Математична модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок

  • О. М. Шинкарук Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0003-4499-8282
  • В. А. Кириленко Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0002-2206-1651
  • Ю. О. Бабій Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0001-7310-8715
  • В. В. Поліщук Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0002-4399-0396
  • А. О. Бабарика Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0001-8534-7764
  • А. І. Чуканов Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького https://orcid.org/0000-0002-7925-1026
Ключові слова: радіолокаційна станція, радіолокаційний сигнал, ехо-сигнал, радіолокаційний портрет цілі, комплексна обвідна, перехідна характеристика

Анотація

Вступ. На основі проведеного аналізу робіт в частині синтезу радіолокаційних портретів цілей та існуючих підходів щодо ідентифікації невідомих систем адаптивними методами було установлено, що в структурах та алгоритмах роботи сучасних радіолокаційних засобів (РЛЗ) для формування радіолокаційних портретів цілей (РЛПЦ) застосовують методи на основі сигналів з високим розрізненням, що обумовлює високі вимоги до передавачів і унеможливлює їх реалізацію в імпульсних РЛЗ з низькостабільними генераторами надвисоких частот, хоча це завдання можливо вирішити іншим шляхом, придатним для застосування в РЛЗ з низькостабільними передавачами. В цьому випадку, ціль розглядається як певна невідома система, яка вносить в детермінований сигнал певні відомі спотворення, що відповідають її перехідній характеристиці. Оскільки, при активній локації сигнал повністю відомий і на передавальній, і на прийомній стороні (зондуючий і ехо-сигнали), а при розповсюдженні в однорідному середовищі в нього не вносяться нелінійні фазо-частотні спотворення, застосувавши алгоритм адаптивної фільтрації, формується її перехідна характеристика, якій буде відповідати оптимальний вектор вагових коефіцієнтів синтезованого адаптивного фільтру. Таким чином, формуючи РЛПЦ в кожному періоді зондування можливо здійснювати моноракурсну ідентифікацію цілей і реалізувати когерентну обробку ехо-сигналів навіть при застосуванні некогерентних джерел надвисоких частот зондуючих сигналів. Це дозволило сформувати мету статті, яка полягає в підвищенні когерентності обробки ехо-сигналів в імпульсних РЛЗ з некогерентними джерелами зондуючих сигналів. Для досягнення поставленої мети дослідження в роботі проведено аналіз існуючих методів формування радіолокаційних портретів цілей, на основі якого розроблені математичні моделі сигналів відбитих від цілей зі складною геометричною формою поверхні, на основі яких проведено імітаційне моделювання роботи розроблених алгоритмів.  

Обговорення отриманих результатів. На підґрунті аналізу існуючих методів формування радіолокаційних портретів цілей та визначенні невідповідностей існуючих методів сучасним вимогам в частині використання в некогерентних імпульсних радіолокаційних станціях, удосконалено математичну модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок, яка відрізняється від існуючих тим, що вона дає змогу врахувати амплітудно-фазові трансформації комплексної обвідної зондуючого сигналу при відбитті від цілі зі складною геометричною формою в азимутально-дальнісній площині. 

Результати. Як показали результати моделювання, отримані за допомогою розробленого методу РЛПЦ дають змогу розрізнювати по дальності яскраві точки на поверхні об’єктів з точністю, що в 3-4 рази перевищує потенційні можливості розрізнення зондуючого сигналу обумовлені тривалістю радіоімпульсу, а також підвищити когерентність міжперіодної обробки сигналів за значенням коефіцієнта когерентності від 3 до 6 разів (в залежності від просторової форми поверхні цілі).

Біографії авторів

О. М. Шинкарук, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Шинкарук Олег Миколайович, доктор технічних наук, професор, заслужений працівник освіти України, лауреат Державної премії в галузі науки та техніки

В. А. Кириленко, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Кириленко Володимир Анатолійович, доктор військових наук, професор, головний науковий співробітник науково-дослідного відділу

Ю. О. Бабій, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Бабій Юлія Олександрівна, доктор технічних наук

В. В. Поліщук, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Поліщук Віктор Вікторович, кандидат військових наук, старший викладач кафедри прикордонної служби

А. О. Бабарика, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Бабарика Анатолій Олександрович, ад’юнт

А. І. Чуканов, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

Чуканов Андрій Ігорович, викладач кафедри загальновійськових дисциплін

Посилання

Gorbunova A. and Kuznetsov Y. (2010) Model Order Selection of the Target Doppler Spectrum. 18-t INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICROWAVES, RADAR AND WIRELESS COMMUNICATIONS, Vilnius, pp. 1-4.

Munoz-Ferreras J.M. and Perez-Martinez F. (2010) On the Doppler Spreading Effect for the Range-Instantaneous-Doppler Technique in Inverse Synthetic Aperture Radar Imagery. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Vol. 7, Iss. 1, pp. 180-184, DOI: 10.1109/lgrs.2009.2030372

Boyko J., Babiy J. and Karpova L. (2010) Conceptual features of application of facilities of adaptive filtration are in the tasks of authentication of noise of communication channels.

2010 International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET), Lviv-Slavske, pp. 299-299.

Konovalyuk M., Kuznetsov Y., Baev A (2010) Moving Multy-Scatterer Target Parametric Identification Using Radar Image.

18-th INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICROWAVES, RADAR AND WIRELESS COMMUNICATIONS, Vilnius, pp. 1-4.

S. de Adana F., Diego I. G., Blanco O. G., Lozano P. and Catedra M. F. (2004) Method based on physical optics for the computation of the radar cross section including diffraction and double effects of metallic and absorbing bodies modeled with parametric surfaces. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 52, Iss. 12, pp. 3295-3303. DOI: 10.1109/tap.2004.836444

Taflove A. (2010) Advances in Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain method. New York, p. 997.

Konovalyuk M. A., Kuznetsov Yu. V. and Baev A. B. (2009) Identifikatsiya obyektov slojnoy formyi v sverhkorotkoimpulsnoy radiolokatsii [Identification of objects of complex shape in ultrashort pulse radar]. Moscow, Radio and Communications. pp. 932-936.

Shynkaruk O. N., Boiko Yu. N. and Babii Yu. O. (2009) Zistavlennia veivlet-peretvorennia z peretvorenniam Furie [The wavelet rebuilding from the Fur’s rebuilding]. Khmelnitsky : VOTTP, Vol. 1, pp. 56–59.

Boiko Yu. M., Babii Yu. O. (2009) Klasifіkatsіya ta osoblivostі realіzatsіi algoritmіv adaptivnoi tsifrovoї fіltratsіi [Classification and implementation features of adaptive digital filtering algorithms]. Modern Problems of Radio Engineering and Telecommunications ``RT-2009''. p. 226.

Babii Yu. O. (2010) Metod adaptyvnoi filtratsii syhnaliv v zadachakh radiolokatsiinoho vyiavlennia ta rozpiznavannia tsilei [Adaptive signal filtering method in radar detection and target recognition problems]. Bulletin of Khmelnitsky National University, Vol. 4. pp. 160-163.

Babii Yu. O. (2010) Model adaptyvnoho kanalu obrobky ekho-syhnaliv v zadachakh aktyvnoi radiolokatsii [Model of the adaptive channel of echo processing in active radar problems]. Radioengineering. Vol. 163. pp. 216–222.

Опубліковано
2020-03-30
Як цитувати
Шинкарук, О. М., Кириленко, В. А., Бабій, Ю. О., Поліщук, В. В., Бабарика, А. О. і Чуканов, А. І. (2020) «Математична модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (80), с. 23-30. doi: 10.20535/RADAP.2020.80.23-30.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика