ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 8 · РАДИОТЕХНИКА

Зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой

Р.Н. Ипанов1,2

1 Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия
2 National Research University MPEI, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.8.7 УДК 621.391.81:621.396.96 EDN WCZGKV

Аннотация

Для радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) синтезирован зондирующий сигнал с нулевой зоной автокорреляции (ZACZ), представляющий собой последовательность из двух ФКМ-импульсов, кодированных смежными парами комплементарных последовательностей с дополнительной линейной частотной манипуляцией дискрет импульсов. Проведен сравнительный анализ корреляционных характеристик синтезированного сигнала с сигналом без модуляции дискрет и усеченной М-последовательностью (МП). Также проанализированы суммарные корреляционные характеристики ансамбля сигналов, используемого в режиме синтеза апертуры РСА. Показано, что в ZACZ при рассогласовании по частоте Доплера уровень всех боковых лепестков автокорреляционной функции (АКФ) синтезированного сигнала меньше уровня боковых лепестков АКФ МП. Суммарная АКФ ансамбля из 4-х сигналов, как с модуляцией, так и без модуляции дискрета, имеет нулевые боковые лепестки вдоль всей временной оси τ, а при рассогласовании по частоте в ZACZ имеет уровень боковых лепестков менее -40дБ.

  • автокорреляционная функция
  • комплементарные последовательности
  • нулевая зона автокорреляции
  • пачка импульсов
  • функция неопределенности
  • ambiguity function
  • autocorrelation function
  • complementary sequences
  • pulse train
  • zero autocorrelation zone
Abstract (in English)

Sensing signals with zero autocorrelation zone for the synthesized aperture radar

In modern synthesized aperture radars (SAR), for example, the space SAR for remote sensing of the Earth, signals with the linear frequency modulation (LFM) and signals with phase-code shift keying (PCSK) coded by the M-sequence (MS) have found the practical application as sensing signals. Utilization of LFM-signals was formed historically since they were the first complex signals, which found application in radar technology, and their properties have studied a long time ago and in detail. However, utilization of PCSK-signals permits to essentially improve the radar image quality at the stage of its compression on the spatial co-ordinate along the motion direction (in azimuth). This is connected with properties of the total correlation functions of the PCSK-signal ensemble, which have less correlation noise than LFM-signals. In this paper, the sensing signal with the zero autocorrelation zone (ZACZ) is synthesized, which represents the sequence from two PCSK-pulses coded by paired complementary sequences with additional linear frequency shift keying of discrete pulses. The comparative analysis of correlation characteristics of the synthesized signal with the signal without discrete modulation and the truncated MS is performed. Total correlation characteristics of the ensemble from four signals are also analyzed. It is shown that in ZACZ, the level of all side lobes of the autocorrelation function (ACF) of the synthesized signal is less than the level of the ACF side lobes of the MS. The total ACF of the ensemble of four signals both with modulation and without the discrete modulation has zero side lobes along the whole time axis τ, and at mismatch in frequency in ZACZ, it has the side lobe level less than -40 dB.

Для цитирования

Ипанов Р.Н. Зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.8.7

Литература

  1. Wehner D.R. High Resolution Radar, 2nd ed. Norwood: Artech Ноusе, 1995. 593 p.
  2. Соколов А.В., Лазуткин Б.А. Григорьев В.А. и др. Обнаружение и распознавание объектов радиолокации. Коллективная монография. / Под ред. А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2006. 176 с.
  3. N. Ganveer, G. Vishal, R.S. Rao and V. Biradar. SAR implementation using LFM signal. 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT), 20-21 May 2016, pp. 1094-1097. DOI: 10.1109/RTEICT.2016.7808000
  4. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: Техносфера, 2018. 482 с.
  5. Yu.N. Alexandrov, A.T. Basilevski, V.A. Kotelnikov, G.M. Petrov, O.N. Rzhiga and A.I. Sidorenko. A planet rediscovered: results of Venus radar imaging from the Venera 15 and Venera 16 spacecraft. Soviet scientific review / section E. // Astrophysics and Space Physics Reviews. 1988. V. 6. № 1. P. 61-101.
  6. S.F. Li, J. Chen, L.Q. Zhang and Y.Q. Zhou. Image formation algorithm for missile borne MMW SAR with phase coded waveform. 2009 IET International Radar Conference, 20-22 April 2009, pp. 1-4. DOI: 10.1049/cp.2009.0112
  7. D.A.Garren, P.E.Pace, R.A. Romero. Use of P3-coded transmission waveforms to generate synthetic aperture radar images. 2014 IEEE Radar Conference,19-23 May 2014, pp. 0765-0768. DOI: 10.1109/RADAR.2014.6875692
  8. E. Mozeson and N. Levanon. Removing autocorrelation sidelobes by overlaying orthogonal coding on any train of identical pulses. // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2003. V. 39. № 2. P. 583-603. DOI: 10.1109/TAES.2003.1207268
  9. R. Sivaswamy. Digital and analog subcomplementary sequences for pulse compression. // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1978. V. AES-14. № 2. P. 343-350. DOI: 10.1109/TAES.1978.308657
  10. Levanon N., Mozeson E. Radar Signals. Hoboken: Wiley, 2004. 411 p.
  11. D. Chebanov and G. Lu. Removing autocorrelation sidelobes of phase-coded waveforms. 2010 IEEE Radar Conference, 10-14 May 2010, pp. 1428-1433. DOI: 10.1109/RADAR.2010.5494391
  12. R.N. Ipanov, A.I. Baskakov, N. Olyunin and Min-Ho Ka. Radar Signals with ZACZ Based on Pairs of D-Code Sequences and Their Compression Algorithm. // IEEE Signal Processing Letters. 2018. V. 25. № 10. P. 1560-1564. DOI: 10.1109/LSP.2018.2867734
  13. Р.Н. Ипанов. Импульсные фазоманипулированные сигналы с нулевой зоной автокорреляции. // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 8. С. 823-830. DOI: 10.1134/S1064226918080077
  14. C.C. Tseng, C.L. Liu. Complementary sets of sequences. // IEEE Transactions on Information Theory. 1972. V. 18. № 5. P. 644-652. DOI: 10.1109/TIT.1972.1054860