автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Формирование и обработка радиолокационного изображения поверхности Земли при маловысотном полёте

уи

На правах рукописи УДК 621.396

601384

Юкин Сергей Александрович

ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ПРИ МАЛОВЫСОТНОМ ПОЛЁТЕ

05.12.04 «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.14 «Радиолокация и радионавигация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

гз

¡и

Рязань 2010

004601384

Работа выполнена на кафедре радиотехнических систем ГОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Андреев Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Клочко Владимир Константинович

Защита состоится «14» мая 2010 г. в 13 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д212.211.04 в Рязанском государственном радиотехническом университете по адресу: 390005, г.Рязань, ул.Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГРТУ Автореферат разослан " апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Филатов Александр Дмитриевич

Ведущая организация: ФГУП «Государственный рязанский

приборный завод», г. Рязань

канд.техн.наук, доцент

А.Г. Борисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Обнаружение движущихся целей на фоне пассивных помех является одной из важнейших задач радиолокационных станций (РЛС) различного назначения. Проведенный анализ современных источников по теме диссертационной работы показал, что активно ведутся исследования, направленные на повышение эффективности систем селекции движущихся целей (СДЦ) при обнаружении малоподвижных целей на фоне отражений от подстилающей поверхности, особенно при маловысотном полете носителя РЛС. Интенсивное развитие алгоритмов коррекции инерциальных систем навигации по полю радиолокационного контраста повышает требования к априорной информации по маршруту полета, а также методам моделирования и обработки радиолокационных изображений (РЛИ) местности. Формирование РЛИ при маловысотном полете сопряжено с рядом трудностей, связанных, в частности, с искажениями отображаемой информации, вызванными высокой интенсивностью отражений по боковым лепесткам (БЛ) диаграммы направленности антенны (ДНА). Поэтому разработка алгоритмов просгран-ственно-доплеровской обработки радиолокационной информации и устройств СДЦ для бортовых РЛС (БРЛС) в режиме воздух-поверхность, является современной и актуальной задачей, имеющей существенное научно-практическое значение.

Цели и задачи диссертации

Цель работы - разработка средств повышения эффективности функционирования БРЛС в режиме воздух-поверхность при маловысотном полете носителя РЛС.

Для достижения поставленных целей в работе решены следующие основные задачи:

-разработка и обоснование процедуры формирования РЛИ по маршруту полета на основе данных электронных карт геоинформационных систем (ГИС);

- синтез и анализ алгоритма построения радиолокационных теней для повышения адекватности моделируемых РЛИ в условиях изменяющейся геометрии области тени при маловысотном полете носителя РЛС (полет над сильно пересеченной или горной местностью, зонами городской застройки и т.д.);

- разработка и анализ процедур построения моделирующих фильтров по оценкам спектров мощности радиоотражений (спектрально-дальностным портретам) для имитации воздействия различных видов шумов (собственные шумы приемника РЛС, снекл шумов и т.д.), характерных для практической работы РЛС;

- разработка метода формирования РЛИ подстилающей поверхности, полученного с помощью бортовых радиолокационных систем, рабо-

тающих в режиме доплеровского обужения луча, в передней полусфере при маловысотном полете, и осуществляющего коррекцию искажений, обусловленных отражениями в пределах одной изодопы по БЛ ДНА, форма которых априорно неизвестна;

-проведение анализа эффективности предложенного метода коррекции, а также с дополнительной весовой обработкой спектральных компонент, для сравнения по точности отображаемой информации с известными алгоритмами формирования РЛИ в передней полусфере;

- синтез и обоснование предложенного подхода обнаружения малоподвижных наземных целей путем биспектрального анализа спектра мощности отражений от подстилающей поверхности в когерентно-импульсной БРЛС для выделения сигнала от движущейся цели на фоне отражений по главному лепестку (ГЛ) ДНА;

- разработка метода повышения точности оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей посредством восстановления границ затенений в спектре отражений и последующей обработки сиектрально-дальностного портрета (СДП) радиоотражений на основе алгоритмов фоновой локации.

Методы исследования основаны на статистической радиотехнике, математической статистике, матричном исчислении, параметрическом моделировании случайных процессов, а также геометрических построениях для формирования радиолокационных отражений от различных сред и поверхностей при изменении условий наблюдений. Теоретические методы сочетались с экспериментальными исследованиями, проведенными путем имитационного моделирования и натурных испытаний.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Инвариантная к ракурсу наблюдения методика моделирования радиолокационных сцен по маршруту полёта, основанная на триангуляционной аппроксимации подстилающей поверхности, заданной формируемой гибридной картой, и на разработанной процедуре формирования теней, для различных режимов работы БРЛС в передней полусфере.

2. Процедура коррекции РЛИ, формируемого бортовыми радиолокационными системами с доплеровским обужением луча, в передней полусфере при маловысотном полете, позволяющая достичь выигрыша (в точности отображения радиолокационной сцены) до 6...13,67дБ (в зависимости от конкретной радиолокационной сцены и параметров БРЛС) в сравнении с классическим методом доплеровского обужения, путём размещения на борту дополнительной всенаправленной антенны для формирования вспомогательного приёмного канала и использования получаемой от него информации для компенсации влияния паразитных изодопных составляющих.

3. Алгоритм выделения малоподвижных наземных объектов, сигналы от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области

интенсивных отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны, позволяющий увеличить на 3...7 дБ отношение мощностей сигнал-(помеха+шум) по сравнению с оптимизированным режекторным фильтром. Выигрыш достигается за счет более детального анализа спектра отражений от подстилающей поверхности с учетом динамики изменений спектральных компонент вдоль линии визирования.

Научное и практическое значение

В рамках данной диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

• разработан алгоритм модельного формирования РЛИ по маршруту полета летательного аппарата (ЛА) на основе данных карг ГИС о рельефе местности и видов материалов поверхности;

• разработан метод коррекции искажений радиолокационного изображения, формируемого бортовыми радиолокационными системами с допле-ровским обужением луча, в передней полусфере при маловысотном полете;

• предложен алгоритм выделения малоподвижных объектов, сигналы от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области интенсивных отражений от подстилающей поверхности по ГЛ ДНА;

• проведен сравнительный анализ эффективности оптимизированного режекторного фильтра и фильтра, реализующего высокочастотную фильтрацию спектра отражений, при этом показана целесообразность применения высокочастотной фильтрации в области отражений но ГЛ ДНА (используется дополнительная информативная составляющая, позволяющая повысить точность оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей).

Реализация результатов исследований позволит повысить эффективность навигации летательных аппаратов, обнаружения малоподвижных целей и помехозащищенность системы, что обеспечит улучшение показателей БРЛС в целом.

Реализация и внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в разработки Научно-конструкторского центра видеокомпьютерных технологий (НКЦ ВКТ) ФГУП ГРПЗ по теме «Система комплексной обработки навигационной информации» (СКОНИ), г. Рязань, а также в учебный процесс Рязанского государственного радиотехнического университета при преподавании дисциплин «Радиолокационные системы» и «Теория и техника радиолокационных и радионавигационных систем», в том числе в форме программно-методического обеспечения к лабораторным работам. Внедрения подтверждены соответствующими актами. Научные и практические результаты работы использованы в процессе выполнения 4-х НИР.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на следующих конференциях.

1. Вторая международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2007), г. Суздаль, 2007.

2. 15-я МНТК «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», г. Рязань, 2008.

3. 40-я научно-техническая конференция «Радиотехнические системы и устройства», г. Рязань, 2008.

4. 10-я международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение», г. Москва, 2007.

5. VII международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Самара, 2008.

6. Международная научно-техническая конференция «К 100-летию со дня рождения В.А. Котельникова», г. Москва, 2008.

7. 41-я научно-техническая конференция преподавателей и сотрудников РГРТУ «Радиотехнические системы и устройства», г. Рязань, 2010.

Публикации

Всего опубликовано 18 печатных работ, из них по теме диссертации 13 работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в список ВАК, 5 статей в межвузовских сборниках научных трудов, 5 тезисов докладов на научных конференциях международного и всероссийского уровней. Результаты работы использованы в промежуточных и заключительных отчетах по 4 НИР.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа общим объемом 158 страниц состоит из введения, трех разделов, заключения, приложений и списка литературы, включающего 154 наименования. Иллюстративный материал представлен 51 рисунком и 1 таблицей.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, определены цель и основные задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первом разделе рассмотрены режимы работы БРЛС, приведён обзор методов формирования РЛИ в передней полусфере.

Моделирование РЛИ основывалось на комбинации лучевой и фацет-ной теорий отражения, модифицированной согласно принятой триангуляционной аппроксимации подстилающей поверхности.

В настоящее время появляется возможность использовать ГИС, позволяющие работать с картографической информацией на основе цифровых баз данных, таким образом осуществлен переход к гибридным картам. В

них для элементов ландшафта приводятся географические координаты и семантическая информация, используемые при построении эталонных РЛИ. Таким образом, предложено использовать оцифрованную топофа-фическую карту, дополненную коэффициентами отражения при различных углах облучения, что позволило оценивать эффективную площадь рассеяния участка земной поверхности на любой высоте и под любым углом.

Эталонное ИЛИ формируется на основе цифровой карты местности (ЦКМ) как совокупность точечных фрагментов определенной яркости; при этом предусмотрено использование не только модели ДНА, но и реальной ее формы посредством введения экспериментального массива данных о форме ДНА в различных сечениях.

Упрощенная структура алгоритма моделирования РЛИ может быть представлена следующим образом.

1. Ввод исходных данных: вектор движения носителя РЛС, энергетические параметры РЛС, сектор сканирования и отклонение центра сектора от вектора путевой скорости ЛА.

2. Загрузка формы ДНА (модель или массив экспериментальных данных) и текущего участка ЦКМ.

3. Построение триангуляционной модели подстилающей поверхности и вычисление признаков треугольников: сферических координат относительно БРЛС, эквивалентной площади, коэффициента отражения.

4. Расчет распределения мощности радйоотражений по доплеровским каналам в каждом стробе дальности вдоль линии визирования (формирование спекгрально-далыюстного портрета) при каждом положении ГЛ ДНА в рамках сектора сканирования.

5. Формирование РЛИ в заданном режиме обзора пространства.

Для адекватности предоставляемой информации о радиолокационной обстановке при маловысотном полете алгоритм моделирования дополнен оригинальной процедурой построения теней, учитывающей их изменяющуюся геометрию по мере движения носителя РЛС.

Пример формирования РЛИ по ЦКМ, сформированной по карте ГИС г. Коломны, представлен на рис. 1, на котором в режиме реального луча РЛИ искажено отражениями по БЛ ДНА от объекта, расположенного вне сектора сканирования (см. карту ГИС). Рассматриваемый объект (многопутная железная дорога) находится в области первого БЛ ДНА и, обладая большой эффективной площадью рассеяния (являясь радиоконтрастным объектом), искажает информацию об отражении в анализируемом элементе разрешения, соответствующем текущему направлению ГЛ. В режиме донлеровского обужения луча (ДОЛ) отражениям от подстилающей поверхности по ГЛ ДНА соответствуют определенные доилеровские каналы, которые и анализируются при формировании РЛИ, а мешающие отражения от радиоконтрастного объекта отбрасываются (см. РЛИ в режиме ДОЛ на рис. 1).

радиоконтрастный

и "

РЛИ в режиме реального луча Рис. 1. Исходная карта

и

РЛИ в режиме ДОЛ формируемые РЛИ

Исходная карта ГИС

Отражения но БЛ ДНА от радиоконтрастного объекта

Кар га высот в секторе

Иллюстрированный материал первой главы базируется как на искусственно сконструированном рельефе, так и на реальном ландшафте, в том числе с городской застройкой. Такой подход позволил оценить адекватность предложенного метода моделирования посредством совмещения моделируемого РЛИ и реального, формируемого на боргу летательного аппарата (вертолета), пролетающего над заданным районом местности.

Заключительная часть раздела посвящена синтезу и оптимизации фильтров моделирования на основе моделей авторегрессии-скользящего среднего, что позволило ввести различные виды шумов на основе их статистических моделей.

Во втором разделе решены задачи синтеза и оптимизации метода анализа радиолокационных сцен, позволяющего обеспечить коррекцию искажений РЛИ, обусловленных отражениями по БЛ ДНА, форма кого-

рых априорно неизвестна (решена задача снижения влияния паразитных изодопных составляющих). При этом обработка проводилась отдельно

для каждого у'-го строба, j = О,(Л/ — l), где М - число стробов дальности. Расстояние в пределах строба дальности считалось равным расстоянию R до его середины. Величины, входящие в основное уравнение радиолокации, но не зависящие от пространственного положения и характеристик разрешаемого сегмента поверхности, объединены в нормирующий множитель к: к = Рпер к~ j {(A zf Л4], где Риср - мощность передатчика; к - длина волны излучаемого колебания. В величину С(а, Р) сгруппированы компоненты, определяющие характеристики элемента разрешения, имеющего относительно БРЛС азимут а и угол места Р: С(а, р)=р(а, Р) S(a, Р), где р(а, Р) - усредненный по сегменту поверхности коэффициент отражения; S(a, Р) - эффективная площадь (с учетом угла скольжения электромагнитного излучения) разрешаемого сегмента. Тогда мощность на входе приемника для j--го строба:

Л,Р(а, р) = к G„eр(а, Р) С,ф(а, р) С(а, Р), (1)

где СПСр(а, Р) - коэффициент усиления (КУ) ДНА передатчика в анализируемом направлении; G,ip(а, Р) - КУ ДНА приемника в анализируемом направлении. Выражение (1) даёт возможность сформировать доплеров-ский портрет отражений от подстилающей поверхности в каждом стробе дальности и во всех анализируемых направлениях ГЛ ДНА в пространстве. Для этого воспользуемся соотношением, связывающим угловое положение точки в пространстве с углом, образующим конус равных допле-ровских скоростей у: cos у = cos а ■ cos р. Усредняем параметры выражения (1) в пределах разрешения Ду по углу у, учитывая, что каждому углу у соответствует определенный номер I доплеровского канала:

Pnp(l) = kGnsp(I)Gnp(l)C(l), (2)

гдеС(/) = JC(a,p)db Gnep(/)= JGIK.p(a,P)dY, GIlp(/) = JG„p(a,P)dy.

Дтг/ Ду, ду,

Если ГЛ ДНА занимает Nj дискретных азимутальных положений в пространстве при фиксированном угломестиом положении, го при обзоре пространства в передней полусфере имеются симметричные относительно направления вектора путевой скорости носителя положения ГЛ - дискреты d\ и с/2, а соответствующие им азимуты adx, а<д (соответственно) отличаются знаком: ad\ = -aai- Учитывая сложение мощностей изодопных составляющих, получаем соотношение, определяющее спектральную мощность отражений от подстилающей поверхности в 1-м доплеровском канале при направлении ГЛ ДНА а(/1, соответствующем дискрету d\:

PnP«A) = k [G1Kp(W,) С„р(/,</|) С(/,</,) +GIKp(l,d2) Cap{l,d2) C(I,J2)], (3)

f

пер "

где С(/, ti i) и C(l, d2) - характеристики элементов разрешения, находящихся под углами а(/| и а<д соответственно. При использовании одной приемопередающей антенны G1Kp(/, d])Gl¡p(l, d¡)=G2{l, di) - квадрат КУ по азимутальному направлению aJh которое соответствует направлению ГЛ ДНА G2{l,dl) = G¡-Jl; С„ср(/,d2) Gnp(/,d2)--=C¿-,(/,d2) = Ggn(d2) - квадрат

КУ по БЛ в направлении aí!2 при направлении ГЛ ДНА ad¡.

Мощности Р„р, Рпрд на выходах основного и дополнительного каналов приема (соответственно) в 1-м доплеровском канале могут быть выражены системой уравнений, матричная запись которой может быть представлена следующим образом: ¿G„epGIlpC=P„p, где CT=¡C(c/,) C(d2 )|| - вектор характеристик поверхности с симметричных направлений а,/; и а,й, где символ 1 обозначает операцию транспонирования; l'íp %Ш ^пра(^2)|| -вектор мощностей на входе

приемника; Gncp, Gnp - матрицы КУ передающей и приемной антенн:

GBJÍ(d2) О О О Grj, О О 0 Cm(d2) О о С1Л ст =|ргл СБЛЦ) Сл О О ОII пр I 0 0 О CEJl(d2) Сгл Сд|"

Решение системы дает возможность получить оценки характеристик C{d\), C{d2) отражения разрешаемых элементов поверхности с соответствующих направлений и,л, а,г_, а также КУ БЛ (с/,), Ggn(d2), имеющие смысл весовых коэффициентов паразитных вкладов элементов поверхности в результирующую мощность в пределах одной изодопы. Это позволяет скорректировать искажения.

Для решения использованы численные методы, требующие задания начального приближения. В большинстве случаев начальное приближение будет близко к искомому решению. Например, при использовании фазированных антенных решеток и симметричном электронном отклонении луча относительно нормали к плоскости антенны наблюдаются схожие фазовые искажения, определяющие формы БЛ. С учетом сделанных допущений получено аналитическое решение:

с Сд • U(d2)' -Рпр (4?) + A(d\) • ) j КЛ A(d2)-PB?¡Sdz) + A(dt)-P^M) '

Г,^ с?д-/>пр(^)-Сгл^прд(^) , Сд-у4)-ОглЛРд(4) И«|) =-;-, (-(tí2) =---;---;-•

(°"бл - СГЛ ' GbJI) Сд ' * ' (СБЛ _ ¡71 ' &БЛ )

сгл 0 0

0 СБЛМ) 0

0 0 Сгл

0 0 СыМ)

где = СЛР„Р(с/|) - Сгл^ирд^), = С.,Рир(А) - СглЛ,рд№)-

Моделирование проводилось при аппроксимации формы передающей ДНА суммой двух функций: |зшс(л-)|=|зш(л')/л'| и сферой, необходимой для устранения нолей ДНА, где

х = ^/(а-йу)2 +(Р~Ро)2 ■ Отношение мощности по ГЛ ДНА к мощности по первому БЛ ДНА 13 дБ.

Для сравнения РЛИ, формируемых по рельефу местности (ЦКМ представлена на рис. 2) в различных режимах, было смоделировано эталонное изображение, сформированное на основе идеализированной ДНА, у которой в направлении паразитных изодоп-юоо 2000 зооо хД| ных составляющих нет боковых Рис. 2. ЦКМ с указанием положе- лепестков (КУ БЛ равны нолю). В ния БРЛС и сектора сканирования качестве критерия оценки эффективности предложенного метода в сравнении с классическим алгоритмом ДОЛ использовалась два-норма Д, вектора невязки В':

(5)

где В' - вектор-столбец формируемой разностной матрицы изображения В при 1-м азимутальном направлении а, ГЛ ДНА: матрицы, получаемой в анализируемом режиме работы БРЛС, и эталонной матрицы РЛИ. Для удобства отображения результатов введен нормирующий множитель ). п1ах(В)ииШ1) - максимум яркости эталонной матрицы РЛИ.

/ тах1" эталон /

Кривые, характеризующие эффективность режимов работы БРЛС в анализируемом секторе сканирования, представлены на рис. 3, где штрихпунктирная кривая соответствует режиму реального луча (без ДОЛ); тонкая сплошная - обычному режиму ДОЛ; сплошная жирная - предлагаемому режиму ДОЛ с коррекцией формируемой матрицы РЛИ. Видно, что предложенный метод коррекции уступает классическому режиму ДОЛ лишь в узком секторе переднего обзора, где нет возможности селектировать ГЛ ДНА, очевидно, этот сектор можно оценить заранее и задавать (переключать) режим работы РЛС в соответствии с априорными данными о снижении эффективности ДОЛ с коррекцией в текущем секторе.

Рис. 3. Два-норма векторов невязки

ю 7)

АД. лЬ

30 град

Следует заметить, что искажения можно дополнительно уменьшить, воспользовавшись весовой обработкой спектральных компонент. Для этого достаточно связать норми-

рующие коэффициенты спектральных компонент в области, где нет возможности выделять ГЛ ДНА, с суммой КУ БЛ и КУ ГЛ, взятых с весами, пропорциональными занимаемой ими относительной ширине спектра, соответствующей анализируемому доплеровскому каналу. В качестве КУ БЛ ДНА берутся оценки С£л, формируемые в каждом стробе дальности в соседних доплеровских канатах на предыдущем шаге сканирования ДНА, когда еще была возможность выделения спектральных компонент ГЛ ДНА. Алгоритм формирования С§л(/) можно разбить на рекуррентную процедуру, включающую три этапа. Анализ начинается с положения ГЛ ДНА / = 0, соответствующего максимальному азимутальному отклонению ГЛ ДНА, и продолжается до минимального отклонения. Отдельно рассматриваются оба направления азимутального сканирования.

Алгоритм оценки КУ БЛ ДНА состоит из следующих этапов.

1. Задаваясь КУ ГЛ ДНА и зная распределение мощности в спектре отражений по ГЛ ДНА, оцениваем по (2) величины, не зависящие от ДНА кС{1) во всех доплеровских каналах, полоса которых полностью перекрыта отражениями по ГЛ.

2. На следующем /-м шаге сканирования ГЛ ДНА в пространстве по Р„р(1) одного (или нескольких, что определяется шагом сканирования и шириной ГЛ ДНА) из анализируемых на 1-м шаге доплеровских каналах и оценкам шага 1 находим С2Ы(/).

3. Если разрешения Ду; на краях сектора сканирования достаточно для построения адекватной модели коэффициентов передачи доплеровских каналов с1л(1,1), обусловленных формой и пространственным положением ДНА, то вычисления по пунктам 1-2 алгоритма прекращаются. Если же разрешения на краях сектора сканирования недостаточно, то вычисления (/,/') по пунктам 1-2 проводим в анализируемом секторе сканирования, а затем для каждого С?бл(/,/) проводим аналогичные вычисления, формируя таким образом тензор как послойное наложение N¿2 матриц С£Л(г") с коэффициентами с|л(/,/"), /" = 0,(Л*£/-1), где А^' - число итераций (вычислений по пунктам 1-2), необходимое для построения

адекватно» модели коэффициентов передачи доплеровских каналов. Итоговые коэффициенты передачи вычисляются посредством анализа тензора отдельно вдоль каждого луча /' = 0,(,У</-1), т.е. в сечении плоскостями G= const,?) - фиксированное азимутальное положение ГЛ ДНА и G ¡-J, (I = const, i, /") - фиксированный доплеровский канал.

Два-нормы Д, векторов невязки В', рассчитанные по (5), для формируемых РЛИ в режиме ДОЛ, а также ДОЛ с коррекцией без весовой и с весовой обработкой, представлены на рис. 4.

ции ГЛ ДНА обусловлено снижением веса неправильной интерпретации информации в случае, когда отражения по ГЛ ДНА занимают отличное от целого число доплеровских каналов. Повышается адекватность предоставляемой информации в большем секторе углов, по сравнению с простым алгоритмом ДОЛ с коррекцией.

Также во втором разделе рассмотрены методы оптимального обнаружения сигналов на фоне коррелированных помех, что было необходимо для оценки потенциальных возможностей обработки.

В третьем разделе рассматриваются вопросы выделения малоподвижных наземных целей на фоне интенсивных отражений от коррелированных помех в миллиметровом диапазоне длин волн, которому уделяется всё возрастающее внимание. Одна из причин, обусловливающих этот интерес, заключается в возможности представления спектра отраженного сигнала сверткой двух спектров, один из которых описывает флуктуации сигнала за счет собственных характеристик и перемещений рассеивателя, а другой обусловлен сканированием антенны и движением носителя. Предложен подход, основанный на более детальном анализе спектра мощности отражений от подстилающей поверхности в когерентно-импульсной БРЛС. Выделение малоподвижных наземных целей осуществлено посредством высокочастотной фильтрации (фильтром нулевого фазового сдвига) формируемого СДП.

Дополнительно анализировалась корреляция соответствующих доплеровских каналов в соседних стробах дальности, что позволило разделить отражения, обусловленные неоднородностью поверхности, и отражения ог цели.

-зо1 "

Рис. 4. Два-норма векторов невязки

А дЬ

Как видно из рис. 4, применение весовой обработки позволяет повысить эффективность алгоритма коррекции. Снижение перепадов в векторе невязки в области селек-

Пример СДП, усредненного по 4 выборкам, представлен на рис. 5,

где частотами /] и /2 обозначен интересующий нас ана-

Ллалп шруемми

maxi/',,,)

фрш мен I Офажснпя по

Iдпл

О 11 h+i-,.2^1 Рис. 5. Спектрально-дальностный портрет

лизируемыи в дальнейшем фрагмент, соответствующий области отражений по ГЛ ДНА и первым БЛ ДНА. Радиолокационное изображение, представленное на рис. 5, сформировано на основе аддитивной смеси сиг-

нала, коррелированной помехи и шума при следующих соотношениях мощности компонент: отношение шум/помеха принято равным -30 дБ, ц = -20 дБ - отношение мощностей сигнал-(помеха+шум).

Рассматривался вещественный стационарный одномерный процесс {/>'"(/)}, наблюдаемый в виде дискретной совокупности отсчетов / = 0.(1-1) по набору I = 0, (м -1), где число анализируемых допле-ровских каналов, соответствующих диапазону частот от/1 до/?.

Тройная автокорреляционная функция Я^'\к,[) процесса {р~'\1)}:

/=о

(6)

где к = (~L + \\(L -l), t = (-¿ + l),U-l). Биспектр Ву{п,т):

В[!\п,т)

L-1

2 L

L-1 __ у

If k=-L+1 /=-/.+■

~Z Ry{k,t)ex p

IL -1

{k

n + tm)

(7)

«=(-£+1),.,,,(¿+1), »/=(-¿+1),...,(¿+1) - номера независимых отсчетов. Рекурсивный алгоритм оценки амплитудного Фурье-спектра сигнала:

^''(и-ют

4

¡ = 0,(l-l), w = 0,(i-l).

(8)

В качестве процесса {/? (/)} рассмотрим фрагмент /-й строки анализируемого СДП в полосе частот [/],/> ] (см. рис. 5), соответствующей дальности, на которой содержится отраженный сигнал от цели (см.

И))

высокочас-

Рис. 6. Анализируемый процесс

рис. 6). Результат тотной фильтрации входной выборки на основе оценок биспектра

(см. рис. 7) представлен на рис. 8.

Для более детального исследования предложенного алгоритма обработки рассчитаны характеристики \в';'(и./»)| обнаружения (ХО) и проведено их

сравнение с результатами фильтрации оптимальным (ОФ) и оптимизированным режекторным фильтрами. Под оптимизированным режекторным фильтром (ОРФ) понимается режекторный фильтр, по-( ишр'.! у >2 строенный по априорно известной

корреляционной матрице помехи и адаптирующий свой порядок с це-

„ -, г лью максимизации коэффициента

Рис. 7. Биспектр ^

улучшения отношения сигнад-

(помеха+шум), достигаемого в системе режектор-накопитель.

На рис. 9 представлены ХО для двух позиций цели, при этом видно, что оба метода проигрывают * ОФ, но предлагаемый метод усту-Рис. 8. Результат обработки пает и 0РФ в области слабых отражений от коррелированной по-

мехи (позиция цели № 0).

При перемещении спектральной компоненты цели в область интенсивных отражений (позиция № 2) от пассивной помехи, поступающих по ГЛ ДНА, у фильтра, формируемого на основе биснектральных оценок (БФ), наблюдаются незначительные изменения в ХО, а у ОРФ ХО резко уходят вправо, проигрывая в д предложенному методу по уровню /3=0,8 до 4 дБ.

Для более наглядной визуализации сравнения двух методов фильтрации на рис. ! 0 представлена разница АО вероятностей правильного обнаружения цели в БФ и ОРФ: АО = Оьф - 0ОРФ для всех анализируемых положений цели в области отражений но ГЛ ДНА (см. рис. 6). Нетрудно

видеть, что предложенный метод наиболее эффективен при выделении целей в области интенсивных коррелированных отражений, т.е. для обнаружения малоподвижных наземных объектов. Сравнительный анализ эффективности выделения малоподвижных объектов предложенным алгоритмом и общеизвестными методами СДЦ (на примере оптимизированного режекторного фильтра) показал наличие выигрыша в коэффициенте улучшения по мощности до Ад = д0РФ - с/бф = 7 дБ по уровню вероятности правильного обнаружения £) = 0,8 при вероятности ложной тревоги Л=10"3 (см. рис. 10).

На основе диссертационных исследований разработано программно-методическое обеспечение, предназначенное для проведения лабораторных и курсовых работ, также совместно с кафедрой электронно-вычислительных машин РГРТУ разработан пакет программ априорного формирования РЛИ по маршруту полета ЛА, что позволило оценить адекватность разработанной модели на основе сопоставления модельных и реальных РЛИ местности, полученных в ходе натурных испытаний БРЛС миллиметрового диапазона длин волн.

В заключении подведены итоги диссертационной работы и сформулированы её основные научные и практические результаты, которые сводятся к следующему.

• Разработана методика моделирования РЛИ земной поверхности. Полученные в результате имитационного моделирования радиолокационные изображения были использованы в экспериментальной части работы. Предложенная методика обеспечивает:

- возможность априорного формирования РЛИ сцен местности по маршруту полета в различных режимах работы БРЛС, т.е. формируется база данных эталонных РЛИ;

- триангуляционную аппроксимацию поверхности, что позволило разработать оригинальный алгоритм построения теней, повышающий адекватность моделируемых РЛИ при маловысотном полете носителя РЛС или в условиях горной местности;

- инвариантность методики моделирования радиолокационных сцен к ракурсу наблюдения за счёт использования предлагаемой гибридной карты местности (тензор с дополнительными матрицами рассеяния), формируемой на основе карт геоинформационных систем.

• Разработан алгоритм коррекции РЛИ подстилающей поверхности, полученного с помощью бортовых радиолокационных систем, работающих в режиме доплеровского обужения луча, в передней полусфере при маловысотном полете. Алгоритм осуществляет коррекцию искажений, обусловленных отражениями в пределах одной изодопы по боковым лепесткам ДНА, форма которых априорно неизвестна. Сравнительный анализ эффективности методов формировании РЛИ в БРЛС показал, что величина

выигрыша, в сравнении с классическим режимом ДОЛ, составляет 6... 13,67 дБ и достигает максимума в миллиметровом диапазоне как при непосредственном применении, так и с разработанной дополнительной весовой обработкой спектральных компонент, соответствующих отражениям по ГЛ ДНА.

• Предложен алгоритм обнаружения малоподвижных наземных целей на фоне отражений по главному лепестку диаграммы направленности антенны. Сущность алгоритма заключается в предварительной высокочастотной фильтрации (фильтром нулевого фазового сдвига) части спектраль-но-дальностного портрета отражений от подстилающей поверхности. Коэффициенты фильтра формируются путем биспектрального анализа спектра мощности отраженного сигнала когерентно-импульсной БРЛС.

• Проведен анализ характеристик обнаружения алгоритма селекции малоподвижных наземных целей на основе высокочастотной фильтрации. При этом пороговые сигналы получены аналитически методом собственных значений. Сравнительный анатиз предложенною метода и метода на основе оптимизированного режекгорного фильтра показал, что величина выигрыша в отношении мощностей сигнал-(помеха+шум) составила до 3...7 дБ при вероятностях правильного обнаружения /5-0,8 и ложной тревоги /-МО1.

• Показано, что восстановление границ затенений в спектре отражений и последующая обработка СДГ1 на основе алгоритмов фоновой локации с анализом динамики изменений спектральных компонент вдоль линии визирования позволили выделить в спектре компоненту, обусловленную теневым полем цели, что дало возможность оценить угловые координаты и скорость наземных малоподвижных объектов без компенсации собственной скорости носителя РЛС.

• Разработан программный модуль, используемый в учебном процессе РГРТУ, для анализа режимов работы БРЛС, исследования пассивных помех от подстилающей поверхности и радиолокационных изображений.

В приложениях приведены: список условных обозначений н аббревиатур, встречающихся в тексте диссертации; результаты экспериментальных исследований на основе совмещения РЛИ, полученных имитационным моделированием и при натурных испытаниях; математическое описание метода собственных значений, используемого для расчета характеристик обнаружения; копии актов внедрения результатов, полученных в рамках данной диссертационной работы.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

КЮкинС.А. Моделирование радиоотражений от подстилающей поверхности при неоднозначном измерении дальности // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем: межвуз. сб. науч.

тр./ иод ред. А.Н. Пылькина - М.: Горячая линия - Телеком, 2007 - С. 6164.

2. Юкин С.А. Алгоритмы распознавания типов радиолокационных помех по ковариационным моментам выборки / A.B. Гуменюк, A.C. Логинов, И.С. Холопов, С.А. Юкин // Цифровая обработка сигналов и ее применение: труды РНТОРЭС им. A.C. Попова.- М., 2008.- Том 1.— С. 388-391.

3. Гуменюк A.B., Юкин С.А. Оценка коэффициентов адаптации ре-жекторного фильтра параллельной структуры // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: материалы 15-й Международной научно-технической конференции. Часть 1,-Рязань: РГРТУ, 2008,- С 75-77.

4. Андреев В.Г., Юкин С.А. Методика моделирования радиоизображений подстилающей поверхности при наличии радиолокационных теней // Акустооптические и радиолокационные .методы измерений и обработки информации; вып. 2: труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова, Рос. Секция IEEE.- М.: РНТОРЭС им. A.C. Попова, 2007,- С. 187-191.

5. Андреев В.Г., Юкин С.А. Формирование радиолокационного изображения подстилающей поверхности по цифровой топографической карте // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Вып. 21.- Рязань: РГРТУ, 2007.- С. 25-31.

6. Андреев В.Г., Юкин С.А. Математическое моделирование радиолокационных эталонов в системах навигационного обеспечения // Физика и технические приложения волновых процессов: тезисы докладов VII МНТК, посвященной 150-летию со дня рождения А.С.Попова: Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» / иод ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового- Самара: Самарское книжное издательство, 2008,- С. 61-62.

7. Юкин С.А. Исследование радиолокационного изображения поверхности земли при маловысотном полете // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах: межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4,- Рязань: РГРТУ, 2008,- С. 70-75.

8. Юкин С.А. Коррекция формируемого на базе бортовых радиолокационных систем яркостного портрета подстилающей поверхности // Методы и устройства передачи и обработки информации: межвуз. сб. науч. тр. Вып. 10/ под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина.- М.: Радиотехника, 2008.-С. 230-237.

9. Андреев В.Г., Юкин С.А. Коррекция радиолокационного изображения, формируемого в режиме доплеровского обужения луча // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Вып. 25-Рязань: РГРТУ, 2008,- С. 39-44.

10. Андреев В.Г., ЮкинС.А. Формирование радиолокационного изображения поверхности в передней полусфере при маловысотном полете II Международная научно-техническая конференция к 100-летию со дня рождения В.А. Когельникова: Москва, 21-23 октября 2008: тезисы докладов.-М.: Издательский дом МЭИ, 2008.- С. 162-164.

11. Юкин С.А. Формирование амплитудно-частотной характеристики фильтра обработки изображения в бортовой системе на основе бис-пектральных оценок // Методы и устройства передачи и обработки информации: межвуз. сб. науч. тр. Вып. 11/ под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина- М.: Радиотехника, 2009.- С. 309-316.

12. Андреев В.Г., Юкин С.А. Биспектральный анализ радиоотражений в задаче селекции наземных движущихся целей // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Вып. 29 - Рязань: РГРТУ, 2009.- С. 7-11.

13. Юкин С.А. Разработка программного обеспечения по формированию радиолокационного изображения поверхности Земли // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах: межвуз. сб. науч. тр. Вып.5 / Рязань: РГРТУ, 2009.- С. 72-77.

14. Разработка архитектуры, математического и программного обеспечения системы комплексной обработки информации для БПЛА с целью обеспечения высокоточной навигации: отчет о НИР (закл.) / РГРТУ; Науч. рук. Злобин В.К.- Тема №3-06; ЖР01200602603,- Рязань, 2006.173 е.- Соисполн.: Логинов A.A., Елесина С.И., Юкин С.А. и др.

15. Разработка программного стенда для моделирования системы комплексной обработки радиолокационной и цифровой картографической информации для коррекции навигационных параметров: отчет о НИР (закл.) / РГРТУ; Науч. рук. Злобин В.К,- Тема №1-07; №ГР01200701843.- Рязань, 2008.-204 е.- Соисполн.: Логинов A.A., Елесина С.И., Юкин С.А. и др.

16. Разработка технологии комплексной обработки радиолокационной и телевизионной (тепловизионной) информации: отчет о НИР (закл.) / РГРТУ; Науч. рук. Злобин В.К.- Тема №3-08; №ГР01200810601,- Рязань, 2009 - 157 е.— Соисполн.: КошелевВ.И., Логинов A.A., ЮкинС.А. и др.

ЮКИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ПРИ МАЛОВЫСОТНОМ ПОЛЁТЕ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 05.04.2010. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 103.

ООО «ПОЛИГРАФ». 390025, г. Рязань, ул. Нахимова, 13

ВВЕДЕНИЕ.

1 Синтез моделей радиолокационных изображений в обзорно-прицельных радиолокационных комплексах.

1.1 Параметры обзорно-прицельных РJIC.

1.2 Моделирование радиоотражений.

1.2.1. Моделирование радиоотражений от земли при триангуляционной аппроксимации поверхности.

1.2.2. Формирование спектрально-дальностных портретов и построение РЛИ на их основе.

1.3 Построение фильтров моделирования и обработки радиоотражений.

1.3.1. Синтез формирующего фильтра.

1.3.2. Критерии качества для оптимизации моделей отражений.

1.4 Выводы по главе.:.

2 Анализ радиолокационных сцен.

2.1 Коррекция влияния отражений по боковым лепесткам.

2.1.1. Вводные замечания.

2.1.2. ДОЛ с коррекцией.

2.1.3. Анализ эффективности коррекции.

2.2 Выделение объектов на фоне пассивных помех от земной поверхности.

2.2.1. Вводные замечания.

2.2.2. Статистическое описание сигналов и помех.

2.2.2. Оптимальное обнаружение сигналов на фоне коррелированных помех.

2.2.3. Построение обеляющего фильтра на основе модели мешающих отражений.

2.3 Выводы по главе.

3 Выделение движущихся наземных целей.

3.1 Вводные замечания.

3.2 Обнаружение движущихся наземных целей при картографировании поверхности земли.

3.2.1. Формирование амплитудно-частотной характеристики фильтра обработки на основе биспектральных оценок.

3.2.2. Сравнительный анализ эффективности на основе характеристик обнаружения.

3.3 Повышение точности оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей.

3.4 Выводы по главе.

Историческая справка

Термин локация (и его всевозможные производные) произошел от латинского слова locatio - размещение, распределение и означает определение местоположения объекта по сигналам (звуковым, тепловым, оптическим, электромагнитным волнам и др.), излучаемым самим объектом (пассивная локация) или отраженным от него сигналом, излучаемым самим устройством (активная локация).

В научно-исторической литературе [1] радиолокацию иногда называют одним из «чудес XX века». Она возникла тогда, когда к концу 30-х годов бомбардировочная авиация стала грозной силой, и остро встала проблема обеспечения надежности противовоздушной обороны войск и территории страны. По тонкости и остроумию применяемых приемов она превосходит все, что радиотехника дала в последующем радиосвязи, радионавигации, телевидению и т.п. [1, 2].

Начиная с 1979 г. на вооружение поступали импульсно-доплеровские (ИД) радиолокационные станции (PJIC), обеспечивающие эффективное обнаружение воздушных целей на фоне отражений от земли. Так, на самолете МиГ-31 была установлена импульсно-доплеровская PJIC «Заслон» с режимом высоких частот повторения импульсов (ВЧП), обеспечивающая обнаружение воздушных целей на расстоянии до 300 км. Характерной особенностью для этой PJIC было то, что в ней использовалась в качестве антенны фазированная антенная решетка (ФАР). Ее применение позволяло одновременно атаковать ракетами 4 цели. Импульсно-доплеровские PJIC устанавливаются и на всех модификациях самолета МиГ-29, с 1982г. на самолете МиГ-29 установлена ИД PJIC типа РЛПК-29. ИД PJIC устанавливаются и на современных вертолетах. В обзорно-прицельных радиолокационных комплексах все большее внедрение получает аппаратура миллиметрового диапазона длин волн [3-5].

Актуальность темы

Обнаружение движущихся целей на фоне пассивных помех является одной из важнейших проблем, с которыми приходится сталкиваться при разработке PJIC различного назначения. Одним из научных направлений в решении указанной проблемы является теория обнаружения сигналов на фоне помех, которая располагает методами анализа и синтеза алгоритмов обработки в устройствах селекции движущихся целей (СДЦ) и в адаптивных антенных решетках (ААР), а также методами адаптивной цифровой фильтрации. Эти направления широко представлены в работах отечественных и зарубежных ученых Т. Мураками, Р. Джонсона, Д. Бартона, JI.A. Вайнштейна, В.Д. Зубакова, Ю.Б. Кобзарева, Г.П. Тартаковского,

A.А. Курикши, П.А. Бакулева, В.Н. Юдина, Я.Д. Ширмана, Ю.Г. Сосулина,

B.А. Лихарева, В.М. Стёпина, В.Н. Манжоса, В.В. Григорина-Рябова, А.П. Лукошкина и др. Широко известны работы научных коллективов кафедры радиолокации Московского авиационного института, а также проводимые в данной области исследования и разработки на Фазотрон-НИИР и в Научно-конструкторском центре видеокомпьютерных технологий (НКЦ ВКТ) ФГУП ГРПЗ.

В настоящее время для обработки радиолокационной информации широко применяются цифровые методы, что обусловлено их преимуществами по сравнению с аналоговыми [6-8]. Развитие цифровых методов позволило повысить эффективность устройств СДЦ за счет создания радиолокационных карт помех, использования быстрых дискретных преобразований, в частности быстрого преобразования Фурье (БПФ) [9-12]. Продолжаются интенсивные теоретические и экспериментальные исследования адаптивных цифровых устройств (АЦУ) СДЦ, способных обнаруживать цели на фоне пассивных помех с изменяющимися в широких пределах во времени и в пространстве характеристиками [13-20], что особенно актуально для бортовых радиолокационных систем (БРЛС). В перечисленных источниках в качестве перспективных рассматриваются алгоритмы параметрической оценки, максимальной энтропии, процедуры ортогонализации Грама-Шмидта и использования БПФ. Не менее интенсивно осуществляются исследования и в области создания ААР, пригодных для использования в когерентно-импульсных PJIC [21-26]. Здесь отдается предпочтение рекуррентным алгоритмам обработки, предпроцессорам, осуществляющим ортогонализацию Грама-Шмидта, адаптации с предварительным формированием лучей. Неугасающий интерес к синтезу адаптивных алгоритмов обработки свидетельствует о том, что проблема полностью не решена и поиски адаптивных алгоритмов, удовлетворяющих противоречивому требованию получения максимального отношения мощности сигнала к аддитивной смеси помехи и шума (ОСПШ) при жестких ограничениях на временные и вычислительные затраты, ведутся в различных направлениях [27-29].

Необходимо отметить основные недостатки существующих алгоритмов обработки радиолокационной информации. Первый из них связан с тем, что при равенстве или близости радиальных скоростей цели и источника помехи (например, обнаружение малоподвижных наземных объектов) эффективность устройств СДЦ падает [13]. Второй недостаток обусловлен тем, что эффективность ААР уменьшается при близости направлений прихода электромагнитных волн, отраженных от цели и источника помехи. Отметим также, что эффективность АЦУ СДЦ уменьшается при равенстве или близости доплеровских фаз сигнала и помехи, при этом истинные радиальные скорости и соответствующие им доплеровские частоты могут значительно отличаться. Этот недостаток особенно характерен для режимов импульсной PJIC, обеспечивающих однозначное измерение дальности. Кроме того, на эффективность АЦУ СДЦ и ААР существенно влияет точность оценки параметров пассивных помех.

Проведенный анализ современных источников по теме диссертационной работы показал существенное снижение эффективности систем СДЦ при обнаружении малоподвижных целей на фоне отражений от подстилающей поверхности, особенно при маловысотном полете носителя БРЛС. В связи с этим разработка алгоритмов пространственно-доплеровской обработки радиолокационной информации и устройств селекции целей для бортовых радиолокационных систем в режиме воздух—поверхность является современной и актуальной задачей, имеющей научно-практическое значение.

Решение задачи выделения наземных объектов на фоне интенсивных отражений от подстилающей поверхности даст возможность существенно расширить возможности современных локационных систем. Так, например, осуществить навигационную привязку носителя PJIC к местности по её электронной карте, решить проблему повышения безопасности маловысотных полётов ДА, в том числе, в горной местности, повысить точность целеуказания и т.д.

Цель работы

Основной целью работы является разработка средств повышения эффективности функционирования БРЛС в режиме воздух-поверхность при маловысотном полете носителя РЛС.

Поставленная цель работы достигается решением следующих задач:

- разработка и обоснование процедуры формирования РЛИ по маршруту полета, использующей триангуляционную аппроксимацию поверхности и данные электронных карт геоинформационных систем (ГИС);

- синтез и анализ алгоритма построения радиолокационных теней для повышения адекватности моделируемых РЛИ в условиях изменяющейся геометрии области тени при маловысотном полете носителя РЛС (полет над сильно пересеченной или горной местностью, зонами городской застройки и т.д.);

-разработка и анализ процедур построения моделирующих фильтров по оценкам спектров мощности радиоотражений (спектрально-дальностным портретам) для имитации воздействия различных видов шумов (собственные шумы приемника РЛС, спекл шумов и т.д.), характерных для практической работы РЛС;

-разработка метода формирования РЛИ подстилающей поверхности, полученного с помощью бортовых радиолокационных систем, работающих в режиме доплеровского обужения луча (ДОЛ), в передней полусфере при маловысотном полете, и осуществляющего коррекцию искажений, обусловленных отражениями в пределах одной изодопы по боковым лепесткам (БЛ) ДНА, форма которых априорно неизвестна; проведение анализа эффективности предложенного метода коррекции, а также с дополнительной весовой обработкой спектральных компонент, для сравнения по точности отображаемого РЛИ с известными алгоритмами формирования РЛИ в передней полусфере; синтез и обоснование нового, эффективного подхода обнаружения малоподвижных наземных целей путем биспектрального анализа спектра мощности отражений от подстилающей поверхности в когерентно-импульсной БРЛС для выделения сигнала от движущейся цели на фоне отражений по главному лепестку (ГЛ) ДНА; разработка метода повышения точности оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей посредством восстановления границ затенений в спектре отражений и последующей обработки СДП на основе алгоритмов фоновой локации.

Методы анализа

В работе использовались методы статистической радиотехники, математической статистики, матричного исчисления, численные методы вычислительной математики, параметрического моделирования случайных процессов, а также физические основы формирования радиолокационных отражений от различных сред при изменении условий наблюдений. Данные теоретические методы сочетались с экспериментальными исследованиями на основе имитационного моделирования и натурных испытаний.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Инвариантная к ракурсу наблюдения методика моделирования радиолокационных сцен по маршруту полёта, основанная на триангуляционной аппроксимации подстилающей поверхности, заданной формируемой гибридной картой, и на разработанной процедуре формирования теней, для различных режимов работы БРЛС в передней 8 полусфере.

2. Процедура коррекции РЛИ, формируемого бортовыми радиолокационными системами с доплеровским обужением луча, в передней полусфере при маловысотном полете, позволяющая достичь выигрыша (в точности отображения радиолокационной сцены) до 6. 13,67 дБ (в зависимости от конкретной радиолокационной сцены и параметров БРЛС) в сравнении с классическим методом доплеровского обужения, путём размещения на борту дополнительной всенаправленной антенны для формирования вспомогательного приёмного канала и использования получаемой от него информации для компенсации влияния паразитных изодопных составляющих.

3. Алгоритм выделения малоподвижных наземных объектов, сигналы от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области интенсивных отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны, позволяющий увеличить на 3.7 дБ отношение мощностей сигнал-(помеха+шум) по сравнению с оптимизированным режекторным фильтром. Выигрыш достигается за счет более детального анализа спектра отражений от подстилающей поверхности с учетом динамики изменений спектральных компонент вдоль линии визирования.

Научное и практическое значение

В рамках данной диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

• разработан алгоритм модельного формирования РЛИ по маршруту полета летательного аппарата (ЛА) на основе данных карт ГИС о рельефе местности и видов материалов поверхности;

• разработан метод коррекции искажений радиолокационного изображения, формируемого бортовыми радиолокационными системами в режиме ДОЛ, в передней полусфере при маловысотном полете;

• предложен алгоритм выделения малоподвижных объектов, сигналы 9 от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области интенсивных отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны (на фоне коррелированной помехи);

• проведен сравнительный анализ эффективности оптимизированного режекторного фильтра и фильтра, реализующего высокочастотную фильтрацию спектра отражений, при этом показана целесообразность применения высокочастотной фильтрации в области отражений по главному лучу ДНА (появляется дополнительная информативная составляющая, позволяющая повысить точность оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей).

Реализация результатов исследований позволит повысить эффективность навигации летательных аппаратов, обнаружения малоподвижных целей и помехозащищенность системы, что обеспечит улучшение показателей качества БРЛС в целом.

Внедрение научных результатов

Результаты диссертационной работы внедрены в разработки Научно-конструкторского центра видеокомпьютерных технологий (НКЦ ВКТ) ФГУП ГРПЗ по теме «Система комплексной обработки навигационной информации» (СКОНИ), г. Рязань, а также в учебный процесс Рязанского государственного радиотехнического университета при преподавании дисциплин «Радиолокационные системы» и «Теория и техника радиолокационных и радионавигационных систем», в том числе в форме программно-методического обеспечения к лабораторным работам. Внедрения подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на следующих конференциях.

1. Вторая международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2007), г. Суздаль, 2007.

2. 15-я МНТК «Проблемы передачи и обработки информации в сетях

10 и системах телекоммуникаций», г. Рязань, 2008.

3. 40-я научно-техническая конференция «Радиотехнические системы и устройства», Рязань, 2008.

4. 10-я международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение», г. Москва, 2007.

5. VII международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», Самара, 2008.

6. Международная научно-техническая конференция «К 100-летию со дня рождения В.А. Котельникова», Москва, 2008.

7. 41-я научно-техническая конференция «Радиотехнические системы и устройства», Рязань, 2010.

Публикации

Всего опубликовано 18 печатных работ, из них по теме диссертации 13 работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в список ВАК, 5 статей в межвузовских сборниках научных трудов, 5 тезисов докладов на научных конференциях международного и всероссийского уровней. Результаты работы использованы в промежуточных и заключительных отчетах по 4 НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и приложений. Общий объем диссертации 158 страниц, включая библиографический список из 154 источников.

3.4 Выводы по главе

Проведен анализ методов селекции движущихся целей как для наземных так и для бортовых РЛС в условиях интенсивных отражений от подстилающей поверхности по боковым лепесткам ДНА. Рассмотрены режимы СДЦ в БРЛС по обнаружению малоподвижных наземных целей при картографировании поверхности земли.

Предложен алгоритм выделения малоподвижных объектов, сигналы от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области интенсивных отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны. Выделение осуществлено посредством высокочастотной фильтрации (фильтром нулевого фазового сдвига) на основе биспектральных оценок радиолокационного изображения, формируемого бортовой когерентной радиолокационной системой.

Проведен сравнительный анализ эффективности на основе характеристик обнаружения предложенного метода и общеизвестных методов СДЦ, на примере оптимизированного режекторного фильтра. Величина выигрыша по мощности в отношении сигнал/(помеха+шум) в сравнении с оптимизированным режекторным фильтром составила до Л<? = #0Рф -#бф =7дБ по уровню вероятности правильного обнаружения

Z>=0,8 при вероятности ложной тревоги F = 10~3.

Показано, что восстановление границ затенений в спектре отражений и обработка на основе алгоритмов фоновой локации позволяет повысить точность оценки угловых координат и скорости наземных малоподвижных целей, посредством снижения веса оценки собственной скорости носителя РЛС. Таким образом, достигаемый технический результат - повышение точности определения скорости и истинных координат движущейся наземной цели на формируемом радиолокационном изображении местности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате выполнения цикла исследований проанализированы варианты повышения эффективности бортовых радиолокационных систем при маловысотном полете.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

• Разработана методика моделирования РЛИ земной поверхности. Полученные в результате имитационного моделирования радиолокационные изображения были использованы в экспериментальной части работы. Предложенная методика обеспечивает:

- возможность априорного формирования РЛИ сцен местности по маршруту полета в различных режимах работы БРЛС, т.е. формируется база данных эталонных РЛИ;

- триангуляционную аппроксимацию поверхности, что позволило разработать оригинальный алгоритм построения теней, повышающий адекватность моделируемых РЛИ при маловысотном полете носителя РЛС или в условиях горной местности;

-инвариантность методики моделирования радиолокационных сцен к ракурсу наблюдения за счёт использования предлагаемой гибридной карты местности (тензор с дополнительными матрицами рассеяния), формируемой на основе карт геоинформационных систем.

• Разработан алгоритм коррекции РЛИ подстилающей поверхности, полученного с помощью БРЛС, работающих в режиме ДОЛ, в передней полусфере при маловысотном полете, осуществляющий коррекцию искажений, обусловленных отражениями в пределах одной изодопы по боковым лепесткам ДНА, форма которых априорно неизвестна. Проведен сравнительный анализ эффективности методов формировании РЛИ в БРЛС, показавший выигрыш (в точности отображения радиолокационной сцены) до 6. 13,67 дБ (в зависимости от конкретной радиолокационной сцены и параметров БРЛС) в сравнении с классическим методом доплеровского обужения. Анализ эффективности предложенного алгоритма показал наибольшую эффективность в миллиметровом диапазоне как при непосредственном применении, так и с дополнительной весовой обработкой спектральных компонент, соответствующих отражениям по ГЛ ДНА.

• Предложен алгоритм выделения малоподвижных наземных объектов, сигналы от которых попадают в доплеровские каналы, соответствующие области интенсивных отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны, позволяющий увеличить на 3.7 дБ отношение мощностей сигнал -(помеха+шум) по сравнению с оптимизированным режекторным фильтром при вероятностях правильного обнаружения D=0,8 и ложной тревоги F = 10 . Выигрыш достигается за счет более детального анализа спектра отражений от подстилающей поверхности с учетом динамики изменений спектральных компонент вдоль линии визирования.

• Показано, что восстановления границ затенений в спектре отражений и последующая обработка СДП на основе алгоритмов фоновой локации с анализом динамики изменений спектральных компонент вдоль линии визирования позволили выделить в спектре компоненту, обусловленную теневым полем цели. Выделение данной компоненты дало возможность оценить угловые координаты и скорость наземных малоподвижных целей без компенсации собственной скорости носителя РЛС.

• Разработан программный модуль, включенный в учебный процесс, для анализа режимов работы БРЛС, исследования пассивных помех от подстилающей поверхности и радиолокационных изображений в БРЛС.

Таким образом, достигнута поставленная цель работы, заключающаяся в разработке средств повышения эффективности функционирования БРЛС в режиме «воздух-поверхность» при маловысотном полете носителя РЛС.

1. ЛобановМ. М. Из прошлого радиолокации. М.: Воениздат, 1969212 с.

2. Рабиновитц С.Дж. Цифровые методы в радиолокации / С.Дж. Рабиновитц, Ч.Х. Гейджер, Э. Брукнер, Ч.Э. Мюэ, Ч.М. Джонсон // ТИИЭР- Том 73.- №2.- 1985.-С. 182-198.

3. Антипов В.Н. Основные направления развития авиационных бортовых РЛС / В.Н. Антипов, В.И. Меркулов, О.Ф. Самарин, B.C. Чернов // Успехи современной радиоэлектроники.- 2009.- № 10 С. 7-29.

4. Быстров Р.П. Методы современной радиолокации и системы обработки сигналов / Р.П. Быстров, Е.В. Кузнецов, А.В. Соколов, Ю.С. Чесноков // Зарубежная радиоэлектроника. 2005 № 9.- С. 11-28.

5. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. / С.Л. Марпл-мл. М.: Мир, 1990 - 584 с.

6. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации-М.: Сов. радио, 1974.-432 с.

7. Айфичер Э.С., Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов: практический подход: пер. с англ. / Э.С. Айфичер, Б.У. Джервис 2-е изд. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2004 - 992 с.

8. Вишин Г.М. Селекция движущихся целей-М.: Воениздат, 1966.-276 с.

9. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) / под ред. В.В. Григорина-Рябова. М.: Советское радио, 1970.- 680 с.

10. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника- Нью-Йорк- 1970: пер. с англ. (в четырех томах) /под общей ред.

11. К.Н.Трофимова.-М.: Сов. радио, 1978.

12. Ширман Я.Д., МанжосВ.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981— 416 с.

13. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. М.: Радиотехника, 2004.- 320 с.

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

15. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова.- М.: Радиотехника, 2003- 416 с.

16. Гейстер С.Р. Адаптивное обнаружение-распознование с селекцией помех по спектральным портретам Минск: Изд. воен. акад. Респ. Беларусь-2000.- 172 с.

17. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах.41. /Под ред. А.И. Канащенкова и В.И.Меркулова.- М.: Радиотехника, 2004.-312 с.

18. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах.42. / Под ред. В.И. Меркулова М.: Радиотехника, 2007.- 304 с.

19. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем.- М.: Радиотехника, 2003- 400 с.

20. Радиолокационные станции воздушной разведки / под ред. Г.С. Кондратенкова.-М.: Воениздат, 1983.-152 с.

21. Обнаружение движущихся объектов / под ред. П.А. Бакута М.: Сов. радио, 1980.-288 с.

22. Bassem R. Introduction to radar analysis / Mahafza Boca Raton etc.: CRC press, 1998.-325 p.

23. Орлова M.B. Обработка сигналов в комплексированных системахближней локации Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007 - 76 с.

24. Хохлов В.К. Обнаружение, распознавание и пеленгация объектов в ближней локации М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 - 336 с.

25. Carpentier М.Н. Principles of modern radar systems. London; Boston: Artech house, 1988.-303 p.

26. Иванов Ю.В. Методы обработки сигналов в когерентно-импульсных PJIC / Ю.В. Иванов, Ю.В. Родионов, В.А. Синицын и др. // Зарубежная радиоэлектроника. 1988 №11- С. 3-20.

27. Канащенков А.И. Облик перспективных бортовых радиолокационных систем. Возможности и ограничения / А.И. Канащенков, В.И. Меркулов, О.Ф. Самарин М.: ИПРЖР, 2002.- 176 с.

28. Обнаружение и распознавание объектов радиолокации: Коллективная монография / под ред. А.В. Соколова М.: Радиотехника, 2007.- 176 с.

29. Киселев А.З. Теория радиолокационного обнаружения на основе использования векторов рассеяния целей / А.З. Киселев. 2-е изд-ие перераб. и доп.- СПб.: Наука, 2005.-295 с.

30. Верба B.C. Обнаружение наземных объектов: радиолокационные системы обнаружения и наведения воздушного базирования- М.: Радиотехника, 2007 360 с.

31. Радиотехнические и радиооптические системы / под ред. Э.А. Засовина- М.: Круглый год, 2001 752 с.

32. Красюк Н.П. Влияние тропосферы и подстилающей поверхности на работу РЛС / Н.П. Красюк, В.Л. Коблов, В.Н. Красюк М.: Радио и связь, 1988.-216 с.

33. Многофункциональные радиолокационные системы /под ред. Б.Г. Татарского-М.: Дрофа, 2007.-282 с.

34. Саблин В.Н. Разведывательно-ударные комплексы ирадиолокационные системы наблюдения земной поверхности М.: ИПРЖР, 2002.- 181 с.

35. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли- М.: Радиотехника, 2005.- 368 с.

36. Орлов М.С. Обработка сигнала в самолетных РЛС с синтезированием при переднем обзоре // Радиотехника. 1995 № 3 — С. 9-12.

37. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение в передней зоне обзора бортовой радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны // Радиотехника. 2004- № 1.- С. 47-49.

38. Витязев В.В. Способы и алгоритмы формирования радиолокационного изображения в режиме доплеровского обужения луча / В.В. Витязев, Г.Н. Колодько, С.В. Витязев //Цифровая обработка сигналов. 2006.-№3.-С. 31-41.

39. Федоров В.А. Методы и устройства обработки сигналов в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях- Рязань: РГРТУ, 2006.-48 с.

40. Субботин С.В., Большаков Д.Ю. Оценка мешающих отражений при облучении земной поверхности сверхширокополосным сигналом / Журнал радиоэлектроники 2007. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/win/jun07/2/text.html#e2.

41. Савостьянов В.Ю. Использование доплеровского обострения луча в режиме обхода препятствий одноканальных PJIC //Радиотехника. 2006 — № 11.-С. 35-39.

42. Орлов М.С. Использование метода синтезированной апертуры антенны в авиационных радиолокационных станциях при переднем обзоре // Радиотехника. 2002.- № 12.- С. 3-7.

43. Орлов М.С. Авиационная радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны и передним обзором земной поверхности // Радиотехника. 2003- № 1- С. 29-34.

44. Аксенов О.Ю. Обнаружение объектов на изображениях при изменяющихся условиях наблюдения //Цифровая обработка сигналов.-2006.-№2.-С. 40-44.

45. Алпатов Б.А., Бабаян П.В. Методы обработки и анализа изображений в бортовых системах обнаружения и сопровождения объектов // Цифровая обработка сигналов 2006 - № 2- С. 45-51.

46. Мельников Ю.П., Попов С.В. Возможности кинематического определения дальности до источника радиоизлучения движущимся наблюдателем // Радиотехника 2006.- № 9,- С. 17-21.

47. Ильчук А.Р., Колтышев Е.Е. Система радиолокационного опознавания наземных объектов с использованием методов синтезирования апертуры // Радиотехника 2000 - № 7 - С. 12-17.

48. Кондратенков Г.С. Методика автоматического совмещения радиолокационных изображений с цифровыми картами и оптическими снимками местности / Г.С. Кондратенков, В.Н. Быков, А.Ю. Викентьев //Радиотехника-2007 -№ 8 С. 99-101.

49. Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы. -М.: Радиотехника, 2005 224 с.

50. Бочкарев A.M. Корреляционно-экстремальные системы навигации // Зарубежная радиоэлектроника 1981- № 9 - С. 28-53.

51. КлочкоВ.К. Пространственно-временная обработка бортовой РЛС при получении трехмерных изображений поверхности // Радиотехника-2004.-№ 6.-С. 3-11.

52. Алпатов Б.А. Методы автоматического обнаружения и сопровождения объектов. Обработка изображений и управление / Б.А.Алпатов, П.В.Бабаян, О.Е.Балашов, А.И. Степашкин- М.: Радиотехника, 2008 176 с.

53. Аксенов О.Ю. Обнаружение объектов на изображениях при изменяющихся условиях наблюдения // Цифровая обработка сигналов-2006.-№2.-С. 40-44.

54. Авиационные радиолокационные комплексы и системы / под ред. П.И. Дудника. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006,- 1112 с.

55. Разработка программного стенда для моделирования системы комплексной обработки радиолокационной и цифровой картографической информации для коррекции навигационных параметров: Отчет о НИР (закл.)

56. РГРТУ; Науч. рук. ЗлобинВ.К.- Тема №1-07; №ГР01200701843.- Рязань,2008 204 е.- Соисполн.: Логинов А.А., Елесина С.И., Юкин С.А. и др.

57. Радиовидение наземных объектов в сложных метеоусловиях / под ред. В.А. Павельева-М.: Радиотехника, 2007 80 с.

58. Боровиков В.А., Кинбер Б.Е. Геометрическая теория дифракции / М.: Связь, 1978.-288 с.

59. Уфимцев П.Я. Методы краевых волн в физической теории дифракции. М.: Сов. Радио, 1962- 152 с.

60. Андреев Г.А., Потапов А.А. Формирование радиолокационных изображений на СМВ и ММВ // Зарубежная радиоэлектроника 1989 -№6-С.3-34.

61. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии / М.: Финансы и статистика, 1998 -288 с.

62. Андреев В.Г., Юкин С.А. Формирование радиолокационного изображения подстилающей поверхности по цифровой топографической карте // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Выпуск 21.- Рязань: РГРТУ, 2007- С. 25-31.

63. Мельник Ю.А. Радиолокационные методы исследования Земли / Ю.А. Мельник, С.Г. Зубкович, В.Д. Степаненко и др.- М.: Советское радио, 1980.- 264 с.

64. Д. Роджерс, Дж. Адаме Математические основы машинной графики,-М.: МИР, 2001.- 604 с.

65. Steve Seitz. Implicit Surfaces and Polygons / Steve Seitz, Paul Heckbert, Andy Witkin, Joel Welling, Jessica Hodgins- Режим доступа: http://www-2.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/academic/class/15462/web.01 f/notes/

66. Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: пер. с англ. М.: Изд. дом Вильяме, 2004- 928 с.

67. Кошелев В.И. АРСС-модели случайных процессов. Прикладные задачи синтеза и оптимизации.- М.: Радио и связь. 2002.- 112 с.

68. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Синтез АРСС-моделей эхо-сигналов //Изв. вузов. Радиоэлектроника 1993 - Т.36- №7 - С. 8-13.

69. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Оптимизация АР-моделей процессов с полимодальным спектром // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 1996 Т.39 -№5,-С. 43-48.

70. Акимов П.С. 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.

71. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов-М.: Сов. радио, 1973.- 496 с.

72. Васин В.В. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения)/ В.В. Васин, О.В. Власов, В.В. Григорин-Рябов и др.; под ред В.В. Григорина-Рябова.-М.: Советское радио, 1970 680 с.

73. Бакут П.А. Вопросы статистической теории радиолокации Т. 1 / П.А. Бакут, И.А. Большаков, Б.М. Герасимов и др.; под ред. Г.П. Тартаковского.-М.: Сов. Радио 1963- 426 с.

74. Бакут П.А. Вопросы статистической теории радиолокации Т. 2. / Бакут П.А., Большаков И.А., Герасимов Б.М., и др.; под ред. Г.П. Тартаковского- М.: Сов. Радио 1964 - 340 с.

75. Теоретические основы радиолокации / под ред. Я.Д. Ширмана-М.: Советское радио, 1970.- 560 с.

76. Бакулев П.А. Радиолокационные системы: Учебник для вузов. М.: Радиотехника, 2004 320 с.

77. Стренг Г. Линейна алгебра и ее применение: Пер. с англ. / Под ред. Г.И. Марчука-М.: Мир, 1980.-454 с.

78. Беллман Р. Введение в теорию матриц: пер. с англ. / Под ред. В.Б. Лидского- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1976.- 352 с.

79. Вабанов А.А. Исследование эффективности систем когерентно-весовой обработки / А.А. Вабанов, П.Е. Баранов, А.В. Галюч, В.И. Худин // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 1976 -Т. 19-№ 4 С. 31- 37.

80. Андреев В.Г., Нгуен Вьет Шон. Оптимизация фильтровмоделирования коррелированных помех // Перспективные проекты и технология: Сборник научных трудов.- Рязань, 2006 С. 42-47.

81. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов: пер. с англ. / Под ред. С. Гуна, X. Уайтхауса, Т. Кайлата- М.: Радио и связь, 1989.- 472 с.

82. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Применение АРСС-молелей при моделировании эхо-сигналов // Изв. вузов. Радиоэлектроника 1993 - Т.36-№7.- С. 8-13.

83. Landers Т.Е., Lacoss R.T. Some Geophysical Application of Autoregressive Spectral Estimates // IEEE Trans. Geosci. Electron., January 1977-vol. GE-15.-P. 26-32.

84. Клочко B.K. Математические методы восстановления и обработки изображений в радиотеплооптоэлектронных системах- Рязань: РГРТУ, 2009.- 228 с.

85. Клочко В.К. Алгоритмы формирования трехмерного радиолокационного изображения поверхности // Изв. вузов России. Радиоэлектроника 2006 - Вып. 4 - С. 68-77.

86. Дудник П.И. Многофункциональные радиолокационные системы / П.И. Дудник, А.Р. Ильчук, Б.Г. Татарский; под ред. Б.Г. Татарского- М.: Дрофа, 2007.- 288 с.

87. Gabel R.A. Algorithms for mitigating terrain-scattered interference / R.A. Gabel, S.M. Kogon, D.J. Rabideau // Electron, and Commun. Eng. J. 1999-Vol 11.-№ l.-P. 49-56.

88. Горев П.Г. Пространственно-временная обработка сигналов в системах активного зондирования при наличии помех / П.Г. Горев, А.В. Коренной, С.А. Лепешкин // Сб. науч. тр. Воронеж, гос. технол. акад. Фак. пиш. машин и автоматов 2000 - № 4 - С. 292-296.

89. Белецкий А.Я. Применение Фурье-алгоритма реконструкции для восстановления радиолокационного изображения / А.Я. Белецкий, Г.Г. Костенко, А.К.Юдина // Изв. вузов. Радиоэлектрон.- 1998 Том 41-№ 3-4.- С. 45-49.

90. Андреев В.Г., Юкин С.А. Коррекция радиолокационного изображения, формируемого в режиме доплеровского обужения луча // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Выпуск 25.- Рязань: РГРТУ, 2008,- С. 39-44.

91. Юкин С.А. Исследование радиолокационного изображения поверхности земли при маловысотном полете // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах: меж вуз. сб. науч. трудов Вып.2.-Рязань: РГРТУ, 2008.- С. 70-75.

92. Каханер Д. Численные методы и программное обеспечение: пер. с англ. / Д. Каханер, К. Моулер, С. Нэш Изд. второе, стереотип. - М.: Мир, 2001.-575 с.

93. Пат. РФ 2249832 С1. МПК 7 G01S13/02, H01Q21/00. Способ наблюдения за поверхностью на базе бортовой РЛС / В.К. Клочко, Г.Н. Колодько, В.И. Мойбенко, А.А. Ермаков (РФ). Опубл. 10.04.05. Бюл. № 10.

94. Пат. РФ 2256193 С1. МПК 7 G01S13/02. Способ наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой радиолокационной станцией / В.К. Клочко, Г.Н. Колодько, В.И. Мойбенко, А.А. Ермаков (РФ). Опубл. 10.07.05. Бюл. № 19.

95. Кошелев В.И., Горкин В.Н. Методы спектрального анализа в. технике цифровой обработки сигналов. Рязань: РГРТА, 2002 - 96 с.

96. Легкий В.Н. Системы ближней локации. 4.1 / В.Н. Легкий, И.Д. Миценко, В.Н. Орлов и др.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000 134 с.

97. Бабаков М.Ф., Попов А.В. Применение поляризационно-модулированных сигналов для селекции и распознавания радиолокационных объектов // Зарубеж. радиоэлектрон. Успехи соврем, радиоэлектрон.— 1999.—№ 11. —С. 42-45.

98. Денисов А.П. Экспериментальное исследование возможности обнаружения целей на фоне подстилающей поверхности в РЛС споляризационной обработкой информации / А.П. Денисов, А.А. Лучин, И.И. Олейник, и д.р. // Радиотехника. 2009 № 10.- С. 19-27.

99. Leung Н., Young A. Small target detection in clutter using recursive nonlinear prediction // IEEE Trans. Aerosp. and Electron. Syst. 2000 Vol 36 — №2.-P. 713-718.

100. Быстрой Р.П. Миллиметровая радиолокация с фрактальной обработкой / Р.П. Быстров, А.А. Потапов, А.В. Соколов; под ред. Р.П. Быстрова и А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2005.- 368 с.

101. Потапов А.А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. М.: Логос, 2002.- 664 с.

102. Wang Kai Small target detection algorithm based on infrared background complex degree description / Wang Kai., Sun Debao., Peng Jiaxiong // Huazhong ligong daxue xuebao J. Huazhong Vniv. Sci. and Technol- 1998 — Vol. 26.-№9.-P. 1-4.

103. Lin X., Blum R.S. Robust STAP algorithms using prior knowledge for airborne radar applications // Signal Process 1999.- Vol. 79 - № 3 - P. 273-287.

104. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех. -М.: Советское радио, I960 447 с.

105. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Радио и связь, 1986 - 283 с.

106. Плекин В.Я. Цифровые устройства селекции движущихся целей.—М.: САЙНС-ПРЕСС, 2003.— 80 с.

107. Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов,

108. Ю.А. Коломенский, В.М. Кутузов; под ред. Ю.М. Казаринова- М.: Издательский центр «Академия», 2008 592 с.

109. Миронов С.Н., Костров В.В. Построение и исследование математической модели мешающих отражений по экспериментальным данным // Радиотехника.- 2007.- № 8.- С. 24-29.

110. Субботин С.В., Большаков Д.Ю. Оценка мешающих отражений при облучении земной поверхности сверхширокополосным сигналом / Журнал радиоэлектроники- 2007- № 6- Режим доступа: http ://j re. cplire .ru/j re/j im07/2/text.html.

111. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. Пособие для вузов.— М.: Радио и связь, 1992.— 304 с.

112. Robin A.D., George M.D. Detectability of spread-spectrum-Norwood: Artech house, 1989 149 p.

113. Гутин B.C. Расчет характеристик контрастного обнаружения сигналов // Радиотехника. 1997 - №8 - С. 19-20.

114. Automatic target detection system: Заявка 2350959 Великобритания, МПК7 G01S7/2927/41. British Aerospace PLC, Archdale A., Saunders R.A., Salkeld G. № 86242948; Опубл. 13.12.2000.

115. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965 - 276 с.

116. Кулемин Г.П., Разсказовский В.Б. Рассеяние миллиметровых радиоволн поверностью Земли под малыми углами Киев: Наук. Думка, 1987.- 232 с.

117. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений-М.: Радио и связь, 1986 304 с.

118. Колос М.В., Колос И.В. Методы оптимальной линейной фильтрации / Под ред. В.А. Морозова М.: Изд-во МГУ, 2000 - 102 с.

119. Обнаружение радиосигналов / под ред. А.А. Колосова. М.: Радио и связь, 1989.-288 с.

120. Антипов В.Н. Алгоритмы селекции сигналов движущихся объектов в когерентно-импульсных РЛС / В.Н. Антипов, А.Р. Ильчук, Е.Е. Колтышев, В.Т. Янковский // Радиотехника 1998.- № 4,- С. 69-78.

121. Baker C.J., Trimmer B.D. Short-range surveillance radar systems // Electron, and Comrnun. Eng. J.- 2000.- Vol. 12.- № 4.- P. 181-191.

122. Хохлов B.K. Обнаружение, распознавание и пеленгация объектов в ближней локации / М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 336 с.

123. Важинский В.Н., Тетерин В.В. Корреляционная функция третьего порядка и биспектр в задачах обработки сигналов // ОМП 1991-№ 4 - С.4-14.

124. Тоцкий А.В. Восстановление сигналов по оценкам биспектров в присутствии гауссовых и негауссовых помех / А.В. Тоцкий, Я. Астола,

125. К.О. Егиазарян, и др. //Успехи современной радиоэлектроники- 2002-№11- С. 44-58.

126. Зацепилин А.В. Линейная фильтрация радиолокационного ландшафта на фоне спекл-шума // Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника 2000 - №24.- С. 136-141.

127. Белокуров А.А. Методы сглаживания спекл-шума на радиолокационных изображениях земной поверхности // Зарубежная радиоэлектроника 2002 - №6 - С. 26-35.

128. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений- М.: Техносфера, 2005.- 1072 с.

129. Андреев В.Г., Юкин С.А. Биспектральный анализ радиоотражений в задаче селекции наземных движущихся целей // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. Выпуск 29 — Рязань: РГРТУ, 2009.- С. 7-11.

130. Цифровая обработка сигналов и изображений в радиофизических приложениях / под ред. В.Ф. Кравченко М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007 - 544 с.

131. Jiunn Wah Yeo Bi-spectral method for radar target recognition.-Montetey, California: Naval postgraduate school, December 2006 73 p.

132. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. Том 2. -М.: Советское радио. 1962.— 653 с.

133. Букин Б.В. Направления развития радиолокационных систем. Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография / Б.В.Букин, А.П.Реутов, А.В.Соколов, и др.; под ред. А.В.Соколова.- М.: Радиотехника, 2003.-512 с.

134. Бычков А.А., Понькин В.А. Обнаружение изображений пространственно-протяженных затеняющих фон объектов // Автометрия (Сибирское отделение РАН).- 1992.- № 4,- С. 33-40.

135. Кован С.Е. Синтез алгоритмов обнаружения сигналов на фоне коррелированных помех в частотной области / С.Е. Кован, В.А. Лихарев, Л.А.Страхова // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 1985 Том 28- №7,-С. 28-32.

136. Blum R.S., Zhang Y. Analysis of the adaptive matched filter algorithm for cases with mismatched clutter statistics // IEEE Trans. Signal Process 1999-Yol 47.-№6.-P. 1715-1722.

137. Vaccaro R. Exploiting spatial correlation features for SAR image analysis / R. Vaccaro, P.C. Smits, S.G. Dellepiane // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sens. 2000.-Vol 38.-№ 3.-P. 1212-1223.