CC BY
7АЛГОРИТМ ПОДАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОГО ЭФФЕКТА РАДИОЛОКАЦИОННОГО
СИГНАЛА
Кучерявенко Александр Валерьевич
студент группы РТсо5-1, Южный федеральный университет, г. Таганрог
Федосов В.П.
д.т.н., профессор, Южный федеральный университет, г. Таганрог SUPPRESSION ALGORITHMS TURBOPROP EFFECT RADAR SIGNAL
Kucheryavenko Alexander, student group RTso5-1 of Southern Federal University, Taganrog Fedosov Valentin, Doctor of Science, professor of Southern Federal University, Taganrog
АННОТАЦИЯ
В работе показана проблема измерения скорости планерной составляющей цели при наличии турбовинтового эффекта отраженного сигнала в импульсно-доплеровской РЛС, предложена модель турбовинтовой составляющей сигнала и описан алгоритм его подавления.
ABSTRACT
The article illustrates the problem of measuring the speed glider component targets in the presence of a turboprop effect of the reflected signal in a pulse-Doppler radar, proposed a model turboprop signal component and an algorithm for its suppression.
Ключевые слова: спектр; радиолокационная станция, эхосигнал, турбовинтовой эффект, планерная составляющая.
Keywords: spectrum; radar; echo signal; turboprop effect; gliding component.
При обработке эхосигналов в радиолокационных системах, динамика отражений от поверхности аэродинамических объектов, возникающая за счет рассеяния от вращающихся элементов конструкции с турбореактивными и турбовинтовыми двигателями, проявляется в спектре отраженного сигнала. Проявление турбовинтового эффекта выражается присутствием в спектре эхосиг-нала, наряду с планерной составляющей, дополнительных спектральных составляющих, называемых турбинными составляющими [1].
Наряду с полезной информацией, содержащейся в этих турбинных составляющих и помогающей определить
1
9Ш «А
0,8
0,6 0,4
0,2 0
На рисунке 1 [1] показан амплитудно-скоростной спектр цели в ситуации, когда вращающиеся элементы облучаются зондирующим сигналом. Из рисунка видно, что наряду с планерной составляющей, доплеровская частота которой соответствует скорости 380 м/с, в спектре появились дополнительные составляющие, соответствующие скоростям 215 м/с, 275 м/с, 322 м/с и 438 м/с. В параметрах турбинных составляющих содержится информация, необходимая для решения задач распознавания типа цели, режимов работы ее двигателя и т. д., но именно эти
тип аэродинамического объекта и режим работы его двигателя, эти турбинные составляющие могут быть ошибочно восприняты как планерные составляющие этого или другого аэродинамического объекта.
Важным признаком, который отличает планерную составляющую от турбинных, является ее амплитуда, но на практике встречаются ситуации, когда амплитуда планерной составляющей оказывается соизмерима или ниже амплитуды турбинных спектральных составляющих. В этом случае задача обнаружения и идентификации аэродинамического объекта оказывается затрудненной.
Планерная составляющая
спектральные составляющие могут быть ошибочно восприняты как планерные составляющие этой или другой цели. На рисунке 1 [1] единственным признаком, который отличает планерную составляющую от турбинных, является ее амплитуда, но на практике встречаются ситуации, когда амплитуда планерной составляющей оказывается соизмерима или ниже амплитуды спектральных составляющих турбовинтового эффекта. В этом случае селекция оказывается невозможной [1].
Ситуация еще более усугубляется, если РЛС сопровождает две и более целей, находящихся на небольших
Турбинные составляющие
Рисунок 1. Амплитудно-скоростной спектр цели
удалениях друг от друга. Планерная составляющая второй цели может быть соизмерима по интенсивности со спектральными составляющими турбовинтового эффекта первой цели и схожа с ними по структуре. Это затрудняет обнаружение второй цели, так как она может быть воспринята как составляющая турбовинтового эффекта первой цели.
Представляется целесообразным разработка алгоритма подавления турбинного эффекта радиолокационного сигнала в импульсно-доплеровской радиолокационной станции.
Такой алгоритм в импульсно-доплеровской РЛС может основываться на различии доплеровского приращении частоты для планерной составляющей спектра эхо-сигнала и частоты модуляции, обусловленной турбинным эффектом, а также анализа изменения во времени амплитуды и полной мгновенной фазы для этих составляющих спектра.
Сравнение доплеровского приращения частоты для планерной составляющей спектра и частоты модуляции, обусловленной турбинным эффектом, показывает их существенное различие, поэтому изменение во времени амплитуды и полной мгновенной фазы для турбинного эффекта существенно медленнее, чем изменение этих же характеристик для планерной составляющей спектра огибающей эхосигнала. При этом слагаемое полной мгновенной фазы для планерной составляющей изменяется во времени по линейному закону, а слагаемое, соответствующее турбинному эффекту - по закону, близкому к гармоническому, что выражается в появлении боковых составляющих в спектре эхосигнала (см. рисунок 1) [2].
Аналогично, в изменении огибающей имеется постоянная составляющая , неизменная в процессе формирования отражений от планера цели и составляющая
Ат ^) с законом изменения во времени, близком к закону изменения составляющей Фт ^) полной мгновенной фазы, обусловленной турбинным эффектом [3]. В таком случае модель реальной части комплексной огибающей эхосигнала может быть описана следующей формулой
As (t) =К + AT (t)]cOs|ppit + çT (i)J
(1)
где
- планерная составляющая доплеровского эф-
фекта.
На основании таких выводов можно предложить следующий алгоритм снижения влияния турбовинтового эффекта, состоящий из следующих операций:
1. определение зависимости модуля комплексной огибающей и ее аргумента во времени в пределах отсчетов пачки отраженных сигналов после применения согласованной фильтрации по дальности;
2. сглаживание аргумента комплексной огибающей вдоль оси времен для каждого элемента дальности, при этом необходимо использовать сглаживание не выше 20 порядка;
3. использование отсчетов аргумента для сглаженной функции при восстановлении комплексной огибающей после устранения турбинного эффекта в зависимости аргумента во времени. Изменения аргумента, вызванные турбовинтовым эффектом, будут устранены;
4. аналогично произвести сглаживание модуля огибающей во времени и использовать результаты сглаживания для восстановления модуля дискретные значения сглаженной функции во времени для каждого элемента разрешения по дальности;
5. выполнить быстрое преобразование Фурье для каждого элемента дальности по столбцам.
6. отобразить дальностно-частотный портрет цели после компенсации турбинного эффекта.
Данный алгоритм требует проверки в моделировании задачи подавления турбовинтового эффекта для простой модели эхосигнала.
Список литературы
1. Фомин А.В. Разрешение радиолокационных целей, находящихся в одном импульсном объеме РЛС с МИП, при обработке отраженных сигналов в частотной области в условиях воздействия турбовинтового эффекта // Труды шестой Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем», Ульяновск, 2008.
2. Евдокимова Е.О., Федосов В.П. Оценка параметров движения мобильных объектов на основании анализа частотно-временных распределений эхосиг-налов // Телекоммуникации, 2014, № 11. - С. 25-29.
3. Кучерявенко А.В., Федосов В.П. Радар для MIMO-систем // сборник трудов XII Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Информационные технологии, системный анализ и управление (ИТСАиУ-2014)» - Издательство ЮФУ, Таганрог, - 192 с.
АБОНЕНТСКАЯ НАГРУЗКА ТЕЛЕФОННОЙ СТАНЦИИ
Кучерявенко Светлана Валентиновна
к.т.н., доцент, Южный федеральный университет, г. Таганрог
Федосов Валентин Петрович д.т.н., профессор, Южный федеральный университет, г. Таганрог
Альшанский Антон Сергеевич студент группы РТсо5-7, Южный федеральный университет, г. Таганрог
SUBSCRIBER TRAFFIC TELEPHONE EXCHANGE
Kucheryavenko Svetlana, Candidate of Science, assistant professor of Southern Federal University, Taganrog Fedosov Valentin, Doctor of Science, professor of Southern Federal University, Taganrog Alshansky Anton, student group RTso5-7 of Southern Federal University, Taganrog
