us to obtain

Figure 00000049
Figure 00000049

Figure 00000050
Figure 00000050

Как следует из (4), (10), (11), значение

Figure 00000033
в случае одиночной цели равно нулю. Важно, что в случае групповой (например, парной) цели значение коэффициента bj зависит не только от доплеровских частот сигналов f1, f2, но и от их комплексных амплитуд
Figure 00000051
,
Figure 00000052
:As follows from (4), (10), (11), the value
Figure 00000033
in the case of a single target is zero. Importantly, in the case group (e.g., steam) target value of the coefficient b j depends not only on the Doppler frequency signals f 1, f 2, but also of their complex amplitudes
Figure 00000051
,
Figure 00000052
:

Figure 00000053
Figure 00000053

Соответственно значения величин

Figure 00000029
и
Figure 00000030
в общем случае отличны от нуля:Accordingly, the values
Figure 00000029
and
Figure 00000030
generally nonzero:

Figure 00000054
Figure 00000054

Figure 00000055
Figure 00000055

Таким образом, величина

Figure 00000033
является показателем для принятия решения об обнаружении групповой цели. При наличии внутреннего шума приемника для принятия решения необходимо величину
Figure 00000033
сравнивать с порогом η, который устанавливают исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, например, в соответствии с выражениемThus, the quantity
Figure 00000033
is an indicator for making a decision on the detection of a group target. In the presence of internal noise of the receiver, a value is necessary for making a decision
Figure 00000033
compare with the threshold η, which is set based on the desired value of the probability of false detection of a group target, for example, in accordance with the expression

Figure 00000056
Figure 00000056

где μ - постоянный коэффициент;where μ is a constant coefficient;

μ0 - уровень порога обнаружения одиночной цели.μ 0 - threshold level of detection of a single target.

Осуществить предлагаемый способ обработки возможно в импульсно-доплеровской РЛС. Один из возможных вариантов структурной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения групповой цели, представлен на фиг.1. Принятый антенной 5 сигнал поступает на вход приемника 6. Для обеспечения когерентной обработки сигнал с выхода приемника 6 с помощью двух фазовых детекторов 1, гетеродина 7, фазовращателя на 90° 9 и двух фильтров нижних частот 2 разделяется на квадратурные составляющие. В аналого-цифровых преобразователях 3 производится формирование последовательности цифровых отсчетов квадратурных составляющих сигнала. Далее, в сумматорах 4 осуществляется суммирование цифровых отсчетов квадратурных составляющих сигнала. Суммирование производится в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса.Implement the proposed method of processing is possible in a pulse-Doppler radar. One of the possible structural diagrams of a device that implements the proposed method for detecting a group target is shown in FIG. The signal received by antenna 5 is fed to the input of receiver 6. To ensure coherent processing, the signal from the output of receiver 6 using two phase detectors 1, a local oscillator 7, a 90 ° 9 phase shifter, and two low-pass filters 2 is divided into quadrature components. In analog-to-digital converters 3 the formation of a sequence of digital samples of the quadrature components of the signal. Further, in the adders 4, the summation of the digital samples of the quadrature components of the signal. Summation is performed within an interval equal to the duration of the probe pulse.

Вся дальнейшая обработка сигнала происходит в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. Полученные в результате суммирования отсчеты подвергают амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму БПФ и для всех N доплеровских фильтров сигнал в j-м фильтре домножают на величину

Figure 00000024
.All further signal processing takes place in the signal processing processor 8. FIG. 2 is a diagram explaining the signal conversion sequence in the signal processing processor 8. The samples obtained as a result of summation are subjected to amplitude weighting, filter processing is performed according to the FFT algorithm, and for all N Doppler filters, the signal in the jth filter is multiplied by
Figure 00000024
.

Затем вычисляют модули комплексных огибающих сигналов на выходах доплеровских фильтров. Далее выбирают множество смежных доплеровских фильтров. Из выбранного множества смежных доплеровских фильтров определяют доплеровскую частоту f1, как частоту фильтра jmах1 с максимальной амплитудой сигнала и выбирают подмножество множества смежных доплеровских фильтров R1 с центром около выбранной доплеровской частоты f1.Then, the modules of the complex envelopes of the signals at the outputs of the Doppler filters are calculated. Next, a plurality of adjacent Doppler filters are selected. From the selected set of adjacent Doppler filters, the Doppler frequency f 1 is determined as the filter frequency jmax1 with the maximum signal amplitude and a subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 with a center near the selected Doppler frequency f 1 is selected.

Для всех фильтров подмножества R1 вычисляют коэффициент bj согласно соотношению (1). Далее в процессоре обработки сигналов 8 в соответствии с выражениями (2) и (3) вычисляют величины

Figure 00000029
,
Figure 00000030
и рассчитывают показатель
Figure 00000033
согласно (4). Затем показатель
Figure 00000033
сравнивают с порогом η, который вычисляют в процессоре обработки сигналов 8 по формуле (15). При превышении порога хотя бы в одном фильтре принимают решение об обнаружении групповой цели.For all filters of the subset R 1, the coefficient b j is calculated according to relation (1). Next, in the signal processor 8 in accordance with the expressions (2) and (3) calculate the values
Figure 00000029
,
Figure 00000030
and calculate the indicator
Figure 00000033
according to (4). Then indicator
Figure 00000033
compare with the threshold η, which is calculated in the signal processing processor 8 according to the formula (15). If the threshold is exceeded, at least one filter decides to detect a group target.

Подтверждение возможности получения вышеуказанного технического результата при осуществлении предлагаемого способа проводилось с помощью математического моделирования.Confirmation of the possibility of obtaining the above technical result in the implementation of the proposed method was carried out using mathematical modeling.

В качестве показателя эффективности предлагаемого способа вводится матрица Р вероятностей исходов обработки сигналов. Элементом Рnm матрицы Р является вероятность того, что при наличии одиночной (n=1) или групповой (n=2) цели будет принято решение о наличии одиночной (m=1) или групповой (m=2) цели. Вероятности Р11 и Р22 являются вероятностями принятия правильных решений, а Р12 и Р21 - ошибочных решений.As an indicator of the effectiveness of the proposed method, a matrix P of the probabilities of the outcomes of signal processing is introduced. The element P nm of the matrix P is the probability that in the presence of a single (n = 1) or group (n = 2) target, a decision will be made whether there is a single (m = 1) or group (m = 2) target. The probabilities P 11 and P 22 are the probabilities of making the right decisions, and P 12 and P 21 are the wrong decisions.

На фиг.3-5 приведены оценки значений элементов матрицы Р при использовании предлагаемого способа обработки и способа-прототипа для одно- и двухцелевых ситуаций, различных отношений сигнал/шум и относительных рассогласований сигналов целей по частоте

Figure 00000057
.Figure 3-5 shows the estimates of the values of the elements of the matrix P when using the proposed processing method and the prototype method for single and dual-purpose situations, various signal-to-noise ratios and relative mismatches of target signals in frequency
Figure 00000057
.

Анализ графических зависимостей, приведенных на фиг.3-5, позволяет сделать вывод о повышении вероятности правильного обнаружения групповой цели P22 при использовании предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом в 2-10 раз в зависимости от отношения сигнал/шум. Выигрыш тем значительнее, чем выше отношение сигнал/шум. Например, в наиболее сложных условиях обнаружения групповой цели, когда относительное рассогласование сигналов целей по частоте

Figure 00000037
(фиг.5), вероятность правильного обнаружения P22 для предлагаемого способа в зависимости от отношения сигнал/шум составляет 0,2-0,9, а для способа-прототипа - не превышает 0,1.Analysis of the graphical dependencies shown in Fig.3-5, allows us to conclude that the probability of correct detection of the group target P 22 when using the proposed method in comparison with the prototype method is 2-10 times depending on the signal-to-noise ratio. The greater the gain, the higher the signal-to-noise ratio. For example, in the most difficult conditions for detecting a group target, when the relative mismatch of the target signals in frequency
Figure 00000037
(figure 5), the probability of correct detection of P 22 for the proposed method depending on the signal-to-noise ratio is 0.2-0.9, and for the prototype method it does not exceed 0.1.

Использование изобретения в бортовых, наземных и корабельных РЛС не потребует изменения их принципов построения, режимов работы, существенных вычислительных затрат и позволит с высокой достоверностью обнаруживать групповую цель, сигналы которой находятся в пределах одного доплеровского фильтра при отсутствии разрешения отдельных целей в группе по угловым координатам и дальности.The use of the invention in airborne, ground and ship radars will not require a change in their construction principles, operating modes, significant computational costs and will make it possible to detect with high reliability a group target whose signals are within the same Doppler filter in the absence of resolution of individual targets in the group by angular coordinates and range.

Claims (1)

Способ обнаружения групповой цели, заключающийся в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), отличающийся тем, что для всех N доплеровских фильтров сигнал в j-ом фильтре домножают на величину
Figure 00000058
, где i - мнимая единица, N - количество фильтров БПФ, j - номер доплеровского фильтра
Figure 00000059
, вычисляют модули комплексных огибающих сигналов на выходах доплеровских фильтров, выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают подмножество множества смежных доплеровских фильтров R1 с центром около выбранной доплеровской частоты f1, для всех фильтров подмножества R1 вычисляют коэффициент bj, равный отношению амплитуды сигнала j-го фильтра
Figure 00000060
к найденной максимальной амплитуде сигнала в фильтре jmax1
Figure 00000061
:A method for detecting a group target, which consists in isolating the quadrature components of the complex envelope of the received antenna signal, in each quadrature component, the signal is converted into digital form within an interval equal to the duration of the probe pulse, digital samples are added up, N samples obtained from the summation are subjected to amplitude weighing, filtering is performed according to the N-point fast Fourier transform (FFT) algorithm, characterized in that for all N Doppler filters the signal in j-th filter is multiplied by the value
Figure 00000058
where i is the imaginary unit, N is the number of FFT filters, j is the number of the Doppler filter
Figure 00000059
the modules of the complex envelopes of the signals at the outputs of the Doppler filters are calculated, the set of adjacent Doppler filters is selected, the Doppler frequency f 1 is determined from the above set of adjacent Doppler filters as the filter frequency jmax1 with the maximum signal amplitude, the subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 with the center near the selected Doppler frequency f 1 , for all filters of the subset R 1 calculate the coefficient b j equal to the ratio of the amplitude of the signal of the j-th filter
Figure 00000060
to the found maximum signal amplitude in the filter jmax1
Figure 00000061
:
Figure 00000062
Figure 00000062
 вычисляют величины
Figure 00000063
,
Figure 00000064
, равные разностям модулей соответствующих квадратурных составляющих сигнала j-го фильтра и произведений найденных коэффициентов bj на модули соответствующих квадратурных составляющих сигнала фильтра с максимальной амплитудой:calculate values
Figure 00000063
,
Figure 00000064
equal to the differences between the modules of the corresponding quadrature components of the jth filter signal and the products of the found coefficients b j by the modules of the corresponding quadrature components of the filter signal with the maximum amplitude:
Figure 00000065
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000066
 рассчитывают показатель
Figure 00000067
какcalculate indicator
Figure 00000067
as
Figure 00000068
Figure 00000068
 сравнивают полученный показатель
Figure 00000067
с порогом обнаружения η, который устанавливают, исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, при превышении порога хотя бы в одном фильтре принимают решение об обнаружении групповой цели.compare the result
Figure 00000067
with a detection threshold η, which is set based on the desired probability of false detection of a group target, when a threshold is exceeded, at least one filter decides to detect a group target.
RU2005115054/09A 2005-05-18 2005-05-18 Mode of detection of a group target RU2293349C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115054/09A RU2293349C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Mode of detection of a group target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115054/09A RU2293349C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Mode of detection of a group target

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2293349C1 true RU2293349C1 (en) 2007-02-10

Family

ID=37862651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115054/09A RU2293349C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Mode of detection of a group target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2293349C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597887C1 (en) * 2015-05-06 2016-09-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of detecting group target

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597887C1 (en) * 2015-05-06 2016-09-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of detecting group target

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7154433B1 (en) Method and device for the detection and track of targets in high clutter
US7903024B2 (en) Adaptive moving target indicator (MTI) clutter rejection filter for radar systems
CN107121670B (en) Anti-unmanned aerial vehicle defense method based on synthetic aperture radar
US8704706B2 (en) Radar return signal processing apparatus and method
US7961147B1 (en) Long baseline phase interferometer ambiguity resolution using frequency differences
CN105445701B (en) The pulse angle estimating method of DDMA MIMO radar targets
CN111352102A (en) Multi-target number detection method and device based on frequency modulation continuous wave radar
US10054668B2 (en) Probabilistic signal, detection, and track processing architecture and system
CN106405511A (en) Radar signal processing for automated vehicles
CN105403875B (en) The object detection method of reception of double polarization radar
US20050179579A1 (en) Radar receiver motion compensation system and method
CN110196414A (en) A kind of antenna beam pointing method based on compensation Antenna error
JP2002522772A (en) Radar ice sounder with parallel Doppler processing
CN111913158A (en) Radar signal processing method for detecting low-slow small target under complex clutter background
CN107607938A (en) A kind of frequency diversity array radar low target detection method
JPH04264285A (en) Method and apparatus for compensating for acceleration with matching filter
CN114609623B (en) Target detection method and device of monopulse radar and computer equipment
RU2293349C1 (en) Mode of detection of a group target
CN107255804B (en) Clutter contour map-based moving target display filter filtering method
US7248343B2 (en) Amplitude-weighted spatial coherent processing for LADAR system
RU2316788C1 (en) Mode of detection by a pulsed-doppler radar of a group target
RU2411537C1 (en) Method of selecting targets on background of velocity deflecting noise
Lesturgie Use of STAP techniques to enhance the detection of slow targets in shipborne HFSWR
RU2379704C1 (en) Method of multiple target resolution
RU2298806C1 (en) Mode of detection of a group target