ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 6 · РАДИОТЕХНИКА

Пространственно-временная обработка сигналов в радиолокации и радиоэлектронном подавлении: ограничение возможностей

Ю.Н. Горбунов1,2,3, Г.Л. Акопян4,5

1 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Россия
2 МИРЭА - Российский технологический университет, Москва, Россия
3 MIREA - Russian Technological University, Россия
4 АО «ЦНИРТИ им. академика А.И. Берга», Москва, Россия
5 JSC "Academitian A.I.Berg Central Research Radio Engineering Institute”, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.6.15 УДК 621.396.96 EDN AVUQPL

Аннотация

Рассматриваются теоретические вопросы противостояния систем РЭП и РЛС, использующей сложные сигналы с большой базой В = 1, где Т,W - длительность и полоса сигнала, соответственно. Как известно, в РЛС при оптимальном приёме применяется согласованная фильтрация. В этом случае согласно теории потенциальной помехоустойчивости В.А.Котельникова достигается максимум отношения мощности сигнала к шуму на выходе приёмника равное 2Е/, где Е - энергия сигнала, - спектральная плотность мощности шума приёмника. В случае наличия помех - пассивных и активных, создаваемых системой РЭП, максимум никогда не достигается. Сложный сигнал с амплитудной, частотной или фазовой модуляцией «рассыпается» при отражении от цели, представляемой как объёмно - распределённую совокупность множества «блестящих» точек, распределённых по дальности и угловым координатам. Пассивные помехи распределены локально (точечно или в объёме) в рабочей зоне РЛС, а АП - поражают отдельные сектора, нанося информационный ущерб при получении радиолокационной (координатной и доплеровской) информации. Синтез сигналов по телу неопределённости (только сигнальной характеристики), справедлив для оценки сжатия сигнала одной «блестящей» точки. Анализ отраженного сигнала от совокупности «блестящих точек», представляющий объект отражения в условиях помех, при которых максимум отношения сигнал/шум 2Е/ не достигается, представляет собой актуальную задачу. Применительно к синтезу адаптивных РЛС и систем РЭП в статье проанализированы условия реализации эффективной радиолокации и РЭП, в которых применяется пространственно - временная обработка сигналов и принятие решений - необходимых действий противоборствующих игроков, стремящихся к достижению (в терминологии теории игр) «седловой» ситуации равновесия. В статье проводится качественный анализ ситуаций противостояния РЛС и РЭП, заключающийся в оценке возможных ограничений и возникающих парциальных потерь при адаптации алгоритмов формирования и обработки сигналов радиолокации и РЭП, реализующих выполнение противоречивых требований. В статье анализируется применение в РЛС с быстрой (поимпульсной) перестройкой несущей частоты, хорошо зарекомендовавшей себя при работе в зонах одного шума, и подробно рассматриваются ограничения возможностей РЭП РЛС за счёт применения комбинированных активных и пассивных и помех.

  • быстрая перестройка частоты
  • пространственно-временная обработка
  • фазированная антенная решетка
  • рандомизация
  • селекция движущихся целей
  • расширение спектра сигнала
  • пассивные помехи
  • активные помехи
  • комбинированные помехи
  • энергетические потери
  • fast frequency tuning
  • space-time processing
  • Phased Antenna Array
  • randomization
  • selection of moving targets
  • spreading of the signal spectrum
  • passive interference
  • active interference
  • combined interference
  • energy loss
Abstract (in English)

Spatial-temporal processing of signals in radar and electronic suppression: limitation of possibilities

The theoretical issues of confrontation between REB and radar systems using complex signals with a large base B = TW ≫ 1 are considered, where T and W are the duration and bandwidth of the signal, respectively. As is known, in the radar with the optimal reception of matched filtering is applied. In this case, according to the theory of potential noise immunity, V.A. Kotelnikov achieves a maximum signal-to-noise power ratio at the receiver output equal to 2Е/, where E is the signal energy, is the noise power spectral density of the receiver. In the case of interference - passive and active, created by the REB system, the maximum is never reached. A complex signal with amplitude, frequency, or phase modulation is “scattered” when reflected from a target, represented as a volume-distributed set of “brilliant” points, distributed in range and angular coordinates. Passive interference is distributed locally (point or volume) in the working area of the radar station, and the accidental attack affects individual sectors, causing information damage when receiving radar (coordinate and Doppler) information. Synthesis of signals on the body of uncertainty (only the signal characteristics), is valid for estimating the compression of a signal of one “brilliant” point. The analysis of the reflected signal from the set of “bright points”, representing the object of reflection in the conditions of interference, in which the maximum signal-to-noise ratio 2Е/ is not reached, is an actual task. As applied to the synthesis of adaptive radar and REB systems, the article analyzes the conditions for implementing effective radar and REB using spatio-temporal signal processing and decision making - the necessary actions of opposing players seeking to achieve a “saddle” equilibrium situation. The article provides a qualitative analysis of the situations of confrontation between the radar station and the radio-electronic equipment, which consists in assessing possible limitations and partial losses arising in the adaptation of the algorithms for the formation and processing of radar signals and radio-electronic devices that fulfill the conflicting requirements. The article analyzes the use of radar with a fast (pulse) restructuring of the carrier frequency, well-proven when working in areas of single noise, and discusses in detail the limitations of REB radar due to the use of combined active and passive and interference.

Для цитирования

Горбунов Ю.Н., Акопян Г.Л. Пространственно-временная обработка сигналов в радиолокации и радиоэлектронном подавлении: ограничение возможностей // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.6.15

Литература

  1. Бакулев П.А., Стёпин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986. - 288 с.
  2. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.
  3. Современная радиолокационная борьба. Вопросы методологии / Под ред. В.Г. Радзиевского. - М.: «Радиотехника», 2006. - 424 с.
  4. Горбунов Ю.Н., Куликов Г.В., Шпак А.В. Радиолокация: стохастический подход. Монография. - М.: Горячая линия - Телеком, 2016, 576 с.
  5. Горбунов Ю.Н. Когерентно - импульсные и когерентно - шумовые РЛС: общее и различия. Журнал «Вестник РАЕН». 2018 г. №3, т. 18, с.25 - 37.
  6. Горбунов Ю.Н. Цифровая обработка сигналов в условиях использования грубого (малоразрядного) квантования: Монография / Федеральная космическое агентство, ФГУП «Центральный научно - исследовательский институт (ЦНИРТИ) им. академика А.И. Берга» - М.: 2007, - 87 с.
  7. Горбунов Ю.Н. Рандомизированная обработка сигналов в радиолокации и связи". Монография ISBN 978-3-659-37797-6. - Издательство «LAP LAMBERT Academic Publishing», 66121, Saarbrücken, Germany, 2015, 150 с.
  8. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. - М.: Госэнергоиздат, 1956. - 152 с.
  9. Горбунов Ю.Н. Радиолокация высокого разрешения: обращаемый спектральный анализ // Журнал радиоэлектроники:электронный журнал. 2018, №10. URL:http://jre.cplire.ru/jre/oct18/7/text.pdf
  10. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью - Йорк, 1970: Пер. с англ. (3 том в издании из четырёх томов) / Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. А.С. Винницкого. - М.: Сов. Радио, 1978, 528 с., с
  11. Горбунов Ю.Н. Принцип стохастического обеления пассивных коррелированных помех в задаче оптимизации систем селекции движущихся целей // Информационно-управляющие системы, 2015, №2, С. 15-22.
  12. Черняк Ю. Б. Корреляторы с идеальными ограничителями // Радиотехника. - 1965. - т.20. - №3.
  13. Черняк Ю. Б. Об эффективности квантования при цифровой фильтрации сигналов в коррелированном шуме // Вопросы радиоэлектроники. - 1980.- Серия От. - Выпуск 1.
  14. Горбунов Ю.Н. Стохастическая интерполяция пеленга в адаптивных антенных решетках с последовательным диаграммо-образованием на базе усечённых (малоэлементных) апертур и робастных статистик сигнала на входе // Издательство «Радиотехника», Журнал «Антенны», 2015, №6, С. 18-26.
  15. Горбунов Ю.Н. Особенности работы бортовых авиационных комплексов наблюдения и поиска целей в условиях пассивных и активных помех.// Сборник научных трудов Международной НТК "Научно - технические проблемы построения систем и комплексов землеобзора, дозора и управления и комплексов с беспилотными летательными аппаратами", 23 мая 2013 г. - М.: ОАО "Концерн радиостроения "Вега", Т.1, с.36 - 51.
  16. Вишин Г.М. Селекция движущихся целей.- М.: Воениздат, 1966. -275 с.