[go: up one dir, main page]

RU2407034C1 - Method of resolving group target - Google Patents

Method of resolving group target Download PDF

Info

Publication number
RU2407034C1
RU2407034C1 RU2009113464/09A RU2009113464A RU2407034C1 RU 2407034 C1 RU2407034 C1 RU 2407034C1 RU 2009113464/09 A RU2009113464/09 A RU 2009113464/09A RU 2009113464 A RU2009113464 A RU 2009113464A RU 2407034 C1 RU2407034 C1 RU 2407034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
range
vector
filter
group
Prior art date
Application number
RU2009113464/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2407034C9 (en
Inventor
Юрий Николаевич Гуськов (RU)
Юрий Николаевич Гуськов
Николай Юрьевич Жибуртович (RU)
Николай Юрьевич Жибуртович
Виктор Васильевич Абраменков (RU)
Виктор Васильевич Абраменков
Сергей Анатольевич Климов (RU)
Сергей Анатольевич Климов
Юрий Иванович Савинов (RU)
Юрий Иванович Савинов
Анатолий Анатольевич Чижов (RU)
Анатолий Анатольевич Чижов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2009113464/09A priority Critical patent/RU2407034C9/en
Publication of RU2407034C1 publication Critical patent/RU2407034C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2407034C9 publication Critical patent/RU2407034C9/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: quadrature components of the complex envelope of a signal received by an antenna are picked up, in each quadrature component, the signal is converted to digital form, within intervals (strobes) equal to duration of a probing pulse, digital readings are summed up, in each strobe N readings obtained during summation undergo amplitude weighing, filter processing is performed on an algorithm of N-point fast Fourier transformation, the modulus of the complex envelope of the signal at the output of Doppler filters is calculated, in the range strobe, a set of adjacent Doppler filters is selected, a first Doppler frequency f1 from said set of adjacent Doppler filters is determined as frequency of the filter jmax1 with maximum signal amplitude, a vector Z composed of complex amplitude values of signals of all range strobes in the filter with frequency jmax1 is multiplied by a predefined inverse autocorrelation matrix, the modulus of elements of the vector E obtained from the multiplication is compared with threshold values which are set based on the required probability values for erroneous solutions, presence of a signal of a separate target in a group with range corresponding to the i-th strobe is indicated by the i-th element of vector E exceeding the threshold. ^ EFFECT: possibility of determining the number and distance to separate targets in a group target. ^ 5 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных радиолокационных станциях (РЛС) для разрешения отдельных целей из состава групповой в импульсном объеме.The invention relates to radar and can be used in airborne, ground and ship radar stations (radar) to resolve individual targets from the group in the pulse volume.

Известен способ обнаружения групповой цели [Патент РФ №2106653 от 10.03.1998 г. МПК G01S 7/292]. В данном способе задача обнаружения групповой цели решается на основе явления взаимного подавления перекрывающихся сигналов при их сжатии после ограничения. Указанный результат достигается тем, что в известном способе обработки радиолокационного сигнала, основанном на весовой обработке принятого колебания и сравнении его с порогом U0, дополнительно проводят весовую обработку колебания после его ограничения. Решение об обнаружении групповой цели принимают, если уровень сигнала после основной обработки достигает значения U0i, а после дополнительной - ниже уровня Uд1, соответствующего значению U0i.A known method for detecting a group target [RF Patent No. 2106653 of 03/10/1998, IPC G01S 7/292]. In this method, the task of detecting a group target is solved based on the phenomenon of mutual suppression of overlapping signals when they are compressed after limitation. This result is achieved by the fact that in the known method of processing a radar signal based on the weight processing of the received oscillation and comparing it with the threshold U 0 , additionally carry out the weight processing of the oscillation after its limitation. The decision to detect a group target is made if the signal level after the main processing reaches the value U 0i , and after the additional one — below the level U d1 corresponding to the value U 0i .

Недостатком способа является то, что для принятия решения об обнаружении групповой цели необходимо наличие дополнительного канала обработки, что усложняет техническую реализацию способа. Кроме того, предусматривается обработка сигнала в режиме с ограничением, который приводит к дополнительным потерям, искажению фазовой структуры принятого сигнала и снижению вероятности обнаружения групповой цели.The disadvantage of this method is that in order to make a decision on the detection of a group target, an additional processing channel is necessary, which complicates the technical implementation of the method. In addition, it provides for signal processing in a limited mode, which leads to additional losses, distortion of the phase structure of the received signal and a decrease in the probability of detecting a group target.

Известен способ обнаружения групповой цели [Патент США №4536764 от 20.08.85 г. МПК G01S 7/28, 13/52]. Сущность способа заключается в том, что в пределах интервалов, равных длительности зондирующего импульса (дальностных стробов), производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), в стробе дальности выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают первое подмножество множества смежных доплеровских фильтров R1 с центром около выбранной первой доплеровской частоты f1, получают величину первого порога путем перемножения амплитуды сигнала первой доплеровской частоты f1 с первым множителем, меньшим единицы, в первом подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R1, определяют группы амплитуд сигналов, превысивших первый порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которых составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения первого счета C1, ослабляют путем бланкирования амплитуды сигналов первой доплеровской частоты f1 и группы доплеровских частот, расположенных вблизи, определяют вторую доплеровскую частоту f2 как частоту фильтра jmax2 с максимальной амплитудой сигнала среди неослабленных сигналов из первого подмножества смежных доплеровских фильтров R1, выбирают второе подмножество множества смежных доплеровских фильтров R2 с центром около выбранной второй доплеровской частоты f2, получают величину второго порога путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f2 со вторым множителем, если первый счет C1 меньше или равен единице, или путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f2 с первым множителем, если первый счет C1 больше единицы, затем во втором подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R2 определяют группы амплитуд сигналов, превысивших второй порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которого составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения второго счета C2, вычисляют промежуточный счет в соответствии с математическим выражениемA known method for detecting a group target [US Patent No. 4536764 from 08.20.85, IPC G01S 7/28, 13/52]. The essence of the method lies in the fact that within the intervals equal to the duration of the probe pulse (range gates), the digital samples are added up, the N samples obtained as a result of the summation are subjected to amplitude weighting, filter processing is performed according to the N-point fast Fourier transform (FFT) algorithm, in the range strobe, a plurality of adjacent Doppler filters is selected, the first Doppler frequency f 1 is determined from the named set of adjacent Doppler filters as filter frequency j max1 with the maximum signal amplitude, select the first subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 centered around the selected first Doppler frequency f 1 , obtain the value of the first threshold by multiplying the signal amplitude of the first Doppler frequency f 1 with the first factor less than unity in the first subset of the set of adjacent Doppler filters R 1 , determine the group of amplitudes of the signals exceeding the first threshold, divide the obtained group of amplitudes of the signals into clusters, the width of which is three Doppler filter, count the number of clusters to obtain the first count C 1 , attenuate by blanking the amplitudes of the signals of the first Doppler frequency f 1 and the group of Doppler frequencies located close to, determine the second Doppler frequency f 2 as the filter frequency jmax2 with the maximum signal amplitude among the underexposed signals from the first subset adjacent Doppler filters R 1, selecting a second subset of adjacent Doppler filters R 2 centered about the selected second Doppler frequency f 2 are prepared led second threshold rank by multiplying the signal amplitude of the second Doppler frequency f 2 to the second multiplier when the first tab C 1 is less than or equal to one, or by multiplying the signal amplitude of the second Doppler frequency f 2 to the first multiplier when the first tab C 1 greater than unity, then in second subset of the plurality of adjacent Doppler filters R 2 group is determined signal amplitudes that exceed the second threshold, the received signals are separated into clusters amplitudes group whose width is three Doppler filter podschity ayut number of clusters to obtain a C 2 of the second account is calculated intermediate score according to the mathematical expression

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

приравнивают далее окончательный счет к промежуточному счету C, если полученный промежуточный счет C больше или равен единице, либо приравнивают окончательный счет к единице, если полученный промежуточный счет C меньше единицы, принимают решение об обнаружении групповой цели в стробе дальности, если полученный окончательный счет больше единицы.Further, the final score is equated to the intermediate score C, if the received intermediate score C is greater than or equal to one, or the final score is equal to one, if the received intermediate score C is less than one, a decision is made to detect a group target in the range gate if the received final score is greater than one .

Недостатком способа является невысокая вероятность обнаружения групповой цели, для которой доплеровские частоты сигналов отдельных ее элементов совпадают. Связано это с тем, что разрешающая способность способа определяется шириной группы смежных доплеровских фильтров, которая принципиально не может быть меньше ширины одного-трех доплеровских фильтров. Таким образом, если доплеровские частоты сигналов групповой цели совпадают, то при выполнении операции бланкирования амплитуд сигналов группы смежных доплеровских частот информация о том, что цель групповая, может быть потеряна. Это является причиной невысокой вероятности обнаружения групповой цели, доплеровские частоты сигналов которой практически совпадают.The disadvantage of this method is the low probability of detecting a group target for which the Doppler frequencies of the signals of its individual elements coincide. This is due to the fact that the resolution of the method is determined by the width of the group of adjacent Doppler filters, which in principle cannot be less than the width of one or three Doppler filters. Thus, if the Doppler frequencies of the signals of a group target coincide, then when performing the operation of blanking the amplitudes of the signals of a group of adjacent Doppler frequencies, information that the target is a group can be lost. This is the reason for the low probability of detecting a group target, the Doppler frequencies of the signals of which practically coincide.

Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения групповой цели [Патент РФ №2298806 (приоритет от 10.10.2005 г.) МПК G01S 13/04, 13/56]. Сущность способа заключается в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, в стробе дальности выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, для всех остальных стробов дальности определяют отношение амплитуды сигнала bk в фильтре jmax1 k-го строба

Figure 00000001
к амплитуде сигнала в фильтре jmax1 строба kmax
Figure 00000002
:The closest technical solution is a method for detecting a group target [RF Patent No. 2298806 (priority from 10/10/2005) IPC G01S 13/04, 13/56]. The essence of the method is that the quadrature components of the complex envelope of the received signal antenna are extracted, the signal is converted into digital form in each quadrature component, within the interval equal to the duration of the probe pulse, digital samples are added up, N samples obtained from the summation are subjected to amplitude weighting filtering is carried out according to the N-point fast Fourier transform (FFT) algorithm, the complex og modulus is calculated the signal at the output of the Doppler filters, in the range strobe select a set of adjacent Doppler filters, determine the first Doppler frequency f 1 from the specified set of adjacent Doppler filters as the filter frequency jmax1 with the maximum signal amplitude, for all other range gates, determine the ratio of the signal amplitude b k in the filter jmax1 of the kth gate
Figure 00000001
to the signal amplitude in the filter jmax1 strobe kmax
Figure 00000002
:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

находят квадратурные составляющие напряжения

Figure 00000004
,
Figure 00000005
, равного разностям модулей соответствующих квадратурных составляющих сигнала в фильтре jmax1 k-го строба и произведений, найденных отношений амплитуд сигналов bk на модули соответствующих квадратурных составляющих сигнала в фильтре jmax1 строба kmax:find the quadrature components of the voltage
Figure 00000004
,
Figure 00000005
equal to the differences between the modules of the corresponding quadrature components of the signal in the filter jmax1 of the kth gate and the products of the found ratios of the amplitudes of the signals b k to the modules of the corresponding quadrature components of the signal in the filter jmax1 of the strobe kmax:

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

получают амплитуду напряжения

Figure 00000008
, величина которой характеризует состав цели (одиночная или групповая) какget voltage amplitude
Figure 00000008
, the value of which characterizes the composition of the target (single or group) as

Figure 00000009
Figure 00000010
,
Figure 00000009
Figure 00000010
,

сравнивают полученную амплитуду напряжения

Figure 00000008
с амплитудой напряжения η, характеризующей порог обнаружения, который устанавливают исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, при превышении порога принимают решение об обнаружении групповой цели в стробе дальности.compare the obtained voltage amplitude
Figure 00000008
with a voltage amplitude η characterizing the detection threshold, which is set based on the required value of the probability of false detection of the group target, when the threshold is exceeded, a decision is made to detect the group target in the range gate.

Недостатками способа-прототипа являются невозможность определения количества и дальностей до отдельных целей в составе групповой в случае, когда доплеровские частоты их эхосигналов практически совпадают, и отсутствует разрешение по дальности и угловым координатам.The disadvantages of the prototype method are the inability to determine the number and ranges to individual targets in the group when the Doppler frequencies of their echo signals practically coincide, and there is no resolution in range and angular coordinates.

Изобретение решает задачу: после обнаружения групповой цели согласно способу-прототипу обеспечить возможность определения количества и дальностей до отдельных целей в составе групповой, в том числе в случае, когда доплеровские частоты сигналов отдельных целей находятся в пределах одного доплеровского фильтра N-точечного БПФ и отсутствует разрешение по дальности и угловым координатам.The invention solves the problem: after detecting a group target according to the prototype method, provide the ability to determine the number and range of individual targets in the group, including when the Doppler frequencies of the signals of individual targets are within the same Doppler filter of an N-point FFT and there is no resolution in range and angular coordinates.

Решение задачи заключается в том, что после определения первой доплеровской частоты f1 как частоты фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала умножают составленный из комплексных амплитуд сигналов всех стробов дальности в фильтре с частотой jmax1 вектор Z на заранее рассчитываемую обратную автокорреляционную матрицу, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора E с пороговыми значениями, которые устанавливают исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора E принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей i-му стробу.The solution to the problem is that after determining the first Doppler frequency f 1 as the filter frequencies jmax1 with the maximum signal amplitude, multiply the vector Z composed of the complex amplitudes of the signals of all range gates in the filter with the frequency jmax1 and calculate the inverse autocorrelation matrix in advance, and compare the modules of the elements obtained in the result of multiplying the vector E with threshold values, which are set based on the required values of the probabilities of false decisions, when the threshold is exceeded by the ith element of the vector and E decide whether a signal is present separate targets as part of a group with a range corresponding to the i-th strobe.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ разрешения групповой цели, где 1 - фазовый детектор, 2 - фильтр нижних частот, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - сумматор, 5 - антенна, 6 - приемник, 7 - гетеродин, 8 - процессор обработки сигналов, 9 - фазовращатель на 90°. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.3-5 приведены диаграммы, демонстрирующие возможность определения предлагаемым способом количества и дальностей до отдельных целей в составе групповой, в том числе в случае, когда доплеровские частоты сигналов отдельных целей находятся в пределах одного доплеровского фильтра N-точечного БПФ, и отсутствует разрешение по дальности и угловым координатам. На фиг.3-5 приведены результаты обработки согласно предлагаемому способу по дальностным стробам фильтра углах 1. На фиг.3 представлены результаты обработки сигналов для одноцелевой ситуации, на фиг.4 - для двухцелевой и на фиг.5 - для трехцелевой. При этом пеленги отдельных целей равны, частоты Доплера отдельных целей равны f1, а для многоцелевых ситуаций расстояние между отдельными целями в десять раз меньше интервала разрешения по дальности.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method for resolving a group target, where 1 is a phase detector, 2 is a low-pass filter, 3 is an analog-to-digital converter, 4 is an adder, 5 is an antenna, 6 is a receiver, 7 is a local oscillator , 8 - signal processing processor, 9 - phase shifter 90 °. Figure 2 presents a diagram explaining the sequence of signal conversion in the signal processing processor 8. Figure 3-5 shows diagrams that demonstrate the ability to determine the proposed method and the number and range of individual targets in the group, including in the case when the Doppler frequencies signals of individual targets are within the same Doppler filter of the N-point FFT, and there is no resolution in range and angular coordinates. Figure 3-5 shows the results of processing according to the proposed method for long-range strobe filter angles 1. Figure 3 shows the results of signal processing for single-purpose situations, figure 4 for dual-purpose and figure 5 for triple. In this case, the bearings of individual targets are equal, the Doppler frequencies of individual targets are f 1 , and for multi-purpose situations, the distance between individual targets is ten times less than the range of range resolution.

Суть изобретения состоит в следующем. Известно, что отклик на сумму входных воздействий для линейных систем, к которым относится и когерентно-импульсные РЛС, представляет собой суперпозицию откликов на каждое воздействие. То есть отклик схемы корреляционно-фильтровой обработки на смесь эхосигналов отдельных целей из состава групповой есть не что иное, как сумма откликов на эхосигнал каждой отдельной цели. Отклик по дальностным стробам фильтра jmax1 схемы корреляционно-фильтровой обработки на эхосигнал отдельной цели представляет собой смещенную на время запаздывания автокорреляционную функцию зондирующего сигнала, умноженную на комплексную амплитуду эхосигнала.The essence of the invention is as follows. It is known that the response to the sum of input actions for linear systems, which include coherent-pulse radar, is a superposition of responses to each effect. That is, the response of the correlation filter processing scheme to a mixture of echoes of individual targets from a group is nothing more than the sum of the responses to the echo of each individual target. The response in the range gates of the filter jmax1 of the correlation-filter processing scheme to an echo of a single target is the autocorrelation function of the probe signal shifted by the delay time multiplied by the complex amplitude of the echo signal.

Проведя обратное линейное преобразование выходного сигнала дальностных стробов фильтра углах jmax1, определяют значения комплексных амплитуд эхосигналов отдельных целей из состава групповой на всех дальностях, соответствующих формируемым стробам. Времена запаздывания эхосигналов реальных отдельных целей соответствуют определенным стробам дальности. В этих стробах после вышеуказанного обратного линейного преобразования формируются комплексные амплитуды этих эхосигналов. В остальных стробах формируются нули, так как отсутствуют эхосигналы реальных целей с соответствующими дальностями.Having performed the inverse linear transformation of the output signal of the range filter gates at the angles jmax1, the values of the complex amplitudes of the echo signals of individual targets from the group at all ranges corresponding to the generated gates are determined. The delay times of the echo signals of real individual targets correspond to certain range gates. In these gates, after the above inverse linear conversion, the complex amplitudes of these echo signals are formed. In the remaining gates, zeros are formed, since there are no echoes of real targets with corresponding ranges.

При наличии шумов наблюдения в тех дальностных стробах, где отсутствуют реальные эхосигналы, будут получены значения, близкие к нулю. Сравнив модули полученных оценок амплитуд с порогами, установленными исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, оценивают количество и дальности до отдельных целей из состава групповой. При этом потенциальная разрешающая способность определяется взаимным расположением дальностных стробов, которое предлагается устанавливать меньшим классического интервала разрешения по дальности.In the presence of observation noises in those range gates where there are no real echo signals, values close to zero will be obtained. By comparing the modules of the obtained estimates of the amplitudes with the thresholds established on the basis of the required values of the probabilities of false decisions, the number and range of individual targets from the group are estimated. In this case, the potential resolution is determined by the relative position of the range gates, which is proposed to be set smaller than the classical range of range resolution.

Для получения конкретной зависимости, связывающей амплитуды эхосигналов отдельных целей из состава групповой с выходным сигналом дальностных стробов фильтра jmax 1, введем ряд обозначений.To obtain a specific relationship linking the amplitudes of the echoes of individual targets from the group structure with the output signal of the range filter gates jmax 1, we introduce a number of notation.

Пусть D1,D2,D3=…=Dn дальности до целей, соответствующие стробам фильтра jmax1 (D2-D1=D3-D2=…=Dn-Dn-1=ΔD). Из сигналов на выходе стробов фильтра jmax1 формируется вектор Z=[Z1 Z2…Zn]T, T - оператор транспонирования.Let D 1 , D 2 , D 3 = ... = D n the distance to the targets corresponding to the filter gates jmax1 (D 2 -D 1 = D 3 -D 2 = ... = D n -D n-1 = ΔD). Of the signals at the output of the filter gates jmax1, a vector Z = [Z 1 Z 2 ... Z n ] T is formed , T is the transpose operator.

Поставив в соответствие каждому стробу дальности некоторую амплитуду эхосигнала отдельной цели из состава групповой, то есть формально предположив, что в обрабатываемом сигнале присутствуют эхосигналы отдельных целей дальностями, соответствующими всем стробам фильтра jmax1, запишем вектор комплексных амплитуд этих эхосигналов: E=[E1 E2…En]T. Так как в составе реальной групповой цели может присутствовать разное количество одиночных целей, то отдельные элементы вектора E в действительности равны нулю.Assigning to each range gate an amplitude of the echo of an individual target from the group, that is, formally assuming that the processed signal contains echoes of individual targets with ranges corresponding to all filter gates jmax1, we write the vector of complex amplitudes of these echo signals: E = [E 1 E 2 ... E n ] T. Since the composition of a real group goal may contain a different number of single targets, the individual elements of the vector E are actually zero.

Если в обрабатываемой реализации присутствует только эхосигнал цели на дальности D1 с комплексной амплитудой Е1, а амплитуды остальных целей равняются нулю (E2=E3=…=En=0), то вектор Z в отсутствие шумов наблюдения принимает видIf in the processed implementation there is only a target echo at a distance D 1 with a complex amplitude E 1 , and the amplitudes of the other targets are zero (E 2 = E 3 = ... = E n = 0), then the vector Z in the absence of observation noise takes the form

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где ξ(D) - автокорреляционная функция зондирующего сигнала.where ξ (D) is the autocorrelation function of the probe signal.

Аналогично, в случае, когда в обрабатываемой реализации присутствуют все n целей, соответствующих всем стробам фильтра jmax1, то:Similarly, in the case when in the processed implementation there are all n targets corresponding to all the strobe of the filter jmax1, then:

Figure 00000012
Figure 00000012

В формуле (1) учтен тот факт, что значение автокорреляционной функции для отрицательного значения аргумента является комплексно сопряженным (оператор (*)).Formula (1) takes into account the fact that the value of the autocorrelation function for a negative value of an argument is complex conjugate (operator ( * )).

Обозначив переменной Q матрицу значений автокорреляционной функции (автокорреляционную матрицу):Denoting by the variable Q the matrix of values of the autocorrelation function (autocorrelation matrix):

Figure 00000013
Figure 00000013

формулу (1) запишем в виде линейного матричного уравнения с неизвестным вектором E:we write formula (1) as a linear matrix equation with an unknown vector E:

Figure 00000014
Figure 00000014

Для нахождения E из уравнения (3) домножим слева его обе части на матрицу Q-1, обратную к Q:To find E from equation (3), we multiply both its parts on the left by the matrix Q -1 , the inverse of Q:

Figure 00000015
Figure 00000015

При отсутствии шумов наблюдения в результате вычисления E согласно (4) формируются комплексные амплитуды эхосигналов реальных целей в стробах, соответствующих их дальностям. Остальные элементы вектора E равняются нулю. В реальных радиолокационных системах присутствуют шумы наблюдения, это означает, что вектор Z в (1) будет несколько искажен, и элементы вектора E также вычисляются с некоторой погрешностью. Поэтому для принятия решения о количестве и дальностях до отдельных целей из состава групповой необходимо сравнивать модули элементов вектора E с пороговыми значениями. Последние выбираются исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений.In the absence of observation noise, as a result of calculating E according to (4), complex amplitudes of echo signals of real targets are formed in the gates corresponding to their ranges. The remaining elements of the vector E are equal to zero. In real radar systems there are observation noises, this means that the vector Z in (1) will be somewhat distorted, and the elements of the vector E are also calculated with some error. Therefore, in order to make a decision about the number and ranges to individual targets from the group, it is necessary to compare the modules of the elements of the vector E with threshold values. The latter are selected based on the required values of the probabilities of false decisions.

Потенциальная разрешающая способность РЛС при реализации предлагаемого способа и увеличении отношения сигнал - шум взаимным расположением дальностных стробов ΔD, т.е. может быть существенно меньшей классического интервала разрешения по дальности. Уменьшение величины ΔD позволит снизить инструментальную составляющую ошибок оценивания количества и дальностей отдельных целей.The potential resolution of the radar when implementing the proposed method and increasing the signal-to-noise ratio by the mutual arrangement of the range gates ΔD, i.e. may be significantly shorter than the classic range resolution range. A decrease in ΔD will reduce the instrumental component of errors in estimating the number and ranges of individual targets.

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

Вся дальнейшая обработка сигнала происходит в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. Полученные в результате суммирования в каждом стробе отсчеты подвергают амплитудному взвешиванию и осуществляют фильтровую обработку по алгоритму БПФ. Затем вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров. Далее в стробе дальности kmax выбирают множество смежных доплеровских фильтров. Из выбранного множества смежных доплеровских фильтров определяют доплеровскую частоту f1 как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала. Из комплексных амплитуд сигналов на выходах всех стробов дальности в фильтре с частотой jmax1 составляют вектор Z. Затем в отличие от способа-прототипа, в котором для каждого строба дальности вычисляется величина

Figure 00000010
согласно выражениям (1)-(4), характеризующая отличия наблюдаемых откликов стробов от откликов сигнала одиночной цели, в предлагаемом способе вычисляют непосредственно оценку вектора комплексных амплитуд составляющих сигнала групповой цели E, для чего умножают вектор Z на заранее рассчитанную согласно формуле (2) обратную автокорреляционную матрицу Q-1. Сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора E с пороговыми значениями, которые устанавливают исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений. При превышении порога i-м элементом вектора E принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей i-му стробу.All further signal processing takes place in the signal processing processor 8. Fig. 2 is a diagram explaining the signal conversion sequence in the signal processing processor 8. The samples obtained by summing in each gate are subjected to amplitude weighting and are filtered by the FFT algorithm. Then calculate the module of the complex envelope of the signal at the output of the Doppler filters. Next, in the kmax range gate, a plurality of adjacent Doppler filters are selected. From the selected set of adjacent Doppler filters, the Doppler frequency f 1 is determined as the filter frequency jmax1 with a maximum signal amplitude. Of the complex amplitudes of the signals at the outputs of all range gates in the filter with a frequency jmax1, vector Z is made up. Then, in contrast to the prototype method, in which for each range gate the value is calculated
Figure 00000010
according to expressions (1) - (4), characterizing the differences between the observed responses of the gates from the responses of a signal of a single target, in the proposed method, the estimate of the vector of complex amplitudes of the components of the signal of the group target E is directly calculated, for which the vector Z is multiplied by the inverse calculated in advance according to formula (2) autocorrelation matrix Q -1 . The modules of the elements obtained by multiplying the vector E are compared with threshold values, which are set based on the required values of the probabilities of false decisions. If the threshold is exceeded by the i-th element of the vector E, they decide on the presence of a signal of an individual target in the group with a range corresponding to the i-th gate.

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

Моделировались три ситуации: в обрабатываемом сигнале присутствуют эхосигналы одной (фиг.3), двух (фиг.4) и трех (фиг.5) целей с равными амплитудами.Three situations were simulated: in the processed signal there are echo signals of one (figure 3), two (figure 4) and three (figure 5) targets with equal amplitudes.

На фиг.3-5 приведены диаграммы, демонстрирующие возможность оценивания предлагаемым способом количества и дальностей до отдельных целей в составе групповой, в том числе, когда доплеровские частоты сигналов отдельных целей находятся в пределах одного доплеровского фильтра N-точечного БПФ и отсутствует разрешение по дальности и угловым координатам. На фиг.4-5 расстояние между целями составляет одну десятую стандартного интервала разрешения по дальности. Истинные значения дальностей до целей на фиг.3-5 обозначены вертикальными стрелками.Figures 3-5 show diagrams demonstrating the possibility of estimating the number and ranges of individual targets in the group as a proposed method, including when the Doppler frequencies of the signals of individual targets are within the same Doppler filter of an N-point FFT and there is no resolution in range and angular coordinates. 4-5, the distance between the targets is one tenth of the standard range of range resolution. The true values of the ranges to the targets in FIGS. 3-5 are indicated by vertical arrows.

Из фиг.3-5 видно, что сравнение модулей элементов вектора E с пороговыми значениями позволит определить количественный состав групповой цели и измерить дальности до отдельных целей из состава групповой с точностью до расстояния между стробами по дальности ΔD. Причем значение ΔD ограничивается, в основном, вычислительными возможностями ЭВМ РЛС.Figure 3-5 shows that a comparison of the moduli of the elements of the vector E with threshold values will determine the quantitative composition of the group target and measure the range to individual targets from the group to the accuracy of the distance between the gates in range ΔD. Moreover, the ΔD value is limited mainly by the computing capabilities of the radar computer.

Использование изобретения в бортовых, наземных и корабельных РЛС не потребует изменения их принципов построения, режимов работы, существенных вычислительных затрат и позволит с высокой эффективностью разрешать отдельные цели в группе при отсутствии разрешения по угловым координатам, дальности и частоте Доплера.The use of the invention in airborne, ground and ship radars does not require a change in their construction principles, operating modes, significant computational costs and will allow high resolution to resolve individual targets in a group in the absence of resolution in angular coordinates, range and Doppler frequency.

Claims (1)

Способ разрешения групповой цели, заключающийся в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервалов (стробов), равных длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, в каждом стробе подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье, вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, в стробе дальности выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f1 из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, отличающийся тем, что составленный из комплексных амплитуд сигналов всех стробов дальности в фильтре с частотой jmax1 вектор Z умножают на заранее рассчитываемую обратную автокорреляционную матрицу, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей i-му стробу. The method for resolving a group target, which consists in isolating the quadrature components of the complex envelope of the received antenna signal, in each quadrature component, the signal is converted into digital form, within the intervals (gates) equal to the duration of the probe pulse, the digital samples are added up, in each gate subjected to the summation of N samples in amplitude weighting, carry out filter processing according to the algorithm of N-point fast conversion Fourier, calculate the modulus of the complex envelope of the signal at the output of the Doppler filters, select a number of adjacent Doppler filters in the range gate, determine the first Doppler frequency f 1 from the above set of adjacent Doppler filters, as the filter frequency jmax1 with a maximum signal amplitude, characterized in that it is composed of complex the amplitudes of the signals of all range gates in the filter with a frequency jmax1, the vector Z is multiplied by a pre-calculated inverse autocorrelation matrix, the element modules are compared Acquiring a result of multiplication of the vector E with the threshold values, which establish, on the basis of the desired values of the probabilities of false solutions, in excess of the threshold i-th element of the vector E decide on the presence of a signal in a single target composed of a group with a range corresponding to the i-th strobe.
RU2009113464/09A 2009-04-10 2009-04-10 Method of resolving group target RU2407034C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113464/09A RU2407034C9 (en) 2009-04-10 2009-04-10 Method of resolving group target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113464/09A RU2407034C9 (en) 2009-04-10 2009-04-10 Method of resolving group target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2407034C1 true RU2407034C1 (en) 2010-12-20
RU2407034C9 RU2407034C9 (en) 2011-04-20

Family

ID=44056742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009113464/09A RU2407034C9 (en) 2009-04-10 2009-04-10 Method of resolving group target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2407034C9 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738249C1 (en) * 2019-10-18 2020-12-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") Method of generating received spatial-time signal reflected from observed multipoint target during operation of radar system, and bench simulating test space-time signals reflected from observed multipoint target, for testing sample of radar system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5517429A (en) * 1992-05-08 1996-05-14 Harrison; Dana C. Intelligent area monitoring system
RU2157550C1 (en) * 1999-05-24 2000-10-10 Научно-исследовательский институт измерительных приборов Method of detection of group objects
GB2350959A (en) * 1985-10-09 2000-12-13 British Aerospace Automatic target detection system
US6335159B1 (en) * 1988-06-16 2002-01-01 The Burnham Institute Retinoic acid receptor ε(rarε)
RU2316788C1 (en) * 2006-08-09 2008-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Mode of detection by a pulsed-doppler radar of a group target
WO2008094293A2 (en) * 2006-07-07 2008-08-07 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for target discrimination within return signals
RU2345382C1 (en) * 2007-04-12 2009-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") Method of radar-tracking target detection and device, for its realisation (versions)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350959A (en) * 1985-10-09 2000-12-13 British Aerospace Automatic target detection system
US6335159B1 (en) * 1988-06-16 2002-01-01 The Burnham Institute Retinoic acid receptor ε(rarε)
US5517429A (en) * 1992-05-08 1996-05-14 Harrison; Dana C. Intelligent area monitoring system
RU2157550C1 (en) * 1999-05-24 2000-10-10 Научно-исследовательский институт измерительных приборов Method of detection of group objects
WO2008094293A2 (en) * 2006-07-07 2008-08-07 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for target discrimination within return signals
RU2316788C1 (en) * 2006-08-09 2008-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Mode of detection by a pulsed-doppler radar of a group target
RU2345382C1 (en) * 2007-04-12 2009-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") Method of radar-tracking target detection and device, for its realisation (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2407034C9 (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6809682B1 (en) Method and device for the detection and track of targets in high clutter
CN106814353A (en) A kind of Radar Signal Processing System
CN109061589A (en) The Target moving parameter estimation method of random frequency hopping radar
RU2407034C1 (en) Method of resolving group target
RU2419107C1 (en) Method of selecting moving targets in pulse-wise carrier frequency tuning
JP2021099244A (en) Radar system and radar signal processing method
RU2379704C1 (en) Method of multiple target resolution
CN115453490A (en) Coherent accumulation method, device and equipment based on radar signals and storage medium
RU2411537C1 (en) Method of selecting targets on background of velocity deflecting noise
CN112363136B (en) A radar range super-resolution method based on target sparsity and frequency domain deskewing
RU2409822C1 (en) Signal processing method and device for its implementation
RU2316788C1 (en) Mode of detection by a pulsed-doppler radar of a group target
RU2293349C1 (en) Mode of detection of a group target
RU2492502C9 (en) Method of resolving group target
RU191067U1 (en) FILTER CORRELATION DETECTOR WITH WEIGHT PROCESSING
RU2298806C1 (en) Mode of detection of a group target
RU2729886C1 (en) Method for passive jamming suppression with low doppler shift
Reznicek Doppler CW radar signal processing, implementation and analysis
RU2371736C2 (en) Method for generation of current energy spectrum of receiver output signal, device for its realisation and method for distance measurement
RU2154837C1 (en) Method of detection of linear frequency-modulated signal with unspecified parameters
RU2800494C1 (en) Device for digital signal processing in pulsed-doppler radar with compensation of target migration by range and fm doppler signals in one period of radiating and receiving radio pulses
Sun et al. Airborne radar STAP using sparse recovery of clutter spectrum
RU2282873C1 (en) Method for detection of signals reflected from maneuvering target
RU2836219C1 (en) Interference compensation computer
CN113109776A (en) Angular flicker suppression method based on rearrangement time-frequency analysis

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification