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
2022, № 9 · RADAR INFORMATION METHODS AND ELEMENTS

Navigation microwave photonic radar for ports of Arctic zone

N.K. Galkin1, N.A. Golov1

1 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.9.3 UDC 520.874.3:656.61.052 EDN QRYECW

Abstract

This article provides an overview of the key elements of radars built on the basis on microwave photonics (MPh). The technical solutions currently available on the market for all key nodes of the MPh radar are investigated. The possibility of switching from traditional radars to MPh radars ones is investigated and the advantages of such a transition are substantiated. A study of the appearance of an ultra-wide-band dual-band radar for navigation of ships in the Arctic zone based on elements of MPh has been carried out. The potential tactical and technical characteristics on systems are evaluated, taking into account the work in difficult climatic conditions, a comparative analysis with existing radars is carried out. Modeling has shown that it is possible to increase the detection range and a significant increase in the range resolution, as well as increase noise immunity, which will improve the quality of navigation support.

  • microwave photonics radars
  • Photonic analog-to-digital converter
  • ultra-broadband signal
  • navigation
  • arctic zone
Аннотация (на русском)

Навигационная радиофотонная РЛС для портов Арктической зоны

В данной работе приведен обзор ключевых элементов радиолокационных станций (РЛС) построенных на основе радиофотоники (РФ). Исследованы технические решения, существующие в настоящий момент на рынке по всем ключевым узлам РФ РЛС. Исследована возможность перехода от традиционных РЛС к радиофотонным и обоснованы преимущества подобного перехода. Предложена схема построения сверхширокополосной двухдиапазонной РЛС для навигации морских судов в арктической зоне (АЗ) на основе элементов радиофотоники. Оценены потенциальные ТТХ системы, с учетом работы в сложных климатических условиях, проведен сравнительный анализ с существующими РЛС. Моделирование показало, что возможно повышение дальности обнаружения и разрешающей способности по дальности, а также повышение помехоустойчивости, что позволит повысить качество навигационного обеспечения судовождения.

For citation

Galkin N.K., Golov N.A. Navigation microwave photonic radar for ports of Arctic zone // Journal of Radio Electronics. – 2022. – No. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.9.3

References

  1. Куранова А.А., Пономарев С.В. Северный морской путь: вчера, сегодня и завтра. XVII Международной научно-практической конференции "Научные исследования молодых ученых". Пенза. 2022. С.39-44.
  2. Скосырев В.Н. и др. Комплексный подход к информационному обеспечению судовождения в Арктической зоне РФ на основе современных радиолокационных и навигационных технологий. Наукоемкие технологии. 2021. Т.22. №3. С.10-21. https://doi.org/10.18127/j19998465-202103-02
  3. Положение Государственной Службы Морского Флота "О системах управления движением судов" [web]. Rosmorport. Дата обращения: 10.04.2022. URL: https://www.rosmorport.ru/media/File/filials/Saint-Petersburgsky/VTS_Statutes_2002.pdf
  4. Бермишев А.А., Лапшин В.Л., Ревнивых С.Г. ГЛОНАСС в Арктике: результаты комплексного исследования навигационной обстановки при переходе по Северному морскому пути в августе-сентябре 2011 г. Арктика: экология и экономика. 2012. №4. С.55-65.
  5. Serafino G., et al. A photonics-assisted multi-band MIMO radar network for the port of the future. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2021. V.27. №6. P.1-13. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2021.3092880
  6. Panda S.S.S., et al. Recent Advances and Future Directions of Microwave Photonic Radars: A Review. IEEE Sensors Journal. 2021. V.21. №19. P.21144-21158. https://doi.org/10.1109/JSEN.2021.3099533
  7. Pan S., Zhang Y. Microwave photonic radars. Journal of Lightwave technology. 2020. V.38. №19. P.5450-5484. https://doi.org/10.1109/JLT.2020.2993166
  8. Ананенков А.Е., Скосырев В.Н., Усачев В.А. Концепция создания современной радиолокационной станции контроля прибрежной зоны. Вестник МГТУ им. НЭ Баумана. Сер. Приборостроение. Спец. выпуск. 2012. №7. С.217-225.
  9. Положения по классификации морских автономных и дистанционно управляемых надводных судов (МАНС). Раздел 9: "Требования к МАНС и его системам" [web]. Российский морской регистр судоходства. Дата обращения: 10.04.2022. URL: https://lk.rs-class.org/regbook/getDocument2
  10. Scheer J., Holm W.A. Principles of modern radar: Basic Principles. Volume 1. Institution of Engineering and Technology. 2010. 962 с.
  11. Melvin W.L., Scheer J.A. Principles of Modern Radar: Radar Applications. Volume 3. Institution of Engineering and Technology. 2013. 820 с.
  12. Capmany J., Novak D. Microwave photonics combines two worlds. Nature photonics. 2007. V.1. №6. P.319-330. https://doi.org/10.1038/nphoton.2007.89
  13. Albert C.B., Huang C., Chan E.H.W.Intensity noise suppression using dual-polarization dual-parallel modulator and balanced detector. IEEE Photonics Journal. 2017. V.10. №2. P.1-8. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2017.2778266
  14. Marpaung D., et al. Nonlinear integrated microwave photonics. Journal of Lightwave Technology. 2014. V.32. №20. P.3421-3427. https://doi.org/10.1109/JLT.2014.2306676
  15. Окна прозрачности оптического волокна [web]. Laser-portal. Дата обращения: 21.12.2021. URL: http://laser-portal.ru/content_838
  16. Mears R.J., et al. Low-noise erbium-doped fibre amplifier operating at 1.54 μm. Electronics Letters. 1987. V.23. №19. P.1026-1028. http://doi.org/10.1049/el:19870719
  17. Свидзинский К.К. Фотонные АЦП (обзор последних достижений). Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2016. №3. С.41-52.
  18. Якушенков П.О. Фотонный АЦП. Фотон-экспресс. 2021. №6. С.186. https://doi.org/10.24412/2308-6920-2021-6-186
  19. РЛС Furuno-M-1835/1935/1945 [web]. Furuno в России. Дата обращения: 15.05.2021. URL: https://furuno.ru/Brochure_rus.pdf
  20. РЛС Furuno-FR-2135S/2165DS [web]. Furuno. Дата обращения: 15.05.2021. URL: https://www.furunousa.com/fr2135s_brochure.pdf