<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">radioelectronics</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Journal of the Russian Universities. Radioelectronics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1993-8985</issn><issn pub-type="epub">2658-4794</issn><publisher><publisher-name>Saint Petersburg Electrotechnical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32603/1993-8985-2019-22-1-39-47</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">radioelectronics-288</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>RADAR AND NAVIGATION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ С НЕПРЕРЫВНЫМ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ В ИНТЕРЕСАХ ОБНАРУЖЕНИЯ МАЛОЗАМЕТНЫХ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ, ОЦЕНКИ ИХ ДАЛЬНОСТИ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>ALGORITHM OF SIGNAL PROCESSING IN THE RADAR SYSTEM WITH CONTINUOUS FREQUENCY MODULATED RADIATION FOR DETECTION OF SMALL-SIZED AERIAL OBJECTS, ESTIMATION OF THEIR RANGE AND VELOCITY</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Купряшкин</surname><given-names>И. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kupryashkin</surname><given-names>I. F.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук (2017), доцент (2011) кафедры боевого применения средств РЭБ (с воздушно-космическими системами управления и наводящимся оружием)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. of Sci. (Engineering) (2017), Assosiate Professor (2011) of the Departament of Сombat Use of Electronic Warfare Systems (with Aerospace Control Systems and Guided Weapons) </p></bio><email xlink:type="simple">ifk78@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Соколик</surname><given-names>Н. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sokolik</surname><given-names>N. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>инженер по специальности "Сети связи и системы коммутации" (2001, Новочеркасский военный институт связи), начальник отделения Информационно-технического центра Южного военного округа (г. Ростов-на-Дону)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dipl.-engineering (2001), Engineer in "Communication Networks and Switching Systems" of Novocherkassk Military Signal Institute. Head of the Department of the Information-Technical Center of the South Military Command (Rostov-on-Don)</p></bio><email xlink:type="simple">sokolik777@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Военный учебно-научный центр "Военно-воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина"</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Military Educational and Scientific Center of the Air Force "N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin Air Force Academy"</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Информационно-технический центр Южного военного округа</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Information-Technical Center of the South Military Command</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>02</month><year>2019</year></pub-date><volume>0</volume><issue>1</issue><fpage>39</fpage><lpage>55</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Купряшкин И.Ф., Соколик Н.В., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Купряшкин И.Ф., Соколик Н.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kupryashkin I.F., Sokolik N.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://re.eltech.ru/jour/article/view/288">https://re.eltech.ru/jour/article/view/288</self-uri><abstract><p>На фоне повсеместного использования беспилотных летательных аппаратов и легкомоторной авиации растет интерес к поиску путей повышения эффективности локализации и определения параметров движения воздушных объектов с малой эффективной площадью рассеяния. В связи с этим закономерно внимание к радиолокационным системам (РЛС) с непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) излучением. Использование таких зондирующих сигналов позволяет значительно снизить пиковую мощность РЛС и уменьшить ее массогабаритные и стоимостные характеристики. Статья посвящена исследованию перспективы применения маломощной наземной РЛС с непрерывным ЛЧМ-сигналом в интересах обнаружения, а также определения координат и параметров движения малозаметных воздушных объектов. Предложен алгоритм обработки радиолокационных сигналов, позволяющий упростить процедуру обнаружения таких целей, раскрыта структура и приведено описание этапов алгоритма. В основе рассматриваемого алгоритма лежит методика формирования дальностно-доплеровского портрета зоны обзора с использованием цифровой обработки сигнала. Приведены результаты применения алгоритма в маломощной РЛС С-диапазона, полученные при обработке эхосигналов квадрокоптера, зарегистрированных в ходе натурного эксперимента. Показано успешное решение практической задачи обнаружения и сопровождения малоразмерного воздушного объекта с эффективной площадью рассеяния до 0.5 м2, спектр вторичного излучения которого характеризуется выраженной многомодальностью. Результаты эксперимента подтвердили практическую значимость предлагаемого алгоритма и возможность его реализации при создании мобильных переносных радиолокационных комплексов и постов автоматического обнаружения и сопровождения малозаметных одиночных и групповых целей с выдачей информации на пульт оператора.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Nowadays the interest in search of ways of improving the efficiency of small radar cross-section aerial objects detection and localization rises against the background of widespread use of light and unmanned aerial vehi-cles. As a result, researchers pay attention to radar systems (RS) with continuous linear frequency modulation (linear FM) signal. The use of such signals gives the measurable opportunity to reduce radar system peak-speech power and to cut the cost and weightsize parameters of the RS. The paper observes low-power ground based radar implementation prospects for purposes of detection and estimation of motion rates of small-sized aerial objects. The proposed algorithm of radar signals processing enables to simplify the detection of such tar-gets. The paper reveals the structure and defines the steps of the algorithm. The fundamental for the algorithm under consideration is the method of the range-Doppler image composition of the scanned area using digital signal processing. The paper presents the results of the algorithm operation in the low-power RS of C-band radar, obtained by processing of quadrotor echo-signals during the real experiment. The results show successful solvation of the applied problem of detection and tracking on the small-sized aerial object with the radar cross-section equal to less than 0.5 m2 and the spectrum of secondary radiation characterized by the expressed multimodality. The results of the experiment validate the application of the algorithm and demonstrate the possibility of the algorithm implementation in design of portable RS and automated target acquisition centers for detecting and tracking of the small-sized aerial targets (both, single as multi agent) with the information display on operator control panel.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>радиолокационная система</kwd><kwd>обработка сигналов</kwd><kwd>малоразмерная воздушная цель</kwd><kwd>эхосигнал</kwd><kwd>дальностно-доплеровский портрет</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>radar system</kwd><kwd>signal processing</kwd><kwd>small-sized aerial objects</kwd><kwd>target return</kwd><kwd>range-Doppler image</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Павлушенко М. И., Евстафьев Г. М., Макаренко И. К. Беспилотные летательные аппараты: история, применение, угроза распространения и перспективы развития // Науч. зап. ПИР-центра: Национальная и глобальная безопасность. 2004. № 2 (26). 612 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pavlushenko M. I., Evstaf'ev G. M., Makarenko I. K. Unmanned Aerial Vehicles: History, Application, Threat of Proliferation and Development Prospects. PIR Center Study Papers: Russia and Global Security. 2004, no. 2 (26), 612 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zaugg E. C., Edwards M. C., Margulis A. The slimsar: a small, multi-frequency, synthetic aperture radar for uas operation // 9th IEEE Intern. Radar Conf. 2010. Washington, DC. 10–14 May 2010, Piscataway: IEEE, 2010. doi: 10.1109/RADAR.2010.5494612</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zaugg E. C., Edwards M. C., Margulis A. The Slim-SAR: a Small, Multi-Frequency, Synthetic Aperture Radar for UAS Operation. 9th IEEE Intern. Radar Conf. 2010. 10–14 May 2010, Washington, DC. Piscataway, IEEE, 2010. doi: 10.1109/RADAR.2010.5494612</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Duersch M. I. BYU MICRO-SAR: A very small, lowpower lfm-cw sar: master’s thesis. Brigham Young University. Provo, UT. URL: https://scholarsarchive.byu.edu/cgi /viewcontent.cgi?article=1727&amp;context=etd/ (дата обращения 01.02.2019) doi: 10.1109 /IGARSS.2006.110</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Duersch M. I. BYU MICRO-SAR: A Very Small, Low-Power LFM-CW SAR: Master’s Thesis. Brigham Young University. Provo, UT. Available at: https://scholarsarchive. byu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1727&amp;context=etd/ (accessed 01.02.2019) doi: 10.1109 /IGARSS.2006.110</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zaugg E. C. Theory and application of motion compensation for LFM-CW SAR // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 2008. Vol. GRS-46, № 10. P. 2990–2998.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zaugg E. C. Theory and Application of Motion Compensation for LFM-CW SAR. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 2008, vol. GRS-46, no. 10, pp. 2990–2998.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малогабаритная двухдиапазонная РСА для беспилотного авиационного комплекса / А. В. Богомолов, И. Ф. Купряшкин, В. П. Лихачев, Л. Б. Рязанцев // Тр. XXIX Всерос. симпозиума "Радиолокационное исследование природных сред", Санкт-Петербург, 25–26 марта 2015 г. / ВКА им. А. Ф. Можайского. СПб.: 2015. Вып. 11. С. 235–240.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bogomolov A. V., Kupryashkin I. F., Likhachev V. P., Ryazantsev L. B. Malogabaritnaya dvukhdiapazonnaya RSA dlya bespilotnogo aviatsionnogo kompleksa [Compact Dual-Band SAR for Unmanned Aircraft Complex]. Trudy XXIX Vseross. simpoziuma "Radiolokatsionnoe issledovanie prirodnykh sred" [Proc. of the XXIX All-Rus. Symp. "Radar Survey of Natural Media"], 25–26 March 2015, SPb, VKA im. A. F. Mozhaiskogo, 2015, vol. 11, pp. 235–240. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">A system for measurement of electromagnetic wave scattered by small UAVs / A. V., Khristenko, M. O. Konovalenko, M. E. Rovkin, V. A. Khlusov, A. V. Marchenko, A. A. Sutulin, N. D. Malyutin // 2017 Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON-2017). Astana, Kazakhstan, 29–30 June, 2017. doi: 10.1109 /SIBCON.2017.7998472</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khristenko A. V., Konovalenko M. O., Rovkin M. E., Khlusov V. A., Marchenko A. V., Sutulin A. A., Malyutin N. D. A System for Measurement of Electromagnetic Wave Scattered by Small UAVs. 2017 Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON-2017). 29–30 June, 2017, Astana, Kazakhstan. doi: 10.1109 /SIBCON.2017. 7998472</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">The radar cross section of small propellers on unmanned aerial vehicles / T. Peto, S. Bilicz, L. Szucs, S. Gyimothy, J. Pavo // EuCAP 2016, Davos, Switzerland, 10–15 April, 2016. doi: 10.1109/EuCAP.2016.7481645</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Peto T., Bilicz S., Szucs L., Gyimothy S., Pavo J. The Radar Cross Section of Small Propellers on Unmanned Aerial Vehicles. EuCAP 2016. 10–15 April, 2016, Davos, Switzerland, 2016. doi: 10.1109/EuCAP.2016.7481645</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pieraccini M., Miccinesi L., Rojhani N. RCS Measurements and ISAR images of small UAVs // IEEE A&amp;E Systems Magazine. 2017. Vol. 32, iss. 9. P. 28–32. doi: 10.1109/MAES.2017.160167</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pieraccini M., Miccinesi L., Rojhani N. RCS Measurements and ISAR Images of Small UAVs. IEEE A&amp;E Systems Magazine. 2017, vol. 32, iss. 9, pp. 28–32. doi: 10.1109/MAES.2017.160167</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Справочник по радиолокации: в 2 кн. Кн. 1 / под ред. М. И. Сколника; пер. с англ. под общ. ред. В. С. Вербы. М.: Техносфера, 2015. 672 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Spravochnik po radiolokatsii [Radar Reference Guide]. Ed. by M. I. Skolnik. Vol. 1. Moscow, Tekhnosfera, 2015, 672 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Billingsley J. B. Low-angle radar land clutter // Measurements and Empirical Models. Norwich, NY: William Andrew Publishing, 2002. 307 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Billingsley J. B. Low-angle Radar Land Clutter. Measurements and Empirical Models. Norwich, NY, William Andrew Publishing, 2002, 307 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sniekers T. Design of a constant false alarm rate (CFAR) detection scheme: master’s thesis. University of Twenty, August 14, 2015. 117 p. URL: https://utwente.nl /en/eemcs/sacs/teaching/Thesis/sniekers.pdf (дата обращения 01.02.2019)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sniekers T. Design of a Constant False Alarm Rate (CFAR) detection scheme: Master’s Thesis. University of Twenty, August 14, 2015. 117 p. Available at: https://utwente.nl/en/eemcs/sacs/teaching/Thesis/sniekers. pdf (accessed 01.02.2019)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">A new detection method based on CFAR and DE for OFPS / Zenzheng Qiu, Tong Zheng, Hongquan Qu, Liping Pang // Photonic Sensors. 2016. Vol. 6, № 3. P. 261–267. doi 10.1007/s13320-016-0342-8</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zenzheng Qiu, Tong Zheng, Hongquan Qu, Liping Pang. A New Detection Method Based on CFAR and DE for OFPS. Photonic Sensors. 2016, vol. 6, no. 3, pp. 261–267. doi 10.1007/s13320-016-0342-8</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Купряшкин И. Ф, Лихачев В. П. Космическая радиолокационная съемка земной поверхности в условиях помех. Воронеж: Научная книга, 2014. 460 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kupryashkin I. F, Likhachev V. P. Kosmicheskaya radiolokatsionnaya s"emka zemnoi poverkhnosti v usloviyakh pomekh [Space Radar Survey of the Earth's Surface under Noise Conditions]. Voronezh, Nauchnaya kniga, 2014, 460 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кузьмин С. З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. Киев: Изд-во КВiЦ, 2000. 428 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kuz'min S. Z. Tsifrovaya radiolokatsiya. Vvedenie v teoriyu [Digital Radar. Introduction to the Theory]. Kiev, Izd-vo KViTs, 2000, 428 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кристаль В. С. Оптимальная обработка радиолокационных сигналов. М.: Новое время, 2014. 208 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kristal' V. S. Optimal'naya obrabotka radiolokatsionnykh signalov [Optimum Processing of Radar Signals]. Moscow, Novoe vremya, 2014, 208 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
