ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 3 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Радиолокация с голографическим кодированием зондирующего сигнала

А.Л. Тимофеев1, А.Х. Султанов1, И.К. Мешков1, А.Р. Гизатулин1

1 Уфимский университет науки и технологий, Уфа
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.3.11 УДК 621.391 EDN HKOUND

Аннотация

Разработан способ формирования радиолокационного зондирующего сигнала путем фазокодовой манипуляции сигнала двоичной последовательностью, представляющей собой одномерную цифровую голограмму виртуального оптического объекта. Эффективность данного способа определяется использованием фундаментального свойства голограммы - делимости, позволяющего восстанавливать исходный объект по искаженному фрагменту голограммы. Проведено моделирование радиолокационного обнаружения и измерения параметров целей в условиях шума, приведены результаты сравнения голографического кодирования с широко используемым способом формирования зондирующего сигнала путем фазокодовой манипуляции сигнала псевдослучайной двоичной последовательностью, имеющей максимальный период (последовательность максимальной длины, М-последовательность). Показано, что предлагаемый для использования в цифровой радиолокации голографический способ формирования зондирующего сигнала и декодирования эхо-сигнала обеспечивает высокую помехоустойчивость при высоком уровне шума, естественных и искусственных помех, увеличивает дальность обнаружения цели, обеспечивает разрешение нескольких целей, в том числе малоразмерных целей на фоне крупных, и повышает точность измерения скорости. В результате проведенного моделирования установлено, что замена фазокодовой манипуляции с М-последовательностью на голографическое кодирование дает выигрыш в отношении сигнал/шум на 20 дБ. Показано, что переход от кодирования формы зондирующего сигнала к голографическому кодированию формы его спектра в канале с аддитивным белым гауссовским шумом позволяет получить дополнительное увеличение помехоустойчивости на 8 дБ.

  • зондирующий сигнал
  • голографическое кодирование
  • спектральное кодирование
Abstract (in English)

Radar with holographic coding of probing signal

A method has been developed for generating a radar probing signal by phase-code manipulation of the signal with a binary sequence, which is a one-dimensional digital hologram of a virtual optical object. The effectiveness of this method is determined by the use of the fundamental property of the hologram - divisibility, which allows you to restore the original object from a distorted fragment of the hologram. Modeling of radar detection and measurement of target parameters in noise conditions has been carried out, and the results of a comparison of holographic coding with the widely used method of generating a sounding signal by phase-code manipulation of the signal with a pseudo-random binary sequence having a maximum period (maximum length sequence, M-sequence) are presented. It is shown that the holographic method of generating a probing signal and decoding an echo signal, proposed for use in digital radar, provides high noise immunity at high levels of noise, natural and artificial interference, increases the target detection range, provides resolution of several targets, including small targets against the background of large ones , and improves the accuracy of speed measurement. As a result of the simulation, it was found that replacing phase-code keying with the M-sequence with holographic coding gives a gain in signal-to-noise ratio of 20 dB. It is shown that the transition from coding the shape of the probing signal to holographic coding of the shape of its spectrum in a channel with additive white Gaussian noise allows us to obtain an additional increase in noise immunity by 8 dB.

Для цитирования

Тимофеев А.Л., Султанов А.Х., Мешков И.К., Гизатулин А.Р. Радиолокация с голографическим кодированием зондирующего сигнала // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.3.11

Литература

  1. Борзов А.Б., Лихоеденко К.П., Муратов И.В., Павлов Г.Л., Сучков В.Б. Пути развития систем ближней радиолокации миллиметрового диапазона волн // Радиолокация и радиосвязь: Труды III Всероссийской конференции. ИРЭ РАН, 26-30 октября. - 2009. http://jre.cplire.ru/jre/oct09/3/text.pdf.
  2. Детков А.Н., Никоненко А.В., Ницак Д.А. Обнаружение флуктуирующих малоразмерных целей на фоне флуктуирующей пассивной помехи под наблюдением поляриметрической РСА // Журнал радиоэлектроники. - 2014. - №. 10. http://jre.cplire.ru/jre/oct14/5/text.pdf.
  3. Ипанов Р.Н. Когерентные дополнительные сигналы и их применение в радиолокации // Журнал радиоэлектроники. - 2015. - №. 2. http://jre.cplire.ru/jre/feb15/8/text.pdf.
  4. Скосырев В.Н. Повышение информативности радиолокационных систем на основе технологий сверхширокоплосных сигналов // Журнал радиоэлектроники. - 2012. - №. 7. http://jre.cplire.ru/jre/jul12/9/text.pdf.
  5. Лялин К.С., Хасанов М.С., Мелёшин Ю.М., Кузьмин И.А. Спектральный метод подавления боковых лепестков автокорреляционной функции длинных псевдослучайных бинарных последовательностей // Труды МАИ. - 2018. - №. 103. http://trudymai.ru/published.php?ID=100800.
  6. Баскаков А.И., Ипанов Р.Н., Комаров А.А. Фазокодоманипулированные радиолокационные сигналы для точного определении дальности и скорости малоразмерных космических объектов // Журнал радиоэлектроники. - 2018. - №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.12.7.
  7. Тимофеев А.Л., Султанов А.Х. Построение помехоустойчивого кода на базе голографического представления произвольной цифровой информации // Компьютерная оптика. - 2020. - Т. 44. - №. 6. - С. 978-984. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-739.
  8. Timofeev A.L., Sultanov A.K. Holographic method of error-correcting coding // Optical Technologies for Telecommunications 2018. - SPIE, 2019. - Т. 11146. - С. 365-370. https://doi.org/10.1117/12.2526922.
  9. Тимофеев А.Л., Султанов А.Х., Мешков И.К., Гизатулин А.Р. Использование спектрального подхода при обработке изображений и произвольных данных //Информационно-управляющие системы. - 2022. - №. 4 (119). - С. 2-11. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2022-4-2-11.
  10. Timofeev A.L., Sultanov A.Kh., Meshkov I.K., Gizatulin A.R. Spectral image compression // Optical Technologies for Telecommunications 2021. - SPIE, 2022. - Т. 12295. - С. 226-232. https://doi.org/10.1117/12.2632146.