Оценка энергетической скрытности РЛС с пространственно-временной модуляцией зондирующего сигнала

Введение. В настоящее время вопросам незаметной работы радиолокационных систем различного назначения уделяется повышенное внимание. В статье рассматривается возможность повышения энергетической скрытности РЛС со сложным квазинепрерывным сигналом за счет дополнительной пространственной модуляции зондирующего сигнала в режиме излучения и использования технологии MIMO (multiple-input and multiple-output) при приеме и обработке отраженных сигналов.

Цель работы. Исследование и сопоставительный анализ энергетической скрытности работы РЛС с пространственно-временной модуляцией зондирующего сигнала с троичной амплитудно-фазовой модуляцией на основе псевдослучайной последовательности максимальной длины.

Материалы и методы. Анализ энергетической скрытности базируется на теории сигналов в части, касающейся вопросов формирования и обработки сложномодулированных фазокодовых сигналов с большой базой. В качестве объекта исследований выбран квазинепрерывный троичный сигнал на основе псевдослучайной последовательности максимальной длины и регулярной импульсной последовательности, обеспечивающей развязку приема и передачи при использовании единой приемопередающей фазированной антенной решетки (ФАР). В качестве базы для сравнения берется аналогичная РЛС с таким же зондирующим сигналом и идентичной N-элементной ФАР без дополнительной пространственной модуляции. Для исключения энергетических потерь при приеме и обработке отраженных сигналов в РЛС с дополнительной пространственной модуляцией в работе предложено использовать технологию MIMO.

Результаты. Получены количественные оценки выигрыша в уровне сигнала, накапливаемого в интегрирующих фильтрах энергетического приемника, при различных длительностях времени накопления, соизмеримых с периодом или временем когерентной обработки зондирующего сигнала РЛС. Анализ выполнен для случаев известной и неизвестной на стороне энергетического приемника несущей частоты сигнала РЛС. Отдельно проанализировано влияние отклонения диаграммы направленности ФАР от направления на носитель энергетического приемника. Преимуществом предложенного метода пространственной модуляции сигнала на основе псевдослучайной последовательности, обладающей свойством аддитивно-циклического сдвига, является отсутствие трансформации функции неопределенности, гарантирующее сохранение его корреляционных свойств.

Заключение. Полученные теоретические результаты и результаты компьютерного моделирования свидетельствуют о повышении скрытности работы РЛС за счет дополнительной пространственной модуляции зондирующего сигнала. Применение технологии MIMO позволило избежать энергетических потерь при приеме и обработке отраженных сигналов в приемнике РЛС.

1. Радиотехнические системы / Ю. М. Казаринов, Ю. А. Коломенский, В. М. Кутузов, В. В. Леонтьев; под ред. Ю. М. Казаринова. М.: Академия, 2008. 592 с.

2. Козлов С. В. Методы и средства радиоэлектронной защиты. Минск: БГУИР, 2019. 188 с.

3. Шевченко М. Е., Чемаров А. О. Обнаружение и оценивание параметров источников радиоизлучения в широкой полосе обзора. СПб: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2011. 136 с.

4. Шевченко М. Е., Малышев В. Н., Файзуллина Д. Н. Пеленгование источников радиоизлучения в широкой полосе частот с использованием круговой антенной решетки // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2018. № 6. С. 30–40. doi: 10.32603/1993-8985-2018-21-6-30-40

5. Ипатов В. П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. М.: Техносфера, 2007. 487 с.

6. Морская радиолокация / В. И. Винокуров, В. А. Генкин, С. П. Калениченко и др.; под ред. В. И. Винокурова. Л.: Судостроение, 1986. 256 с.

7. Акиншин Н. С., Быстров Р. П., Меньшиков В. Л. О критерии обеспечения скрытности работы РЛС пассивными методами // Журн. радиоэлектроники. 2017. № 6. С. 1–9.

8. Кутузов В. М., Коновалов А. А., Михайлов В. Н. Морская радиолокация / под ред. В. М. Кутузова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 146 с.

9. Пискунов А. В., Литвинов Н. Н., Энверов А. И. Применение частотно-фазоманипулированных сигналов в целях повышения скрытности излучения РЛС //Вестн. Концерна ВКО "Алмаз–Антей". 2023. № 2. С. 11–18.

10. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: справ. 2-е изд. / под ред. Я. Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007. 512 с.

11. Levanon N., Mozeson E. Radar signals. New Jersey: John Wiley &Sons, 2004. 432 p.

12. Гантмахер В. Е., Быстров Н. Е., Чеботарев Д. В. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка. СПб.: Наука и техника, 2005. 400 с.

13. Principles & Applications of Random FM Radar Waveform Design / S. D. Blunt, J. K. Jakabosky, C. A. Mohr, P. M. McCormick, J. W. Owen, B. Ravenscroft, C. Sahin, G. D. Zook, C. C. Jones, J. G. Metcalf, T. Higgins // IEEE Aerospace & Electronic Systems Magazine. 2020. Vol. 35, no. 10. P. 20–28. doi: 10.1109/MAES.2019.2953763

14. Нахмансон Г. С. Пространственно-временная обработка широкополосных сигналов. М.: Радиотехника, 2015. 256 с.

15. Кутузов В. М., Овчинников М. А., Виноградов Е. А. Характеристики обнаружения параметрического метода обработки сигналов в неэквидистантной антенной решетке транспортируемой декаметровой радиолокационной станции // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020. Т. 23, № 6. С. 43– 58. doi: 10.32603/1993-8985-2020-23-6-43-58