Синтез, анализ и обработка систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией с заданными свойствами суммарной функции неопределенности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.01, кандидат технических наук Литюк, Леонид Викторович

• Литюк, Леонид Викторович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Литюк, Леонид Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИНТЕЗ, АНАЛИЗ И ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВНЫХ СИГНАЛОВ

С ВНУТРИДИСКРЕТНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

1.1. Вводные замечания.

1.2. Синтез и анализ систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией.

1.3. Обработка систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов, использующих Б-коды.

1.4. Влияние искажающих факторов на обработку систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией.

1.5. Способ импульсной радиолокации системой радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией и структура радиолокационной станции, его реализующая.

1.6. Выводы.

2. СЕЛЕКЦИЯ СИГНАЛОВ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИСТЕМ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

С ВНУТРИДИСКРЕТНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

2.1. Вводные замечания.

2.2. Алгоритм селекции сигналов движущихся целей при использовании систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией.

2.3. Способ селекции сигналов движущихся целей в импульсной радиолокации, использующий систему радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией, и устройство, его реализующее.

2.4. Анализ особенностей формы режекторной амплитудно-частотной характеристики устройства селекции сигналов движущихся целей.

2.5. Выводы.

3. АНАЛИЗ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ

И СВОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ВСЕПРОПУСКАЮЩЕЙ ЯЧЕЙКИ.

3.1. Вводные замечания.

3.2. Представление сложных сигналов с внутриимпульсной непрерывной частотной модуляцией в цифровой форме.

3.3. Моделирование сигналов с внутридискретной модуляцией.

3.4. Особенности всепропускающих комплексных ячеек.

3.5. Выводы.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ОБЗОРА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И СЕЛЕКЦИИ СИГНАЛОВ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ.

4.1. Вводные замечания.

4.2. Статистические модели сигналов отраженных от земной поверхности и движущихся целей.

4.3. Особенности применения метода экстремальных статистик и генерирование шумов на цифровой вычислительной машине.

4.4. Характеристики обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции обзора земной поверхности.

4.5. Характеристики обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции селекции движущихся целей.

4.6. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез, анализ и обработка систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией с заданными свойствами суммарной функции неопределенности»

Данная работа посвящена синтезу и анализу систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов (ФМн) с внутридискретной частотной модуляцией и их применению в радиолокационных станциях (РЛС) обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей, принимаемых в аддитивной смеси с сигналами, отраженными от земной поверхности.

При этом под радиолокационным фазоманипулированным сигналом с внутридискретной частотной модуляцией будем понимать такой сложный сигнал, у которого закон модуляции по частоте внутри каждого дискрета определяется знаком соответствующего дискрета исходной бинарной кодирующей последовательности.

Актуальность работы и состояние вопроса. Как известно [1], получить тело неопределенности (ТН) сигналов «кнопочной» формы можно за счет использования последовательности интегрируемых в квадрате функций х0(^, Хх(1;), х2(0,хп(0 в пределах -со < 1 < со и если они ортогональны согласно определению рсп(0х;(0<11=5. где 8пт - дельта-символ Кронекера, при условии, что каждая функция вида

-00 V

1-1 2 л X т

1 + 1 2 ехр(- ]27гР1:)сИ;, также является членом полной ортогональной последовательности, где

00 00

I |Втп(х,Б) В*ч(х,р) дх ёГ = 5пр8тч.

00 —00

Сигнал, имеющий «кнопочную» форму ТН, для некоторых задач радиолокации считается «идеальным», т. к. имеет один пик на плоскости (х,р).

В то же время, для задач обнаружения сигналов движущихся целей, принимаемых в аддитивной смеси с сигналами, отраженными от подстилающей поверхности, необходимо обеспечить построение такого устройства обработки, которое производило бы «обеление» коррелированной помехи и оптимальную обработку принимаемого полезного сигнала на фоне «белого» шума. Как показано в [2, 3], амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) устройства, осуществляющего такую оптимальную обработку, имеет вид

К (УЛ-г^ (Ор-^о где С - коэффициент пропорциональности; g*(f) - комплексно-сопряженная со спектром полезного сигнала АЧХ фильтра; ) - спектральная плотность помехи; ^ - задержка.

Известные технические реализации одновременного решения задач обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей, принимаемых на фоне отражений от земной поверхности, обеспечиваются путем применения периодической последовательности простых сигналов с базами равными единице [4-8].

Однако, известное противоречие, сопровождающее применение простых сигналов и связанное с невозможностью одновременного обеспечения высокой разрешающей способности по дальности и большой дальности действия РЛС с высокой вероятностью правильного обнаружения отраженных сигналов, привело к появлению сложных сигналов (СС).

Известные преимущества СС в течение длительного времени не могли быть реализованы в полной мере вследствие ограничений, накладываемых используемой в то время аналоговой элементной базой.

Несмотря на то, что математический анализ показал, что оптимальные методы обработки в общем случае не распадаются на внутри- и межпериодную обработки, сложности технической реализации разработанных алгоритмов на аналоговой элементной базе привели к тому, что раздельный характер указанных видов обработки задавался в качестве основного условия синтеза СС с заданными свойствами [9]. Поэтому основные усилия разработчиков были направлены на поиск таких одиночных СС, которые бы наиболее полно отвечали заданным требованиям.

Существенный вклад в разработку и развитие алгоритмов синтеза, анализа СС и устройств их обработки внесли Кук Ч., Бернфельд М., Вудворд Ф.М., Велти, Ширман Я.Д., Бакулев ПЛ., Финкельштейн М.И., Свистов В.М., Френке JL, Варакин JI.E., Пестряков В.Б., Тартаковский Г.П., Свердлик М.Б., Амиантов А.Н., Ипатов В.П., Филатов К.В., Миддлтон Д., Golay M.J.E., Siaswami R., Budishin S.Z. и другие исследователи.

Появление цифровой обработки сигналов (ЦОС) позволило рассмотреть вопросы генерации и обработки СС с высокой степенью точности, ранее не достижимой аналоговыми методами, а так же обеспечило возможность длительного накопления обработанных сигналов [19 - 23]. При этом большой вклад в развитие теории и техники ЦОС внесли Гоулд Б., Рейдер Ч., Рабинер JL, Шафер Р.В., Оппенгейм A.B., Константинидес А.Г., Отнес Р., Эноксон Д., Антонью А., Лихарев В.А., Быков В.В., Литюк В.И., Рыжов В.П. и ряд других авторов.

С другой стороны, развитие технологии сверхбольших интегральных схем (СБИС) привело к открытию многих новых перспективных направлений в обработке сигналов. Очевидно, что появление новых современных методов и алгоритмов обработки сигналов будет связано с учетом потенциальных возможностей микропроцессоров для ЦОС, выполненных по технологии

СБИС [24 - 27]. К таким микропроцессорам может быть отнесен ТМ8320С80, обладающий производительностью 2 млрд. операций в секунду и оперирующий одновременно с четырьмя 32-разрядными числами с фиксированной точкой. Появление аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с частотой дискретизации, достигающей 200 МГц и имеющие динамический диапазон 72 - 96 дБ, привело к появлению возможности разрабатывать такие алгоритмы обработки СС, которые исключают раздельный характер внутри- и межпериодной обработки.

Как известно [15], система сигналов - это множество сигналов, объединяемых единым правилом построения, которое определяет как индивидуальные, так и совместные характеристики сигналов. Индивидуальные характеристики сигнала являются функциями его структуры по времени и частоте, спектра, распределения энергии сигнала на частотно-временной плоскости, автокорреляционных свойств. Совместные характеристики зависят от индивидуальных характеристик и кроме того являются функциями структуры системы сигналов в целом, совместного использования частотно-временной плоскости, взаимокорреляционных свойств. Таким образом, для систем сигналов их правила построения, структурные и корреляционные свойства являются зависимыми друг от друга. От перечисленных характеристик зависят также и параметры радиотехнических систем, в которых используются системы сигналов.

Подобный подход рассматривался в ряде работ [11, 18, 19]. Полученные в этих работах алгоритмы позволяют синтезировать системы ФМн сигналов, которые обладают «квазиидеальной» формой суммарного ТН, т.е. имеют такое ТН, у которого отсутствуют боковые лепестки (БЛ) сжатых СС на плоскости (т, Б), за исключением области ±хд, прилегающей к точке т = 0, где хд - длительность дискрета ФМн сигнала [18].

Однако, разработанные алгоритмы обработки предложенных систем СС требуют знания начальной фазы каждого сигнала в этой системе, что затрудняет техническую реализацию устройств, позволяющих получить отклик, описываемый суммарным «квазиидеальным» ТН.

Проведенный анализ литературы также показал, что не были рассмотрены вопросы селекции сигналов, отраженных от движущихся целей, при использовании систем радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией.

В дальнейшем такие системы сигналов будем также называть системами радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной модуляцией.

Применение систем СС, позволяющих реализовывать РЛС с большой дальностью действия, обеспечивающих высокую разрешающую способность по дальности и позволяющих, например, в режиме кругового обзора или в режиме бокового обзора с нефокусированной антенной, выделять сигналы, отраженные от движущихся целей, имеет большую практическую значимость в тех случаях, когда происходят природные катаклизмы (землетрясения, извержение вулканов, наводнения и т.п.). Эта информация бывает необходима для принятия оперативных решений по ликвидации последствий стихийных бедствий. Отметим, что получение подобной оперативной информации в настоящее время наиболее просто осуществляется с помощью РЛС, расположенных на борту летательных аппаратов (ЛА) [27].

Решение указанных задач также позволит унифицировать тракт обработки когерентно-импульсных РЛС, что дает возможность одновременно с решением задач обзора земной поверхности в том или ином режиме, осуществлять селекцию сигналов движущихся целей, принимаемых в аддитивной смеси с сигналами, отраженными от подстилающей поверхности.

Поэтому задача синтеза и анализа систем СС, при обработке которых отсутствовала бы необходимость иметь информацию о начальной фазе каждого принимаемого сигнала, обеспечивающих получение «квазиидеального» суммарного ТН, а также разработка алгоритмов, позволяющих обрабатывать такие сигналы и выделять сигналы, отраженные от движущихся целей, принимаемых в аддитивной смеси с коррелированной помехой и собственным шумом радиоприемного устройства, является актуальной.

Целью работы является синтез и анализ систем радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией, обладающих «квазиидеальным» суммарным ТН, и их применение в задачах обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей, принимаемых в аддитивной смеси с сигналами, отраженными от подстилающей поверхности и собственным шумом радиоприемного устройства.

Задачи, которые были решены в диссертационной работе для достижения поставленной цели, а именно:

• синтезированы системы радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией, обладающие «квазиидеальным» суммарным ТН;

• проанализированы свойства полученных систем СС и определены требования к законам внутридискретной модуляции;

• предложен алгоритм селекции сигналов движущихся целей, принимаемых на фоне отражений от земной поверхности, и использующий особенности синтезированной системы СС;

• проведен сравнительный анализ сигналов с различными законами внутриим-пульсной модуляции с целью более их эффективного применения для задач обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей;

• предложены способы обработки синтезированных систем сигналов и устройства, их реализующие;

• рассмотрены вопросы анализа цифровых всепропускающих элементарных ячеек, на основе которых могут быть реализованы соответствующие согласованные фильтры (СФ);

• проведены экспериментальные исследования путем машинного моделирования на ЦВМ эффективности применения систем СС в когерентно-импульсных РЛС обзора земной поверхности и когерентно-импульсных РЛС селекции сигналов движущихся целей.

Методы исследования. В работе были использованы методы теории матриц и матричного анализа, линейной теории дискретных сигналов и цепей, методы теории систем сигналов, метод комплексной огибающей, методы теории статистических решений, методы цифровой обработки сигналов и цифрового спектрального анализа, аппарат 2-преобразования, методы статистического моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• предложен метод получения систем радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией с суммарным «квазиидеальным» ТН, у которого отсутствуют БЛ на всей плоскости (т, ¥), за исключением области +Тд, прилегающей к точке х = 0;

• разработаны алгоритмы, использующие предложенные сигналы в задачах обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей;

• проведен путем моделирования на ЦВМ сравнительный анализ ТН и спектральных характеристик одиночных СС с различными базами и законами модуляции;

• разработан алгоритм, определены свойства и предложена структура цифровой комплексной всепропускающей ячейки с минимальным количеством операций перемножения и получены ее характеристики;

• разработана методика моделирования на ЦВМ предложенных систем СС и оценена эффективность их использования в РЛС.

Практическими результатами работы являются:

• предложены способы и структуры устройств, их реализующие, позволяющие обрабатывать системы радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией для решения задач обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей;

• определены области наиболее эффективного применения соответствующих законов внутридискретной модуляции для решения задач картографирования и селекции сигналов движущихся целей;

• предложена структура цифровой неминимально-фазовой комплексной ячейки с минимальным количеством умножителей без ухудшения ее характеристик;

• на основе разработанной методики путем машинного моделирования на ЦВМ определена эффективность предложенных алгоритмов обработки.

Внедрение результатов работы. Использованы:

• в учебном процессе кафедры радиоприемных устройств и телевидения (РПрУ и ТВ) Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ) в виде:

• программного продукта модернизированной лабораторной работы «Исследование оптимальной (согласованной) фильтрации сигналов известной формы»;

• приложения под названием «Системы сложных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией» объемом 2,1 п.л. в учебном пособии объемом 5,9 п. л. «Методы расчета и проектирования цифровых многопроцессорных устройств обработки радиосигналов»;

• в виде предложенных технических решений, алгоритмов и результатов моделирования в работах Таганрогского научно-исследовательского института связи (ТНИИС);

• в отчете о НИР по хоздоговорной работе № 11390, выполненной в ТРТУ, в виде результатов синтеза, анализа и моделирования сигналов и устройств их обработки на ЦВМ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений, содержащих результаты моделирования и акты внедрения. Общий объем составляет 235 страниц.

В главе 1 «Синтез, анализ и применение систем радиолокационных фа-зоманипулированных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией» рассмотрен предложенный метод получения системы радиолокационных сигналов с «квазиидеальной» формой суммарного ТН. Рассматриваются общие вопросы синтеза подобных радиолокационных сигналов, определены условия, которым должны удовлетворять функции, описывающие законы внутридискретной частотной модуляции (ЧМ). Рассматривается и анализируется ряд конкретных систем радиолокационных сигналов с различными параметрами, в том числе и использующие весовую обработку. Рассматривается предложенный способ обработки предложенных систем сигналов, который применим для задач обзора земной поверхности, и дается описание работы устройства, реализующего предложенный способ.

В главе 2 «Селекция сигналов движущихся целей при обработке систем радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией» рассматривается предложенный алгоритм, позволяющий выделять сигналы движущихся целей за счет использования свойств ТН сигналов, используемых в качестве дискретов, которые подвергаются также и весовой обработке. Предложен и рассмотрен упрощенный подход, позволяющий получать требуемые результаты в более компактной форме записи за счет использования свойств анализируемых матриц, описывающих сжатые сигналы. Рассмотрен предложенный способ, реализующий алгоритм селекции сигналов движущихся целей, приводится структура и дается описание работы устройства.

В главе 3 «Анализ сложных сигналов и свойств цифровой всепропус-кающей ячейки» на основании требований и выдвинутых критериев, которым должны удовлетворять сигналы, модулирующие функции которых однозначно связаны со знаком кода ФМн сигнала, определяются их характеристики, необходимые для решения соответствующих задач обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей. Разработан подход, позволяющий с единых позиций проводить анализ сигналов с различными базами и видами модулирующих функций. Рассмотрены свойства всепропускающей цифровой комплексной ячейки с минимальным числом премножителей, проведен ее анализ.

В главе 4 «Моделирование радиолокационных систем обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей» оценивается эффективность РЛС, использующих системы радиолокационных ФМн сигналов с внут-ридискретной частотной модуляцией, рассмотренных в предыдущих главах. Рассматриваются модели сигналов и помех, которые используются при моделировании, их прохождение через предложенные математические модели устройств для оценки эффективности алгоритмов обработки. Определены граничные условия, позволяющие упростить алгоритмы формирования сигналов и помех для различных задач. В качестве критерия эффективности, позволяющего производить сравнение различных режимов обработки в РЛС, использовались характеристики обнаружения. Расчет характеристик обнаружения осуществлялся путем применения метода статистических испытаний (методом Монте-Карло). Даются рекомендации о целесообразности применения соответствующих сигналов для решения тех или иных задач.

В заключение работы делается вывод о том, что синтезированные системы сложных радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией обладают «квазиидеальной» формой суммарного ТЫ, позволяют отказаться от необходимости иметь информацию о начальной фазе каждого сигнала при обработке их последовательности, позволяют унифицировать тракт обработки когерентно-импульсной РЛС, которая может одновременно наряду с задачами обнаружения объектов, в частности, обзора земной поверхности, осуществлять селекцию сигналов движущихся целей. Также делаются выводы о более высоких характеристиках рассмотренной всепропускающей цифровой комплексной ячейки. Проведенное статистическое моделирование

14 подтвердило правильность используемых теоретических положений. Указывается, где использовались результаты, полученные автором.

Приложения. В приложении 1 приводятся экспериментальные результаты, полученные путем моделирования на ЦВМ в виде характеристик обнаружения РЛС обзора земной поверхности. В приложении 2 - характеристики обнаружения РЛС селекции движущихся целей. В приложении 3 приводятся акты внедрения, которые подтверждают, что результаты работы внедрены:

• в учебный процесс ТРТУ при подготовке учебного пособия и лабораторной работы по курсу «Методы и устройства цифровой обработки сигналов в радиоприемных устройствах»;

• в промышленности - в работы ТНИИСа, с условным экономическим эффектом составляющим 102000 рублей.

Публикации. Научные и практические результаты работы докладывались, представлялись, обсуждались и опубликованы в трудах Международных и Всероссийских конференций в 1993 - 1998 гг. Всего по теме диссертации опубликовано 15 работ, среди которых два патента РФ (№ 2107926 и № 2143709), две статьи (одна в печати), 9 тезисов докладов, отчет по НИР и авторские материалы объемом 2,1 п.л. в учебном пособии объемом 5,9 п.л.

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы радиотехники», Литюк, Леонид Викторович

12. Результаты работы внедрены в учебный процесс ТРТУ и в работы ТНИИС с условным экономическим эффектом 102000 рублей, на что имеются акты внедрения, приведенные в приложении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе были получены следующие основные результаты.

1. Синтезированы системы радиолокационных ФМн сигналов с внутри-дискретной частотной модуляцией, обладающие «квазиидеальной» формой суммарного ТН. Проведен анализ полученной системы сигналов. Определены требования, которым должны удовлетворять модулирующие функции, описывающие законы внутридискретной модуляции. Показано, что предложенная система сигналов позволяет получать суммарное ТН «квазиидеальной» формы и при этом не требуется иметь информацию о начальной фазе каждого СС в их последовательности.

2. Рассмотрено применение ортогональных кодирующих последовательностей на основе использования Б-кодов различной размерности. Показано, что независимо от размерности этих кодов обеспечивается получение суммарных «квазиидеальных» ТН. Рассмотрены особенности обработки систем СС, представленных в бинарно-квантованной форме. Показано, что использование весовой обработки дискретов не оказывает влияние на «квазиидеальную» форму суммарного ТН.

3. Предложен способ импульсной радиолокации, использующей синтезированную систему ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией. Предложена структурная схема импульсной РЛС, дано описание ее работы для случая применения предложенных систем сигналов.

4. Предложен алгоритм селекции сигналов движущихся целей на основанный на использовании свойств и особенностей предложенных систем радиолокационных ФМн сигналов с внутридискретной частотной модуляцией. Показано, что можно существенно упростить математический анализ предложенного алгоритма селекции сигналов движущихся целей за счет раздельного описания обработки главных пиков и БЛ сжатых дискретов.

5. Предложен способ селекции сигналов движущихся целей и устройство, его реализующее. Рассмотрена работа предложенного устройства, позволяющего выделять сигналы движущихся целей принимаемых на фоне отражений от земной поверхности.

6. Рассмотрено влияние вида законов внутридискретной модуляции и их параметров на форму АЧХ режекторного фильтра. Показано, что АЧХ аппроксимируется функцией sin (kcoT/2) на участке от 0 до Бд 0Пг и не имеет «слепых» скоростей в диапазоне от 0 до Vr max. Проведенный анализ показал, что диапазон однозначности по частоте намного превышает частоту повторения зондирующих сигналов в предложенной системе селекции движущихся целей.

7. Получены расчетные соотношения, позволяющие для различных баз СС, имеющих различные законы модулирующих функций, определить величину бина. Построены, путем моделирования, ТН сигналы с линейной, квадратичной и кубической ЧМ при одинаковых значениях баз и проведен их анализ. Получены, путем моделирования, спектры этих сигналов и проведен их анализ для различных законов модуляции. Показано, что чем меньше порядок модулирующей функции, тем равномернее спектр.

8. Предложена и проанализирована ВЦКЯ, особенностью которой является то, что осуществление операций перемножения комплексных чисел в цепях прямой и обратной связи достигается меньшим числом перемножителей. Получены выражения, позволяющие проанализировать зависимость скорости изменения группового времени задержки ВЦКЯ от частоты в зависимости от величины модуля г.

9. Рассмотрены статистические модели сигналов, отраженных от земной поверхности и движущихся целей, с учетом особенностей предложенной системы радиолокационных сигналов. Предложены упрощенные процедуры генерирования сигналов за счет аппроксимации межпериодного коэффициента корреляции, оценены погрешности, связанные с введением указанной аппроксимации. Показана возможность применения метода экстремальных статистик для определения уровней порогов в когерентно-импульсных РЛС обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей, использующих систему сложных сигналов с различными законами внутридискретной модуляции для любых значений баз.

10. Описаны процедуры статистического моделирования и приводятся характеристики обнаружения когерентно-импульсной РЛС обзора земной поверхности и селекции сигналов движущихся целей при различных значениях вероятностей ложной тревоги Б, законов модуляции ш и баз Б используемых радиолокационных сигналов для случаев их многоразрядного представления, бинарно-квантованного представления (только для задач обзора земной поверхности) и внутридискретной весовой обработки с использованием «весового» окна Хэмминга. Показано, что предложенная система сигналов и алгоритмы ее обработки позволяют осуществлять эффективное обнаружение сигналов, отраженных от земной поверхности, при отношениях сигнал/шум « 1 (-15дБ--1бдБпо уровню 0,5 б) и осуществлять селекцию сигналов движущихся на оптимальной скорости целей, когда уровень коррелированной помехи превышает уровень полезного сигнала (на 20 дБ - 26 дБ по уровню 0,5 б ).

11. Полученные результаты показали, Что в случаях, когда предложенная система сложных радиолокационных сигналов используется в РЛС обзора земной поверхности, целесообразно использовать внутридискретную модуляцию ЛЧМ сигналом. В случае, когда указанная система сигналов используется в РЛС селекции движущихся целей, целесообразно использовать внутридискретную кубическую ЧМ и ЧМ более высоких порядков. В случае одновременного решения поставленных задач унифицированной РЛС, можно рекомендовать применение квадратичной внутридискретной модуляции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Литюк, Леонид Викторович, 2000 год

1. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы: Теория и применение/Пер. с англ.; Под ред. В.С.Кельзона. М.: Сов. радио, 1971. 568 с.

2. Бакулев П.А. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. радио, 1964.336 с.

3. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Радио и связь, 1986. 288 с.

4. Теоретические основы радиолокации / Я.Д.Ширман, В.Н.Голиков, И.Н.Бусыгин и др.; Под ред. Я.Д.Ширмана. М.: Сов. радио, 1970. 560 с.

5. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981. 416 с.

6. Радиолокационные станции обзора Земли / Г.С.Кондратенко, В.А.Потехин, А.П.Реутов, Ю.А.Феоктистов; Под ред. Г.С.Кондратенко. М.: Радио и связь, 1983. 272 с.

7. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В.Н.Антипов, В.Т.Горяинов, А.Н.Кулик и др.; Под ред. В.Т.Горяинова. М.: Радио и связь, 1983. 272 с.

8. Финкелынтейн М.И. Основы радиолокации. М.: Радио и связь, 1983.536 с.

9. Вопросы статистической теории радиолокации / П.А.Бакут, И.А.Большаков, Б.М.Герасимов и др.; Под ред. Г.П.Тартаковского. М.: Сов. радио, Т. 1. 1963. 424 е.; Т. 2. 1964. 1020 с.

10. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. М.: Сов радио, 1973. 312 с.

11. Френке Л. Теория сигналов / Пер. с англ.; Под ред. Д.Е.Вакмана. М.: Сов. радио, 1974. 344 с.

12. Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974.

13. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. М.: Сов. радио, 1971. 416 с.

14. Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: Сов. радио, 1977. 448 с.

15. Варакин JI.E. Теория сложных сигналов. М.: Сов. радио, 1970. 376 с.

16. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. / В.Б.Пестряков, В.П.Афанасьев, В.Л.Гурвиц и др.; Под ред. В.Б.Пестрякова. М.: Сов. радио, 1973. 424 с.

17. Литюк В.И., Плекин В.Я., Овсеенко A.B. Системы радиолокационных фазоманипулированных сигналов // Известия ВУЗов СССР «Радиоэлектроника», 1990, т. 34, № 4, С. 37-42.

18. Исследование и разработка цифровых методов обработки широкополосных сигналов. Синтез широкополосных сигналов и методов их обработки. Отчет о НИР/ТРТУ. 6.30.005; № ГР 01.9.40001150; Инв. № 02.9.40003121. Таганрог, 1994. 88 с.

19. Голд Б., Рейдер Ч. Цифровая обработка сигналов. / Пер. с англ.; Под ред. А.М.Трахтмана. М.: Сов. радио, 1973. 368 с.

20. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Пер. с англ.; Под ред. Ю.Н.Александрова. М.: Мир, 1978. 848 с.

21. Оппенгейм A.B., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов / Пер. с англ.; Под ред. С.Я.Шаца. М.: Связь, 1979. 416 с.

22. Лихарев В.А. Цифровые методы и устройства в радиолокации. М.: Сов. радио, 1973. 456 с.

23. Применение цифровой обработки сигналов. / Под ред. Э.Оппенгейма. Пер. с англ.; Под ред. А.М.Рязанцева. М.: Мир, 1980. 552 с.

24. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов / Под ред. С.Гуна, Х.Уайтхауса, Т.Кайлата. Пер. с англ.; Под ред. В.А.Лексаченко. М.: Радио и связь, 1989. 472 с.

25. Марков С. Цифровые сигнальные процессоры. Кн. 1. М.: МИКРОАРТ, 1996. 144 с.

26. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измеuрение их параметров / А.-И.К.Марцинкявичус, Э.-А.Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под ред. А.-И.К.Марцинкявичус, Э.-А.Багданскис. М.: Радио и связь, 1988.224 с.

27. Литюк В.И. Методы расчета и проектирование цифровых многопроцессорных устройств обработки радиосигналов: Учебное пособие. Таганрог, 4.1. 1994. 87 е.; 4.2.1995. 86 е.; Ч.3.1995. 81 е.; 4.4.1998. 94 с.

28. Велти. Четверичные коды для импульсного радиолокатора // Зарубежная радиоэлектроника. 1961, № 4, С. 3 19.

29. Golay M.J.E. Complementary series // IRE Trans., 1961, IT-11, P. 207-214.

30. Sarvate D.V. Sets of complementary sequences // Electronic Letters, 1984, vol. 19, 1-st September, № 18, P. 711-712.

31. Popovic B.M., Budisin S.Z. Generalised subcomplementary sets of sequences// Electronic Letters, 1988, vol. 23, 9-th April, № 8, P. 422 424.

32. Budisin S.Z. Supercomplementary sets of sequences // Electronic Letters, 1988, vol. 23, 7-th May, No 10, P. 504-506.

33. Dieter L.H. Sets of one and higher dimensional Welti codes and complementary codes. // IEEE Trans. AES, 1985, vol. AES-21, № 2, P. 170 179.

34. Сарвате Д.В., Персли М.Б. Взаимокорреляционные свойства псевдослучайных последовательностей // ТИИЭР, 1990, т. 68, № 5, С. 59 90.

35. Литюк Л.В. Системы сложных сигналов с внутридискретной частотной модуляцией / В кн. Литюк В.И. Методы расчета и проектирование цифровых многопроцессорных устройств обработки радиосигналов: Учебное пособие. Ч. 4: Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. С. 55 89.

36. Исследование методов формирования и обработки на многопроцессорных вычислительных системах шумоподобных сигналов цифровых систем связи. Отчет о НИР / ТРТУ. 11390; № ГР 01.9.70005355; Инв. № 02.9.70004845. Таганрог, 1997. 198 с.

37. Литюк Л.В. Синтез и анализ систем сложных сигналов с «квазиидеальным телом неопределенности». // Известия ВУЗов России. «Радиоэлектроника», 1998, № 2 (в печати).

38. Литюк В.И. Синтез систем радиолокационных ФМ сигналов // Цифровые методы обработки сигналов и изображений: Тезисы докладов. М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1990. С. 18-21.

39. Примеры и задачи по статистической радиотехнике. / В.Т.Горяинов, А.П.Журавлев, В.И.Тихонов. Под ред. В.И.Тихонова. М.: Сов. радио, 1970. 600 с.

40. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. В трех книгах. Книга третья. М.: Сов. радио, 1976. 288 с.

41. Грибанов Ю.И., Веселова Г.П., Андреев В.И. Автоматические цифровые корреляторы. М.: Энергия, 1971. 240 с.

42. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.624 с.

43. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.

44. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. М.: Сов. радио, 1978. 304 с.

45. Патент РФ № 2107926. Способ импульсной радиолокации системой фазоманипулированных сигналов / Л.В.Литюк. Опубл. в Бюл. изобр. 1998. № 9. С. 377.

46. Патент РФ № 738450 Устройство для обработки радиолокационных сигналов /В.И.Литюк, 1993.

47. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968. 448 с.

48. Защита от радиопомех / М.В.Максимов, МЛ.Бобнев, Б.Х.Кривицкий и др; Под ред. М.В.Максимова. М.: Сов. радио, 1976.496 с.

49. Литюк Л.В. Выделение сигналов движущихся целей при использовании систем фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией // Радиотехнические цепи, сигналы и устройства. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. С. 37-42.

50. Mitra S.K., Hirano К. Digital all-pass networks // IEEE Trans, on Circuits and Syst., 1974, vol.CAS-21, No. 5, September, P. 688 700.

51. Jarske P., Mitra S.K., Neuvo Y. Signal processor implementation of variable digital filters // IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement, 1988, vol. IAM-37, № 3, September, P. 363 367.

52. Reddy P.S., Satyanarayana P., Swamy M.N.S. Minimal multiplier realization of 1-D all-pass digital filters // IEEE Trans, on Circuits and Syst., 1990, vol. CAS-37, № 2, September, P. 299 302.

53. Gregorian R., Temes G.C. Design techniques for digital and analog allpass circuits // IEEE Trans on Circuits and Syst., 1978, vol. CAS-25, № 12, December,?. 981 -988.

54. Ping Li, Sewell J.I. Active and digital ladder fased all-pass filters // IEE Proc., 1990, vol. 137, Pt.G., № 6, December, P. 439 445.

55. Djurich B.M., Petcovich R.A., Djurdjanovich O.D. Chebyshev phase networks for pulse compressing and stretching // IEEE Proc., 1990, vol. 137, Pt.G., № 6, December, P. 424 426.

56. Reddy O.R., Swamy M.N.S. Digital all-pass filters design through discrete Hilbert transform // IEEE Symp. Circuits and Syst., 1990, New Orlean, La, May, 1 -3, 1990, vol. 1, New York, (N.Y.), P. 646 649.

57. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры: Расчет и реализация / Пер. с англ.; Под ред. И.Н.Теплюка. М.: Мир, 1982. 592 с.

58. Литюк В.И. Применение неминимально-фазовых цифровых фильтров для сжатия радиолокационных ЧМ сигналов // Статистические методы обработки сигналов и изображений: Тезисы доклада школы-семинара. Новороссийск, 1991. С. 67.

59. Гуткин JI.C. Проектирование радиосистем и радиоустройств. М.: Радио и связь, 1986. 288 с.

60. Апорович А.Ф. Проектирование радиотехнических систем. Минск: «Вышейшая школа», 1988. 221 с.

61. Конторов Д.С., Голубев-Новожинов Ю.С. Введение в радиолокационную системотехнику. М.: Сов. радио, 1971. 367 с.

62. Литюк Л.В. О некоторых особенностях определения потенциальной эффктивности РЭС // Московская студенческая научно-техническая конференция «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве». Тезисы докладов. М.: 1997. С. 94-95.

63. Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации. / Г.И.Тузов, Ю.Ф.Урядников, В.И.Прытков и др.; Под ред. Г.И.Тузова. М.: Радио и связь, 1993. 384 с.

64. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963.1100 с.

65. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Пер. с англ.; Под ред. И.Г.Арамановича. М.: Наука, 1973. 832 с.

66. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров / Пер. с франц.; Под ред. К.С.Шифрина. М.: Наука, 1964. 772 с.

67. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. 544 с.

68. Беллман Р. Введение в теорию матриц. / Пер. с англ.; Под ред. В.Б.Лидского. М.: Наука, 1976. 352 с.

69. Хорн Р., Джонсон У. Матричный анализ. / Пер. с англ.; Под ред. Х.Д.Икранова. М.: Мир, 1969. 655 с.

70. Быков B.B. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Сов. радио, 1971. 328 с.

71. Полляк Ю.Г. Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах. М.: Сов. радио, 1971. 400 с.

72. Моделирование в радиолокации / А.И.Леонов, В.Н.Васенев, Ю.И.Гайдуков и др.; Под ред. А.И.Леонова. М.: Сов радио, 1979. 264 с.

73. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1975. 432 с.

74. Теоретические основы радиолокации / В.Е.Дулевич, А.А.Коростелев, Ю.А.Мельник и др.; Под ред. В.Е.Дулевича. М.: Сов. радио, 1964. 608 с.

75. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех. М.: Сов. радио, 1960. 448 с.

76. Патент РФ № 2143709. Способ селекции движущихся целей / Л.В.Литюк. Опубл. в Бюл. изобр. 1999. № 36. С. 235.

77. Дядюнов Н.Г., Сенин А.И. Ортогональные и квазиортогональные сигналы. М.: Связь, 1977. 224 с.

78. Тихонов В.И. Оптимальный прием радиосигналов. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.

79. Бакулев П.А. Сосновский A.A. Радиолокационные и радионавигационные системы. М.: Радио и связь, 1994. 296 с.

80. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника. Пер. с англ.; Под ред. К.М.Трофимова. М.: Сов. радио, Т. 1. 1976. 456 е.; Т. 2. 1977. 408 е.; Т. 3. 1979. 528 е.; Т. 4. 1978. 376 с.

81. Обнаружение радиосигналов / П.С.Акимов, Ф.Ф.Евстратов, С.И.Захаров и др.; Под ред. А.А.Колосова. М.: Радио и связь, 1989. 288 с.

82. Хэмминг Р.В. Цифровые фильтры / Пер. с. англ.; Под ред. А.М.Трахтмана. М.: Сов. радио, 1980. 224 с.

83. Каппелини В., Константинидес А.Дж., Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение / Пер. с англ.; Под ред. С.А.Понырко. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.

84. Введение в цифровую фильтрацию / Под ред. Р.Богнера и А.Константинидеса. Пер. с англ.; Под ред. Л.И.Филиппова. М.: Мир, 1976. 216 с.

85. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. Основные методы / Пер. с англ.; Под ред. И.Г.Журбенко. М.: Мир, 1982. 428 с.

86. Соколов А.В. Достижения науки и техники в области радиолокации, навигации и радиоуправления по материалам опубликованным в научно-технической литературе // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1998. № 2. С. 76 79.

87. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.

88. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы. В 2-х ч. / Пер. с англ.; Под ред. И.С.Рыжака. М.: Мир, Ч. 1. 1988. 336 е.; Ч. 2. 1988. 360 с.

89. Трахтман A.M. Введение в обобщенную спектральную теорию сигналов. М.: Сов. радио, 1972. 352 с.

90. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. М.: Сов. радио, 1975. 208 с.

91. Грибанов Ю.И., Мальков В.Л. Спектральный анализ случайных процессов. М.: Энергия, 1974. 240 с.

92. Слока В.К. Вопросы обработки радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1970. 256 с.