УДК 621.391.81:621.396.96

алгоритм сжатия полифазных когерентных дополнительных сигналов

 

Р. Н. Ипанов

ФКУ Научно-производственное объединение «Специальная техника и связь» МВД России, 111024 Москва, ул. Пруд Ключики, 2

 

Статья поступила в редакцию 6 октября 2017 г.

 

Аннотация. Рассмотрен алгоритм сжатия полифазных радиолокационных сигналов, имеющих в окрестности центрального пика апериодической автокорреляционной функции область нулевых боковых лепестков. Данные сигналы, названные полифазными (p-фазными, где p-простое число) когерентными дополнительными сигналами, представляют собой пачку из p когерентных фазокодоманипулированных импульсов, кодированных ансамблем p-парных D-кодов. Область нулевых боковых лепестков автокорреляционной функции полифазных когерентных дополнительных сигналов позволяет снизить порог обнаружения радиолокационных целей до уровня шумов, повышая тем самым вероятностные характеристики обнаружения. Также за счет большой базы эти сигналы имеют высокие коэффициенты сжатия, что дает возможность выполнять задачу разрешения близкорасположенных по дальности целей с близкими радиальными скоростями и измерять их координаты с высокими точностными характеристиками. Полифазные фазокодоманипулированные зондирующие сигналы позволяют в значительной степени повысить скрытность работы радиолокационных станций.

Устройство сжатия полифазных когерентных дополнительных сигналов состоит из входного регистра на N ячеек, процессора дискретного преобразования, названного процессором дискретного Д-преобразования, с N входами и N выходами, (p-1) одинакового регистра сдвига на QN ячеек и (p-1) одинакового сумматора комплексных чисел, где N – длина D-кода, Q – скважность сигнала. Показано, что матрица дополнительных последовательностей есть произведение матрицы функций Виленкина-Крестенсона на диагональную с элементами из первой строки матрицы дополнительных последовательностей. Алгоритм работы процессора дискретного Д-преобразования таким образом представляет собой алгоритм быстрого преобразования Фурье в базисе функций Виленкина-Крестенсона с добавлением весовых коэффициентов на входе процессора, являющихся элементами первой строкой матрицы дополнительных последовательностей. Отчеты спектра дискретного Д-преобразования для вычисления автокорреляционной функции снимаются с выходов процессора в соответствии с расположением одного из N/p ансамблей p-парных дополнительных последовательностей. Таким образом, можно получить N/p различных автокорреляционных функций.

Рассмотренный алгоритм сжатия полифазных когерентных дополнительных сигналов позволяет эффективно в реальном масштабе времени решать задачи разрешения и измерения координат групповых радиолокационных целей с близкими радиальными скоростями.

Ключевые слова: пачка импульсов, полифазный сигнал, дополнительная последовательность, автокорреляционная функция, боковые лепестки, порог обнаружения, радиальная скорость, согласованный фильтр, система функций Виленкина-Крестенсона, быстрое преобразование Фурье, сигнальный граф, весовой коэффициент.

Abstract. A compression algorithm for polyphase radar signals that have an area of zero sidelobes in the vicinity of the central peak of the aperiodic autocorrelation function has been considered. These signals, which are called polyphase (p-phase, where p is a prime number) coherent complemented signals, are a burst of p coherent phase-code-manipulated pulses coded by an ensemble of p-pair D-codes. The zero sidelobe area of the autocorrelation function of the polyphase coherent complemented signals permits reducing the threshold of detection of radar targets to the noise level, thus increasing the detection probability. Also, by virtue of the large base, these signals have high compression coefficients, which makes it possible to solve the problem of discerning targets that are closely located in space to each other and have close radial velocities as well as measuring their coordinates with high precision. The polyphase phase-code-manipulated probing signals permit significantly enhancing the secrecy of the radiolocation stations’ operation.

The device for compression of the polyphase coherent complemented signals consists of an input register with N cells, a discrete transform processor called a discrete D-transformation processor, with N inputs and N outputs, (p-1) identical shift registers with QN cells and (p-1) identical adders of complex numbers, where N is the length of the D-code and Q is the parameter inverse to the duty ratio. It is shown that the matrix of complementary sequences is the product of the matrix of Vilenkin–Chrestenson functions and a diagonal one with elements from the first row of the matrix of complementary sequences. Thus, the algorithm of the discrete D-transformation processor’s operation is an algorithm of fast Fourier transform in the basis of the Vilenkin–Chrestenson functions with addition of weighing coefficients at the processor’s input, which are the first row of the matrix of complementary sequences. The reports of the discrete D-transform spectrum for computing the autocorrelation function are taken from the processor’s outputs in conformity with arrangement of one of the N/p ensembles of the p-pair complementary sequences. Thus, we can obtain N/p various autocorrelation functions.

The considered compression algorithm for the polyphase coherent complemented signals makes it possible to achieve effective real-time solutions of the problems of discerning and measuring the coordinates of grouped targets of the radar that have close radial velocities.

Keywords: burst of pulses, polyphase signal, complementary sequence, autocorrelation function, sidelobes, detection threshold, radial velocity, matched filter, system of Vilenkin–Chrestenson functions, fast Fourier transform, signal graph, weighing coefficient.

Ссылка на статью:

Р. Н. Ипанов. Алгоритм сжатия полифазных когерентных дополнительных сигналов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/5/text.pdf