Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 6 · RADIO ENGINEERING

Probabilistic estimation of radar signal detection by digital antenna array with spatial correlation method of signal processing

I.M. Oroshchuk1,2, A.N. Suchkov3,4, S.L. Melnik3,4, M.V. Soloviev3,4

1 Дальневосточный федеральный университет
2 Far Eastern Federal University (FEFU), Russia
3 Тихоокеанское высшее военно-морское училище им С.О. Макарова, Russia
4 The Pacific Higher Naval College named after S.O.Makarov
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.6.2 UDC 519.876.5 EDN YBNRTK

Abstract

Digital antenna arrays application in modern radio-electronic equipment discloses availabilities of non-classical signal processing methods and antenna arrays building principle. Particularly, the use of nonlinear signal processing methods and nonuniformly-filled array can become a basis for perspective radio-electronic systems creation, which are characterized by improved directional properties of antennas, high interference and noise immunity along with their considerable decrease in value. For detailed analysis of radio electronic systems capabilities, the expensive natural experiments are required. In this regard that it is more expedient to assess their capabilities by simulation. The article is devoted to the probabilistic model of the receiving digital antenna array with the spatial correlation method of signal processing. The model is obtained on the basis of the Neumann-Pearson criterion for the conditions of surface propagation of radio waves and the use of noise-like probing radar signal with Gaussian distribution. The expression for estimation of noise immunity of the detector and expression for calculation of the required sample size at which the set probabilistic characteristics of detection of a radio signal are reached is received. The method of probabilistic estimation of radar signal detection is presented. This method is based on the deterministic dependence of the space-correlation field of radio signals of decameter waves and for surface stochastic simulation model of radio interference synthesis. These models allow space-correlation dependences to synthesize the fields of radio signals and radio interference for a given frequency and bandwidth of signal processing paths. This technique can be recommended for studying the configurations of the aperture design of the antenna array with spatial correlation signal processing, providing a given noise immunity of electronic detection systems without significant costs for experimental research.

  • цифровая антенная решетка
  • пространственно-корреляционные характеристики радиосигналов и радиопомех
  • радиолокационный сигнал
  • гауссовое распределение
  • критерий Неймана-Пирсона
  • помехоустойчивость
  • численное моделирование
  • digital antenna array
  • spatial correlation characteristics of radio signals and radio interference
  • radar signal
  • gaussian distribution
  • Neumann-Pearson criterion
  • noise immunity
  • simulation
Аннотация (на русском)

Вероятностная оценка обнаружения радиолокационного сигнала цифровой антенной решеткой с пространственно-корреляционным методом обработки сигналов

В статье представлена методика оценки помехоустойчивости радиолокационной системы, использующей поверхностные волны декаметрового диапазона, основанная на модели приемной цифровой антенной решетки с пространственно-корреляционным методом обработки сигналов. Модель получена на основе критерия Неймана-Пирсона для условий поверхностного распространения радиоволн и использования зондирующего шумоподобного радиолокационного сигнала с гауссовым распределением. Данная методика, с учетом моделей пространственно-корреляционных свойств радиосигналов и радиопомех, может быть рекомендована для исследования и оптимизации построения апертуры антенной решетки с пространственно-корреляционной обработкой сигналов, обеспечивающей заданную помехоустойчивость радиоэлектронных систем обнаружения.

For citation

Oroshchuk I.M., Suchkov A.N., Melnik S.L., Soloviev M.V. Probabilistic estimation of radar signal detection by digital antenna array with spatial correlation method of signal processing // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.6.2

References

  1. Григорьев Л.Н. Цифровое формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках. М.: Радиотехника, 2010.
  2. Хансер Р.К. Сканирующие антенные системы. М.: Советское радио, 1966.
  3. Бенесон Л.С. Антенные решетки. М.: Советское радио, 1966. - 367 с.
  4. Y. Tang, B. Jiang, T. Zhou and T. Mao. Multi-resolution composite array based radar with adaptive beamforming. IET International Radar Conference 2015, 14-16 Oct. 2015, pp. 1-4.
  5. L.C. Stange, C. Metz, E. Lissel and A.F. Jacob. Multiplicatively processed antenna arrays for DBF radar applications. IEE Proceedings - Microwaves, Antennas and Propagation, 2002. Vol. 149, No. 2, pp. 106-112.
  6. Weib, M. (2009) Digital Antennas, In Multistatic Surveillance and Reconnaissance: Sensor, Signals and Data Fusion (pp. 5-1 - 5-29). Educational Notes RTO-EN-SET-133, Paper 5. Neuilly-sur-Seine, France: RTO. Available from: www.rto.nato.int.abstracts.aps (date of access: 26.11.16).
  7. Орощук И.М., Сучков А.Н., Василенко А.М. Пространственно-корреляционные свойства радиосигналов декаметровых волн. Электросвязь. 2015. № 7. С. 34-39.
  8. Орощук И.М., Долгих В.Н., Сучков А.Н. Вероятностные характеристики пространственно-корреляционного метода обнаружения сигналов в декаметровом диапазоне. Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2013. № 12. Режим доступа: http://jre. cplire.ru/jre/dec13/5/text.html.
  9. Dolgikh V.N., Oroshchuk I.M., Prishchepa M.N. Probabilistic Characteristics of Signal Detection by a Spatial Correlation Filter. Acoustical Physics. 2007(53); 2:190-196. New York.
  10. Орощук И.М., Сучков А.Н. Возможности применения нелинейных цифровых антенных решеток в декаметровом диапазоне. Вестник Инженерной школы ДВФУ. 2015. № 2. С. 17-26. URL: http://vestnikis.dvfu.ru/images/2015-2-3.pdf.
  11. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: Связь, 1972.
  12. Бакут П.А. Большаков И.А. Тартаковский Г.П. Вопросы статистической теории радиолокации. М.: Сов. радио, 1964. - 425 с.
  13. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Сов. Радио, 1968.
  14. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.
  15. Орощук И.М., Сучков А.Н. Жариков-Горский В.А. Моделирование пространственно-корреляционных характеристик поля радиосигналов и радиопомех в цифровых антенных решетках декаметровых радиоэлектронных систем. Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2017. № 3. С. 60-68.
  16. Долгих В.Н., Орощук И.М., Сучков А.Н. Пространственно-корреляционные свойства сигналов и помех декаметрового диапазона. Владивосток: Филиал ВУНЦ ВМФ «ВМА им. Н.Г. Кузнецова», 2013.