radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2018-21-6-75-82radioelectronics-278Research ArticleРАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯRADAR AND NAVIGATIONРАСПОЗНАВАНИЕ ВИНТОМОТОРНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ПАССИВНОЙ БИСТАТИЧЕСКОЙ РЛСRECOGNITION OF PROPELLER-DRIVEN AIRCRAFT IN A PASSIVE BISTATIC RADARВоробьевЕ. Н.VorobevE. N.

Воробьев Евгений Николаевич – магистр по программе двойного диплома по направлениям "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" и "Communications and Signal Processing" (2014), аспирант кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина), инженер 2-й категории НИИ "Прогноз". Автор более 30 научных работ. Сфера научных интересов – радиолокационное распознавание; цифровая обработка сигналов; пассивная когерентная радиолокация.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Evgenii N. Vorobev – Dual Master’s Degree in"Communication Technologies and Communication Systems" and "Communications and signal processing" (2014), Postgraduate student of the Department of Microelectronics and Radio Engineering of Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI", engineer at the Research Institute "Prognoz". The author of more than 30 scientific publications. Area of expertise: radar recognition; digital signal processing; passive coherent location.

5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg

envorobev@etu.ruВеремьевВ. И.VeremyevV. I.

Веремьев Владимир Иванович – кандидат технических наук (2000), директор НИИ "Прогноз". Автор более 100 научных работ. Сфера научных интересов – комплексный экологический мониторинг; комплексные вопросы построения радиолокационных систем; многодиапазонные многопозиционные радиолокационные комплексы для мониторинга воздушного пространства и морской поверхности.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Vladimir V. Veremyev – Ph.D. in Engineering (2000), Director of the Research Institute "Prognoz". The author of more than 100 scientific publications. Area of expertise: complex ecological monitoring, complex questions of the radar systems design, multiband multistatic radars for air space and sea surface surveillance.

5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg

vervladiv@gmail.comХолоднякД. В.KholodnyakD. V.

Холодняк Дмитрий Викторович – доктор технических наук (2016), профессор кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина). Автор более 200 научных работ. Сфера основных научных интересов – применение метаматериалов, высокотемпературных сверхпроводников, технологии LTCC и нефостеровских элементов для создания передовых СВЧ-устройств с улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Dmitry V. Kholodnyak – D.Sc. in Engineering (2016), Professor at the Department of Microelectronics and Radio Engineering of Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI". The author of over 200 technical papers. Area of expertise: applications of metamaterials, high-temperature superconductors, LTCC technology, and non-Foster circuits to design of advanced microwave devices with improved performance and enhanced functionality.

5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg

Dmitry.Kholodnyak@mwlab.spb.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University "LETI"Russian Federation201828122018067590Copyright © Воробьев Е.Н., Веремьев В.И., Холодняк Д.В., 20182018Воробьев Е.Н., Веремьев В.И., Холодняк Д.В.Vorobev E.N., Veremyev V.I., Kholodnyak D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/278

Пассивные бистатические радиолокационные станции (ПБРЛС) в настоящее время позволяют осуществлять обнаружение, определение координат и сопровождение движущихся объектов. Для обеспечения возможности интеграции ПБРЛС в системы управления воздушным движением необходимо решить задачу распознавания воздушных объектов, в частности винтомоторных летательных аппаратов (ЛА). Это позволит увеличить степень обеспечения безопасности полетов авиации. Для решения задачи распознавания проведен анализ эхосигналов от винтомоторных ЛА – таких, как вертолет и винтовой самолет. Сформулированы информативные признаки, которые могут быть использованы при распознавании винтомоторных ЛА в ПБРЛС. Предложен метод распознавания винтомоторных ЛА, который основан на извлечении модуляционных составляющих эхосигнала, обусловленных вращающимися частями двигательной установки ЛА, и на оценке параметров их вращения. Разработан алгоритм обработки эхосигналов, позволяющий реализовать предложенный метод распознавания на практике в ПБРЛС. Представлены экспериментальные результаты работы алгоритма обработки на примере реальных сигналов, отраженных от вертолета Ми-8 и винтового самолета Cessna 172. Экспериментальные данные записаны двумя разными ПБРЛС, использующими сигналы цифрового эфирного телевидения стандарта DVB-T2 в качестве радиолокационного подсвета воздушного пространства. Оцененные параметры вращения лопастей винтов винтомоторных ЛА соответствуют фактическим значениям. Такое соответствие позволяет не только распознавать класс, но и в некоторых случаях идентифицировать тип ЛА.

Nowadays passive bistatic radars (PBR) allow for detection, determination of coordinates and tracking of moving objects. In order to enable PBR integration into air traffic control systems, it is necessary to solve the problem of recognizing airborne objects, in particular, propeller-driven aircraft (AC). This will increase the degree of aviation safety. To solve the recognition problem, the analysis of propeller-driven aircraft echo signals, such as helicopter and propeller airplane, is performed. The in-formative features that can be used for recognition of propeller-driven aircraft in PBRs are defined. The method for propeller-driven aircraft recognition is proposed, that is based on extraction of modulation components originated from the rotational parts of the aircraft and estimation of their rotation parameters. The algorithm for echo signal processing is developed, which makes it possible to apply the proposed recognition method for PBRs. The experimental results of the processing algorithm are presented on the example of real signals reflected from the Mi- 8 helicopter and the Cessna 172 propeller aircraft. The experimental data are recorded by two different PBRs using DVB-T2 digital terrestrial television signals standard for airspace illumination. The estimated rotation parameters of the aircraft propeller blades correspond to the actual values. Such a correspondence allows not only to recognize the aircraft group, but in some cases to identify its type.

радиолокационное распознаваниепассивная бистатическая РЛСчастотно-временной анализradar recognitionpassive bistatic radartime-frequency analysisПри подготовке публикации использовались результаты работ по проекту "Разработка многопозиционного комплекса полуактивной радиолокации и радиомониторинга излучаюших и радиомолчащих объектов" (Соглашение от 21 ноября 2018 г. № 075-11-2018-035) с использованием мер государственной поддержки, предусмотренных постановлением Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218.ReferencesMalanowski M., Kulpa K., Misiurewicz J. PaRaDe – PAssive RAdar DEmonstrator family development at Warsaw University of Technology // Microwaves, Radar and Remote Sensing Symposium, 22–24 Sept. 2008, Kiev, Ukraine. Piscataway: IEEE, 2008, P. 75–78.Malanowski M., Kulpa K., Misiurewicz J. PaRaDe – PAssive RAdar DEmonstrator Family Development at Warsaw University of Technology. Microwaves, Radar and Remote Sensing Symposium, 22–24 Sept. 2008, Kiev, Ukraine. Piscataway: IEEE, 2008, pp. 75–78.Passive radar components of ARGUS 3D / H. Kuschel, M. Ummenhofer, P. Lombardo, F. Colone, C. Bongioanni // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2014. Vol. 29, № 3. P. 15–25.Kuschel H., Ummenhofer M., Lombardo P., Colone F., Bongioanni C. Passive Radar Components of ARGUS 3D. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2014, vol. 29, no. 3, pp. 15–25.AULOS: finmeccanica family of passive sensors / A. Di Lallo, A. Farina, R. Fulcoli, S. Immediata, M. Sedehi, E. Tilli, L. Timmoneri // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2016. Vol. 31, № 11. P. 24–29.Di Lallo A., Farina A., Fulcoli R., Immediata S., Sedehi M., Tilli E., Timmoneri L. AULOS: Finmeccanica Family of Passive Sensors. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2016. Vol. 31, no. 11, pp. 24–29.Пассивная когерентная радиолокация / А. В. Бархатов, В. И. Веремьев, Е. Н. Воробьев, А. А. Коновалов, Д. А. Ковалев, В. М. Кутузов, В. Н. Михайлов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 163 с.Barkhatov A. V., Veremyev V. I., Vorobev E. N., Konovalov A. A., Kovalev D. A., Kutuzov V. M, Mikhailov V. N. Passivnaya kogerentnaya radiolokaciya [Passive Coherent Radar]. Saint-Petersburg, SPbGETU “LETI”, 2016, 163 p. (In Russian).Radar detection of helicopters with application of CLEAN method / J. Misiurewicz, K. S. Kulpa, Z. Czekala, T. A. Filipek // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2012. Vol. 48, № 4. P. 3525–3537.Misiurewicz J., Kulpa K. S., Czekala Z., Filipek T. A. Radar Detection of Helicopters with Application of CLEAN Method. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2012, vol. 48, no. 4, pp. 3525–3537.Bullard B., Dowdy P. Pulse doppler signature of a rotary-wing aircraft // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 1991. Vol. 6, № 5. P. 28–30.Bullard B., Dowdy P. Pulse Doppler Signature of a Rotary-Wing Aircraft. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 1991, vol. 6, no. 5, pp. 28–30.Tikkinen J., Helander E., Visa A. Joint utilization of incoherently and coherently integrated radar signal in helicopter categorization // IEEE Intern. Radar Conf., 9–12 May 2005, Arlington, VA, USA. Piscataway: IEEE, 2005. P. 540–545.Tikkinen J., Helander E., Visa A. Joint Utilization of Incoherently and Coherently Integrated Radar Signal in Helicopter Categorization. IEEE International Radar Conference, 9–12 May 2005, Arlington, VA, USA. Piscataway: IEEE, 2005, pp. 540–545.Misiurewicz J., Kulpa K., Czekala Z. Аnalysis of recorded helicopter echo. Radar 97 (Conf. Publ. No. 449), 14–16 Oct. 1997, Edinburgh, UK. London: IET, 1997, P. 449–453.Misiurewicz J., Kulpa K., Czekala Z. Analysis of Recorded Helicopter Echo. Radar 97 (Conf. Publ. No. 449), 14–16 Oct. 1997, Edinburgh, UK. London: IET, 1997, pp. 449–453.Clemente C., Soraghan J. J. Passive bistatic radar for helicopters classification: A Feasibility Study. IEEE Radar Conf., 7–11 May 2012, Atlanta, GA, USA. Piscataway: IEEE, 2012, P. 0946–0949.Clemente C., Soraghan J. J. Passive Bistatic Radar for Helicopters Classification: A Feasibility Study. IEEE Radar Conference, 7–11 May 2012, Atlanta, GA, USA. Piscataway: IEEE, 2012, pp. 0946–0949.Analysis of recorded helicopter echo in a passive bistatic radar / M. Baczyk, J. Misiurewicz, D. Gromek, K. Kulpa // European Radar Conf. (EuRAD), 9–11 Oct. 2013, Nuremberg, Germany. Piscataway: IEEE, 2013. P. 243–246.Baczyk M., Misiurewicz J., Gromek D., Kulpa K. Analysis of Recorded Helicopter Echo in a Passive Bistatic Radar. European Radar Conference (EuRAD), 9–11 Oct. 2013, Nuremberg, Germany. Piscataway: IEEE, 2013, pp. 243–246.Helicopter detection capability of passive coherent location (PCL) radar / J. Tikkinen, K. Hiltunen, K. Martikainen, M. Isohookana // 9th European Radar Conf., 31 Oct. – 2 Nov. 2012, Amsterdam, Netherlands. Piscataway: IEEE, 2012. P. 138–141.Tikkinen J., Hiltunen K., Martikainen K., Isohookana M. Helicopter Detection Capability of Passive Coherent Location (PCL) Radar. 9th European Radar Conference, 31 Oct. – 2 Nov. 2012, Amsterdam, Netherlands. Piscataway: IEEE, 2012, pp. 138–141.DVB-T2 passive radar developed at Saint Petersburg Electrotechnical University / E. Vorobev, A. Barkhatov, V. Veremyev, V. Kutuzov // 22nd International Microwave and Radar Conference (MIKON), 14–17 May 2018, Poznan, Poland. Piscataway: IEEE, 2018, pp. 204–207.Vorobev E., Barkhatov A., Veremyev V., Kutuzov V. DVB-T2 passive radar developed at Saint Petersburg Electrotechnical University. 22nd International Microwave and Radar Conference (MIKON), 14–17 May 2018, Poznan, Poland. Piscataway: IEEE, 2018, pp. 204–207.Евдокимова Е. О. Модель сигнала для оценки параметров подвижных объектов на основе анализа доплеровского спектра // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2013. Т. 142, № 5. С. 122–128.Evdokimova E. O. Signal Model for Moving Object Parameters Estimation Based on Doppler Spectrum Analysis. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie Nauki [Journal of SFedU. Engineering Sciences]. 2013, no. 5 (142), pp. 122–128. (In Russian)Бархатов А. В., Козлов А. С. Быстрое вычисление частотно-временной функции в радиолокационной станции на графических процессорах // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2015. № 5. С. 42–47.Barkhatov A. V., Kozlov A. S. Radar AmplitudeRange-Doppler Surface Fast Calculation on Graphics Processing Units. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2015, no. 5, pp. 42–47. (In Russian)Kang E. W. Radar system analysis, design, and simulation. Boston: Artech House, 2008. P. 392Kang E. W. Radar System Analysis, Design, and Simulation. Boston: Artech House, 2008, p. 392Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие. 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 768 с.Sergienko A. B. Tsifrovaya obrabotka signalov: uchebnoe posobie [Digital Signal Processing] 3rd ed. SPb., BKHV-Peterburg, 2011, 768 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.