Анализ возможностей использования сигналов подсвета 5G в полуактивной радиолокационной системе

Введение. В полуактивных радиолокационных системах (ПАРЛС) обнаружение целей выполняется по отраженным сигналам, излученным сторонними передатчиками. Отсутствие собственного передатчика определяет основные преимущества ПАРЛС в сравнении с активными РЛС: более низкая стоимость, скрытность работы, отсутствие электромагнитного воздействия на другие радиотехнические устройства и окружающую среду. В зависимости от доступности и зоны действия передатчиков, характеристик используемых сигналов, а также областей возможного применения ПАРЛС в качестве источников подсвета сегодня используют передатчики различных телекоммуникационных систем, включая теле- и радиовещание, навигационные и системы мобильной связи. Появление новых стандартов телекоммуникационных систем открывает дополнительные перспективы для развития ПАРЛС. Так, внедрение пятого поколения мобильной связи стандарта 5G с более высокой пропускной способностью потенциально может повысить точностные характеристики обнаружения целей в ПАРЛС, работающей по сигналам передатчиков нового стандарта. Исследование возможностей использования сигналов передатчиков стандарта 5G в качестве радиолокационного подсвета является актуальной задачей.

Цель работы. Анализ возможностей, ограничений и перспектив использования сигналов 5G в качестве подсвета в полуактивных радиолокационных системах.

Материалы и методы. В проведенных исследованиях использовались основы теории полуактивной радиолокации, теории связи, сравнительный анализ. Оценка потенциальных характеристик обнаружения целей проведена с помощью компьютерного статистического моделирования в среде MATLAB.

Результаты. Исследованы особенности сигналов стандарта 5G с точки зрения их применения в качестве сигналов подсвета в ПАРЛС. Проведена оценка потенциальных характеристик обнаружения целей в ПАРЛС, использующей сигналы 5G в качестве радиолокационного подсвета, и их сравнение с характеристиками ПАРЛС, работающей по сигналам других передатчиков. Показано, что сигнал 5G позволяет получить лучшее разрешение по дальности и скорости, чем сигналы других телекоммуникационных систем.

Заключение. В результате сравнительного анализа показано, что передатчики сигналов 5G NR можно использовать в качестве перспективного источника подсвета в полуактивных радиолокационных системах на относительно небольших территориях.

1. 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.

2. Kuschel H. Approaching 80 Years of Passive Radar // 2013 Intern. Conf. on Radar. Adelaide, Australia, 09–12 Sept. 2013. IEEE, 2013. P. 213–217. doi: 10.1109/RADAR.2013.6651987

3. Griffiths H. Early History of Bistatic Radar // 2016 European Radar Conf. (EuRAD). London, UK, 05–07 Oct. 2016. IEEE, 2016. P. 253–257.

4. Griffiths H., Willis N. Klein Heidelberg – The First Modern Bistatic Radar System // IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems. 2010. Vol. 46, iss. 4. P. 1571–1588. doi: 10.1109/TAES.2010.5595580

5. Griffiths H. D., Long N. R. W. Television Based Bistatic Radar // IEE Proc. F – Communications, Radar and Signal Processing. 1986. Vol. 133. P. 649–657. doi: 10.1049/ip-f-1.1986.0104

6. Radar Spectrum Engineering and Management: Technical and Regulatory Issues / H. Griffiths, L. Cohen, S. Watts, E. Mokole, C. Baker, M. Wicks, S. Blunt // Proc. of the IEEE. 2015. Vol. 103, № 1. P. 85–102. doi: 10.1109/JPROC.2014.2365517

7. Griffiths H. D., Baker C. J. An introduction to passive radar. London: Artech House, 2017. 215 p.

8. Malanowski M. Signal Processing for Passive Bistatic Radar. London: Artech House, 2019. 380 p.

9. Pető T., Dudás L., Seller R. DVB-T based passive radar // 24th Intern. Conf. Radioelektronika, Bratislava, Slovakia, 15–16 Apr. 2014. IEEE, 2014. P. 1–4. doi: 10.1109/Radioelek.2014.6828433

10. Experimental Research of Multi-FM Based Passive Radar / D. Xie, J. Yi, J. Shen, X. Wan // 12th Intern. Symp. on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE), Hangzhou, China, 03–06 Dec. 2018. IEEE, 2018. P. 1–5. doi: 10.1109/ISAPE.2018.8634281

11. Полуактивная РЛС мониторинга обстановки и охраны объектов / А. В. Бархатов, В. И. Веремьев, А. А. Головков, В. М. Кутузов, В. Н. Малышев // Наука и образование: технология успеха: сб. докл. Междунар. науч. конф. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. С. 32–37.

12. Vorobev E., Veremyev V., Tulenkov N. Experimental DVB-T2 Passive Radar Signatures of Small UAVs // 2019 Signal Processing Symp. (SPSympo), Krakow, Poland, 17–19 Sept. 2019. IEEE, 2019. P. 67–70. doi: 10.1109/SPS.2019.8881955

13. Нгуен Ван Куан. Пассивная радиолокационная система мониторинга движения судов в прибрежных районах с использованием спутниковых сигналов подсвета // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020. Т. 23, № 3. С. 41–52. doi: 10.32603/1993-8985-2020-23-3-41-52

14. Нгуен Ван Куан. Мониторинг судоходства в прибрежных морских районах полуактивной радиолокационной системы с использованием сигналов подсвета спутникового базирования // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 1. С. 6–16. doi: 10.32603/1993-8985-2022-25-1-6-16

15. Improved 2D Ground Target Tracking in GPSBased Passive Radar Scenarios / P. Gomez-del-Hoyo, N. del-Rey-Maestre, M.-P. Jarabo-Amores, D. MataMoya, M.-d.-C. Benito-Ortiz // Sensors. 2022. Vol. 22, iss. 5. P. 1724. doi: 10.3390/s22051724

16. Gomez-Del-Hoyo P., Gronowski K., Samczynski P. The STARLINK-based passive radar: preliminary study and first illuminator signal measurements // 23rd Intern. Radar Symp. (IRS), Gdansk, Poland, 12–14 Sept. 2022. IEEE, 2022. P. 350–355. doi: 10.23919/IRS54158.2022.9905046

17. Bartoletti S., Conti A., Win M. Z. Passive radar via LTE signals of opportunity // IEEE Intern. Conf. on Communications Workshops (ICC), Sydney, Australia, 10–14 June 2014. IEEE, 2014. P. 181–185. doi: 10.1109/ICCW.2014.6881193

18. LTE-based passive radars and applications: a review / Prabhat Kumar Rai, Abhinav Kumar, Mohammed Zafar Ali Khan, Linga Reddy Cenkeramaddi // Intern. J. of Remote Sensing. 2021. Vol. 42, iss. 19. P. 7489–7518. doi: 10.1080/01431161.2021.1959669

19. 3GPP Specification series: 38series. URL: https://www.3gpp.org/dynareport?code=38-series (дата обращения 10.10.2023).