Алгоритм динамической обработки радиолокационных сигналов на базе частичной корреляции модулирующих последовательностей

Авторы

Мелёшин Ю. М.

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», площадь Шокина, 1, Москва, Зеленоград, 124498, Россия

e-mail: i@imym.ru

Аннотация

В работе представлены результаты исследования алгоритма динамической обработки радиолокационных сигналов на базе частичной корреляции модулирующих последовательностей и построения дерева агрегации пространственной функции неопределенности в радиолокаторах с многоканальным входом и многоканальным выходом (MIMO). В MIMO радиолокаторах с кодовым разделением передающих каналов с каждого из передатчиков излучается ортогональная по отношению к другим последовательность. Предлагаемый алгоритм заключается в использовании достаточно длинных последовательностей (соответствующих полному времени зондирования во временной области), что позволяет уже в вычислительном устройстве после записи всего зондирующего цикла на этапе цифровой обработки сигналов вычислить нижний уровень дерева агрегации пространственной функции неопределённости за счет частичной кросс-корреляции, затем простыми вычислениями с использованием только операций сложения построить полное дерево агрегации. Показано, как обработка полного дерева агрегации открывает новые возможности в части динамической обработки информации о целях и позволяет гибко подстраивать обработку под конкретные режимы работы радиолокатора. 

Ключевые слова:

MIMO радиолокатор, кодовое разделение, виртуальная антенна решетка, селекция движущихся целей, частичная кросс корреляция, радиолокатор, дерево агрегаций

Список источников

1. Макаренко С.И., Тимошенко А.В., Васильченко А.С. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 1. Беспилотный летательный аппарат как объект обнаружения и поражения // Системы управления, связи и безопасности. 2020. – № 1. – С. 147-197. – DOI 10.24411/2410-9916-2020-10106.
2. Ананенков А.Е., Марин Д.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. К вопросу о наблюдении малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75540.
3. Канащенков А.И., Гаврилов К.Ю., Новиков С.В., Канащенков А.И. К вопросу формирования облика средств управления вооружением нового поколения // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. – 2018. – № 1(55). – С. 100-110. – EDN RZVASP.
4. Скрябин Ю.М., Потехин Д.С. Определение траектории горизонтального пролета беспилотного летательного аппарата через линию электростатических датчиков // Труды МАИ. 2019. № 106. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=105747.
5. Сычев М.И., Фесенко С.В. Оценивание координат и параметров движения воздушных судов по информации от радиолокационных средств наблюдения // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=62280.
6. Сенцов А.А., Поляков В.Б., Иванов С.А., Помозова Т.Г. Метод перехвата малоразмерных и малозаметных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2023. № 129. DOI: 10.34759/trd-2023-129-21.
7. Y.L. Sit, G. Li, S. Manchala, H. Afrasiabi, C. Sturm, and U. Lubbert. BPSK-based MIMO FMCW automotive-radar concept for 3D position measurement // 2018 15th European Radar Conference (EuRAD), Madrid, Spain, pp. 289-292, 2018.
8. Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2011. №4.
9. M. Pan and B. Chen. MIMO high frequency surface wave radar using sparse frequency FMCW signals // International Journal of Antennas and Propagation, pp. 1-16, 2017.
10. Чапурский В. В., Слукин Г. П., Филатов А. А., Коротеев Д. Е. Виртуальные MIMO РЛС и их сравнение на основе обобщенных функций неопределенности // Успехи современной радиоэлектроники. – 2023. – Т. 77, № 5. – С. 5-19. – DOI 10.18127/j20700784-202305-01.
11. Крючков И.В., Растворов С.А., Слукин Г.П., Чапурский В.В. Пространственно-спектральная обработка в mimo рлс малой дальности с цифровым обзором по углу места // Радиолокация и радиосвязь : Сборник трудов XIV Всероссийской научно-технической конференции, Москва, 23–25 ноября 2020 года. – Москва: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова Российской академии наук, 2020. – С. 119-123. – EDN PCKGUL.
12. S. Ahmed, J. S. Thompson, B. Mulgrew and Y. Petillot. Fast computations of constant envelope waveforms for MIMO radar transmit beampattern // 2010 IEEE Radar Conference, Arlington, VA, USA, 2010, pp. 458-463.
13. 13 W. A. Ahmad et al. Multimode W-Band and D-Band MIMO Scalable Radar Platform // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 69, no. 1, pp. 1036-1047, Jan. 2021.
14. M. S. Khasanov, Y. M. Meleshin and V. N. Karpov. Investigation into FMCW MIMO Radar Design Based on Fast Phase Coded Waveforms // 2024 26th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA), Moscow, Russian Federation, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/DSPA60853.2024.10510137.
15. U. Kumbul, N. Petrov, C. S. Vaucher, and A. Yarovoy. Phase-coded FMCW for coherent MIMO radar // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 71, no. 6, pp. 2721-2733, June 2023.
16. Мелёшин Ю.М., Хасанов М.С., Карпов В.Н., Лялин К.С. MIMO радиолокатор на базе линейно-частотно модулированных сигналов с медленной фазокодовой манипуляцией // Труды МАИ. 2024. № 138. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=182670.
17. Мухтаров Э.И., Петров А.С. Анализ искажений, возникающих при фильтрации сигналов с линейной частотной модуляцией // Труды МАИ. 2024. № 135. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=179690.
18. Булыгин М.Л., Муллов К.Д. Формирователь зондирующего сигнала для радиолокатора с синтезированной апертурой // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57040.
19. S. Sun, A. P. Petropulu and H. V. Poor. MIMO Radar for Advanced Driver-Assistance Systems and Autonomous Driving: Advantages and Challenges // IEEE Signal Processing Magazine, vol. 37, no. 4, pp. 98-117, July 2020, doi: 10.1109/MSP.2020.2978507.
20. R. Amar, M. Alaee-Kerahroodi, P. Babu and B. S. M. R. Designing Interference-Immune Doppler-Tolerant Waveforms for Radar Systems // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 59, no. 3, pp. 2402-2421, June 2023, doi: 10.1109/TAES.2022.3215116.
21. Патент № 2835149 C1 Российская Федерация, МПК H04B 7/0413, H01Q 21/06, G01S 7/42. Способ оценки двумерного пространственного спектра для одного объекта с помощью MIMO антенной решетки : заявл. 03.10.2024 : опубл. 24.02.2025 / М. А. Степанов
22. Вовшин Б.М. Сверхширокополосная видеоимпульсная система с синтезированной апертурой для параллельного обзора пространства // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 12. С. 1479-1486.
23. Вовшин Б.М. Теоретические основы радиолокационного наблюдения целей : Учебник / Б.М. Вовшин. – Москва : ПАО "НПО "Алмаз", 2022. – 312 с. – ISBN 978-5-6042294-5-3. – EDN BFSMFT.

Скачать статью