RU2768370C1 - Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems - Google Patents

Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems Download PDF

Info

Publication number
RU2768370C1
RU2768370C1 RU2021119821A RU2021119821A RU2768370C1 RU 2768370 C1 RU2768370 C1 RU 2768370C1 RU 2021119821 A RU2021119821 A RU 2021119821A RU 2021119821 A RU2021119821 A RU 2021119821A RU 2768370 C1 RU2768370 C1 RU 2768370C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
autocorrelation function
received signal
acf
samples
spectral
Prior art date
Application number
RU2021119821A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Александрович Баландин
Кирилл Евгеньевич Кузнецов
Александр Михайлович Лаврентьев
Александр Андреевич Кириченко
Original Assignee
Иван Александрович Баландин
Кирилл Евгеньевич Кузнецов
Александр Михайлович Лаврентьев
Александр Андреевич Кириченко
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 Иван Александрович Баландин, Кирилл Евгеньевич Кузнецов, Александр Михайлович Лаврентьев, Александр Андреевич Кириченко filed Critical Иван Александрович Баландин
Priority to RU2021119821A priority Critical patent/RU2768370C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2768370C1 publication Critical patent/RU2768370C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04Systems determining presence of a target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of passive radar and can be used in radio intelligence (RI) to detect aircraft by quasi-continuous pulse signals of avionics. In the claimed method, sequentially performed operations of broadband spectral Fourier analysis of the input implementation in the frequency band and time window of spectral analysis are carried out, determined by the a priori uncertainty of the operating carrier frequency of quasi-continuous radio emissions of avionics and the setting of the energy storage time of the input implementation, squaring the generated amplitude-frequency spectrum of the input implementation and threshold processing of decisive statistics from the detector output. After squaring the amplitude-frequency spectrum of the input implementation, its inverse spectral Fourier transform is performed with the calculation of the autocorrelation function (ACF) of the input implementation, blanking of the central maximum of the ACF and, consistent with the number of hypotheses being tested regarding the a priori unknown pulse repetition frequency of the received signal, multi-channel strobing of its ACF by a sparse sample of complex samples of the generated ACF in the range consistent with the duration of the received signal. The gated ACF samples are further subjected to incoherent summation by squaring the modular values of the gated ACF samples and summing them, followed by threshold processing of the summation results.
EFFECT: reduction in the number of processing channels of the detector of signals from avionics of pulse-Doppler type, which provides the required level of false alarm probability and an acceptable deterioration in the detection characteristics relative to the coordinated correlation-filter method for receiving the signals in question.
1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано в средствах радиотехнической разведки (РТР) для обнаружения летательных аппаратов (ЛА) по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем (РЭС), к которым в первую очередь могут быть отнесены РЭС в составе бортовых радионавигационных комплексов (РНК) [1]:The invention relates to the field of passive radar and can be used in means of electronic intelligence (RTR) for the detection of aircraft (LA) by quasi-continuous pulsed signals of onboard radio-electronic systems (RES), which primarily include RES as part of on-board radio navigation systems ( RNA) [1]:

- импульсные радиовысотомеры (ИРВ);- pulse radio altimeters (IRV);

- когерентно-импульсные доплеровские измерители скорости и угла сноса;- coherent-pulse Doppler velocity and drift angle meters;

- импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станций переднего обзора;- pulse-Doppler airborne forward-looking radar stations;

- импульсно-доплеровские метеорадары.- pulse-Doppler meteorological radars.

Задача локации ЛА по квазинепрерывному радиоизлучению бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа имеет место в тех случаях, когда обнаружение их затруднено, в связи с малой эффективной отражающей поверхностью, а также полетом на малых и предельно малых высотах с использованием бортовых РНК. Особая острота этой задачи отмечается в связи с широким распространением легкомоторных пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов (БпЛА), которые могут оказывать преднамеренное либо непреднамеренное негативное влияние на организацию безопасного воздушного движения. Для предотвращения отмеченного негативного влияния требуется своевременное обнаружение и местоопределение ЛА нарушителей воздушного движения в контролируемых границах воздушного пространства. Поскольку обнаружение большинства пилотируемых и БпЛА затруднено по отмеченным выше причинам, то их локацию возможно производить средствами РТР по радиоизлучению бортовых РЭС из состава РНК [2, 3].The task of locating an aircraft by quasi-continuous radio emission of onboard RES of a pulse-Doppler type takes place in cases where their detection is difficult due to a small effective reflective surface, as well as flying at low and extremely low altitudes using onboard RNA. This task is particularly acute due to the wide spread of light-engine manned and unmanned aerial vehicles (UAVs), which can have an intentional or unintentional negative impact on the organization of safe air traffic. To prevent the noted negative impact, timely detection and location of aircraft violators of air traffic within the controlled boundaries of the airspace is required. Since the detection of the majority of manned and UAVs is difficult for the reasons noted above, it is possible to locate them by means of RTR using the radio emission of airborne RES from the composition of the RNA [2, 3].

В типовых условиях ограниченности априорных сведений о характеристиках излучений РЭС ЛА рассматриваемого типа нарушителей воздушного движения решение задачи их обнаружения возможно осуществлять средствами РТР, реализующими широко известный способ энергетического (радиометрического) обнаружения источников радиоизлучения (ИРИ) [2 с. 193-194, 4 c. 264-271]. В соответствии с этим способом средством РТР осуществляется приём сигналов ИРИ в полосе частот, согласованной с их несущей частотой и шириной спектра, квадратирование принятых сигналов и их интегрирование (накопление) на видео либо промежуточной частоте на временном интервале, определяемом длительностью отдельно взятого радиоимпульса. Затем осуществляется пороговая обработка решающей статистики, полученной в итоге проведения вышеперечисленных операций над входной реализацией.Under typical conditions of limited a priori information about the characteristics of the radiation of the RES aircraft of the considered type of air traffic offenders, it is possible to solve the problem of their detection using RTR tools that implement the well-known method of energy (radiometric) detection of radio emission sources (RES) [2 p. 193-194, 4 p. 264-271]. In accordance with this method, the RTR means receives RES signals in a frequency band consistent with their carrier frequency and spectrum width, squaring the received signals and integrating (accumulating) them on a video or intermediate frequency over a time interval determined by the duration of a single radio pulse. Then the threshold processing of the decision statistics obtained as a result of the above operations on the input implementation is performed.

Также широко известны автокорреляционные модификации энергетического способа обнаружения, в соответствии с которыми осуществляется приём радиосигналов двумя совмещенными антеннами либо одной антенной, выход которой подключен к двухканальному приёмнику [5 с. 281-309]. При наличии информации о периоде следования сигналов ИРИ в одном из каналов последнего осуществляется временной сдвиг принятого колебания на период их следования. В обоих случаях сигнал с выхода одного из приёмных каналов смещается по частоте на фиксированную промежуточную частоту (ПЧ). Последующая обработка принятого сигнала ИРИ осуществляется путем перемножения его реализаций с выходов обоих приёмных каналов, выделения сигналов ПЧ, их интегрирования на промежуточной частоте и сравнения с порогом обнаружения.Autocorrelation modifications of the energy detection method are also widely known, in accordance with which radio signals are received by two combined antennas or by one antenna, the output of which is connected to a two-channel receiver [5 p. 281-309]. If there is information about the repetition period of RES signals in one of the channels of the latter, a time shift of the received oscillation is carried out for the period of their repetition. In both cases, the signal from the output of one of the receiving channels is shifted in frequency by a fixed intermediate frequency (IF). Subsequent processing of the received RES signal is carried out by multiplying its implementations from the outputs of both receiving channels, extracting the IF signals, integrating them at an intermediate frequency and comparing them with the detection threshold.

Основным недостатком рассмотренных в качестве аналогов изобретения энергетического и автокорреляционного способов обнаружения ИРИ является низкая эффективность обнаружения квазинепрерывных импульсных сигналов малой мощности в условиях ограниченной априорной определенности их характеристик по следующим причинам.The main disadvantage of the energy and autocorrelation methods of detecting RES considered as analogues of the invention is the low efficiency of detecting low-power quasi-continuous pulse signals under conditions of limited a priori certainty of their characteristics for the following reasons.

1. Ограничена возможность работы энергетического обнаружителя:1. The ability of the energy detector to work is limited:

- в частотной полосе, согласованной с несущей частотой разведываемого сигнала;- in the frequency band, consistent with the carrier frequency of the reconnaissance signal;

- в режиме большой продолжительности времени интегрирования принимаемых сигналов, при которой возможно накапливать энергию значительного числа импульсов квазинепрерывного сигнала. - in the mode of a long duration of the integration time of the received signals, in which it is possible to accumulate the energy of a significant number of pulses of a quasi-continuous signal.

2. Широкополосные короткоимпульсные сигналы радиовысотомеров в режиме маловысотного полета ЛА обладают низкой разведдоступностью, так как характеризуются:2. Broadband short-pulse signals of radio altimeters in the low-altitude flight mode of an aircraft have low intelligence availability, as they are characterized by:

- предельно малыми импульсной мощностью и длительностью радиоизлучений;- extremely low pulse power and duration of radio emissions;

- экранированием радиоизлучений низколетящих ЛА подстилающей земной (водной) поверхностью.- shielding of radio emissions from low-flying aircraft by the underlying earth (water) surface.

Перечисленные ограничения в работе рассмотренных обнаружителей обусловлены тем, что накоплению подвергается не только импульсная последовательность полезного сигнала, но и шумовой фон в свободных от полезного сигнала частотных и временных интервалах. Это приводит к эффекту маскирования обнаруживаемого сигнала внутриканальными шумами приемника.The listed limitations in the operation of the considered detectors are due to the fact that not only the pulse sequence of the useful signal is accumulated, but also the background noise in the frequency and time intervals free from the useful signal. This leads to the effect of masking the detected signal by the co-channel noise of the receiver.

В качестве прототипа изобретения может быть принят широко применяемый в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях способ корреляционно-фильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов [6 с. 112-125, 7 с. 402-405], который является оптимальным при известных параметрах сигналов разведываемых РЭС (далее по тексту согласованный прием). Применительно к задаче обнаружения сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа способ их корреляционно-фильтровой обработки может быть реализован путем проведения следующей последовательности операций: As a prototype of the invention can be adopted widely used in pulse-Doppler radar stations, the method of correlation-filter processing of a coherent burst of radio pulses [6 p. 112-125, 7 p. 402-405], which is optimal for the known parameters of the signals of the reconnaissance RES (hereinafter referred to as the coordinated reception). With regard to the problem of detecting signals from on-board radio electronic devices of the pulse-Doppler type, the method of their correlation-filter processing can be implemented by carrying out the following sequence of operations:

- многоканальное стробирование принятого когерентного квазинепрерывного сигнала (КНС) регулярной импульсной последовательностью;- multi-channel gating of the received coherent quasi-continuous signal (KNS) with a regular pulse sequence;

- многоканальный спектральный Фурье-анализ импульсной последовательности отдельно в каждом канале стробирования;- multichannel spectral Fourier analysis of the pulse sequence separately in each gating channel;

- квадратирование и пороговая обработка спектральных отсчетов решающей статистики с выходов линейки многоканальных Фурье-анализаторов.- squaring and thresholding of spectral readings of decisive statistics from the outputs of a line of multichannel Fourier analyzers.

Однако, в условиях ограничения априорных сведений о несущей частоте и параметрах модуляции сигналов (частоты повторения и длительности импульсов), а также возможных высоких значений скважности импульсных радиоизлучений (для ИРВ скважность, как правило, превышает 100 единиц), требуемое число каналов корреляционно-фильтровой обработки сигналов с временем их накопления порядка 10-2…10-1с может превышать 1010…1012. При таком количестве каналов обработки недопустимо возрастают вероятность ложных тревог (см. фиг. 1) и вычислительная затратность реализации корреляционно-фильтрового обнаружителя. Для минимизации вероятности ложных тревог требуется повышать порог обнаружения, что в рассматриваемом случае ведет к ухудшению характеристик обнаружения до неприемлемых на практике значений [8 с. 144-150].However, under the conditions of limited a priori information about the carrier frequency and signal modulation parameters (repetition frequency and pulse duration), as well as possible high values of the off-duty ratio of pulsed radio emissions (for IRS, the off-duty ratio, as a rule, exceeds 100 units), the required number of channels of correlation-filter processing signals with their accumulation time of the order of 10 -2 ... 10 -1 s can exceed 10 10 ... 10 12 . With such a number of processing channels, the probability of false alarms (see Fig. 1) and the computational cost of implementing the correlation-filter detector increase unacceptably. To minimize the probability of false alarms, it is required to increase the detection threshold, which in this case leads to a deterioration in the detection characteristics to values that are unacceptable in practice [8 p. 144-150].

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение количества каналов обработки обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа, при котором обеспечивается требуемый уровень вероятности ложной тревоги и допустимое ухудшение характеристик обнаружения относительно согласованного корреляционно-фильтрового способа приёма рассматриваемых сигналов.The technical result of the present invention is to reduce the number of processing channels of the pulse-Doppler onboard radio electronic signal detector, which provides the required level of false alarm probability and acceptable deterioration in detection characteristics relative to the agreed correlation-filter method for receiving the considered signals.

Указанный технический результат достигается тем, что принятый в качестве прототипа способ корреляционно-фильтрового обнаружения КНС, заключающийся в проведении последовательно выполняемых операций широкополосного спектрального Фурье-анализа входной реализации в частотной полосе и временном окне спектрального анализа, определяемых априорной неопределенностью несущей частоты квазинепрерывных радиоизлучений бортовых РЭС и установкой времени накопления энергии входной реализации, квадратирования сформированного амплитудно-частотного спектра входной реализации и пороговой обработки решающей статистики с выхода обнаружителя, отличается от существующего тем, что после квадратирования амплитудно-частотного спектра входной реализации производят его обратное спектральное Фурье-преобразование с вычислением автокорреляционной функции (АКФ) входной реализации, в соответствии с (1) бланкирование центрального максимума АКФ и, согласованное с количеством проверяемых гипотез относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала, многоканальное стробирование его АКФ путём прореженной выборки комплексных отсчетов сформированной АКФ в диапазоне, согласованном с длительностью принятого сигнала, стробированные выборки из АКФ далее в соответствии с (2) подвергаются некогерентному накоплению путем квадратирования модульных значений стробированных выборок АКФ и их суммирования с последующей пороговой обработкой результатов суммированияThe specified technical result is achieved by the fact that the method of correlation-filter detection of SNS adopted as a prototype, which consists in carrying out sequentially performed operations of a broadband spectral Fourier analysis of the input implementation in the frequency band and time window of the spectral analysis, determined by the a priori uncertainty of the carrier frequency of quasi-continuous radio emissions of onboard RES and setting the energy accumulation time of the input implementation, squaring the generated amplitude-frequency spectrum of the input implementation and thresholding the decision statistics from the output of the detector, differs from the existing one in that after squaring the amplitude-frequency spectrum of the input implementation, its inverse spectral Fourier transform is performed with the calculation of the autocorrelation function ( ACF) of the input implementation, in accordance with (1) blanking of the central maximum of the ACF and, consistent with the number of hypotheses being tested relative to the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal, multi-channel gating of its ACF by thinned sampling of complex samples of the generated ACF in the range consistent with the duration of the received signal, the gated samples from the ACF are then subjected to incoherent accumulation in accordance with (2) by squaring the modular values of the gated ACF samples and their summation followed by threshold processing of summation results

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (one)

Figure 00000002
, (2)
Figure 00000002
, (2)

где

Figure 00000003
- стробированные дискретные выборки комплексных значений АКФ при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов (ЧПИ) принятого сигнала;where
Figure 00000003
- gated discrete samples of complex ACF values when testing the k -th hypothesis relative to the a priori unknown pulse repetition frequency (PFR) of the received signal;

m - нумерация стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих векторному суммированию

Figure 00000004
,
Figure 00000005
; m - numbering of gates for selection of ACF discrete samples subject to vector summation
Figure 00000004
,
Figure 00000005
;

2M k - количество стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих векторному суммированию при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала;2 M k - the number of strobes for extracting discrete samples of the ACF, subject to vector summation when checking the k -th hypothesis regarding the a priori unknown PRF of the received signal;

n - нумерация дискретных отсчетов АКФ

Figure 00000006
; n - numbering of ACF discrete readings
Figure 00000006
;

Figure 00000007
- нумерация прореженных с шагом T п k дискретных выборок автокорреляционной функции входной реализации;
Figure 00000007
- numbering thinned with a step T p k discrete samples of the autocorrelation function of the input implementation;

Figure 00000008
- количество дискретных отсчетов АКФ на интервале её расчета, определяемом удвоенным значением длительности реализации принятого сигнала;
Figure 00000008
- the number of discrete readings of the ACF in the interval of its calculation, determined by the double value of the duration of the received signal realization;

k - нумерация проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения ЧПИ принятого сигнала

Figure 00000009
; k - numbering of tested hypotheses relative to the estimated value of the PRF of the received signal
Figure 00000009
;

Figure 00000010
- количество проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения ЧПИ принятого сигнала;
Figure 00000010
- the number of tested hypotheses regarding the expected value of the PRF of the received signal;

ΔF чпи - ширина диапазона априорной неопределенности значения ЧПИ;Δ F ppi - the width of the range of a priori uncertainty of the value of PRF;

T фа - временное окно Фурье-анализа, ширина которого многократно превосходит период следования импульсов КНС; T fa is the time window of the Fourier analysis, the width of which is many times greater than the SNS pulse repetition period;

Figure 00000011
- дискретные отсчеты комплексных значений АКФ принятого сигнала;
Figure 00000011
- discrete readings of the complex values of the ACF of the received signal;

Figure 00000012
- дискретные отсчеты временного рассогласования принятого сигнала и его копии при вычислении АКФ;
Figure 00000012
- discrete readings of the time mismatch of the received signal and its copy when calculating the ACF;

Figure 00000013
- прямоугольный импульс стробирования дискретных отсчетов АКФ
Figure 00000013
- rectangular pulse of strobe of discrete readings of ACF

Figure 00000014
;
Figure 00000014
;

Figure 00000015
- период следования импульсов стробов при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала;
Figure 00000015
- the repetition period of the strobe pulses when checking the k -th hypothesis relative to the a priori unknown PRF of the received signal;

τ стр - длительность импульса стробирования, принимаемая равной среднестатистическому значению длительности отдельно взятых импульсов обнаруживаемых сигналов по данным известных публикаций; τ str - the duration of the gating pulse, taken equal to the average value of the duration of individual pulses of the detected signals according to known publications;

τ и - длительность импульса; τ and - pulse duration;

Z k - подвергаемое пороговой обработке значение уровня сигнала на выходе обнаружителя при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала. Z k is the thresholded value of the signal level at the output of the detector when testing the k -th hypothesis with respect to the a priori unknown PRF of the received signal.

Предлагаемое совершенствование прототипа позволяет достичь указанный выше технический результат, состоящий в снижении количества каналов обработки обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа до требуемого уровня реализуемой вероятности ложных тревог при допустимом ухудшении характеристик обнаружения относительно варианта согласованного корреляционно-фильтрового приема рассматриваемых сигналов.The proposed improvement of the prototype allows to achieve the above technical result, which consists in reducing the number of processing channels of the signal detector of the on-board RES of the pulse-Doppler type to the required level of the realizable probability of false alarms with an acceptable deterioration in the detection characteristics relative to the variant of the matched correlation-filter reception of the considered signals.

Физическая суть и математическая запись основных операций процесса обнаружения квазинепрерывных импульсных сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа приведены ниже.The physical essence and mathematical notation of the main operations of the process of detecting quasi-continuous pulsed signals of on-board RES of the pulse-Doppler type are given below.

Принцип работы алгоритма, реализующего квазиоптимальный спектрально-корреляционный способ обнаружения КНС, основан на следующих исходных положениях.The principle of operation of the algorithm that implements the quasi-optimal spectral-correlation method for detecting QNS is based on the following assumptions.

1. С учетом высокой кратковременной стабильности кварцевых формирователей зондирующих, гетеродинных и опорных сигналов в составе бортовых РЭС на сравнительно коротком временном интервале приёма средствами РТР радиоизлучений импульсно-доплеровского типа длительностью порядка 10-2…10-1 с зондирующие сигналы бортовых РЭС допустимо считать когерентной, эквидистантной, квазинепрерывной последовательностью радиоимпульсов.1. Taking into account the high short-term stability of the quartz generators of probing, heterodyne and reference signals as part of on-board RES in a relatively short time interval for receiving pulse-Doppler-type radio emissions with a duration of about 10 -2 ... 10 -1 s by means of RTR, it is permissible to consider the probing signals of on-board RES equidistant, quasi-continuous sequence of radio pulses.

2. Пиковые значения локальных максимумов амплитудно-частотного спектра (АЧС) определяются количеством импульсов анализируемого сигнала в пределах временного окна Фурье-анализатора. При этом, энергия зарегистрированного КНС на выходе Фурье-анализатора распределена в малоразмерных спектральных областях локальных максимумов, а энергия маскирующего «квазибелого» шумового фона распределена вдоль частотной оси равномерно.2. The peak values of the local maxima of the amplitude-frequency spectrum (AFS) are determined by the number of pulses of the analyzed signal within the time window of the Fourier analyzer. At the same time, the energy of the registered SOS at the output of the Fourier analyzer is distributed in small-sized spectral regions of local maxima, and the energy of the masking "quasi-white" background noise is distributed uniformly along the frequency axis.

3. Благодаря когерентному векторному суммированию импульсных элементов полезного сигнала (эффекту «фокусирования» полезных сигналов в частотной области) и некогерентному суммированию шумовых компонент возможен выигрыш в отношении ОСШ. Последний, по причине отсутствия операции стробирования импульсов полезного сигнала, уступает оптимальному приёму КНС в число раз, равное корню квадратному скважности последовательности импульсов. 3. Due to the coherent vector summation of the impulse elements of the useful signal (the effect of “focusing” the useful signals in the frequency domain) and the incoherent summation of the noise components, a gain in terms of SNR is possible. The latter, due to the absence of the operation of strobing the useful signal pulses, is inferior to the optimal reception of the SNS by a number of times equal to the square root of the duty cycle of the pulse train.

4. Автокорреляционная функция принимаемого КНС также обладает решетчатой структурой с равными интервалами расположения, узких локальных максимумов с шагом, определяемым периодом следования импульсов КНС, и линейным спадом их пиковых значений по мере удаления от нулевой точки оси отсчета временных рассогласований (центральной точки АКФ). В отличие от полезных АКФ «квазибелого» шума характеризуется наличием только одного узкого центрального максимума высокой интенсивности и «гладкого» линейно спадающего по интенсивности бокового фона [9]. Наличие центрального энергоёмкого максимума АКФ внутриканального шума обуславливает необходимость его бланкирования при незначительном снижении энергии полезных сигналов на выходе обнаружителя. 4. The autocorrelation function of the received SNS also has a lattice structure with equal spacing, narrow local maxima with a step determined by the SNS pulse repetition period, and a linear decline in their peak values as they move away from the zero point of the time mismatch reference axis (the central point of the ACF). In contrast to the useful ACFs of “quasi-white” noise, it is characterized by the presence of only one narrow central maximum of high intensity and a “smooth” side background that linearly decreases in intensity [9]. The presence of the central energy-consuming maximum of the ACF of intrachannel noise necessitates its blanking with a slight decrease in the energy of useful signals at the output of the detector.

5. Автокорреляционная функция произвольно взятого сигнала, независимо от его несущей частоты, временной задержки, вида и характеристик его модуляции, всегда симметрична относительно нулевой точки оси отсчета временного рассогласования. Это свойство позволяет реализовать инвариантность реализуемых спектрально-корреляционным обнаружителем характеристик обнаружения:5. The autocorrelation function of an arbitrarily taken signal, regardless of its carrier frequency, time delay, type and characteristics of its modulation, is always symmetrical about the zero point of the time mismatch reference axis. This property allows you to implement the invariance of the detection characteristics implemented by the spectral-correlation detector:

- к традиционно применяемому избыточному расширению частотной полосы приёмника обнаружителя в целях гарантированного попадания рабочей частоты ИРИ в полосу параллельного частотного анализа;- to the traditionally used excessive expansion of the frequency band of the detector receiver in order to ensure that the operating frequency of the RES falls into the band of parallel frequency analysis;

- к несущей частоте обнаруживаемого сигнала и его временной задержки.- to the carrier frequency of the detected signal and its time delay.

Как следствие, исключается необходимость многоканального поиска КНС не только по несущей частоте, но и времени приёма путем многоканального стробирования АКФ входной реализации во временной области.As a result, the need for a multi-channel search of the SNS is eliminated not only by the carrier frequency, but also by the reception time by multi-channel gating of the ACF of the input implementation in the time domain.

6. Эквидистантное расположение боковых локальных максимумов АКФ когерентной последовательности радиоимпульсов позволяет получить дополнительный выигрыш в реализуемом ОСШ за счет стробирования сигнальных выборок боковых локальных максимумов АКФ с последующим их когерентным либо некогерентным суммированием. 6. The equidistant location of the lateral local maxima of the ACF of a coherent sequence of radio pulses makes it possible to obtain an additional gain in the realized SNR by gating the signal samples of the lateral local maxima of the ACF with their subsequent coherent or incoherent summation.

На основании перечисленных структурных особенностей АЧС и АКФ квазинепрерывных сигналов и внутриканальных «квазибелых» шумов возможно:Based on the listed structural features of AFS and ACF of quasi-continuous signals and intra-channel "quasi-white" noise, it is possible:

- минимизировать проигрыш спектрально-корреляционного обнаружителя оптимальному корреляционно-фильтровому в обеспечиваемом ОСШ;- to minimize the loss of the spectral-correlation detector to the optimal correlation-filter one in the provided SNR;

- существенно снизить вычислительную затратность в реализации квазиоптимального спектрально-корреляционного способа обнаружения КНС с ограниченной априорной определенностью его характеристик.- significantly reduce the computational cost in the implementation of the quasi-optimal spectral-correlation method for detecting SOS with limited a priori certainty of its characteristics.

Алгоритм реализации спектрально-корреляционного способа представлен в виде математической записи последовательности основных операций обработки, осуществляемых обнаружителем КНС в соответствии с предлагаемым способом.The algorithm for implementing the spectral-correlation method is presented as a mathematical record of the sequence of basic processing operations carried out by the SNS detector in accordance with the proposed method.

1. Операция широкополосного спектрального Фурье-анализа аддитивной смеси принятого КНС и внутриканальных шумов.1. The operation of a broadband spectral Fourier analysis of the additive mixture of the received SOS and intrachannel noise.

Figure 00000016
, (4)
Figure 00000016
, (4)

где

Figure 00000017
- комплексный частотный спектр анализируемого сигнала;where
Figure 00000017
- complex frequency spectrum of the analyzed signal;

y(t) - входная реализация; y ( t ) - input realization;

Figure 00000018
- комплексная единица.
Figure 00000018
is a complex unit.

ω - несущая частота;ω - carrier frequency;

t - расчетное время. t - estimated time.

Операция квадратированния модульных значений АЧС (4):The operation of squaring modular values of ASF (4):

Figure 00000019
. (5)
Figure 00000019
. (five)

2. Операция вычисления АКФ анализируемой аддитивной смеси путём Фурье-преобразования квадрата АЧС (4) (см. фиг. 3)2. The operation of calculating the ACF of the analyzed additive mixture by Fourier transform of the squared ASF (4) (see Fig. 3)

Figure 00000020
, (6)
Figure 00000020
, (6)

где

Figure 00000021
- АКФ анализируемой аддитивной смеси на входе обнаружителя;where
Figure 00000021
- ACF of the analyzed additive mixture at the entrance of the detector;

S(ω) - энергетический спектр входной реализации. S (ω) - energy spectrum of the input implementation.

Структурный анализ АКФ квазинепрерывного сигнала (фиг. 3) показывает, что между боковыми лепестковыми максимумами присутствуют свободные от полезного сигнала временные интервалы. Последние являются неинформативными, так как содержат только шум приемника. Уровень центрального главного максимума АКФ шумовой компоненты существенно превосходит уровень её линейно спадающего по интенсивности бокового фона, в связи с чем шумовой центральный максимум подлежит бланкированию. Эта операция математически в (2) представлена неравенством вида m ≠ 0, где m - нумерация стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих некогерентному суммированию.Structural analysis of the ACF of the quasi-continuous signal (Fig. 3) shows that there are time intervals free from the useful signal between the side lobe maxima. The latter are non-informative, since they contain only receiver noise. The level of the central main maximum of the ACF of the noise component significantly exceeds the level of its side background, which linearly decreases in intensity, and therefore the noise central maximum is subject to blanking. This operation is mathematically represented in (2) by an inequality of the form m ≠ 0, where m is the numbering of gates for selecting ACF discrete samples subject to incoherent summation.

Поскольку априорная информация о ЧПИ обнаруживаемых сигналов, как правило, имеется в различных источниках технической информации по соответствующей тематике, то становится доступной оценка диапазона возможных значений ЧПИ сигналов бортовых РЭС рассматриваемого типа, которая используется при реализации операции многоканальной проверки гипотез относительно возможных значений ЧПИ принятого КНС.Since a priori information about the PRF of the detected signals, as a rule, is available in various sources of technical information on the relevant topics, it becomes possible to estimate the range of possible values of the PRF of the signals of the onboard radio electronic devices of the type under consideration, which is used in the implementation of the operation of multichannel hypothesis testing regarding the possible values of the PRF of the received SNS.

3. Для снижения маскирующего влияния внутриканальных шумов приемного устройства обнаружителя в соответствии с (2) производится многоканальное временное выделение (стробирование) боковых локальных максимумов полезной сигнальной компоненты сформированной АКФ (фиг. 6)3. To reduce the masking effect of the intra-channel noise of the detector receiving device, in accordance with (2), multi-channel temporal selection (gating) of the lateral local maxima of the useful signal component of the generated ACF is performed (Fig. 6)

Figure 00000022
, (7)
Figure 00000022
, (7)

где

Figure 00000023
- дискретные отсчеты временного рассогласования АКФ принятого сигнала в пределах импульсов стробирования при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала.where
Figure 00000023
- discrete counts of the time mismatch of the ACF of the received signal within the strobing pulses when testing the k -th hypothesis relative to the a priori unknown PRF of the received signal.

4. Накопление энергии полезного сигнала осуществляется путем некогерентного суммирования подвергнутых квадратированию модульных значений стробированных отсчетов АКФ с последующим сравнением полученной суммы с порогом обнаружения:4. The accumulation of useful signal energy is carried out by incoherent summation of squared modulus values of gated ACF readings, followed by comparison of the resulting sum with the detection threshold:

Figure 00000024
. (8)
Figure 00000024
. (8)

5. Пороговая обработка осуществляется по критерию Неймана-Пирсона:5. Threshold processing is carried out according to the Neyman-Pearson criterion:

Figure 00000025
, (9)
Figure 00000025
, (nine)

где

Figure 00000026
- значение квадрата модуля векторной суммы дискретных выборок АКФ при проверке k-й гипотезы;where
Figure 00000026
- the value of the squared modulus of the vector sum of discrete ACF samples when testing the k -th hypothesis;

Figure 00000027
- пороговое значение для проверки k-й гипотезы;
Figure 00000027
- threshold value for testing the k -th hypothesis;

H 1 - решение о наличии полезного сигнала; H 1 - decision about the presence of a useful signal;

H 0 - решение об отсутствии полезного сигнала. H 0 - decision about the absence of a useful signal.

Так как количество каналов спектрально-корреляционного обнаружения полезных сигналов определяется только диапазоном априорной неопределенности ЧПИ радиоизлучений РЭС импульсно-доплеровского типа, то в сравнении с принятым в качестве прототипа корреляционно-фильтровым способом требуемое количество каналов обнаружителя существенно (на порядки) сокращается. Так при решении задачи обнаружения сигналов импульсных радиовысотомеров со скважностью его коротких импульсных зондирующих посылок свыше 103 единиц указанное выше сокращение может составить шесть-восемь порядков. При этом требуемое число каналов спектрально-корреляционного обнаружителя сигналов характерных для бортовых импульсных радиовысотомеров составит приемлемое для практики значение порядка 104 единиц.Since the number of channels for the spectral-correlation detection of useful signals is determined only by the range of a priori uncertainty of the PRF of the radio emission of the pulse-Doppler type RES, in comparison with the correlation-filter method adopted as a prototype, the required number of detector channels is significantly (by orders of magnitude) reduced. So, when solving the problem of detecting signals of pulsed radio altimeters with a duty cycle of its short pulsed probing bursts of more than 10 3 units, the above reduction can be six to eight orders of magnitude. In this case, the required number of channels of the spectral-correlation detector of signals characteristic of airborne pulsed radio altimeters will be about 10 4 units acceptable for practice.

Таким образом, применение спектрально-корреляционного способа обработки для обнаружения сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа в сравнении с корреляционно-фильтровым приведет к существенному снижению реализуемого уровня ложных тревог (фиг. 1).Thus, the use of a spectral-correlation processing method for detecting pulse-Doppler on-board radio electronic signals in comparison with a correlation-filter method will lead to a significant reduction in the realizable level of false alarms (Fig. 1).

Изобретение поясняется рисунками, представленными на фиг. 2…10.The invention is illustrated by the drawings shown in Fig. 2…10.

На фиг. 2 представлен энергетический спектр аддитивной смеси принятого обнаружителем КНС и внутриканального шума приёмника, а также огибающая энергетического спектра КНС.In FIG. Figure 2 shows the energy spectrum of the additive mixture of the SNS received by the detector and the in-channel noise of the receiver, as well as the envelope of the SNS energy spectrum.

На фиг. 3 представлены сплошной линией модуль нормированной АКФ аддитивной смеси принятого обнаружителем КНС и внутриканального шума приёмника, штрих-пунктирной огибающая модуля АКФ КНС. In FIG. 3 shows the modulus of the normalized ACF of the additive mixture received by the SNS detector and the in-channel noise of the receiver with a solid line, the envelope of the ACF module of the SNS is shown with a dash-dotted line.

На фиг. 4 представлен модуль АКФ полезной составляющей сигнала анализируемой аддитивной смеси, нормированный к модулю АКФ её входной реализации.In FIG. Figure 4 shows the ACF modulus of the useful component of the analyzed additive mixture signal, normalized to the ACF modulus of its input implementation.

На фиг. 5 представлен модуль АКФ внутриканального «квазибелого» шума приемника, нормированный к модулю АКФ входной реализации.In FIG. Figure 5 shows the ACF modulus of the intra-channel "quasi-white" noise of the receiver, normalized to the ACF modulus of the input implementation.

На фиг. 6 представлены сплошной линией нормированная АКФ принятого КНС и пунктирной стробы выделения полезной составляющей сигнала.In FIG. 6 shows the normalized ACF of the received SNS and the dotted strobe for extracting the useful component of the signal with a solid line.

На фиг. 7 представлены стробированные выборки боковых локальных максимумов АКФ КНС.In FIG. Figure 7 shows gated samples of side local maxima of the ACF of the CNS.

На фиг. 8 показаны расчетные кривые, характеризующие зависимость величины отношения сигнал/шум (ОСШ) на выходе обнаружителя от аналогичной величины на его входе для различных способов обнаружения КНС. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая реализуемое ОСШ при спектрально-корреляционного способе обнаружения КНС, пунктирной - при оптимальном согласованном их приеме, штриховой - при энергетическом (автокорреляционном) способе обнаружения.In FIG. Figure 8 shows the calculated curves characterizing the dependence of the signal-to-noise ratio (SNR) at the output of the detector on the same value at its input for various methods of SNS detection. The solid line shows the curve that characterizes the implemented SNR with the spectral-correlation method of SNS detection, the dotted line - with their optimal matched reception, the dashed line - with the energy (autocorrelation) detection method.

На фиг. 9 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения КНС от величины ОСШ на входе обнаружителя для различных способов их приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной согласованный прием, штриховой энергетический способ.In FIG. Figure 9 shows the calculated curves that characterize the probability of correct detection of SNSs on the SNR value at the detector input for various reception methods. The solid line is the curve characterizing the spectral-correlation method, the dotted line is the matched reception, the dashed energy method.

На фиг. 10 приведены расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения КНС бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа от количества накапливаемых импульсов для различных способов приема. Сплошной линией обозначена кривая обнаружения при квазиоптимальном спектрально-корреляционном способе обнаружения, пунктирной оптимальный согласованный прием КНС, штрих-пунктирной энергетический способ.In FIG. 10 shows the calculated curves that characterize the probability of correct detection of the SNS of the on-board RES of the pulse-Doppler type on the number of accumulated pulses for various reception methods. The solid line indicates the detection curve for the quasi-optimal spectral-correlation method of detection, the dotted line is the optimal matched reception of the SNS, the dash-dotted energy method.

На фиг. 11 приведена блок-схема обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа, реализующая предлагаемый спектрально-корреляционный способ обнаружения.In FIG. 11 shows a block diagram of the pulse-Doppler onboard radio electronic signal detector, which implements the proposed spectral-correlation detection method.

Реализующий предлагаемый способ обнаружитель содержит следующие типовые элементы.The detector implementing the proposed method contains the following typical elements.

11.1 Блок Фурье-преобразования.11.1 Fourier transform block.

11.2 Блок квадратирования спектральных отсчетов путём перемножения комплекснозначного частотного спектра на его комплексно-сопряженную копию.11.2 Block of squaring spectral readings by multiplying the complex-valued frequency spectrum by its complex conjugate copy.

11.3 Блок обратного Фурье-преобразования квадратированных спектральных отсчетов с получением АКФ анализируемой аддитивной смеси полезного сигнала и маскирующего шумового фона.11.3 Block of the inverse Fourier transform of squared spectral readings to obtain the ACF of the analyzed additive mixture of the useful signal and masking background noise.

11.4 Линейка схем стробирования сформированной АКФ.11.4 Line of circuits for strobing the formed ACF.

11.5 Линейка схем расчета модульных значений стробированных выборок АКФ с последующим их квадратированием.11.5 A line of schemes for calculating modular values of gated ACF samples with their subsequent squaring.

11.6 Линейка сумматоров квадратированных выборок АКФ.11.6 Line of adders of squared ACF samples.

11.7 Блок расчета временных стробов, используемых при стробировании АКФ анализируемой аддитивной смеси на входе обнаружителя. 11.7 Calculation block of time gates used in the ACF gating of the analyzed additive mixture at the detector input.

11.8 Линейка схем пороговой обработки.11.8 Line of threshold processing schemes.

Реализация спектрально-корреляционного способа обнаружения возможна в соответствии с блок-схемой обнаружителя, представленной на фиг. 11 и заключается в последовательном выполнении следующих операций:The implementation of the spectral-correlation detection method is possible in accordance with the block diagram of the detector shown in FIG. 11 and consists in sequentially performing the following operations:

1. Широкополосный спектральный Фурье-анализ входной реализации (аддитивной смеси сигнальной последовательности и собственного шума приемника), осуществляемый блоком 11.1 в соответствии с выражением (4).1. Broadband spectral Fourier analysis of the input implementation (additive mixture of the signal sequence and the receiver's own noise), carried out by block 11.1 in accordance with expression (4).

2. Квадратирование сформированного АЧС, осуществляемое блоком 11.2 в соответствии с выражением (5).2. Squaring of the generated ASF, carried out by block 11.2 in accordance with expression (5).

3. Вычисление обратного спектрального Фурье-преобразования квадратированного АЧС и получение АКФ, осуществляемое блоком 11.3 в соответствии с выражением (6).3. Calculation of the inverse spectral Fourier transform of the squared ASF and obtaining the ACF, carried out by block 11.3 in accordance with expression (6).

4. Реализуемое блоками 11.4 в соответствии с выражением (7) многоканальное стробирование АКФ с помощью импульсных стробов, рассчитанными блоком 11.7.4. Implemented by blocks 11.4 in accordance with expression (7) multi-channel gating of the ACF using pulse gates calculated by block 11.7.

5. Реализуемое блоками 11.5 в соответствии с выражением (8) вычисление модульных значений стробированных отсчетов АКФ и их квадратирование.5. Implemented by blocks 11.5 in accordance with expression (8), the calculation of the modular values of gated samples of the ACF and their squaring.

6. Реализуемое блоками 11.6 в соответствии с выражением (8) суммирование стробированных отсчетов АКФ.6. Implemented by blocks 11.6 in accordance with expression (8), the summation of gated samples of the ACF.

7. Реализуемое блоками 11.8 в соответствии с выражением (9) пороговая обработка результатов суммирования стробированных отсчетов АКФ с пороговыми значениями, рассчитанными блоком 11.7.7. Implemented by blocks 11.8 in accordance with expression (9) threshold processing of the results of summing gated ACF samples with threshold values calculated by block 11.7.

Заявленный технический результат подтвержден результатами цифрового имитационного моделирования процесса обнаружения радиоизлучений бортового ИРВ типа РВ-21 (А-035) [10].The claimed technical result is confirmed by the results of digital simulation of the process of detecting radio emissions of the onboard RRT of the type RV-21 (A-035) [10].

Моделирование проведено при следующих исходных данных касательно параметров радиоизлучений ИРВ: диапазон несущих частот 4,2…4,3 ГГц, диапазон частот повторения импульсов 10…20 кГц, скважность импульсов 102, длительность импульсов τи = 100 нс [10]. Время накопления принимаемых сигналов ИРВ составляло 0,1 - 0,05 с. Вероятность ложной тревоги F л.т.=10-4.The simulation was carried out with the following input data regarding the radio emission parameters of the IRS: carrier frequency range 4.2…4.3 GHz, pulse repetition frequency range 10…20 kHz, pulse duty cycle 10 2 , pulse duration τ and = 100 ns [10]. The accumulation time of the received IRS signals was 0.1 - 0.05 s. Probability of false alarm F l.t. =10 -4 .

Для рассмотренных выше исходных данных оценена эффективность обнаружения сигналов ИРВ, которая определяется вероятностями правильного и ложного обнаружения (фиг. 8-10).For the initial data considered above, the efficiency of detection of IRS signals was estimated, which is determined by the probabilities of correct and false detection (Fig. 8-10).

На фиг. 8 показаны расчетные кривые, характеризующие зависимость ОСШ на выходе обнаружителя от ОСШ на его входе для различных способов обнаружения сигналов ИРВ.In FIG. Figure 8 shows the calculated curves that characterize the dependence of the SNR at the detector output on the SNR at its input for various methods of detecting IRS signals.

На фиг. 9 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения сигналов ИРВ для различных способов их приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной - согласованный приём, штриховой - энергетический способ.In FIG. Figure 9 shows the calculated curves characterizing the probability of correct detection of IRS signals for various reception methods. The solid line indicates the curve characterizing the spectral-correlation method, the dotted line is the coordinated reception, and the dashed line is the energy method.

На фиг. 10 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения сигналов радиовысотомеров от количества накапливаемых импульсов для различных способов приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной - согласованный прием, штрих-пунктирной - энергетический способ.In FIG. 10 shows the calculated curves that characterize the probability of correct detection of radio altimeter signals on the number of accumulated pulses for various reception methods. The solid line is the curve characterizing the spectral-correlation method, the dotted line is the coordinated reception, the dash-dotted line is the energy method.

Анализ результатов имитационного моделирования заявляемого способа для приведенных выше исходных данных показал, что спектрально-корреляционный способ обнаружения импульсных сигналов радиовысотомеров превосходит аналоги по эффективности накопления, что выражается в:Analysis of the simulation results of the proposed method for the above initial data showed that the spectral-correlation method for detecting pulse signals of radio altimeters is superior to analogues in terms of accumulation efficiency, which is expressed in:

- снижении времени накопления сигналов ИРВ относительно энергетического обнаружителя в 8-10 раз при вероятности правильного обнаружения 0,9 (фиг. 10).- reducing the time of accumulation of signals of the IRS relative to the energy detector by 8-10 times with a probability of correct detection of 0.9 (Fig. 10).

- обеспечении выигрыша в реализуемом ОСШ, составляющем 12-13 дБ относительно энергетического обнаружителя в диапазоне значений вероятности правильного обнаружения 0,5…0,9 (фиг. 9);- providing a gain in the implemented SNR, which is 12-13 dB relative to the energy detector in the range of values of the probability of correct detection 0.5 ... 0.9 (Fig. 9);

- снижении вероятности ложной тревоги на порядки при допустимом ухудшении реализуемых при оптимальном согласованном приёме характеристик правильного обнаружения радиоизлучений бортовых РЭС рассматриваемого типа (фиг. 9, 10).- reducing the probability of false alarms by orders of magnitude with an acceptable deterioration in the characteristics of the correct detection of radio emissions from on-board radio electronic devices of the type under consideration (Fig. 9, 10) implemented with optimal coordinated reception.

На основании выше приведенных оценок можно заключить, что реализация разработанного способа средствами РТР позволит существенно (на порядки) снизить требуемое количество каналов обработки квазинепрерывных импульсных сигналов и, соответственно, пропорционально снизить вероятность ложной тревоги. Как следствие заявленный технический результат настоящего изобретения, состоящий в снижении требуемого количества каналов обработки разведываемых обнаружителем сигналов, достигнут и обеспечивает недоступные для прототипа реализуемые вероятности ложной тревоги при допустимом ухудшении характеристик обнаружения радиоизлучений бортовых РЭС рассматриваемого типа.Based on the above estimates, it can be concluded that the implementation of the developed method using RTR will significantly (by orders of magnitude) reduce the required number of channels for processing quasi-continuous pulse signals and, accordingly, proportionally reduce the probability of false alarms. As a consequence, the claimed technical result of the present invention, which consists in reducing the required number of channels for processing the signals reconnoitred by the detector, is achieved and provides realizable false alarm probabilities that are inaccessible to the prototype with an acceptable deterioration in the detection characteristics of radio emissions of the airborne RES of the type in question.

Список литературыBibliography

1. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов [Текст]: Справочник / А.А. Сосновский, И.А. Хаймович. - М.: Транспорт, 1987. - 255 с.1. Electronic equipment of aircraft [Text]: Handbook / A.A. Sosnovsky, I.A. Khaimovich. - M.: Transport, 1987. - 255 p.

2. Радзиевский, В.Г. Теоретические основы радиоэлектронной разведки [Текст]: 2-е изд., испр. и доп. (1-е издание «Информационное обеспечение радиоэлектронных систем в условиях конфликта») / В.Г. Радзиевский, А.А. Сирота. - М.: «Радиотехника», 2004. - 432 с.2. Radzievsky, V.G. Theoretical foundations of electronic intelligence [Text]: 2nd ed., Rev. and additional (1st edition "Information support of radio-electronic systems in a conflict") / V.G. Radzievsky, A.A. Orphan. - M.: "Radio engineering", 2004. - 432 p.

3. Киселев, Д.Н. Радиомониторинг и распознавание радиоизлучений [Текст] / Д.Н. Киселев, О.Ю. Перфилов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2017. - 90 с.: ил.3. Kiselev, D.N. Radio monitoring and recognition of radio emissions [Text] / D.N. Kiselev, O.Yu. Perfilov. - M.: Hotline - Telecom, 2017. - 90 p.: ill.

4. Сколник, М. Справочник по радиолокации [Текст]: в 4-х т. Радиолокационные станции и сигналы. Том. 4: / Под ред. М. Сколника Нью-Йорк, 1970. Пер, с англ. под общей ред. К.Н. Трофимова. Под ред. М.М. Вейсбейна, - М.: «Сов. Радио», 1978. - 378 с.4. Skolnik, M. Handbook of radar [Text]: in 4 volumes. Radar stations and signals. Volume. 4: / Ed. M. Skolnik New York, 1970. Per, from English. under the general editorship. K.N. Trofimov. Ed. MM. Weisbein, - M .: “Owl. Radio”, 1978. - 378 p.

5. Борисов, В.И. и др. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты [Текст]. - М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.: ил.5. Borisov, V.I. and others. Noise immunity of radio communication systems with the expansion of the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency [Text]. - M.: Radio and communication, 2000. - 384 p.: ill.

6. Трухачев, А.А. Радиолокационные сигналы и их применения [Текст]. - М.: Воениздат, 2005. - 320 с.: ил.6. Trukhachev, A.A. Radar signals and their applications [Text]. - M.: Military Publishing, 2005. - 320 p.: ill.

7. Информационные технологии в радиотехнических системах [Текст] : учеб. Пособие / под ред. И.Б. Федорова. - Изд. 3-е перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 846 с.7. Information technologies in radio engineering systems [Text]: textbook. Allowance / ed. I.B. Fedorov. - Ed. 3rd revision and additional - M.: Publishing house of MSTU im. N.E. Bauman, 2011. - 846 p.

8. Теоретические основы радиолокации [Текст]: ред. Я.Д. Ширман. - Войска ПВО страны, 1968. - 443 с.8. Theoretical foundations of radar [Text]: ed. I. Shirman. - Air Defense Forces of the country, 1968. - 443 p.

9. Охрименко, А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба [Текст]: - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1983. - 456 с.9. Okhrimenko, A.E. Fundamentals of radar and electronic warfare [Text]: - M .: Military publishing house of the USSR Ministry of Defense, 1983. - 456 p.

10. Салямех, С.С. Оптимизация алгоритмов обработки с накоплением сигналов в импульсном радиовысотомере [Текст] / С.С. Салямех // «Радиотехника» №5. - 1997 г. - С. 11-17.10. Salameh, S.S. Optimization of processing algorithms with signal accumulation in a pulsed radio altimeter [Text] / S.S. Salameh // "Radio Engineering" No. 5. - 1997 - S. 11-17.

Claims (20)

Способ спектрально-корреляционного обнаружения летательных аппаратов по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем, заключающийся в проведении последовательно выполняемых операций широкополосного спектрального Фурье-анализа входной реализации в частотной полосе и временном окне спектрального анализа, определяемых априорной неопределенностью рабочей несущей частоты квазинепрерывных радиоизлучений бортовых радиоэлектронных систем и установкой времени накопления энергии входной реализации, квадратирования сформированного амплитудно-частотного спектра входной реализации и пороговой обработки решающей статистики с выхода обнаружителя, отличающийся тем, что после квадратирования амплитудно-частотного спектра входной реализации производят его обратное спектральное Фурье-преобразование с вычислением автокорреляционной функции входной реализации, в соответствии с (1) бланкирование центрального максимума автокорреляционной функции и согласованное с количеством проверяемых гипотез относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала многоканальное стробирование его автокорреляционной функции путём прореженной выборки комплексных отсчетов сформированной автокорреляционной функции в диапазоне, согласованном с длительностью принятого сигнала, стробированные выборки автокорреляционной функции далее в соответствии с (2) подвергаются некогерентному суммированию путем квадратирования модульных значений стробированных выборок автокорреляционной функции и их суммирования с последующей пороговой обработкой результатов суммирования:A method for the spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board radio-electronic systems, which consists in carrying out sequentially performed operations of broadband spectral Fourier analysis of the input implementation in the frequency band and time window of the spectral analysis, determined by the a priori uncertainty of the operating carrier frequency of quasi-continuous radio emissions of on-board radio-electronic systems and the installation energy accumulation time of the input implementation, squaring the generated amplitude-frequency spectrum of the input implementation and threshold processing of the decision statistics from the output of the detector, characterized in that after squaring the amplitude-frequency spectrum of the input implementation, its inverse spectral Fourier transform is performed with the calculation of the autocorrelation function of the input implementation, in in accordance with (1) blanking of the central maximum of the autocorrelation function and consistent with the number of checks hypotheses regarding the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal multichannel gating of its autocorrelation function by thinned sampling of complex samples of the generated autocorrelation function in the range consistent with the duration of the received signal, then, in accordance with (2), the gated samples of the autocorrelation function are then subjected to incoherent summation by squaring the modulus values gated samples of the autocorrelation function and their summation, followed by threshold processing of the summation results:
Figure 00000028
, (1)
Figure 00000028
, (one)
Figure 00000029
, (2)
Figure 00000029
, (2)
где
Figure 00000030
– стробированные дискретные выборки комплексных значений автокорреляционной функции при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;
where
Figure 00000030
– gated discrete samples of complex values of the autocorrelation function when testing the k -th hypothesis with respect to the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal;
m – нумерация стробов выделения дискретных отсчетов автокорреляционной функции, подлежащих векторному суммированию
Figure 00000031
,
Figure 00000032
;
m is the numbering of gates for selecting discrete samples of the autocorrelation function, subject to vector summation
Figure 00000031
,
Figure 00000032
;
2M k – количество стробов выделения дискретных отсчетов автокорреляционной функции, подлежащих векторному суммированию при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;2 M k is the number of strobes for extracting discrete samples of the autocorrelation function that are subject to vector summation when testing the k -th hypothesis with respect to the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal; n – нумерация дискретных отсчетов автокорреляционной функции
Figure 00000033
;
n - numbering of discrete readings of the autocorrelation function
Figure 00000033
;
Figure 00000034
– нумерация прореженных с шагом T п k дискретных выборок автокорреляционной функции входной реализации;
Figure 00000034
– numbering of discrete samples of the autocorrelation function of the input implementation thinned out with a step T p k ;
Figure 00000035
– количество дискретных отсчетов автокорреляционной функции на интервале её расчета, определяемом удвоенным значением длительности реализации принятого сигнала;
Figure 00000035
– the number of discrete readings of the autocorrelation function in the interval of its calculation, determined by the doubled value of the duration of the received signal realization;
k – нумерация проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения частоты повторения импульсов принятого сигнала
Figure 00000036
;
k is the numbering of the tested hypotheses relative to the expected value of the pulse repetition rate of the received signal
Figure 00000036
;
Figure 00000037
– количество проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения частоты повторения импульсов принятого сигнала;
Figure 00000037
– the number of tested hypotheses regarding the expected value of the pulse repetition rate of the received signal;
ΔF чпи – ширина диапазона априорной неопределенности значения частоты повторения импульсов;Δ F ppi - the width of the range of a priori uncertainty of the value of the pulse repetition rate; T фа – временное окно Фурье-анализа, ширина которого многократно превосходит период следования импульсов квазинепрерывного сигнала; T fa is the time window of the Fourier analysis, the width of which is many times greater than the pulse repetition period of the quasi-continuous signal;
Figure 00000038
– дискретные отсчеты комплексных значений автокорреляционной функции принятого сигнала;
Figure 00000038
– discrete readings of the complex values of the autocorrelation function of the received signal;
Figure 00000039
– дискретные отсчеты временного рассогласования принятого сигнала и его копии при вычислении автокорреляционной функции;
Figure 00000039
– discrete counts of the time mismatch of the received signal and its copy when calculating the autocorrelation function;
Figure 00000040
– прямоугольный импульс стробирования дискретных отсчетов автокорреляционной функции
Figure 00000040
is a rectangular pulse of gating discrete samples of the autocorrelation function
Figure 00000041
;
Figure 00000041
;
Figure 00000042
– период следования импульсов стробов при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;
Figure 00000042
is the strobe pulse repetition period when testing the k -th hypothesis with respect to the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal;
τстр – длительность импульса стробирования, принимаемая равной среднестатистическому значению длительности отдельно взятых импульсов обнаруживаемых сигналов по данным известных публикаций;τ str is the duration of the strobing pulse, taken equal to the average statistical value of the duration of individual pulses of the detected signals according to known publications; Z k – подвергаемое пороговой обработке значение уровня сигнала на выходе обнаружителя при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала. Z k is the value of the signal level at the output of the detector subjected to threshold processing when checkingk-th hypotheses regarding the a priori unknown pulse repetition rate of the received signal.
RU2021119821A 2021-07-06 2021-07-06 Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems RU2768370C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119821A RU2768370C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119821A RU2768370C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768370C1 true RU2768370C1 (en) 2022-03-24

Family

ID=80819866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119821A RU2768370C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768370C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147306A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp Tracking processing system
RU2444754C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2599259C1 (en) * 2015-11-05 2016-10-10 Алексей Викторович Бондаренко Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation
US20190208112A1 (en) * 2017-01-23 2019-07-04 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for unmanned vehicle detection
CN111308436A (en) * 2020-02-24 2020-06-19 清华大学 Radar space-time adaptive processing method and device based on volume correlation function
RU2740708C1 (en) * 2020-06-30 2021-01-20 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Radio monitoring results processing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147306A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp Tracking processing system
RU2444754C1 (en) * 2010-07-29 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2599259C1 (en) * 2015-11-05 2016-10-10 Алексей Викторович Бондаренко Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation
US20190208112A1 (en) * 2017-01-23 2019-07-04 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for unmanned vehicle detection
CN111308436A (en) * 2020-02-24 2020-06-19 清华大学 Radar space-time adaptive processing method and device based on volume correlation function
RU2740708C1 (en) * 2020-06-30 2021-01-20 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Radio monitoring results processing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗАЙЦЕВ Г.В. Цифровая обработка квазинепрерывных радиолокационных сигналов с использованием весовых функций малой степени // Журнал "Цифровая обработка сигналов", 2013 г., N 4, сс. 9-16. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110412559B (en) Non-coherent fusion target detection method for MIMO radar of distributed unmanned aerial vehicle
JP2019074527A (en) Radar detection using interference suppression
US20200191911A1 (en) Fmcw radar with interfering signal suppression in the time domain
US9476971B2 (en) Method of radar surveillance and of radar signal acquisition
RU2704789C1 (en) Method for adaptive signal processing in survey coherent-pulse radar stations
Behar et al. Air target detection using navigation receivers based on GPS L5 signals
CN104007421A (en) Loran-C passive radar TOA estimating method based on total variation and compressed sensing
EP0126032A2 (en) Device for the identification and suppression of unwanted second trace echoes in radar systems
Gerlach et al. Robust adaptive matched filtering using the FRACTA algorithm
Kłos et al. On the possibility of using LOFAR radio telescope for passive radiolocation
EP1998441A2 (en) Automatic control of gain based on the density of probability of power received
Vlasak et al. The analysis of small RCS target detection in primary radar system
RU2768370C1 (en) Method for spectral-correlation detection of aircraft by quasi-continuous pulse signals of on-board avionic systems
CN106154241A (en) Tough parallel factorial analysis new algorithm under impulse noise environment
US11353540B2 (en) Method of processing incoming signals received at spatially-separated receivers
Baumgartner et al. Onboard processing concept for maritime surveillance demonstrated with DLR’s airborne radar sensors F-SAR and DBFSAR
US11163040B2 (en) Method for testing the electromagnetic compatibility of a radar detector with at least one onboard pulse signal transmitter
RU2538195C1 (en) Method of recognising pulse interference source signals (versions) and system therefor (versions)
CN115616629A (en) Moving target detection compensation method based on space-based external radiation source signal
Kabakchiev et al. Bistatic UWB FSR CFAR for maritime target detection and estimation in the frequency domain
Onrubia et al. Assessment of DME/TACAN RFI mitigation techniques in GNSS-R
RU2471200C1 (en) Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects
RU2425395C2 (en) Device for classification of radar surveillance objects according to intensity of amplitude fluctuations
Shbat et al. Generalized approach to signal processing in noise for closing vehicle detection application using FMCW radar sensor system
JP3061738B2 (en) Distance measuring apparatus and distance measuring method using multi-PRF method