Метод обнаружения и определения координат воздушных объектов по результатам анализа многомерных ионограмм наклонного зондирования

Аннотация

Представлен метод пассивной когерентной радиолокации для обнаружения и определения координат воздушных объектов на основе анализа многомерных ионограмм наклонного зондирования в КВ-диапазоне. Описан алгоритм автоматической селекции рассеянных сигналов, основанный на оценке минимального расстояния между точками в пространстве параметров: задержка, угол места, азимут, амплитуда. Представлены использованные для оценки траекторий источников рассеянного излучения имитационные модели: динамическая адаптивная структурно-физическая и упрощённая имитационная. Проверка работоспособности метода, выполненная на данных измерений, показала хорошие результаты для объектов, подсвеченных различными модами распространения волн (1Es и 2Es). Разработанный метод относится к классу track-before-detect и потенциально может быть использован в системах раннего обнаружения и сопровождения воздушных целей, включая объекты со сверхзвуковыми скоростями.

• пассивная когерентная радиолокация
• наклонное зондирование
• КВ-диапазон
• имитационная модель
• сопровождение перед обнаружением

Abstract (in English)

Airborne targets detection and location method based on analysis of multidimensional oblique sounding ionograms

Passive coherent radar method for detecting and estimating the coordinates of airborne objects based on the analysis of multidimensional oblique sounding ionograms in HF-band is presented. An algorithm for automatic selection of scattered signals is described, based on reducing the minimum distance between points in the multidimensional parameter space (group delay, elevation angle, azimuth, amplitude). Simulation models used to estimate the trajectories of scattered radiation sources are presented: dynamic adaptive structural physical and simplified simulation. The performance test, conducted on the measurement data, showed satisfactory results for objects illuminated by different wave propagation modes (1Es and 2Es). The developed method belongs to the «track-before-detect» class and can be used for early detection and tracking of airborne targets, including objects with supersonic speeds.

Для цитирования

Литература

1. Бархатов А. В., Веремьев В. И. Воробьев Е. Н., Коновалов А. А., Ковалев Д. А., Кутузов В. М., Михайлов В. Н. Пассивная когерентная радиолокация. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2016. - 163 с.
2. Willis N. J. Bistatic radar. - Artech House, 1995. - 329 p.
3. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир. 1973. - 504 с.
4. Ткачев Г. Н., Готовчиц И. В., Крылов Б. Н. Результаты исследований по проблеме полуактивной радиолокации в диапазоне коротких волн // Радиолокация и радиосвязь: доклады IV Всероссийской конференции (Москва, 29 ноября - 3 декабря 2010 г.) М.: ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 2010. С. 264-268.
5. Костромицкий, С. М. Оценка энергетического выигрыша при обнаружении малоразмерных целей методом "сопровождение до обнаружения" / С. М. Костромицкий, Д. С. Нефедов // Вестник Концерна ВКО "Алмаз - Антей". - 2022. - № 3. - С. 67-78.
6. Yan, B. A track-before-detect algorithm for UWB radar sensor networks / B. Yan, A. Giorgetti, E. Paolini // Signal Processing. - 2021. - Vol. 189. - P. 108257. - https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2021.108257. - EDN MMVUJB.
7. Вертоградов Г. Г., Вертоградов В. Г., Нестеров В. Ю. // Применение ЛЧМ-радиопеленгатора декаметрового диапазона волн для оценки параметров объектов, движущихся в атмосфере Земли / Радиотехника. - 2023. - Т. 87, № 12. - С. 32-40.
8. Вертоградов Г. Г., Урядов В. П., Скляревский М. С., Валов В. А. // Наклонное зондирование ионосферы с помощью ионозонда-радиопеленгатора с линейной частотной модуляцией сигнала / Известия высших учебных заведений. Радиофизика. - 2016. - Т. 59, № 11. - С. 991-1003. - EDN XHASLZ.
9. Uryadov, V.P., Vertogradov, G.G., Vertogradova, E.G., Vertogradov, V.G. A New Tool for Investigating Complex Ionospheric Structures: Over-the-horizon high-frequency sounding of ionospheric irregularities with a chirp ionosonde-direction finder // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2017. V.59, N.6. P.62-76. https://doi.org/10.1109/map.2017.2752687.
10. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель ионосферного радиоканала // Математическое моделирование. 1996. Т. 8. № 2. С. 3-18.
11. Bilitza D., Altadill D., Zhang Y., Mertens C., Truhlik V., Richards P., McKinnell L., Reinisch B. The International Reference Ionosphere 2012 - a model of international collaboration, J. Space Weather Space Clim. 4 A07 (2014), https://doi.org/10.1051/swsc/2014004.
12. Геометрическая оптика неоднородных сред / Ю. А. Кравцов, Ю. И. Орлов. - М.: Наука, 1980. - 304 с.: ил + Библиогр.: с. 280-300.