RU2553459C1 - Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта - Google Patents
Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553459C1 RU2553459C1 RU2014104650/07A RU2014104650A RU2553459C1 RU 2553459 C1 RU2553459 C1 RU 2553459C1 RU 2014104650/07 A RU2014104650/07 A RU 2014104650/07A RU 2014104650 A RU2014104650 A RU 2014104650A RU 2553459 C1 RU2553459 C1 RU 2553459C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acceleration
- points
- trajectory
- maneuvering
- fourier transform
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для обнаружения траектории маневрирующего объекта. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности обнаружения траектории маневрирующего объекта. Указанный результат предлагаемого изобретения достигается за счет введения ускорения в вектор измеряемых параметров сигнала, отраженного от маневрирующего объекта, а также за счет введения многоканальности по ускорению, обеспечивающей компенсацию межпериодных фазовых набегов, вызванных ускоренным движением объекта, и за счет оценки скорости изменения доплеровской составляющей. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для обнаружения траектории маневрирующего объекта.
В настоящее время все большее распространение получают алгоритмы, в которых для обнаружения траектории объекта, в области значений параметров траектории маневрирующего объекта формируют смешанную апостериорную плотность распределения вероятностей (САПРВ), с использованием всех отсчетов амплитудных спектров по всем каналам системы обнаружения.
Известен способ обнаружения (захвата) траектории объекта [1] (аналог), заключающийся в излучении зондирующего сигнала, приеме отраженного сигнала, формировании САПРВ в области дальности, скорости, ускорения между обзорами, амплитуды. В качестве входных данных алгоритма используются отсчеты амплитудного спектра сигнала в каналах по дальности. Недостатком данного способа является то, что не учитывается влияние радиального ускорения объекта на амплитудный спектр сигнала, которое приводит к «размытию» спектра сигнала по каналам скорости. В результате оценки, формируемые при использовании таких входных данных, имеют либо недостаточную точность, либо вообще становится невозможным обнаружение. Также недостатком является предположение о линейном изменении параметров, входящих в вектор состояния захватываемой траектории, что при современном уровне развития летательных аппаратов не позволяет производить обнаружение траектории с достаточной вероятностью и скоростью.
В качестве прототипа выбран известный способ обнаружения (захвата) траектории маневрирующего объекта [2], заключающийся в излучении зондирующего сигнала, приеме отраженного сигнала, формировании САПРВ в области оцениваемых параметров. В качестве входных данных алгоритма так же, как и в аналоге используются отсчеты амплитудного спектра сигнала в каналах по дальности. Ускорение объекта оценивается по изменению радиальной скорости между наблюдениями. Недостатком данного способа является чрезмерно большой объем вычислительных операций, так как в вектор состояния включены параметры, характеризующие степень «размытия» спектра во входных данных.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение вероятности обнаружения траектории маневрирующего объекта.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет введения ускорения в вектор измеряемых параметров сигнала, отраженного от маневрирующего объекта. Технический результат достигается за счет введения многоканальности по ускорению, обеспечивающей компенсацию межпериодных фазовых набегов, вызванных ускоренным движением объекта, и оценку скорости изменения доплеровской составляющей.
Вектор состояния xk захватываемой траектории в k-й момент времени определяется соотношением:
xk=f(xk-1,vk-1).
где f(•) - нелинейная функция, связывающая вектор состояния на k-м и (k-1)-м шагах;
v - вектор шумов процесса на (k-1)-м шаге.
В отличие от способа-прототипа в вектор состояния xk, кроме амплитуды I сигнала и межпериодного набега фазы φC, включается скорость изменения (соответствующая ускорению объекта) межпериодного набега фазы :
Межпериодный набег фазы φC связан с радиальной скоростью соотношением:
где Vr - радиальная скорость;
λ - длина волны излучающего сигнала;
Tn - период повторения импульсов.
Вектор zk измерений на k-м шаге связан с вектором состояния соотношением:
zk=h(xk,nk),
где h(•) - функция, связывающая вектор xk состояния с вектором zk измерений;
Рекуррентный алгоритм обнаружения малоразмерного объекта состоит в вычислении на каждом шаге САПРВ с помощью формулы Байеса:
где xk - вектор состояния на k-й момент времени;
zk - измерения на k-м шаге;
p(zk|xk, Ek=1) - функция правдоподобия;
Ek - индикатор существования объекта (Ek=1 - объект существует, Ek=0 - объект отсутствует);
p(xk|xk-1) - переходная плотность распределения вероятностей вектора состояния между k-м и k-1-м шагами.
где Pd, Pb - априорные вероятности пропадания и появления объекта соответственно;
pb(xk) - априорная плотность распределения элементов вектора состояния xk на k-м шаге.
Первое слагаемое в данном выражении характеризует вероятность существования объекта на k-1 и k-м шагах, второе - вероятность появления на k-м шаге. САПРВ вычисляется на множестве точек, называемых в технической литературе парциальными фильтрами. Каждый i-й парциальный фильтр характеризуется вектором состояния, весом (значением САПРВ) и индикатором состояния соответственно:
где F - переходная матрица.
При линейном изменении вектора состояния матрица F имеет вид:
где T - период между наблюдениями.
Амплитуда I сигнала описывается односвязным марковским процессом. Для фильтров с , значения вектора состояния формируют исходя из априорных вероятностей межпериодного набега фазы сигнала, скорости изменения межпериодного набега фазы сигнала и амплитуды принятого сигнала.
Поскольку предлагаемая модификация известного алгоритма заключается в том, что в вектор состояния , а соответственно и в вектор измерений zk, вводится информация о радиальном ускорении объекта, то на основе составляющих вектора состояния формируется вектор ожидаемого сигнала в p-м канале по скорости на основе вектора состояния i-го парциального фильтра:
где N - количество импульсов в пачке;
j - мнимая единица.
После вычисления оценивается вероятность Pe обнаружения траектории объекта как отношение количества парциальных фильтров, для которых , , к общему количеству Npf фильтров:
где ∑ - знак суммы.
Траектория считается обнаруженной, если Pe превысило пороговое значение вероятности обнаружения траектории, которое вычисляется на основании критерия Неймана-Пирсона.
Следующие новые признаки заявляемого способа обладают существенными отличиями от способа-прототипа:
- компенсация радиального ускорения объекта во входных данных;
- включение в вектор измерений радиального ускорения объекта.
Оценка эффективности предлагаемого способа обнаружения траектории маневрирующего объекта проведена методом имитационного моделирования. На фиг.1 показаны: кривая 1 - вероятность обнаружения траектории объекта Pe от числа n наблюдений для предлагаемого способа; кривая 2 - вероятность обнаружения траектории объекта Pe от числа n наблюдений для способа прототипа. Число наблюдений n=60, при этом объект появился на 20-м наблюдении и пропал на 50-м наблюдении. Отношение сигнал-шум q=-4 дБ. Дополнительный межпериодный набег фазы, вызванный ускорением объекта 0,007 π.
Построение обнаружения траектории маневрирующего объекта для предлагаемого способа проведено методом имитационного моделирования при следующих параметрах: число парциальных фильтров Npf=10000; число N спектральных и временных отсчетов N=64; число каналов по ускорению M=20; вероятности Pd=0,01, Pb=0,1; априорная вероятность наличия траектории объекта 0,1. За время T наблюдения спектр радиосигнала, отраженного от маневрирующего объекта, занимает 11 частотных каналов. Параметры фильтров Калмана для парциальных фильтров Ek-1=1, Ek=1: СКО шума процесса для межпериодного набега фазы 10-4 π рад при скорости изменения межпериодного набега фазы 0,1 π рад/с и амплитуде 0,001.
Анализ данных результатов показывает, что при практической реализации заявляемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет повысить вероятность обнаружения траектории маневрирующего объекта на 0,4.
Техническая реализация заявляемого способа возможна на основе устройства, структурная схема которого изображена на фиг.2. Устройство состоит из буферного регистра 1, блока многоканальных фазовращателей 2, блоков быстрого преобразования Фурье (БПФ) 3, блоков вычисления модулей отсчетов БПФ 4, накопителя 5, порогового устройства 6.
Работу устройства можно описать следующим образом. Сигнал, отраженный от маневрирующего объекта, после преобразований в каскадах приемника и аналого-цифрового преобразования поступает на входы устройства, реализующего заявляемый способ. Квадратурные составляющие на входе устройства в одном элементе разрешения по дальности на k-м шаге описываются последовательностью комплексных величин:
где φ0 - случайная начальная фаза отраженного сигнала;
A - амплитуда принятого сигнала.
После записи и последующего считывания из буферного регистра 1 отсчеты sk поступают на входы M многоканальных фазовращателей 2, осуществляющих преобразование отсчетов в соответствии с алгоритмом:
m=0…M-1.
Затем полученные отсчеты последовательно проходят обработку в блоках 3 и 4, в результате чего на выходах блоков 4 получаются отсчеты
zk=|C(xk,nk|,
где C - оператор преобразования Фурье.
Векторные отсчеты zk амплитудных спектров на k-м шаге:
Затем полученные отсчеты поступают в накопитель 5, где происходит оценка вероятности Pe обнаружения траектории по описанному выше правилу. Полученные оценки поступают на пороговое устройство 6. По результатам сравнения принимается решение об обнаружении или необнаружении траектории объекта.
Список литературы
1. Ristic В., Arulampalam S., Gordon N. Beyond the Kalman Filter. Particle Filters for Tracking Applica-tions. - Boston: Artech House. - 2004. - 302 p.
2. Zhaoping Wu, Tao Su, Radar Target Detect using Particle Filter // Radar Conference, 2010 IEEE. - 2010. - pp.955-958.
Claims (1)
- Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта, заключающийся в том, что зондируют пространство пачками когерентных радиоимпульсов, осуществляют аналого-цифровое преобразование отраженного от маневрирующего объекта комплексного сигнала, представленного синфазной (действительной) и квадратурной (мнимой) составляющими, получают выборки сигналов, осуществляют дискретное преобразование Фурье, определяют модули полученных значений, вычисляют смешанную апостериорную плотность распределения вероятностей в множестве точек, определяемых амплитудой, дальностью, скоростью, ускорением, вычисляют отношение количества точек, в которых объект существует в момент вычислений и на предыдущем шаге, к общему количеству точек, сравнивают полученное отношение с порогом, на основании сравнения принимают решение об обнаружении или необнаружении траектории объекта, отличающийся тем, что дискретное преобразование Фурье осуществляют для множества каналов по ускорению, в каждом из которых перед вычислением дискретного преобразования Фурье осуществляют фазовый сдвиг, для компенсации межпериодного фазового набега за счет ускорения, в соответствии с фазовыми сдвигами формируют оценки ускорения, являющиеся координатами точек для вычисления смешанной апостериорной плотности pacпpeдeлeния вероятностей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104650/07A RU2553459C1 (ru) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104650/07A RU2553459C1 (ru) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2553459C1 true RU2553459C1 (ru) | 2015-06-20 |
Family
ID=53433627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014104650/07A RU2553459C1 (ru) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2553459C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2079150C1 (ru) * | 1994-10-07 | 1997-05-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Устройство сопровождения траектории движущихся объектов |
US6121915A (en) * | 1997-12-03 | 2000-09-19 | Raytheon Company | Random noise automotive radar system |
US6147638A (en) * | 1997-12-10 | 2000-11-14 | Automotive Distance Control Systems | Method for operating a radar system |
WO2003083511A1 (de) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur messung der relativgeschwindigkeit eines objekts__ |
RU2347236C2 (ru) * | 2006-09-15 | 2009-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Способ обнаружения траектории объекта и радиолокационная станция для его реализации |
RU2381524C1 (ru) * | 2008-05-28 | 2010-02-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Следящая система сопровождения подвижных объектов |
RU2427002C1 (ru) * | 2009-12-09 | 2011-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Транзас" | Способ обнаружения траектории объекта |
-
2014
- 2014-02-10 RU RU2014104650/07A patent/RU2553459C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2079150C1 (ru) * | 1994-10-07 | 1997-05-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Устройство сопровождения траектории движущихся объектов |
US6121915A (en) * | 1997-12-03 | 2000-09-19 | Raytheon Company | Random noise automotive radar system |
US6147638A (en) * | 1997-12-10 | 2000-11-14 | Automotive Distance Control Systems | Method for operating a radar system |
WO2003083511A1 (de) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur messung der relativgeschwindigkeit eines objekts__ |
RU2347236C2 (ru) * | 2006-09-15 | 2009-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Способ обнаружения траектории объекта и радиолокационная станция для его реализации |
RU2381524C1 (ru) * | 2008-05-28 | 2010-02-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Следящая система сопровождения подвижных объектов |
RU2427002C1 (ru) * | 2009-12-09 | 2011-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Транзас" | Способ обнаружения траектории объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101498788B (zh) | 一种逆合成孔径雷达的目标转角估计和横向定标方法 | |
CN108469608B (zh) | 一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法 | |
Pang et al. | Coherent detection algorithm for radar maneuvering targets based on discrete polynomial-phase transform | |
KR101703773B1 (ko) | 탐색 레이더를 이용한 레이더 영상 획득 방법 및 이의 시스템 | |
CN107576959B (zh) | 一种基于区域映射解模糊的高重频雷达目标检测前跟踪方法 | |
CN110988834B (zh) | 一种基于自适应阈值双门限的脉冲到达时间测量方法 | |
Bocquel et al. | Multitarget particle filter addressing ambiguous radar data in TBD | |
JP2018205175A (ja) | レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法 | |
CN105866748B (zh) | 一种基于检测先验的固定窗长恒虚警检测方法 | |
Hamdollahzadeh et al. | Moving target localization in bistatic forward scatter radars: Performance study and efficient estimators | |
JP2009236720A (ja) | 移動目標検出装置 | |
CN104155653B (zh) | 一种基于特征距离子空间的sar后向投影成像方法 | |
Fu et al. | A novel method for fast detection of high-speed targets | |
KR102011959B1 (ko) | 펄스 압축 과정에서 간섭신호를 탐지하는 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치 | |
RU2619056C2 (ru) | Способ обнаружения движущейся цели с различением скоростных и маневренных характеристик | |
Wei et al. | Detection and localization of high speed moving targets using a short-range UWB impulse radar | |
RU2553459C1 (ru) | Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта | |
CN112213697A (zh) | 一种基于贝叶斯决策理论用于雷达欺骗干扰识别的特征融合方法 | |
CN105223552B (zh) | 基于无线电谱纹识别的干扰辨识方法 | |
Joshi et al. | Sea clutter model comparison for ship detection using single channel airborne raw SAR data | |
Wang et al. | Feature aided probabilistic data association for multi-target tracking | |
KR101156570B1 (ko) | 레이더의 표적 탐지 자원 산출 장치 및 방법 | |
Tohidi et al. | Compressive sensing in MTI processing | |
KR102211844B1 (ko) | Ir-uwb 레이더 시스템에서의 벽 후방 다중표적위치 추정 방법 및 장치 | |
CN109655804B (zh) | 一种基于奇异值分解的临近目标相对距离估计方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170211 |