Характеристики обнаружения параметрического метода обработки сигналов в неэквидистантной антенной решетке транспортируемой декаметровой радиолокационной станции

Введение. Рассматривается возможность применения модифицированных параметрических методов пространственной обработки сигналов в неэквидистантной антенной решетке (НЭАР) приемной позиции транспортируемой загоризонтной (ЗГ) радиолокационных станций (РЛС) декаметрового (ДКМ) диапазона, предназначенной для всепогодного дистанционного мониторинга шельфовой зоны. При оперативном развертывании ДКМ РЛС на неподготовленном побережье часто возникают проблемы эквидистантного расположения антенных элементов (АЭ). В случае неэквидистантного расположения АЭ при согласованной пространственной обработке в диаграмме направленности (ДН) возникают интерференционные боковые лепестки (БЛ), уровень которых может существенно превышать допустимый или расчетный для эквидистантной АР. Известной альтернативой согласованной обработке являются параметрические методы спектрального анализа, основанные на применении моделей с конечным числом параметров, однако их прямое применение требует эквидистантной выборки пространственного сигнала.

Цель работы. Целью исследований является разработка и анализ метода параметрической обработки пространственных сигналов НЭАР, АЭ которой расположены на линии со случайным шагом в пределах от λ/2 до нескольких λ, где λ – длина волны ДКМ РЛС.

Материалы и методы. При построении характеристик обнаружения (ХО) использовалось компьютерное моделирование в среде MatLab, достоверность которого подтверждалась построением известных и теоретически рассчитанных ХО.

Результаты. Разработан метод, включающий в себя процедуру восстановления (синтезирования) искусственного сигнала эквидистантной АР с последующим применением параметрического алгоритма Берга для получения оценки углового спектра пространственных частот. Для доказательства применимости параметрического метода обработки сигналов НЭАР в задаче обнаружения локационных сигналов были получены ХО и было проведено их сравнение с оптимальными.

Заключение. Полученные результаты доказали субоптимальность параметрического метода обработки сигналов в НЭАР при случайном шаге расположения АЭ в пределах от λ/2 до 3λ, что позволяет рекомендовать его для применения в транспортируемых ДКМ РЛС.

1. Справочник по радиолокации. В 2-х книгах. Книга 2. / Под ред. М. И. Сколника. Пер. с англ. под ред. В. С. Вербы. М: Изд. "Техносфера", 2015. 680 с. doi: 10.1109/maes.2008.4523916

2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория / Я. Д. Ширман, Ю. И. Лосев, Н. Н. Минервин, С. В. Москвитин, С. А. Горшков, Д. И. Леховицкий, Л. С. Левченко // Справочник под ред. Я. Д. Ширмана. М.: ЗАО "МАКВИС", 1998. 828 с.

3. Алебастров В. А., Гойхман Э. Ш., Заморин И. М. Основы загоризонтной радиолокации / Под ред. А. А. Колосова. М.: Изд-во "Радио и связь", 1984. 257 c.

4. Винокуров В. И., Генкин В. А., Калениченко С. П. Морская радиолокация / под ред. В.И. Винокурова. Л.: Изд. "Судостроение", 1986. 256 с.

5. Paduan J. D., Washburn L., High-Frequency Radar Observations of Ocean Surface Currents / Annual Review of Marine Science, 2012. Vol. 5, iss. 1. P. 115-136. doi: 10.1146/annurev-marine-121211-172315

6. Dzvonkovskaya, A., Gurgel, K.-W. Future Contribution of HF Radar WERA to Tsunami Early Warning Systems. / Europ. J. of Navigation. Aug., 2009. Vol. 7, № 2.

7. Dzvonkovskaya, A., Gurgel, K.-W., Rohling H. and Schlick, T. Low power high frequency surface wave radar application for ship detection and tracking. / In Proceedings of the IEEE Intern. Radar Conf., Adelaide, Australia, Sept. 2008. doi: 10.1109/radar.2008.4653998

8. Основы проектирования многопозиционных декаметровых РЛС пространственной волны / В. М. Кутузов, А. В. Бархатов, А. В. Безуглов, В. И. Веремьев, А. А. Коновалов // Под общ. ред. В. М. Кутузова. СПб, Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2012. 191 с.

9. Кутузов В. М., Сотников А. А. Модельно-параметрические технологии обработки данных с разрывами / Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2005. №2. С. 3–10.

10. Марпл-младший С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / Пер. с англ. М.: "Мир", 1990. 265 с.

11. Кутузов В. М., Мазуров К. А. Многосегментный авторегрессионный алгоритм обработки сложномодулированных сигналов. Характеристики обнаружения скоростных целей / Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2009. №4. С. 43–49.

12. Кутузов В. М., Мазуров К. А. Многосегментный авторегрессионный алгоритм обработки сложномодулированных сигналов: характеристики помехоустойчивости / Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2010. №6. С. 37–41.

13. Кутузов В. М., Мазуров К. А. Многосегментный авторегрессионный алгоритм обработки сложномодулированных сигналов: характеристики точности / Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2012. №3. С. 53–59.

14. Мюнье Ж., Делиль Ж. Ю. Пространственный анализ в пассивных локационных системах с помощью адаптивных методов / ТИИЭР, 1987. Т. 75, №11. С. 21-37.

15. Kay S. M. Modern Spectral Estimation. PrenticeHall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1987.

16. Kutuzov V. M., Sotnikov A. A. Model-Parametrical Spatial Signals Processing Use in Radar with Mechanical Scanning Antenna / Proceed. International radar Symposium IRS-2005. 6-8 Sep. 2005, Berlin, Germany // German Institute of Navigation. P. 589-592.

17. Коновалов А. А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации. Ч. 1. СПб. Изд-во: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 164 с.

18. Аникин А. П., Сотников А. А. Многосегментная модельно-параметрическая обработка неэквидистантных данных // Труды всерос. науч.-техн. конф. Томск, 18-20 мая 2004г. Томск, ТУСУР, 2004. С.17-20.

19. Хайкин С., Карри Б. У., Кеслер С. Б. Спектральный анализ радиолокационных мешающих отражений методом максимальной энтропии / ТИИЭР. 1982, Т. 70, №9. С. 51-62.

20. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы / пер. с анг. под общ. ред. Арамановича И. Г. М: Изд. "Наука", 1974. 831 с.