Пассивная радиолокационная система мониторинга движения судов в прибрежных районах с использованием спутниковых сигналов подсвета

Введение. Возрастающие требования к совершенствованию информационных систем обеспечения безопасности судовождения в прибрежных районах морских акваторий обуславливают поиск новых инженерных и научно-технических решений. Особый интерес представляет создание систем пассивной когерентной локации (ПКЛ), основанных на использовании в качестве радиолокационного подсвета контролируемого пространства существующих источников электромагнитного излучения, в частности сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС). При разработке и реализации таких систем существует ряд нерешенных задач, связанных с поиском высокоэффективных алгоритмов обработки, с оптимизацией их структуры и режимов функционирования в составе комплексной многопозиционной системы мониторинга морских акваторий в прибрежных районах.
Цель работы. Обоснование структуры построения системы бистатической ПКЛ с сигналом подсвета ГНСС, анализ методов повышения уровня отраженных от целей сигналов, разработка общего алгоритма обработки сигналов в приемном устройстве данной системы, формирование предложений по созданию многопозиционной радиолокационной системы (МП РЛС) для мониторинга судоходства в прибрежных районах акваторий.
Материалы и методы. Используются методы математического моделирования, теория сигналов, цифровой обработки сигналов.
Результаты. Разработана структура бистатической ПКЛ с сигналом подсвета ГНСС для мониторинга акваторий в прибрежных районах в целях обеспечения безопасности плавания судов. Предложены методы повышения уровня мощности спутниковых сигналов на входе приемного устройства и разработан общий алгоритм обработки сигналов, процесс реализации вычисления взаимной функции неопределенности (ВФН) в системе бистатической ПКЛ с использованием спутникового сигнала GPS C/A-кода для задач мониторинга акваторий в прибрежной зоне.
Заключение. Рассмотренная система бистатической ПКЛ с использованием в качестве подсвета сигналов ГНСС может быть задействована в составе МП РЛС мониторинга морских акваторий в районах интенсивного судоходства для обеспечения безопасности движения судов, оперативного контроля морских работ в открытом море, быстрого анализа обстановки на море при аварийной ситуации.

1. Howland P. E., Maksimiuk D., Reitsma G. FM radio based bistatic radar // IEE proceedings-radar, sonar and navigation. 2005. Vol. 152, № 3. P. 107‒115. doi: 10.1049/ip-rsn:20045077

2. Over the horizon maritime surveillance capability of DVB-T based passive radar / D. Langellotti, F. Colone, P. Lombardo, E. Tilli, M. Sedehi, A. Farina // 11th European Radar Conf. Roma, Italy, 8‒10 Oct. 2014. IEEE, 2014. P. 1812‒1815. doi: 10.1109/EuRAD.2014.6991319

3. Conti M., Moscardini C., Capri A. Dual-polarization DVB-T passive radar: Experimental results // 2016 IEEE Radar Conf. Philadelphia, USA, 2‒6 May 2016. IEEE, 2014. P. 1-5. doi: 10.1109/RADAR.2016.7485126

4. Tan D. K. P., Hongbo Sun, Yilong Lu. Sea and air moving target measurements using a GSM based passive radar // 2005 IEEE Intern. radar conf. Arlington, USA, 9‒12 May 2005. IEEE, 2005. 4 p. doi: 10.1109/RA DAR.2005.1435932

5. Pisciottano I., Pastina D., Cristallini D. DVB-S based passive radar imaging of ship targets // 20th Intern. Radar Symp. (IRS). Ulm, Germany, 26‒28 June 2019. IEEE, 2019. P. 1‒7. doi: 10.23919/IRS.2019.8768097

6. Pisciottano I., Cristallini D., Pastina D. Maritime target imaging via simultaneous DVB-T and DVB-S passive ISAR // IET radar, sonar and navigation. 2019. Vol. 3. P. 1479‒487. doi: 10.1049/iet-rsn.2018.5622

7. Нгуен Ван Куан, Маркелова М. А., Веремьев В. И. Анализ возможности использования спутниковых сигналов подсвета для пассивной радиолокационной системы // Вестн. Новгород. гос. ун-та. Сер. Технические науки. 2019. № 4 (116). С. 86‒91. doi: 10.34680/2076-8052.2019.4(116).86-91

8. Maritime moving target long time integration for GNSS-based passive bistatic radar / D. Pastina, F. Santi, F. Pieralice, M. Bucciarelli, H. Ma, D. Tzagkas, M. Antoniou, M. Cherniakov // IEEE transactions on aerospace and electronic systems. 2018. Vol. 54, iss. 6. P. 3060‒3083. doi: 10.1109/TAES.2018.2840298

9. GNSS-based passive radar for maritime surveillance: Long integration time MTI technique / F. Pieralice, F. Santi, D. Pastina, M. Bucciarelli, M. Hui, A. Michail, M. Cherniakov // 2017 IEEE Radar conf. Seattle, USA, 8‒12 June 2017. IEEE, 2017. P. 508‒513. doi: 10.1109/RADAR.2017.7944256

10. Hui M., Michail A., Andrew G. S. Maritime moving target localization using passive GNSS-based multistatic radar // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2018. Vol. 56, iss. 8. P. 4808‒4819. doi: 10.1109/TGRS.2018.2838682

11. Multi-transmitter ship target detection technique with GNSS-based passive radar / F. Pieralice, D. Pastina, F. Santi, M. Bucciarelli // Intern. conf. on radar systems (Radar 2017). Belfast, UK, Oct. 2017. 6 p. doi: 10.1049/cp.2017.0418

12. Passive radar array with low-power satellite illuminators based on fractional Fourier transform / Z. Li, F. Santi, D. Pastina, P. Lombardo // IEEE sensors j. 2017. Vol. 17, iss. 24. P. 8378‒8394. doi: 10.1109/JSEN.2017.2765079

13. Пассивная когерентная радиолокация / А. В. Бархатов, В. И. Веремьев, Е. Н. Воробьев и др. СПб.: Издво СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 164 c.

14. Global positioning systems directorate systems engineering & integration IS-GPS-200. Navastar GPS space segment/navigation user segment interfaces. 21 Sept. 2011. 200 p.

15. GPS signal acquisition and sensitivity analysis using different algorithms on a software receiver / A. Rakipi, B. Kamo, S. Cakaj, A. Lala, I. Shinko // 7th Intern. conf. on computational intelligence, communication systems and networks (CICSyN). Riga, Latvia, 3-5 June 2015. IEEE, 2015. № 27. P. 97‒102. doi: 10.1109/CICSyN.2015.27