CC BY
79
doi: 10.36724/2409-5419-2020-12-4-15-22
ОБНАРУЖЕНИЕ И СОПРОВОЖДЕНИЕ ВЫСОКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛГОРИТМА МНОГООБЗОРНОГО НАБЛЮДЕНИЯ
СИЛАНТЬЕВ Александр Борисович1
БАБКИН
Юрий Владимирович2
ТИМОШЕНКО Александр Васильевич3
ЯКУБОВСКИЙ Сергей Владимирович4
Сведения об авторах:
1к.т.н., доцент, профессор Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, г. Ярославль, Россия, a.silantev@uniyar.ac.ru
2Ведущий инженер АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца», г. Москва, Россия, YuVlBabkin@yandex.ru
3д.т.н., профессор, начальник комплексного отдела - заместитель генерального конструктора АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца»; начальник лаборатории Национального исследовательского университета «Московский иститут электронной техники», г. Москва, Россия, atimoshenko@rti-mints.ru
4 д.т.н., доцент, начальник отдела Научно-исследовательского испытательного центра Центрального научно-исследовательского института войск воздушно-космической обороны Министерства Обороны Российской Федерации, г. Москва, Россия, syakubovskiy@mail.ru
АННОТАЦИЯ
По результатам проведенных исследований выявлено, что оперативное уточнение каталога контроля космического пространства высокоточными данными о параметрах орбит высокоорбитальных космических объектов может быть обеспечено с помощью радиолокационных станций дальнего обнаружения. Повышение характеристик обнаружения радиолокационных станций дальнего обнаружения при работе по малозаметным высокоорбитальным космическим объектам возможно за счет наращивания потенциала станции или увеличения продолжительности наблюдения, причем увеличение потенциала напрямую связано с созданием новых мощных энергозатратных радиолокаторов. Установлено, что увеличение времени наблюдения возможно без значительных материальных затрат и сводится к разработке и реализации методов продолжительного (многообзорного) наблюдения, получивших в современной технической литературе название «track-before-detect» (ТВР) или «сопровождение до обнаружения». При их использовании решение о наличии цели не выносится в каждом отдельно взятом обзоре, а для обнаружения движущихся объектов используются алгоритмы обнаружения-сопровождения. Обоснована принципиальная возможность расширения зоны действия радиолокационных станций дальнего обнаружения при обнаружении и измерении параметров траектории высокоорбитальных космических объектов за счет совместной обработки результатов нескольких зондирований. Предложен алгоритм обнаружения и сопровождения высокоорбитальных космических объектов, основанный на некогерентном накоплении сигнальной информации нескольких зондирований с последующим преобразованием информации в параметрическое пространство, поиске и оценке параметров их траекторий. Отмечено, что применение такого алгоритма не приводит к необходимости увеличения энергетического потенциала радиолокационных станций. Показаны недостатки, препятствующие реализации алгоритма в качестве основного, и возможность его применения в качестве дополнительного в тракте обработки радиолокационной информации. Проанализировано качество получаемой в ходе многообзорного наблюдения траекторной информации. Установлено, что при использовании методов многообзорного наблюдения блочного типа необходимое качество предварительной оценки параметров траектории обеспечивается за счет одновременной обработки совокупности измерений (замеров). При этом дополнительным источником ошибок может быть вероятностный характер отбора отметок обнаруженной траектории для последующей оценки её параметров.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: околоземное космическое пространство; высокоорбитальный космический объект; искусственный спутник Земли; радиолокация, радиолокационная станция; система контроля космического пространства; мониторинг околоземного пространства.
Для цитирования: Силантьев А. Б., Бабкин Ю. В., Тимошенко А. В., Якубовский С.В. Обнаружение и сопровождение высокоорбитальных космических объектов с использованием алгоритма многообзорного наблюдения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2020. Т. 12. № 4. С. 15-22. doi: 10.36724/2409-5419-2020-12-4-15-22
Введение
Главной проблемой космической деятельности человека в околоземном космическом пространстве в ближайшей перспективе становится проблема перенаселения космического пространства (ОКП) техногенными объектами — как действующими искусственными спутниками Земли (ИСЗ), так уже вышедшими из строя аппаратами, оставшимися на околоземных орбитах технологическими фрагментами — последними ступенями ракет-носителей, фрагментами разрушения спутников и прочим. Главная опасность перенаселения ОКП состоит в угрозе действующим и будущим космическим миссиям. По этой причине одной из важнейших задач для обеспечения безопасной деятельности человечества в космосе является постоянный мониторинг и каталогизация техногенных объектов, а так же отслеживание следующих событий в околоземном космическом пространстве:
• вывод на околоземную орбиту новых космических аппаратов (КА);
• проведение орбитальных манёвров существующими КА;
• угроза столкновения действующих КА с другими аппаратами, либо с фрагментами космического мусора;
• сход с орбиты КА;
• разрушение космических объектов с образованием множества фрагментов космического мусора, представляющих угрозу столкновения с действующими КА.
В настоящее время, благодаря достаточному количеству средств наблюдения, на требуемом уровне обеспечивается поддержание каталога только для низкоорбитальных космических объектов (НОКО). Основными средствами наблюдения за НОКО являются радиолокационные станции дальнего обнаружения (РЛС ДО). РЛС ДО осуществляют постоянный поиск и определение параметров орбит космических объектов на высотах до нескольких тысяч километров. Однако, для космических объектов, относящихся к классу так называемых высокоорбитальных (ВОКО) — с удалением от поверхности Земли более 2500 километров [1] — возможности существующей группировки информационных средств для эффективного мониторинга космического пространства крайне ограничены.
В высокоорбитальных областях околоземного космического пространства функционируют:
- навигационные системы;
- системы космической радио- и радиотехнической разведки;
- системы связи;
- системы сбора и передачи разведывательных данных;
- системы обнаружения старата баллистических ракет.
Процесс контроля ВОКО осложняется отсутствием достаточного количества средств наблюдения. Кроме того, трудоёмкость процесса контроля ВОКО, труднодоступ-ность и дефицит измерений по объектам, высокие энергетические затраты наблюдений ВОКО, обуславливаются:
• периодическими коррекциями орбит действующих космических аппаратов;
• фактором малой мерной дуги (обусловлен медленным угловым движением ВОКО, необходимостью длительных сеансов наблюдения для более точного определения орбитальных параметров);
• большим объёмом области пространства высоких орбит по сравнению с низкими;
• уменьшением уровня полезного сигнала при увеличении расстояния до наблюдаемого объекта;
• ограниченной производительностью наблюдательных средств в целом.
Одним из вариантов создания дополнительного источника оперативных и точных данных по ВОКО могло бы стать совершенствование режимов функционирования РЛС ДО метрового диапазона, чья дальность наблюдения в штатном режиме из-за ограниченности энергетики РЛС и влияния эффекта дифракции радиоволн ограничена 4000-6000 км.
Известно два метода повышения характеристик обнаружения РЛС при работе по таким малозаметным объектам, как ВОКО — либо за счет наращивания потенциала РЛС ДО, либо путем увеличения продолжительности наблюдения.
Если наращивание потенциала связано с фактически созданием новых мощных энергозатратных радиолокаторов, то вариант увеличения времени наблюдения возможен без значительных затрат и сводится к разработке и реализации методов так называемого многообзорного наблюдения.
Такие методы обладают потенциальными возможностями осуществлять не только сбор и обработку траек-торных и нетраекторных измерений, но и обеспечивают уточнение орбит каталогизированных объектов, а также обнаружение новых КА. Реализация этих методов возможна в штатном режиме работы РЛС ДО, в качестве которого в дальнейшем будем рассматривать непрерывный обзор некоторых «барьерных зон», а также обнаружение, сопровождение, определение и сброс с сопровождения траекторий КО. Алгоритм работы РЛС ДО по космическим объектам включает: излучение в эфир и последующие когерентное (некогерентное) накопление пачки сигналов для получения координат (Д, и, V, R1) единичной опорной точки траектории движения объекта, дальнейшую совместную обработку информации нескольких опорных точек для получения траектории объектов [2, 4].
Уо! 12 N0 4-2020, Н&ЕЗ ЕЕЗЕЛЕСН AVIATЮN, SPASE-ROCKET HARDWARE
При реализации режима многообзорного наблюдения осуществляется совместная обработка информации нескольких обзоров пространства. По результатам обработки происходит обнаружение цели (траектории объекта) и формируется практически полноценный вектор координатной информации (Д, и, V, R1, и1, VI).
Метод многообзорного некогерентного накопления
В работах [6-10] достаточно подробно описаны методы многообзорного наблюдения, получившие широкую известность в конце 90-х годов прошлого века. Реализующие их алгоритмы, в которых решение о наличии цели не выносится в каждом отдельно взятом обзоре, а для обнаружения движущихся объектов используются совместно алгоритмы накопления и сопровождения, получили название «сопровождение до обнаружения» или TBD (й"аск-Ье&ге^е1ес1). В опубликованном цикле статей [6] рассмотрены вопросы реализации алгоритмов TBD и про-
анализирована потенциальная эффективность метода на основе известного преобразования Хафа.
Известно [13], что методы «обнаружения-сопровождения», как и процедуры завязки трасс (обнаружения траекторий), могут быть как блочного типа, так и реализованы на основе процедур динамического программирования (ДП). Метод, использующий ДП [9,10], заключается в анализе на каждом обзоре всех элементов разрешения, в которых может находится цель, и выборе только одного из них максимальной амплитудой принятого сигнала. Затем происходит накопление информации и сравнение полученной суммы с порогом для принятия решения о наличии траектории цели.
Приведенные выше методы позволяют, как правило, обнаруживать участки (чаще всего прямолинейные) траекторий движения объектов локации. Один из вычислительно эффективных методов реализации многообзорного наблюдения основан на использовании параметрического преобразования Хафа [6]. Блок-схема алгоритма, реализующего метод многообзорного наблюдения, представлена на рис. 1.
АЦП радиоприемного устройства и[*,И и[уД] 11[2|Д]
Блок пороговой обработки первого этапа
А[х„Ц А[у„{,] А[г,Л]
Блок формирования матрицы многообзорных наблюдений
Ат[х1,Ц Ат[уД1 А^у.Д,]
Выбор порога первого этапа
Решающее устройство
Выбор интервала наблюдения
Блок формирования
матрицы
параметрического
пространства Хафа
Р|-0)
Ртах 10т
Блок формирования матрицы накопителя-аккумулятора
йр,Л9
Рк.вк
Блок отбора отметок
матрицы многообзорных
наблюдений
Х|, У,, 2,.
Р'|,Э']
Блок пороговой обработки второго этапа
Блок траекторией обработки
Параметры траектории цели
Рк,е*
' к Блоку отбора отметок матрицы МОН
Рис. 1. Блок-схема алгоритма обнаружения на основе преобразования Хафа
Особенности реализации метода блочного типа на основе преобразования Хафа подробно исследованы в [68]. В этих и ряде других работ отмечены также недостатки методов TBD, препятствующие их широкой реализации в современных РЛС в качестве основных методов обнаружения и завязки трасс целей. В ходе дальнейших исследований было предложено применение методов многообзорного наблюдения в дополнительном канале обработки радиолокационной информации [11], и проанализирована эффективность методов, связанная также с предварительным получением траекторной информации [12].
Основными операциями представленного на (см.рис. 1) алгоритма являются:
1. Перевод координат точек матрицы многообзорных наблюдений, превысивших порог обнаружения первого этапа в параметрическое пространство [6]. При этом границы параметрического пространства вычисляются исходя из максимальных и минимальных дальностей обнаруживаемых целей (для определенной области исследуемого пространства).
2. Отбор точек, вероятностно принадлежащих траектории обнаруживаемой цели. К содержимому ячеек параметрического пространства (р., 0.) добавляются новые значения, вычисленные для очередной точки предполагаемой траектории. Таким образом, формируется массив, называемый аккумулятором.
3. Пороговая обработка содержимого массива-аккумулятора, решение об обнаружении траектории цели. Порог второго этапа устанавливается исходя из требуемой (допустимой) частоты (вероятности) ложно обнаруживаемых траекторий.
4. Отбор отметок из буфера матрицы многообзорных наблюдений для дальнейшей траекторной обработки, определение параметров обнаруженной траектории.
Эффективность режима многообзорного наблюдения в значительной мере определяется в результате решения следующих вопросов:
1. Определение порога первого этапа алгоритма, исходя из необходимого уровня сигналов обнаруживаемых целей и допустимой вероятности ложных тревог, с учетом объема выделяемой памяти существующих вычислительных средств.
2. Обоснование и выбор числа одновременно анализируемых обзоров пространства РЛС ДО с учетом необходимой эффективности метода и объема выделяемой памяти существующих вычислительных средств.
3. Анализ возможностей реализации метода с учетом ограничений объема памяти и производительности существующих вычислительных средств.
Таким образом, для реализации многообзорного некогерентного накопления необходимо просуммировать последетекторные сигналы из элементов дальности, пред-
положительно принадлежащих траектории одной цели. Эффективность многообзорного накопления практически совпадает с эффективностью известного метода межпе-риодного некогерентного накопления [14] и определяется характером межобзорных флуктуаций эхо-сигналов цели, которые чаще всего имеют независимый характер. При этом количество проверяемых потенциальных трасс быстро нарастает.
Эффективность методов многообзорного наблюдения обычно связывают с увеличением вероятности или расширением рубежей обнаружения и завязки траекторий малоразмерных и слабоотражающих целей [6,7]. Подобная оценка эффективности представляется не полной, так как радиолокационная станция или отдельный алгоритм в составе тракта обработки, реализующие эти методы, одновременно с фактом обнаружения траектории дополнительно решает задачу получения траекторной информации. Закономерно возникает вопрос о качестве такой траекторной информации. Представляется важным оценить этот косвенный выигрыш от применения методов многообзорного наблюдения, заключающийся в раннем получении траекторной информации.
Методы завязки траекторий и оценивания траектор-ных параметров условно разделяются на два класса: последовательные и блочные1. В методах последовательного типа результирующая оценка траектории может уточняться по мере поступления новых отметок от цели. Блочные методы, в отличие от последовательных, обрабатывая одновременно совокупность отметок, призваны обеспечить одномоментно более высокое качество оценки траекторной информации. В этой связи представляет интерес сравнительный анализ точности известного последовательного метода измерения координат и параметров траектории, а также алгоритма многообзорного наблюдения блочного типа.
В современных системах сопровождения целей чаще всего применяются алгоритмы последовательного типа2. С учетом ожидаемого линейного закона изменения оцениваемых параметров для измерений применяют, как правило, широко известный а-Р фильтр2. Общая теория подобных измерений достаточно хорошо разработана, возникающие при этом частные задачи подробно исследованы [9,13-15].
В ходе многократных измерений (режим слежения) результирующая дисперсия будет уменьшаться по мере накопления данных измерений [9]
'Коновалов А.А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации: в 2 ч. СПб. Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. Ч.1. 164 с.
Информационные технологии в радиотехнических системах: Учебное пособие / В.А. Васин, И.Б. Власов, Ю.М. Егоров и др.; Под ред. И.Б. Федорова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 672с.
1
1
(1)
К +<) <
где а^ = а2у — дисперсия текущего измерения дальности (измерения полагают равноточными, пренебрегая несущественными от измерения к измерению изменениями отно-
2Ч
шения сигнал-шум q);
ст^ — дисперсия случайного маневра цели для гауссовско-марковской модели.
Установившееся значение дисперсии результирующего измерения (1) стремится к нулю в отсутствие элементов случайного маневра ст^ = 0 (детерминированная модель движения цели)
„2 2
2
^ frj-1 1 1
(2)
Таким образом, при использовании последовательных методов и отсутствии случайного маневра цели точность измерений по мере поступления новых наблюдений непрерывно повышается. При этом следует учитывать, что необходимое качество оценки траекторных параметров обеспечивается лишь после получения значительного количества измерений.
В отличие от рассмотренных последовательных измерений при использовании методов многообзорного наблюдения блочного типа результирующая оценка получается путем одновременной обработки совокупности нескольких измерений (замеров). В качестве оценки максимального правдоподобия обычно выбирают оценку по методу наименьших квадратов. Такая оценка обосновывается, исходя из нормального закона ошибок измерения.
Качество получаемой траекторной информации в сильной степени зависит от интервала времени, на котором реализуется наблюдение. Если многообзорное наблюдение реализуется на достаточно длительном интервале (практически интервал в несколько минут), то по результатам обнаружения могут быть отобраны необходимые для дальнейшей оценки траектории «опорные точки». В ряде случаев эти точки, полученные при меньших отношениях сигнал-шум, характеризуются бОльшими дисперсиями ошибок оценки координат. Для оценивания параметров траектории ВОКО необходима дальнейшая совместная весовая обработка результатов измерений.
Ещё одним источником ошибок метода многообзорного наблюдения блочного типа может быть вероятностный характер отбора отметок обнаруженной траектории для последующей оценки её (траектории) параметров. С использованием известного преобразования Хафа можно определить лишь область исходного пространства, в пределах которой могут находиться отметки, использу-
емые в дальнейшем для нахождения траекторных параметров. Среди выделенного таким образом множества будут точки, принадлежащие как истинной траектории цели, так и отметки, обусловленные ложными выбросами.
Выбору оптимальных размеров ячеек аккумулятора Хафа посвящено большое количество работ. Обычно размеры ячеек аккумулятора Хафа выбирают из необходимости обеспечения заданных показателей обнаружения: малые размеры ячеек не позволяют эффективно накапливать отметки от цели, излишне большие способствуют накоплению шумовых выбросов [6, 8]. В то же время размер ячеек оказывает влияние и на точность оценки параметров траектории. Так для ячеек излишне больших размеров совокупность координат отметок, используемых для оценки параметров траектории по методу НК, будет включать координаты шумовых выбросов или других объектов. Если же размеры ячеек необоснованно уменьшены, часть тра-екторной информации (координаты отдельных отметок) исключается из дальнейшей обработки.
Анализ показывает, что методом многообзорного наблюдения могут быть обнаружены траектории ВОКО, а также выполнена предварительная оценка траекторных параметров. Расчеты показывают, что оценки траектор-ных параметров, полученные блочным методом с использованием многообзорного наблюдения, характеризуются достаточно высоким качеством. При этом методы последовательного типа обеспечивают оценку траекторных параметров необходимого качества лишь после определенного шага обработки результатов очередного текущего измерения. Необходимо также учитывать, что на качестве оценок, полученных на основе многообзорного наблюдения, сказывается сравнительно невысокое отношение сигнал-шум в процессе обнаружения траекторий и оценивании их параметров. В целом качество оценок последовательного и блочного методов оказывается сравнимо.
Заключение
Проведенные исследования показали, что применение алгоритмов многообзорного наблюдения для организации перспективных режимов поиска, обнаружения и высокоточного сопровождения ВОКО является достаточно эффективным.
В штатном режиме функционирования РЛС ДО по результатам многообзорного наблюдение может осуществляться обнаружение траекторий ВОКО и оценка траек-торных параметров. Качество получаемой при этом тра-екторной информации зависит от выбранного интервала наблюдения.
В современных многофункциональных РЛС ДО алгоритмы многообзорного наблюдения для обнаружения ВОКО целесообразно рассматривать в качестве дополнительных.
Литература
1. Вениаминов С. С., Червонов А.М. Космический мусор угроза человечеству. М.: Ротапринт ИКИ РАН, 2012, 190 с.
2. Суханов С. А., Шилин В. Д., Морозов Н. П., Куприянов А. А. Система контроля космического пространства как основной источник информации о космической обстановке // Автоматизация процессов управления. 2009. № 15. С. 15-22.
3. Макаренко С. И. Использование космического нро-странства в военных целях: современное состояние и перспективы развития систем информационно-космического обеспечения и средств вооружения // Системы управления, связи и безопасности. 2016. № 4. С. 161-213.
4. Бабкин Ю. В., Якубовский С. В. Возможность мониторинга высокоорбитальных космических объектов радиолокационными средствами дальнего обнаружения // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2017. № 4. Вып. 2. С. 28-33.
5. Курикша А. А., Шилин В. Д. Перспективы радиолокации космических объектов // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Радиолокационная техника. 2001. № 2. С. 42-45.
6. Carlson B.D., Evans E. D., Wilson S. L. Search radar detection and track with the Hough transform. System concept // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1994. Vol. 30. No.1. Part I: 102-108; Part II: 109-115; Part III: 116-124.
7. Кричигин А. В., МаврычевЕ. А. Алгоритмы многообзорного обнаружения траектории движущейся цели // Труды НГТУ им. Алексеева Р. Е. 2010. № 4(83). С. 11-18.
8. МонаковА. А. Обнаружитель движущейся цели для радиолокационного приемника на основе алгоритма Хафа // Сборник трудов XX Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2014) (Воронеж, 1517 апреля 2014 г.). Воронеж, 2014. Т. 3. С. 1584-1594.
9. Barniv Y. Dynamic programming solution for detecting dim moving targets // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1985. Volume: AES-21. No. 1. Pp. 144-156.
10. Tonissen S.M., Evans R.J. Performance of dynamic programming techniques for track-before-detect // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1996. Vol. 32. No. 4. Pp.1440-1451.
11. Голубев А. В., Силантьев А. Б. Алгоритм функционирования канала многообзорного наблюдения перспективной РЛС // Радиолокация, навигация, связь: Сборник трудов XXIV Международной научно-технической конференции (Воронеж, 17-19 апреля 2018 г.). Воронеж: ООО «Велборн», 2018. Т. 2. С. 343-350.
12. Голубев А.В., Егоров С. А., Силантьев А.Б. Анализ эффективности многообзорного накопления радиолокационных сигналов на основе преобразования Хафа // Вестник воздушно-космической обороны. 2018. Вып. 3(19). С. 44-48.
13. Голубев А.В., Силантьев А.Б., Фернанду К.А.Г., Олим Ж. С.М. Формирование матрицы многообзорных наблюдений в системе обработки радиолокационной информации при реализации алгоритма Хафа // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXV Международной научно-технической конференции «RLNC2019» (Воронеж, 16-19 апреля 2019 г.). Воронеж: Воронежский государственный университет, 2019. Т. 3. С. 367-376.
14. Жуков А. О., Окунев Е. В. Радиотехнический мониторинг окружающей среды пространственно-распределенными информационными системами // Труды третьей Всероссийской научно-технической конференции молодых конструкторов и инженеров «Минцевские чтения» (Москва, 26 ноября 2015 г.). Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. С. 293-303.
15. Жуков А. О., Зубарев А.Н., Оводенко В. Б., Тютин И. В., Трекин В. В. Особенности условий функционирования РЛС в высоких широтах // Радиотехника. 2016. № 10. С. 153-158.
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
DETECTION AND OBSERVATION OF HIGH-ALTITUDE SPACE OBJECTS USING THE MULTI-VIEW OBSERVATION ALGORITHM
ALEXANDER B. SILANTYEV, KEYWORDS: Near-Earth space; high-altitude object; artificial Earth
Yaroslavl, Russia, a.silantev@uniyar.ac.ru satellite; radiolocation; radar; space surveillance; space pollution.
YURIY V. BABKIN,
Moscow, Russia, YuVlBabkin@yandex.ru
ALEXANDER V. TIMOSHENKO,
Moscow, Russia, atimoshenko@rti-mints.ru
SERGEI V. YAKUBOSKY,
Moscow, Russia, syakubovskiy@mail.ru
ABSTRACT
Based on the results of the conducted research, it is shown that the operational refinement of the space surveillance catalog with data on the parameters of the orbits of , high-altitude object (HAO) can be provided using early-warning radars (EW radar). Increased radar detection when working on HAO is possible by increasing the station's capacity or increasing the duration of observation. The increase in potential is directly related to the creation of new powerful energy-consuming radars. It is established that the increase in observation time is possible without significant material costs. This boils down to the development and implementation of long-term (multi-view) surveillance methods, which are called "track-before-detect" (TBD) in modern technical literature. When using them, the decision about the presence of a target is not made in each individual review, and tracking algorithms are used to detect moving objects. The principal possibility of extending the radar range when detecting and measuring the parameters of the trajectory of the HAO is proved due to the joint processing of the results of several soundings. An algorithm for detecting and tracking HAO is proposed. It is based on incoherent accumulation of signal information from several probes and transformation of the information into a parametric space. Then, search for and evaluate the parameters of their trajectories. That the use of such an algorithm does not lead to the need to increase the power potential of the radar. It shows the disadvantages that prevent the implementation of the algorithm as the main one, and the possibility of its application as an additional one in the path of radar information processing. The quality of trajectory information obtained during multi-view observation is analyzed. It is established that when using multi-view block-type observation methods, the necessary quality of
preliminary estimation of trajectory parameters is provided by simultaneous processing of a set of measurements. An additional source of errors may be the probabilistic nature of selecting marks of the detected trajectory for subsequent estimation of its parameters.
REFERENCES
1. Veniaminov S. S., Chervonov A.M. Kosmicheskiy musor ugroza chelovechestvu [Space debris is a threat to humanity]. Moscow: Ro-taprint IKI RAS, 2012. 190 p. (In Rus)
2. Sukhanov S. A., Shilin V. D., Morozov N. P., Kupriyanov A. A. Space Monitoring System As Main Source of Data on Space Situation. Automation of Control Processes. 2009. No. 1 (15). C. 15-22. (In Rus)
3. Makarenko S. Information-Space Systems and Space Weapons -Current State and Prospects o Improvement Systems of Control. Communication and Security. 2016. No. 4. Pp. 161-213. (In Rus)
4. Babkin Yu. V., Yakubovsky S. V. Monitoring of space objects in medium earth orbit with early-warning radar. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation. 2017. No. 4. Pt. 2. Pp. 28-33. (In Rus)
5. Kuriksha A. A., Shilin V. D. Perspektivy radiolokatsii kosmicheskikh ob"ektov [Prospects of space object radar]. Voprosy radioelektroniki. Seriya: Radiolokatsionnaya tekhnika [Radio electronics. Series: Radar equipment]. 2001. No. 2. Pp. 42-45. (In Rus)
6. Carlson B.D., Evans E.D., Wilson S.L. Search radar detection and track with the Hough transform. System concept. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1994. Vol. 30. No.1. Part I: 102108; Part II: 109-115; Part III: 116-124.
7. Krichigin A.V., Mavrychev E. A. Multi-scanning detection algorithms of moving target track. Transactions of Nizhni Novgorod state technical university n.a. R.Y. Alexeev. 2010. No. 4 (83). Pp. 11-18. (In Rus)
8. Monakov A. A. Obnaruzhitel' dvizhushcheysya tseli dlya radiolokat-sionnogo priemnika na osnove algoritma Khafa [A moving target Detector for a radar receiver based on the Hough algorithm]. Sbornik trudovXX Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Ra-diolokatsiya, navigatsiya, svyaz'" [Proceedings of the XX International scientific and technical conference "Radar, navigation, communication" (RLNC-2014), Voronezh, April 15-17, 2014]. Voronezh, 2014. Vol. 3. Pp. 1584-1594. (In Rus)
9. Barniv Y. Dynamic programming solution for detecting dim moving targets. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1985. Vol. AES-21. No. 1. Pp. 144-156.
10. Tonissen S. M., Evans R. J. Performance of dynamic programming techniques for track-before-detect. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1996. Vol. 32. No. 4. Pp.1440-1451.
11. Golubev A.V., Silantev A. B. Algoritm funktsionirovaniya kanala mnogoobzornogo nablyudeniya perspektivnoy RLS [Algorithm of functioning of the multi-view surveillance channel of a prospective radar station]. Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz': Sbornik trudovXXIV mezhdunarodnoy naychno-tekhnicheskoy konferentsii [Radar, navigation, communication: Proceedings of the XXIV International scientific and technical conference, Voronezh, April 17-19, 2018]. Voronezh: Velborn LLC, 2018. Vol. 2. Pp. 343-350. (In Rus)
12. Golubev A.V., Egorov S. A., Silantev A. B. Performance analysis of multi-scanning signal integration based on Hough transformation. Vestnik vozdushno-kosmicheskoy oborony [Bulletin of aerospace defense]. 2018. Issue 3 (19).Pp. 44-48. (In Rus)
13. Golubev A. V., Silantyev A. B., Fernandu C. A. G., Olim J. S. F. Formirovanie matritsy mnogoobzornykh nablyudeniy v sisteme obrabotki radiolokatsionnoy informatsii pri realizatsii algoritma Khafa [Generation of multiscanning observations matrix at the ra-
dar information processing system based on Hough Algorithm]. Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz': sbornik trudov XXV Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Radar, navigation, communication: Proceedings of the XXIV International scientific and technical conference, Voronezh, April 16-19, 2019]. Voronezh, 2019. Pp. 367-376. (In Rus)
14. Zhukov A.O., Okunev E.V. Radio engineering monitoring of environment by the spatial distributed information systems. Trudy tret'ey Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii molodykh kon-struktorov i inzhenerov "Mintsevskie chteniya", posvyashchennaya 70-letiyu Radiotekhnicheskogo instituta imeni akademika A.L. Mintsa i 70-letiyu FIZTEKhA [Proceedings of the third all-Russian scientific and technical conference of young designers and engineers "Mintsevsky readings", dedicated to the 70th anniversary of the radio Engineering Institute named after academician A. L. mints and the 70th anniversary of FIZTECH, Moscow, November 26, 2015]. Moscow: Bauman MSTU Publ., 2016. Pp. 293-303. (In Rus)
15. Zhukov A. O., Zubarev A. N., Ovodenko B. V., Tyutin I. V., Treckin V. V. Peculiarities of the conditions of operation of the radar at high latitudes. Radioengineering. 2016. No.10. Pp. 153-158. (In Rus)
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Silantyev A.B., PhD, Docent, Professor of the Department of Yaroslavl Higher Education Military School of Anti-Air Defense; Babkin Yu.B., Leading engineer of JSC "Academician A.L. Mints Radiotechnical Institute";
Timoshenko A.V., PhD, Full Professor, Head of the Department -Deputy General Designer of JSC "Academician A.L. Mints Radiotechnical Institute"; Head of the Laboratory of the National Research University of Electronic Technology;
Yakubovsky S.V., PhD, Docent, Head of the Department of the Research and testing center of the Central research Institute of the aerospace defense forces of the Ministry of Defense of the Russian Federation
For citation: Silantyev A.B., Babkin Yu.B., Timoshenko A.V., Yakubovsky S.V. Detection and observation of high-altitude space objects using the multi-view observation algorithm. H&ES Research. 2020. Vol. 12. No. 4. Pp. 15-22. doi: 10.36724/2409-5419-2020-12-4-15-22 (In Rus)
