Определение границ диапазона рабочих частот РЛС с линейно-частотно модулированными сигналами

Размещено на http://www.allbest.ru/

определение границ диапазона рабочих частот РЛС с линейно-частотно модулированными сигналами

А.А. Веселков¹, В. В. Семенов¹, В. П. Лихачев²

¹ Военно-учебный научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (ВУНЦ ВВС «ВВА»), Воронеж, Россия

²Акционерное общество «Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий» (АО «НИИ СТТ»), Смоленск, Россия

Аннотация

В работе рассматривается процедуры цифровой обработки зондирующих сигналов радиолокационных станций (РЛС) с использованием автокорреляционного приемника, модифицированного для определения начальной и конечной частоты, а также знака изменения частоты ЛЧМ сигнала.

Ключевые слова: автокорреляционный приемник, сигналы с линейной частотной модуляцией; цифровая обработка сигналов.

DETERMINING working frequency range OF RADAR WITH LINEAR FREQUENCY MODULATED SIGNALS

A. A. Veselkov¹, V. P. Likhachev¹, V. V. Semenov¹

¹Military Training and Research Center of the Air Force «Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin» (VUNC VVS «VVA»), Voronezh, Russia

²Joint Stock Company «NII Sovremennykh Telekommunikatsionnykh Tekhnologiy» (JSC "NII STT"), Smolensk, Russia

Abstract. Presented work describes digital processing procedures for radar signals using autocorrelated receiver which is modified in order to determine beginning and ending frequency and frequency variation signum of linear frequency modulated signal

Keywords: autocorrelated receiver, linear frequency modulated signals; digital signal processing.

Введение

В современных наземных, воздушных и космических радиолокационных станциях (РЛС) наряду с простыми радиоимпульсами применяются сигналы со сложной структурой (с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ)), что обеспечивает повышение их информативности, помехозащищенности и скрытности функционирования [1-5]. В свою очередь, это снижает эффективность средств радиотехнического мониторинга (РТМ) [6_9], построенных на основе матричных приемников или приемников прямого усиления [10-12], аналоговая обработка которыми сложных широкополосных сигналов (с шириной спектра до 1,5 ГГц) может быть сильно затруднена [13-15].

Известно решение задачи обнаружения и определения частотно-временных параметров (длительности, периода следования импульсов, скорости перестройки частоты и ширины спектра ЛЧМ-импульсов) зондирующих сигналов (ЗС) РЛС с использованием автокорреляционного приемника (АКП) [16-22], который, однако не обеспечивает определения начальной и конечной частоты и знака изменения частоты сигнала.

В связи с этим целью настоящей статьи является обоснование дополнительных процедур цифровой обработки широкополосных ЛЧМ-импульсов в АКП для определения их начальной и конечной частоты и знака изменения частоты.

Определение границ диапазона рабочих частот РЛС с широкополосными сигналами

В средствах РТМ, как правило, используются приемные устройства с шириной полосы в десятки-сотни МГц, что предполагает сканирование по частоте и одновременную обработку только фрагмента спектра широкополосного ЗС (рисунок 1). В таком случае при достаточном быстродействии средства РТМ (обеспечивающем наименьшее значение времени обработки сигнала ) результатом обнаружения ЛЧМ сигнала будет несколько оцифрованных записей сигнала (З-1, З-2, З_3, ...) длительностью в M смежных полосах частот. При этом в результате обработки каждой записи [17_23] оценивается ширина спектра фрагмента сигнала в полосе записи средства РТМ путем определения скорости перестройки частоты и средней длительности импульсов :

, (1)

(2)

при M=2,

при M >2,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Распределение спектра широкополосного сигнала по записям сигнала в полосе частот приемника (для )

Таким образом, в случае, когда и , начальная частота и конечная частота сигнала могут быть определены как:

, (3)

где - центральная частота полосы частот .

Определение знака изменения частоты ЛЧМ сигнала

При определении частотно-временных параметров ЗС для случая, когда и при необходимости определить знак изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, выполняется дополнительная процедура обработки, которая включает цифровую фильтрацию исходного сигнала в полосе частот на поддиапазонов, обеспечивающих наличие сигнала как минимум в двух из них, смежных по частоте: . В каждом из поддиапазонов производят автокорреляционную обработку фрагмента ЛЧМ сигнала, его низкочастотную фильтрацию на разностной частоте [16] и амплитудное детектирование, и по времени появления откликов в смежных по частоте цифровых фильтрах принимают решение о знаке изменения частоты ЛЧМ сигнала.

Если сигнал на выходе цифрового фильтра N-1 появляется по времени раньше, чем на выходе цифрового фильтра N, то принимается решение, что частота ЛЧМ-импульса нарастает. В обратном случае, принимается решение, что частота ЛЧМ-импульса убывает (рисунок 2).

Рис. 2. Связь знака убывания частоты и времени существования откликов в смежных по частоте поддиапазонах (нарастание частоты)

Заключение

Предлагаемые процедуры позволяют при неизменной аналоговой части автокорреляционного приемника модифицировать алгоритм определения частотно-временных параметров ЛЧМ-сигналов [17-22] для определения его начальной (конечной) частоты и знака изменения частоты, которые необходимы, например, для их параметрического воспроизведения в рамках противодействия РЛС [23].

Литература

1. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. / Под ред. Я. Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - с. 297.

2. Перунов Ю.М. Зарубежные радиоэлектронные средства. В 4-х книгах. Кн. 1: Радиолокационные системы / Ю.М. Перунов, В.В. Мацукевич, А.А. Васильев. - М.: Радиотехника, 2010. - 336 с.

3. Купряшкин И.Ф. Космическая радиолокационная съемка земной поверхности в условиях помех: монография /И.Ф. Купряшкин, В.П. Лихачев. - Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2014. - 460 с.

4. Применение беспилотных летательных аппаратов для ведения тактической радиолокационной разведки. Лихачев В.П., Рязанцев Л.Б., Чередников И.Ю. Военная мысль. 2016. № 3. С. 24-28.

5. Многодиапазонная малогабаритная РЛС с синтезированной апертурой антенны. Принципы построения и функционирования, перспективы. Лихачев В.П., Пашук М.Ф. В сборнике: Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем Материалы VI общероссийской научно-технической конференции. АО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение»; АО «Центральное конструкторское бюро автоматики»; ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». 2016. С. 261-271.

6. Добыкин В.Д. Радиоэлектронная борьба. Цифровое запоминание и воспроизведение радиосигналов и электромагнитных волн / В.Д. Добыкин, А.И. Куприянова, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов. - М.: Вузовская книга, 2009. - 360 с.

7. Перунов Ю.М. Зарубежные радиоэлектронные средства. В 4-х кн. Кн. 2: Системы радиоэлектронной борьбы / Ю.М. Перунов, В.В. Мацукевич, А.А. Васильев. - М.: Радиотехника, 2010. - 352 с.

8. Перунов Ю.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием / Ю.М. Перунов, К.И. Фомичев, К.И. Юдин. - М.: Радиотехника, 2008. - 416 с.

9. Мельников Ю.П. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения / Ю.П. Мельников, С.В. Попов. - М.: Радиотехника, 2008. - 432 с.

10. Подстригаев А.С. Широкополосное приемное устройство станции радиоэлектронной борьбы / А.С. Подстригаев, А.И. Беззуб // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. - № 4. - С. 37 - 44.

11. Беззуб А.И., Подстригаев А.С. Приемное устройство RU 155553 U1, заяв. 17.12.2014; опубл. 10.10.2015.

12. Беззуб А.И., Подстригаев А.С., Лихачев В.П. Обнаружитель сигнала RU 159589 U1, заяв. 09.09.15; опуб. 10.02.16.

13. Подстригаев А.С. Неоднозначность определения частоты в матричном приемнике / А.С. Подстригаев, В.П. Лихачев // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. - 2015. - Вып. 2. - 19 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb15/13/text.pdf, свободный (дата обращения: 15.10.2015).

14. Подстригаев А. С. Сравнительный анализ показателей эффективности способов снижения неоднозначности определения частоты, возникающей на стыках каналов матричного приемника / А. С. Подстригаев, В. П. Лихачев, К. В. Гапеенко // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2016. - Т. 19, № 3 - С. 21 - 26.

15. Подстригаев А.С., Лихачев В.П., Смоляков А.В. Проектирование широкополосного приемника матрично-параллельного типа для радиотехнического мониторинга и радиотехнической разведки. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2017. Т. 20. № 3. С. 105-113.

16. Смирнов Ю. А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001. - 456 с.

17. Лихачев В.П., Семенов В.В., Веселков А.А., Демчук А.А. Обобщенный алгоритм радиотехнического мониторинга РЛС с синтезированной апертурой антенны. В сборнике: Информатика: проблемы, методология, технологии материалы XVI Международной научно-методической конференции. Под ред. Тюкачева Н.А.. 2016. С. 179-184.

18. Лихачев В.П., Веселков А.А., Семенов В.В. Результаты экспериментальной проверки алгоритма обнаружения и определения параметров широкополосных сигналов РЛС. В сборнике: Информатика: проблемы, методология, технологии материалы XVI Международной научно-методической конференции. Под ред. Тюкачева Н.А.. 2016. С. 170-175.

19. Борисов О.А., Веселков А.А., Лихачев В.П. Модель процесса обработки ЛЧМ сигналов автокорреляционным приемником с суммарным и разностным каналами обработки. В сборнике: Информатика: проблемы, методология, технологии материалы XVII Международной научно-методической конференции: в 5 томах. 2017. С. 110-114.

20. Семенов В.В., Лихачев В.П. Способ определения параметров ЛЧМ сигналов. RU 2578041 С1, заяв. 10.12.2014, опубл. 20.03.16.

21. Лихачев В.П. Экспериментальная апробация алгоритма определения частотно-временных параметров ЛЧМ-сигналов / Лихачев В.П., Семенов В.В., Веселков А.А. // Телекоммуникации, 2016, № 5. - C. 2-7.

22. Лихачев В.П., Веселков А.А., Нгуен Ч.Н. Характеристики обнаружения линейно-частотно-модулированных, фазо-кодо-манипулированных и простых радиоимпульсов в автокорреляционном приемнике / Лихачев В.П., Веселков А.А., Нгуен Ч.Н. // Радиотехника, 2018, № 8. - С. 71-76.

23. Лихачев В.П. Показатель помехоустойчивости РЛС с синтезированной апертурой антенны к параметрически формируемым помехам, имитирующим точечные объекты / Лихачев В.П., Семенов В.В., Веселков А.А. // Антенны, 2017, № 12 (244). - С. 31-37.

References

1. Radioelektronnye sistemy: Osnovy postroeniia i teoriya. Spravochnik. / Pod red. Y. D. Shirmana. - M.: Radiotekhnika, 2007. - s. 297.

2. Perunov U.M. Zarubezhnye radioelektronnye sredstva. V 4-kh knigakh. Kn. 1: Radiolokatcionnye sistemy / Iu.M. Perunov, V.V. Matcukevich, A.A. Vasilev. - M.: Radiotekhnika, 2010. - 336 s.

3. Kupryashkin I.F. Kosmicheskaia radiolokatcionnaia syemka zemnoi poverkhnosti v usloviiakh pomekh: monografiia /I.F. Kupryashkin, V.P. Likhachev. - Voronezh: IPTC "Nauchnaia kniga", 2014. - 460 s.

4. Primenenie bespilotnykh letatelnykh apparatov dlia vedeniia takticheskoi radiolokatcionnoi razvedki. Likhachev V.P., Ryazancev L.B., Cherednikov I.Iu. Voennaia mysl. 2016. № 3. S. 24-28.

5. Mnogodiapazonnaia malogabaritnaia RLS s sintezirovannoi aperturoi antenny. Printcipy postroeniia i funktcionirovaniia, perspektivy. Likhachev V.P., Pashuk M.F. V sbornike: Obmen opytom v oblasti sozdaniia sverkhshirokopolosnykh radioelektronnykh sistem Materialy VI obshcherossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentcii. AO "Korporatciia "Takticheskoe raketnoe vooruzhenie"; AO "Centralnoe konstruktorskoe biuro avtomatiki"; FGBOU VO "Omskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet". 2016. S. 261-271.

6. Dobykin V.D. Radioelektronnaia borba. Tcifrovoe zapominanie i vosproizvedenie radiosignalov i elektromagnitnykh voln / V.D. Dobykin, A.I. Coopriianova, V.G. Ponomarev, L.N. Shustov. - M.: Vuzovskaia kniga, 2009. - 360 s.

7. Perunov Y.M. Zarubezhnye radioelektronnye sredstva. V 4-kh kn. Kn. 2: Sistemy radioelektronnoi borby / Iu.M. Perunov, V.V. Matcukevich, A.A. Vasilev. - M.: Radiotekhnika, 2010. - 352 s.

8. Perunov Y.M. Radioelektronnoe podavlenie informatcionnykh kanalov sistem upravleniia oruzhiem / Iu.M. Perunov, K.I. Fomichev, K.I. Yudin. - M.: Radiotekhnika, 2008. - 416 s.

9. Melnikov Iu.P. Radiotekhnicheskaia razvedka. Metody ocenki effektivnosti mestoopredeleniia istochnikov izlucheniia / Y.P. Melnikov, S.V. Popov. - M.: Radiotekhnika, 2008. - 432 s.

10. Podstrigaev A.S. Shirokopolosnoe priemnoe ustroistvo stantcii radioelektronnoi borby / A.S. Podstrigaev, A.I. Bezzub // Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii Rossii. Radioelektronika. - SPb.: SPbGETU "LETI", 2014. - № 4. - S. 37 - 44.

11. Pat. 155553 RF, MPK H04B 15/06. Priemnoe ustroistvo / A.I. Bezzub, A.S. Podstrigaev; zayavitel i patentoobladatel OAO "Brianskii elektromehanicheskii zavod". - № 2014151261/08; zaiavl. 17.12.2014; opubl. 10.10.2015. Biul. № 28. - 11 s.

12. Patent 159589 RF, MPK G01S 3/00. Obnaruzhitel signala / A.I. Bezzub, A.S. Podstrigaev, V. P. Likhachev. - № 2015138477/08; zaiavl. 09.09.15; opubl. 10.02.16, Biul. № 4. - 7 s.

13. Podstrigaev A.S. Neodnoznachnost opredeleniia chastoty v matrichnom priemnike / A.S. Podstrigaev, V.P. Likhachev // Zhurnal radioelektroniki: elektronnyi zhurnal. - 2015. - Vyp. 2. - 19 s. [Elektronnyi resurs]. - Rezhim dostupa: http://jre.cplire.ru/jre/feb15/13/text.pdf, svobodnyi (data obrashcheniia: 15.10.2015).

14. Podstrigaev A. S. Sravnitelnyi analiz pokazatelei effektivnosti sposobov snizheniia neodnoznachnosti opredeleniia chastoty, voznikaiushchei na stykakh kanalov matrichnogo priemnika / A. S. Podstrigaev, V. P. Likhachev, K. V. Gapeenko // Doclady Tomskogo gosudarstvennogo universiteta sistem upravleniia i radioelektroniki, 2016. - T. 19, № 3 - S. 21 - 26.

15. Podstrigaev A.S., Likhachev V.P., Smoliakov A.V. Proektirovanie shirokopolosnogo priemnika matrichno-parallelnogo tipa dlia radiotekhnicheskogo monitoringa i radiotekhnicheskoi razvedki. Doclady Tomskogo gosudarstvennogo universiteta sistem upravleniia i radioelektroniki. 2017. T. 20. № 3. S. 105-113.

16. Smirnov U. A. Radiotekhnicheskaia razvedka. - M.: Voenizdat, 2001. - 456 s.

17. Likhachev V.P., Semenov V.V., Veselkov A.A., Demchuk A.A. Obobshchennyi algoritm radiotekhnicheskogo monitoringa RLS s sintezirovannoi aperturoi antenny. V sbornike: Informatika: problemy, metodologiia, tekhnologii materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchno-metodicheskoi konferentcii. Pod red. Tukacheva N.A.. 2016. S. 179-184.

18. Likhachev V.P., Veselkov A.A., Semenov V.V. Rezultaty eksperimentalnoi proverki algoritma obnaruzheniia i opredeleniia parametrov shirokopolosnykh signalov RLS. V sbornike: Informatika: problemy, metodologiia, tekhnologii materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchno-metodicheskoi konferentcii. Pod red. Tukacheva N.A.. 2016. S. 170-175.

19. Borisov O.A., Veselkov A.A., Likhachev V.P. Model processa obrabotki LCHM signalov avtokorreliatcionnym priemnikom s summarnym i raznostnym kanalami obrabotki. V sbornike: Informatika: problemy, metodologiia, tekhnologii materialy XVII Mezhdunarodnoi nauchno-metodicheskoi konferentcii: v 5 tomakh. 2017. S. 110-114.

20. Semenov V.V., Likhachev V.P. Sposob opredeleniia parametrov LCHM signalov. RU 2578041 S1, zaiav. 10.12.2014, opubl. 20.03.16.

21. Likhachev V.P. Eksperimental`naia aprobatciia algoritma opredeleniia chastotno-vremennykh parametrov LCHM-signalov / Likhachev V.P., Semenov V.V., Veselkov A.A. // Telekommunikatcii, 2016, № 5. - C. 2-7.

22. Likhachev V.P., Veselkov A.A., Nguen Ch.N. Harakteristiki obnaruzheniia lineino-chastotno-modulirovannykh, fazo-kodo-manipulirovannykh i prostykh radioimpulsov v avtokorreliatcionnom priemnike / Likhachev V.P., Veselkov A.A., Nguen Ch.N. // Radiotekhnika, 2018, № 8. - S. 71-76.

23. Likhachev V.P. Pokazatel` pomehoustoi`chivosti RLS s sintezirovannoi` aperturoi` antenny` k parametricheski

Размещено на Allbest.ru