Научная статья на тему 'СПОСОБ ПРОАКТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ МЕШАЮЩИХ ОТРАЖЕНИЙ ПРИ РАДИОЛОКАЦИОННОМ НАБЛЮДЕНИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ'

СПОСОБ ПРОАКТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ МЕШАЮЩИХ ОТРАЖЕНИЙ ПРИ РАДИОЛОКАЦИОННОМ НАБЛЮДЕНИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
12
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
радиолокация / цифровая карта местности / диаграмма направленности / летательный аппарат / radar / digital map of the area / radiation pattern / aircraft

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бестугин Александр Роальдович, Бестугин Александр Роальдович, Коврегин Валерий Николаевич, Антохин Евгений Александрович, Саута Олег Иванович

Введение: Низкая вероятность радиолокационного обнаружения малоразмерного летательного аппарата (МЛА) определяется как его малой эффективной поверхностью рассеяния радиоволн, так и наличием мешающих (пе-реотраженных) радиосигналов, формируемых при отражении зондирующего сигнала радиолокатора от подстилающей земной поверхности, на фоне которой производиться поиск и наблюдение МЛА. Мощность таких отраженных сигналов может значительно превышать мощность сигналов, отраженных от самого МЛА, а многолепестковый характер диаграммы направленности антенны радиолокатора в еще большей степени способствует маскировке полезного сигнал (отражения от МЛА) при его поиске. Для повышения вероятности радиолокационного обнаружения МЛА применяется множество различных способов, связанных с формированием специальных зондирующих сигналов, с различными видами пространственной и частотной фильтрации, с разработкой специальных конструкций антенн и антенных решеток. Однако, большинство применяемых способов требует достаточно сложных технических решений, практическая реализация которых зачастую невозможна или чрезмерно затруднена. Предложен способ повышения вероятности обнаружения МЛА на фоне отраженных от рельефа сигналов за счет использования в алгоритмах вторичной обработки радиолокационных сигналов проактивного способа расчета поля помех, основанного на синтезе сигнала, формируемого с использованием модели рельефа подстилающей поверхности и компенсации в выходном сигнале приемника радиолокатора составляющей, обусловленной отражением от рельефа. Реализация предложенного способа основана на использовании математического аппарата теории распространения радиоволн в приближении геометрической оптики. Приведены требования к основным характеристикам цифровой модели подстилающей поверхности и ресурсам вычислительного устройства для реализации такого способа. Дана экспертная оценка повышения вероятности обнаружения МЛА. Результаты работы могут быть использованы в бортовых вычислительных устройствах радиолокационных системах для задач обнаружения МЛА, определения координат и прогнозирования траектории их движения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бестугин Александр Роальдович, Бестугин Александр Роальдович, Коврегин Валерий Николаевич, Антохин Евгений Александрович, Саута Олег Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A METHOD FOR PROACTIVE COMPENSATION OF INTERFERING REFLECTIONS DURING RADAR OBSERVATION OF SMALL-SIZED OBJECTS AGAINST THE BACKGROUND OF THE UNDERLYING SURFACE

The low probability of radar detection of a small-sized aircraft (MLA) is determined both by its small effective scattering surface of radio waves and by the presence of interfering (re-reflected) radio signals generated by the reflection of the radar sounding signal from the underlying earth's surface, against which the search and observation are carried out MLA. The power of such reflected signals can significantly exceed the power of the signals reflected from the MLA itself, and the multi-lobe nature of the radar antenna pattern further contributes to masking the useful signal (reflections from the MLA) during its search. To increase the probability of radar detection of MLA, many different methods are used, associated with the formation of special probing signals, with various types of spatial and frequency filtering, with the development of special designs of antennas and antenna arrays. However, most of the methods used require rather complex technical solutions, the practical implementation of which is often impossible or excessively difficult. A method is proposed for increasing the probability of detecting MLA against the background of signals reflected from the relief by using a proactive method for calculating the interference field in the algorithms for secondary processing of radar signals, based on the synthesis of a signal generated using a relief model of the underlying surface and compensation in the output signal. radar receiver component due to reflection from the terrain. Results: The implementation of the proposed method is based on the use of the mathematical apparatus of the theory of radio wave propagation in the approximation of geometric optics. The requirements for the main characteristics of the digital model of the underlying surface and the resources of the computing device for the implementation of this method are given. An expert assessment of increasing the probability of detecting MLA is given. The results of the work can be used in onboard computing devices and radar systems for the tasks of detecting small aircraft, determining coordinates and predicting their trajectory. The paper deals with the problems of managing the management of a multifunctional satellite communication system in solving problems of information exchange using cloud technologies.

Текст научной работы на тему «СПОСОБ ПРОАКТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ МЕШАЮЩИХ ОТРАЖЕНИЙ ПРИ РАДИОЛОКАЦИОННОМ НАБЛЮДЕНИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ»

НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т. 15. № 2-2023

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Сск 10.36724/2409-5419-2023-15-2-4-9

СПОСОБ ПРОАКТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ МЕШАЮЩИХ ОТРАЖЕНИЙ ПРИ РАДИОЛОКАЦИОННОМ НАБЛЮДЕНИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

БЕСТУГИН

Александр Роальдович1

КИРШИНА Ирина Анатольевна2

КОВРЕГИН

Валерий Николаевич3 АНТОХИН

Евгений Александрович4 САУТА

Олег Иванович5

Сведения об авторах:

1 д.т.н., профессор, директор института "Радиотехники, электроники и связи", ГУАП, Санкт-Петербург, Россия, freshguap@mail.ru

2 к.э.н., доцент, кафедра "Кафедра конструирования и технологий электронных и лазерных средств", ГУАП, Санкт-Петербург, Россия, ikirshina@mail.ru

3 к.т.н., доцент, кафедра аэрокосмических измерительно-вычислительных комплексов, ГУАП, Санкт-Петербург, Россия, kcvregin@mail.ru

4 к.т.н., кафедра радиотехнических систем, ГУАП, Санкт-Петербург, Россия, fresguap @mail.ru

5 д.т.н., кафедра "Кафедра конструирования и технологий электронных и лазерных средств", ГУАП, Санкт-Петербург, Россия, sauta-cleg@yandex.ru

АННОТАЦИЯ

Введение: Низкая вероятность радиолокационного обнаружения малоразмерного летательного аппарата (МЛА) определяется как его малой эффективной поверхностью рассеяния радиоволн, так и наличием мешающих (переотраженных) радиосигналов, формируемых при отражении зондирующего сигнала радиолокатора от подстилающей земной поверхности, на фоне которой производиться поиск и наблюдение МЛА. Мощность таких отраженных сигналов может значительно превышать мощность сигналов, отраженных от самого МЛА, а многолепестковый характер диаграммы направленности антенны радиолокатора в еще большей степени способствует маскировке полезного сигнал (отражения от МЛА) при его поиске. Для повышения вероятности радиолокационного обнаружения МЛА применяется множество различных способов, связанных с формированием специальных зондирующих сигналов, с различными видами пространственной и частотной фильтрации, с разработкой специальных конструкций антенн и антенных решеток. Однако, большинство применяемых способов требует достаточно сложных технических решений, практическая реализация которых зачастую невозможна или чрезмерно затруднена. Предложен способ повышения вероятности обнаружения МЛА на фоне отраженных от рельефа сигналов за счет использования в алгоритмах вторичной обработки радиолокационных сигналов проак-тивного способа расчета поля помех, основанного на синтезе сигнала, формируемого с использованием модели рельефа подстилающей поверхности и компенсации в выходном сигнале приемника радиолокатора составляющей, обусловленной отражением от рельефа. Реализация предложенного способа основана на использовании математического аппарата теории распространения радиоволн в приближении геометрической оптики. Приведены требования к основным характеристикам цифровой модели подстилающей поверхности и ресурсам вычислительного устройства для реализации такого способа. Дана экспертная оценка повышения вероятности обнаружения МЛА. Результаты работы могут быть использованы в бортовых вычислительных устройствах радиолокационных системах для задач обнаружения МЛА, определения координат и прогнозирования траектории их движения.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского Научного Фонда, проект № 22-19-00058.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: радиолокация, цифровая карта местности, диаграмма направленности, летательный аппарат.

Для цитирования: Бестугин А.Р., Киршина И.А., Коврегин В.Н., Антохин Е.А., Саута О.И. Способ проактивной компенсации мешающих отражений при радиолокационном наблюдении малоразмерных объектов на фоне подстилающей поверхности // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2023. Т. 15. № 2. С. 4-9. СсИ 10.36724/2409-5419-2023-15-2-4-9

Уо!. 15. N0. 2-2023, H&ES RESEARCH

AVIATЮN, ЭРДСЕ-ЯОСКЕТ HARDWARE

Введение. Постановка задачи исследования

В настоящее время для бортовых авиационных радаров сохраняет актуальность проблема обеспечения возможности обнаружения малоскоростных маловысотных малоразмерных летательных аппаратов (МЛА) в условиях, когда относительно слабый доплеровский сигнал ЛА перекрывается спектром мощных мешающих (маскирующих) отражений от подстилающей поверхности (МОП) по направлениям главного (ГЛ) и/или боковых лепестков (БЛ) диаграммы направленности антенны РЛС. Актуальность разрешения этой проблемы сейчас значительно возрастает в связи с интенсивным развитием/применением беспилотных ЛА, причем преимущественно МЛА, обнаружение которых на фоне МОП типовыми РЛС затруднено и во многих практических случаях не представляется возможным.

При поиске/обнаружении МЛА бортовой РЛС типичными являются ситуации: а) при малой высоте РЛС ее ГЛ ориентирован в окологоризонтное свободное пространство и МОП формируются только на участках поверхности, облучаемых БЛ; б) при большой высоте РЛС ее ГЛ и некоторые БЛ ориентированы вниз и МОП формируется на соответствующих участках земли.

В настоящее время ведутся активные исследования по разрешению указанной проблемы в таких ситуациях [1-5]. Используются различные подходы и методы, например: разработка специальных конструкций антенн и антенных решеток РЛС [4]; в ситуации а) применение специальных режимов ЛЧМ-излучения, обеспечивающих частотное разнесение спектров МОП и эхосигнала МЛА [2, 3]; различные способы компенсации МОП [1].

В настоящей работе рассматривается проактивный способ компенсации мощных МОП, маскирующих относительно слабый сигнал от МЛА. Способ основан на цифровом синтезе модели сигнала, отраженного от поверхности с использованием модели рельефа поверхности для аналитического расчета параметров отраженного сигнала. При синтезе модели отраженного сигнала также учитывается форма и текущая ориентация ДНА, параметры траектории фазового центра антенны, определяемые средствами микронавигации РЛС [2, 5], в том числе и относительно элементов (ячеек) модели рельефа земной поверхности - цифровой карты местности (ЦКМ).

Для иллюстрации ситуации б), в основном рассматриваемой в данной работе, на рис.1 показано относительное расположения самолета с РЛС, МЛА (например, квадрокопте-ра) и элементов ЦКМ, где эллипсом выделена область поверхности, «засвечиваемая» РЛС и показаны элементы (фацеты) ЦКМ, от которых происходит зеркальное отражение зондирующих сигналов.

Следует отметить, что современные ЦКМ, широко используемые в авиационных приложениях, характеризуются высокой точностью и надежностью представления данных [6], содержат информация об отражающих свойствах поверхности, искусственных и естественных объектах на ее поверхности и др.

Рис. 1. Иллюстрация относительного расположения РЛС, малоразмерного летательного аппарата и фацетов ЦКМ (отмечены звездой)

Это позволяет создать адекватную модель отраженных от подстилающей поверхности сигналов. Использование такой модели для компенсации пассивных помех от земли позволит повысить вероятность обнаружения полезного сигнала на фоне МОП в ситуации б) и повысить высокоточную адаптивную режекции МОП в процедурах адаптивно-робастного наблюдения МЛА на основе ЛЧМ-излучений [2, 3].

1. Цифровой синтез отраженных радиолокационных сигналов

Существует несколько способов математического моделирования отраженного сигнала в раскрыве антенны, которые можно обобщить следующим образом:

- способы моделирования, основанные на решении задачи распространения радиоволн или задачи дифракции электромагнитного поля на подстилающей поверхности с присущими ей пространственными и электрическими характеристиками;

- способы, в основу которых положен феноменологический подход, при котором исключают из рассмотрения механизм рассеяния и отражения электромагнитного поля поверхностью и заменяются пространственно-электрические характеристики поверхности на соответствующие характеристики отраженного сигнала, известные в большинстве случаев из экспериментальных данных для конкретных типичных случаев и физических представлений;

- способы моделирования, основанные на чисто эмпирических данных об отраженных сигналах, которые, как и предыдущие, не затрагивают реального механизма рассеяния и являются по существу моделью сигнала; при этом на основании знания законов распределения параметров отраженного сигнала и корреляционных связей строится статистический эквивалент самого сигнала.

Бортовая реализация ряда известных способов в реальном масштабе времени затруднена в рамках типичных ограничений по вычислительно-интерфейсному ресурсу РЛС. В то же время могут использоваться разновидности геометрических моделей, в которых все отражающие поверхности представляются совокупностью отражателей или плоских площадок - фацетов [7-11], а сигнал на входе приемной антенны равен сумме сигналов, отраженных от всех видимых, но, как правило, статистически независимых фацетов.

Этот принцип позволяет заменить сложные пространственно-электрические характеристики реальных поверхностей на обобщенную характеристику - эффективную поверхность рассеяния (или отражения), заданную для фиксированных поляризации, длины волны и угла облучения (см. рис. 2), зависящую от типа подстилающей поверхности и диаграммы обратного рассеяния (ДОР).

В общем виде алгоритм моделирования отраженного сигнала включает в себя следующие этапы:

- трассировка лучей до всех фасетов в области подстилающей поверхности, облучаемой (засвечиваемой) ДН антенны РЛС в текущий момент времени,

- расчет радиометрических характеристик отраженных от фасетов сигналов: амплитуды и фаза;

- суммирование ансамбля отраженных лучей с учетом их амплитуды и фазы.

Моделирование проводится в приближении геометрической оптики [7]. Лучи последовательно трассируются из положения фазового центра антенны РЛС с некоторым угловым шагом по углу места и азимуту в направлении подстилающей поверхности (ЦКМ). После того как все лучи трассированы и получена отражательная способность поверхности из точек падения лучей в направлении к радару, то происходит их суммирование с учетом ДНА РЛС и процесс повторяется для следующего положения и ориентации ЛА в пространстве. Интенсивность отражения лучей рассчитывается согласно модели диффузного и зеркального отражения. Интенсивность диффузного отражения получается путем вычисления выражения:

I* = • >

(1)

где * - коэффициент диффузного отражения от фацета, й - вектор нормали к поверхности фацета, г - направление падающего луча. Интенсивность зеркального отражения:

= ^Й • И),

(2)

Рис. 2. Иллюстрация учета лучей в алгоритме синтеза модели сигнала, отраженного от фацета ЦКМ в приближении геометрической оптики (вертикальная плоскость)

Предполагается, что отражение от каждого фацета происходит как от точечного отражателя. При этом, каждый фацет, кроме своих координат в ЦКМ, может иметь дополнительные параметры: коэффициент отражения, форму ДОР, сдвиг фазы при отражении, смещение (отклонение) по высоте относительно среднего уровня горизонтальной плоскости и углы отклонения нормали фацета от оси ДОР и др. Важную роль в моделирования МОП играет вопрос рационального (оптимального) определения размера и количества фацетов (по критерию вида «адекватность модели/вычислительная сложность».)

В рассматриваемом нами способе вычисляется сигнал от каждого фацета и суммируется с учетом фазы. Оптимальное число фацетов по дальности выбирается исходя из разрешающей способности РЛС, и в общем случае число фацетов равно числу разрешаемых элементов или числу элементов ЦКМ в зоне, засвечиваемой ДН антенны РЛС. По азимуту в режиме обзора разбиение осуществляется на основании скорости сканирования, длительности накапливаемого сигнала и разрешающей способности РЛС. Известно, что наиболее удачные модели, построенные на основе описанного способа, хорошо согласуются с экспериментальными данными [6-9].

где 5 - представляет коэффициент зеркального отражения фацета, И - вектор разности между вектором, в направлении к антенне РЛС и направлением вектора отраженного луча.

Обобщенная структурная схема способа компенсации МОП в интересах повышения вероятности обнаружения МЛА на фоне земной поверхности представлена на рисунке 3.

Навигационный Комплекс ЛА Антенна РЛС

1

Определитель координат и ориентации антенны РЛС

1 Вычислитель ансамбля сигналов, отраженных от фацетов ЦКМ

Определитель фацетов

1

1

Бортовая база данных рельефа подстилающей поверхности (ЦКМ) Синтезатор отраженного сигнала

Рис. 3. Способ проактивной компенсации МОП для повышения вероятности обнаружения МЛА на фоне подстилающей земной поверхности

Vol. 15. No. 2-2023, H&ES RESEARCH

AVIATION, SPACE-ROCKET HARDWARE

В соответствии с рисунком 3 рассматриваемый способ включает: определение координат и ориентации антенны РЛС на основе информации от навигационного комплекса ЛА и системы управления антенной РЛС, определение (выделение) фацетов в засвечиваемой области ЦКМ, вычисление сигналов, отраженных от выбранных фацетов и синтез суммарного отраженного сигнала. Далее, в дискриминаторе, из поступившего с выхода приемника РЛС сигнала осуществляется вычитание модели синтезированного сигнала и разностный сигнал поступает на вход обнаружителя.

Следует отметить, что для сокращения объема вычислений при расчете ансамбля сигналов, отраженных от фацетов ЦКМ (см. рис. 2), естественно применять метод «обратной трассировки» [7], когда отслеживание лучей производится не от источника, а в обратном направлении и учитываются только те лучи, которые формируют суммарный сигнал. Метод предусматривает геометрические преобразования, например, разбиение геометрических моделей на примитивы (полигоны, сплайны или др.) и модельные преобразования, включающие аффинные операции переноса, поворота и изменения масштаба.

2 Компенсация отраженного сигнала

Мощность сигнала, которая приходит в антенну РЛС от всех к фацетов ЦКМ, попавших в данный момент в пятно «засвета» на ЦКМ от ДНА, может быть рассчитана на основе обобщенного уравнения радиолокации [8] следующим образом:

(3)

Сигнал от МЛА

Сигнал от рельефа

р=х

г=1

Г Ри G 2Л2а, ^

( R

где Рс - средняя мощность пришедшего к антенне отраженного сигнала, Р„ - мощность, излученная через антенну, О -коэффициент усиления антенны, Л - длина волны излучения, а, - эффективная поверхность рассеяния фацета, от которого происходит отражение, Я{- дальность до /-ого фасета.

Коэффициент интенсивности отражения лучей Ь от /-ого фасета, используемый в выражении (3), представляет собой сумму интенсивностей диффузного и зеркального отражения, определяемы в соответствии с выражениями (1)и(2):

I = Id + IS

(4)

1

t

Синтезированный сигнал

, , I.

л А Л is

V^J <,-.->-' '■»V/V

а Сигнал от MJIAi

Порог обнаружения

Иллюстрация эффекта компенсации в выходном сигнале приемника составляющей, обусловленной отражением зондирующих сигналов от рельефа земной поверхности, при использовании в вычислительном устройстве РЛС рассмотренного в настоящей работе способа, приведена на рисунке 4, на котором ось абсцисс - время а ось ординат - напряжение (V).

Следует также отметить, что в настоящее время для аппроксимации рельефа широко используются фрактальные поверхности [13], состоящие из случайно заданных полигональных или биполиноминальных поверхностей. Одно из преимуществ таких поверхностей состоит в том, что для них можно получить любой уровень детализации, независимо от того, насколько близко мы к ним находимся.

I

Рис. 4. Иллюстрация эффекта компенсации отраженного сигнала

в задаче наблюдения МЛА на фоне рельефа подстилающей поверхности: а - сигналы от рельефа и наблюдаемого МЛА на выходе приемника РЛС; б - синтезированный на основе ЦКМ отраженный

сигнал; в - разностный сигнал на выходе дискриминатора

Этим свойством широко пользуются, например, в машинной графике, так как фракталы реализуются простыми и быстрыми итерационными алгоритмами.

Таким образом, при моделировании сигналов, отраженных от элементов ЦКМ, с использованием фрактальных поверхностей имеются дополнительные возможности повышения адекватности представления синтезируемых отраженных сигналов и одновременного снижения требований к вычислительным ресурсам.

Заключение

В настоящей работе рассматривается проактивный способ компенсации мощных МОП, маскирующих относительно слабый сигнал от МЛА. Способ основан на цифровом синтезе модели сигнала, отраженного от поверхности с использованием модели рельефа поверхности для аналитического расчета параметров отраженного сигнала.

Основным преимуществом предлагаемого способа является отсутствие необходимости аппаратной модернизации бортовых радиолокационных систем и относительно невысокие требования к ресурсам бортового вычислительного комплекса.

Предложенный в работе способ дополняет известные методы повышения вероятности обнаружения радиолокационных сигналов и может использоваться совместно с ними.

Литература

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Авиационные системы радиовидения / Под ред. Г.С. Кон-дратенкова. М.: Радиотехника, 2015. 648 с.

2. Коврегин В.Н., Коврегина Г.М. Адаптивно-робастные методы обнаружения, захвата и сопровождения зависших, мало- и высокоскоростных объектов в интегрированных радиолокационно-инерциальных системах с квазинепрерывным излучением II Сборник материалов «XXVIII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам», Санкт-Петербург, 2021.С. 76-79.

3. Коврегин В.Н., Коврегина Г.М. Способ обнаружения, измерения дальности и скорости низколетящей малоскоростной цели в

импульсно-доплеровских радиолокационных станциях при высокой частоте повторения импульсов и инвертируемой линейной частотной модуляцией. Патент на изобретение № 2697509 от 15.08.2019.

4. Бахолдин B.C., Гаврилов В. А., Шалдаев A.B. Алгоритмы формирования радиолокационных изображений земной поверхности при использовании сигналов ГЛОНАСС II Изв. вузов. Приборостроение. Т. 55, № 9,2012. С. 24-29.

5. Чернодаров A.B., Патрикеев А.П., Коврегин В.Н., Ковре-гина Г.М. Использование инерциально-спутниковой навигационной системы для определения параметров движения фазового центра антенны радиолокатора II XXIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. С. 266-274.

6. Марков Ю.В., Боков A.C., Важенин В.Г., Мухин В.В., Нестеров М.Ю., Иофин A.A. Моделирование отраженных радиолокационных сигналов для многоканальной системы дистанционного зондирования земли II Надежность и качество сложных систем. 2020. № 1 (29). С. 24-34. DOI 10.21685/2307-4205-2020-1-3.

7. Голованов H.H. Геометрическое моделирование. М.: Издательство Физико-математической литературы, 2002. 472 с.

8. Сосновский A.A., Хаймович H.A., Лутин Э.А., Максимов И.Б. Авиационная радионавигация: справочник; под ред. A.A. Сос-новского. М.: Транспорт, 1990. 264 с.

9. Жердев Д.А., Минаев Е.Ю., Фурсов В.А. Моделирование радиолокационных изображений с использованием программно-моделирующего конструктора радиолокационных карт II Информационные технологии и нанотехнологии. 2016. С. 586-590.

10. Комплексное геоинформационно-фотограмметрическое моделирование рельефа: учебное пособие. М.: Изд-во МИИГАиК. 2019. 175 с.

11. Борисов C.B., Выболдин Ю.К. Исследование точности измерения радиальных размеров подповерхностных объектов при георадиолокации II В сборнике: Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2021. Санкт-Петербург, 2021. С. 327-328.

A METHOD FOR PROACTIVE COMPENSATION OF INTERFERING REFLECTIONS DURING RADAR OBSERVATION OF SMALL-SIZED OBJECTS AGAINST THE BACKGROUND OF THE UNDERLYING SURFACE

ALEXANDER R. BESTUGIN

St. Petersburg, Russia, freshguap@mail.ru

IRINA A. KIRSHINA

St. Petersburg, Russia, ikirshina@mail.ru

VALERY N. KOVREGIN

St. Petersburg, Russia, kovregin@mail.ru

EVGENIY A. ANTOCHIN

St. Petersburg, Russia, fresguap@mail.ru

OLEG I. SAUTA

St. Petersburg, Russia, sauta-oleg@yandex.ru ABSTRACT

Introduction: The low probability of radar detection of a small-sized aircraft (MLA) is determined both by its small effective scattering surface of radio waves and by the presence of interfering (re-reflected) radio signals generated by the reflection of the radar sounding signal from the underlying earth's surface, against which the search and observation are carried out MLA. The power of such reflected signals can significantly exceed the power of the signals reflected from the MLA itself, and the multi-lobe nature of the radar antenna pattern further contributes to masking the useful signal (reflections from the MLA) during its search. To increase the probability of radar detection of MLA, many different methods are used, associated with the formation of special probing signals, with various types of spatial and frequency filtering, with the development of special designs of antennas and antenna arrays. However, most of the methods used require rather complex technical solutions, the practical implementation of which is often impossible or excessively difficult. A method is proposed for increasing the probability of detecting MLA

KEYWORDS: radar, digital map of the area, radiation pattern, aircraft

against the background of signals reflected from the relief by using a proactive method for calculating the interference field in the algorithms for secondary processing of radar signals, based on the synthesis of a signal generated using a relief model of the underlying surface and compensation in the output signal. radar receiver component due to reflection from the terrain. Results: The implementation of the proposed method is based on the use of the mathematical apparatus of the theory of radio wave propagation in the approximation of geometric optics. The requirements for the main characteristics of the digital model of the underlying surface and the resources of the computing device for the implementation of this method are given. An expert assessment of increasing the probability of detecting MLA is given. The results of the work can be used in onboard computing devices and radar systems for the tasks of detecting small aircraft, determining coordinates and predicting their trajectory. The paper deals with the problems of managing the management of a multifunctional satellite communication system in solving problems of information exchange using cloud technologies.

REFERENCES

1. Aircraft radio vision systems / Ed. G.S. Kondratenkov. Moscow: Radiotehnika, 2015. 648 p.

2. V.N. Kovregin, G.M. Kovregina. Adaptive-robust methods for detecting, capturing and tracking hovering, low- and high-speed objects in integrated radar-inertial systems with quasi-continuous radiation. Collection of materials "XXVIII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems", St. Petersburg, 2021, pp. 76-79.

3. V.N. Kovregin, G.M. Kovregina. A method for detecting, measuring the range and speed of a low-flying low-speed target in pulse-Doppler radar stations at a high pulse repetition rate and inverted linear frequency modulation. Patent for invention No. 2697509 dated 08/15/2019.

4. V.S. Bakholdin, V.A. Gavrilov, A.V. Shaldaev. Algorithms for the formation of radar images of the earth's surface using GLONASS signals. Izv. universities. Instrumentation. Vol. 55, No. 9, 2012, pp. 24-29.

5. A.V. Chernodarov, A.P. Patrikeev, V.N. Kovregin, G.M. Kovregina. Using an inertial satellite navigation system to determine the motion parameters of the phase center of the radar antenna. XXIII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation

Vol. 15. No. 2-2023, H&ES RESEARCH

AVIATION, SPACE-ROCKET HARDWARE

Systems. St. Petersburg: OJSC "Concern" Central Research Institute "Elektropribor", 2016, pp. 266-274.

6. Yu.V. Markov, A.S. Bokov, V.G. Vazhenin, V.V. Mukhin, M.Yu. Nesterov, A.A. lofin. Modeling of reflected radar signals for a multichannel earth remote sensing system. Reliability and quality of complex systems. 2020. No. 1 (29), pp. 24-34. DOI 10.21685/2307-42052020-1-3.

7. N.N. Golovanov. Geometric modeling. M.: Publishing House of Physical and Mathematical Literature, 2002. 472 p.

8. A.A. Sosnovsky, I.A. Khaimovich, E.A. Lutin, I.B. Maksimov. Aviation radio navigation: a reference book; ed. A.A. Sosnovsky. Moscow: Transport, 1990. 264 p.

9. D.A. Zherdev, E.Yu. Minaev, V.A. Fursov. Modeling of radar images using a software-simulating constructor of radar maps. Information technologies and nanotechnologies. 2016, pp. 586-590.

10. Integrated geoinformation-photogrammetric modeling of relief: a tutorial. Moscow: Publishing house MIIGAiK. 2019. 175 p.

11. S.V. Borisov, Yu.K. Vyboldin. Investigation of the accuracy of measuring the radial dimensions of subsurface objects in georadar. Innovations and prospects for the development of mining engineering and electromechanics: IPDME-2021. St. Petersburg, 2021, pp. 327328.

INFORMATION ABOUT AUTHORS:

A.R. Bestugin, Dr. Sc. (Tech.), Professor, Director of the Institute of " Radio engineering, electronics and communications ", SUAI, St. Petersburg, Russia, freshguap@mail.ru

I.A. Kirshin, Ph.D.(Econ), Associate Professor, Department of Design and Technologies of Electronic and Laser Devices, SUAI, St. Petersburg, Russia, ikirshina@mail.ru

V.N. Kovregin, Ph.D.(Tech), Associate Professor, Department of Aerospace Measuring and Computing Complexes, SUAI, St. Petersburg, Russia, kovregin@mail.ru

E.A. Antochin, Ph.D.(Tech), Associate Professor, Department of of Radio Engineering Systems, SUAI, St. Petersburg, Russia, fresguap@mail.ru.

O.I. Sauta, Dr. Sc. (Tech.), Department of Design and Technologies of Electronic and Laser Devices, SUAI, St. Petersburg, Russia, sauta-oleg@yandex.ru

For citation: Bestugin A.R., Kirshina I.A., Kovregin V.N., Antochin E.A., Sauta O.I. A method for proactive compensation of interfering reflections during radar observation of small-sized objects against the background of the underlying surface. H&ES Reserch. 2023. Vol. 15. No. 2. P. 4-9. doi: 10.36724/2409-5419-2023-15-2-4-9 (In Rus)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.