Обнаружение и измерение координат движущихся наземных объектов в многопозиционной просветной радиолокационной системе

• Автор: Смирнова, Дарья Михайловна
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТРАЖЕННОГО ОТ ЦЕЛИ СИГНАЛА И ПАССИВНОЙ ПОМЕХИ

1.1 Математическая модель отраженного от цели сигнала

1.2 Математическая модель пассивной помехи

2 ОБНАРУЖЕНИЕ СИГНАЛОВ В МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

2.1 Алгоритмы когерентной и некогерентной обработки сигналов и их применение для обнаружения отраженного от цели сигнала

2.1.1 Когерентный алгоритм

2.1.2 Практическая реализация согласованного фильтра при когерентной обработке

2.1.3 Некогерентный алгоритм

2.2 Алгоритм взаимной корреляционной обработки сигналов
2.2.1 Целесообразность использования корреляционного алгоритма
2.2.2 Коэффициент взаимной корреляции пассивной помехи в пространственных каналах
2.2.3 Оценка коэффициента взаимной корреляции сигналов и помех в просветных радиолокационных системах с разделением каналов обработки
2.2.4 Анализ эффективности корреляционного алгоритма обнаружения
2.2.5 Эффективность корреляционного алгоритма в условиях нестационарной пассивной помехи
3 АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ ФАКТА ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ЦЕЛЬЮ ЛИНИИ БАЗЫ
4 АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ И КООРДИНАТ ЦЕЛЕЙ В МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ПРОСВЕТНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ФАЗОВЫМ МЕТОДОМ
4.1 Методы измерения координат целей в просветных радиолокационных системах
4.2 Алгоритм выделения комплексных огибающих просветных сигналов в пространственных каналах
4.3 Определение углового положения цели

4.4 Измерение декартовых координат объекта на плоскости разностно-дальномерным методом
5 МНОГОПОЗИЦИОННАЯ ПРОСВЕТНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА С РАЗРЕЖЕННОЙ МНОГОЧАСТОТНОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ
5.1 Способы построения и реализации антенной решетки
5.2 Многочастотная антенная решетка
5.3 Вычисление оптимальных значений длин волн
5.4 Измерение координат целей пеленгационным методом
6 АЛГОРИТМЫ ФАЗИРОВАНИЯ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ
ПРОСВЕТНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
6.1 Геометрия системы
6.2 Структура оптимального алгоритма пространственной обработки
6.3 Алгоритм оценивания матрицы весовых коэффициентов
6.4 Особенности реализации алгоритма фазирования при наличии ошибок позиционирования
6.5 Влияние многолучевого распространения на работу алгоритма фазирования
6.6 Результаты математического моделирования
7 РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
7.1 Структура макета многопозиционной просветной радиолокационной системы
7.2 Алгоритм цифровой обработки сигналов макета многопозиционной просветной радиолокационной системы
7.3 Результаты экспериментов
7.3.1 Основные цели экспериментов
7.3.2 Обнаружение объектов, пересекающих линию базы
7.3.3 Обнаружение человека, движущегося среди растительности
7.3.4 Различение целей, пересекающих линию базы
7.3.5 Оценка эффективности корреляционного алгоритма обнаружения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
Ь - длина линии базы
с/ - расстояние между передающими позициями /о- доплеровский сдвиг частоты
- частота дискретизации
Рв - верхняя частота спектра сигнала кф- корректирующий фазовый множитель
- коэффициент изменения шага приращения длины волны тх- оценка математического ожидания случайного процесса х(г)
- длина временного окна, которое ограничивает участок реализации, использующийся для вычисления коэффициента взаимной корреляции
- длина записи процесса в одном канале обработки
г0 - пороговое значение коэффициента взаимной корреляции гХгУ~ оценка коэффициента взаимной корреляции
- дальность от цели до передающей позиции Я.2 - дальность от цели до приемной позиции
и- амплитуда прямого сигнала передатчика
- амплитуда отраженного от цели сигнала
и -вектор комплексных огибающих отраженных от цели сигналов ис - амплитуда отклика в соседнем луче диаграммы направленности С/тах — амплитуда максимального отклика, соответствующая одному из лучей диаграммы направленности
w/) - вектор весовых коэффициентов А/- смещение частоты Рр(?) - бистатический угол
5р(7) - угол между биссектрисой бистатического угла и направлением
движения цели
X - длина волны сигнала
АХ„ - шаг приращения длины волны
Фо - фазовый сдвиг, обусловленный доплеровским смещением частоты Од.- оценка среднеквадратического отклонения случайного процесса х{()

может быть ортогональным к отраженному сигналу, что приведет к резкому уменьшению вероятности обнаружения. Максимальный отклик фильтра на воздействие входного отраженного сигнала может быть лишь в одном канале обработки, фильтр которого оптимально согласован с этим входным сигналом.
Таким образом, когерентная обработка связана с рядом проблем. Во-первых, использование многоканальной обработки требует большой вычислительной мощности. Во-вторых, когерентная обработка абсолютно неэффективна при движении цели по криволинейным траекториям и с непостоянной скоростью.
2.1.2 Практическая реализация согласованного фильтра при когерентной обработке
Как уже отмечалось ранее, практическая реализация когерентной обработки сложна, поскольку требует большого количества каналов обработки. При этом в каждом канале обработки осуществляется согласованная фильтрация, состоящая из большого количества операций сложения и умножения, занимающих значительную часть процессорного времени.
Для экономного использования ресурсов системы и минимизации времени фильтрации ИХ каждого фильтра можно привести к упрощенному виду, а также использовать оптимальное количество каналов обработки.
В общем случае, ИХ СФ представляет собой зеркальную копию принимаемого сигнала. Однако можно использовать не все отсчеты ИХ, а лишь те, которые соответствуют ее абсолютным максимальным значениям. При этом ИХ будет состоять из отсчетов единичной амплитуды. На рисунке 2.6 приведены график доплеровского сигнала, полученного при помощи математического моделирования, 1/(1) и график упрощенной ИХ согласованного с ним фильтра И(ф.
Согласно рисунку 2.6, б, согласованный фильтр для доплеровского сигнала представляет цифровой КИХ-фильтр [51], [52] с неэквидистантной линией задержки и с порядком намного меньшим, чем у обычного СФ. При осуществлении фильтрации каждый отсчет входного сигнала участвует в суммировании с накоплением, если абсолютное значение соответствующего отсчета ИХ равно единице, в противном случае отсчет пропускается.