СИГНАЛЫ В РАДИОЛОКАЦИИ

АКТИВНАЯ ЛОКАЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ХАОТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Залогин Н. Н.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Российская академия наук, http://www.cplire.ru, 11/7, ул. Моховая, 125009 Москва, Российская Федерация
+7 495 629 3368, zal.dunin@mail.ru
Калинин В. И.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Фрязинский филиал, Российская академия наук, http://fire.relarn.ru
1, пл. Введенского, 141120 Фрязино, Московская область, Российская Федерация
+7 496 526 9217, val.kalinin@mail.ru
Скнаря А. В.
Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова, http://www.niip.ru
3, ул. Гагарина, 140180 Жуковский, Московская область, Российская Федерация,
+7 496 565 2414, sknarya.a@otd301.niip.ru

Известно, что для активной локации (как радио-, так и акустической) оптимальным зондирующим сигналом является так называемый белый шум – сверхширокополосный хаотический сигнал с нормальным (гауссовым) распределением вероятностей, неограниченный по спектру и времени. Такой сигнал обеспечивает возможность одновременного и высокоточного определения дальности до цели и скорости цели. Использование разнесенных в пространстве малогабаритных приемных устройств позволяет с помощью методов интерферометрии существенно уточнить азимутальные и угломестные характеристики лоцируемых целей. Реально работа с таким сигналом, конечно, невозможна. Однако, длительные хаотические сигналы с полосой порядка октавы (fmax/fmin=2) обеспечивают заданную точность и однозначность измерений. Спецификой таких сигналов является трудность их обработки, которая осуществляется корреляционными методами. Необходимо вычислить функцию взаимной корреляции между излученным и принятым сигналами. В микроволновом диапазоне, характерном для радиолокации, цифровые методы не работают из-за трудностей с оцифровкой сигнала, а аналоговые из-за невозможности обеспечения задержки сигнала на время распространения его до цели и обратно. Настоящая работа посвящена исследованию некоторых возможностей реализации активных локаторов, использующих широкополосные хаотические зондирующие сигналы. Существует, в частности, способ получения функции взаимной корреляции таких сигналов с помощью двойного спектрального преобразования их суммы. Описаны эксперименты, проведенные с радиолокатором, непрерывный сигнал которого в сантиметровом диапазоне имел полосу порядка октавы. Были продемонстрированы хорошие возможности определения координат и скорости лоцируемых целей. Такой способ локации реализуется только для относительно небольших расстояний до целей. В случае гидролокации работа происходит на относительно малых частотах, позволяющих проводить цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразования сигнала. Поэтому формирование сигнала и вычисление функции корреляции можно производить на стандартной современной компьютерной технике. Численное моделирование различных типов гидролокаторов, подтвержденное экспериментами, показало высокую эффективность работы с широкополосными хаотическими сигналами.

Ключевые слова: дистанционное зондирование, широкополосный хаотический сигнал, октавная полоса частот, функция корреляции, оцифровка сигнала, двойное спектральное преобразование, микроволновый диапазон, акустический диапазон, численное моделирование гидролокаторов.

УДК 621.396.96

Библиография – 22 ссылки
Поступила в редакцию 25.04.2011

РЭНСИТ, 2011, 3(1):3-17

ЛИТЕРАТУРА

Тихонов ВИ. Статистическая радиотехника. М., Радио и связь, 1982, 624 с.
Poirier JL. Quasi-monochromatic scattering and some possible radar applications. Radio Science, 1968, 3(9):881-886.
Мясин ЕА, Кислов ВЯ, Богданов ЭВ. Способ генерирования электромагнитных шумовых колебаний: Авт.свидетельство № 1125735, опубл. 23.11.84г. Бюлл. № 43 с приоритетом от 22.06.67 г.
Кислов ВЯ, Залогин НН, Мясин ЕА. Исследование стохастических автоколебательных режимов в автогенераторах с запаздыванием. Радиотехника и электроника, 1979, 24(6):1118.
Кислов ВЯ, Залогин НН, Мясин ЕА. О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью. Радиотехника и электроника, 1980, 25(10):2160.
Калинин ВИ, Залогин НН, Кислов ВЯ. Нелинейный резонанс и стохастичность в автоколебательной системе с запаздыванием. Радиотехника и электроника, 1983, 28(10):2001.
Беляев РВ, Жерновенков АС, Залогин НН, Мельников АИ. Экспериментальные исследования возбуждения шумовых колебаний в генераторах на лавинно-пролётных диодах. Радиотехника и электроника, 1996, 41(12):1484-1489.
Мясин ЕА, Котов ВД, Андреев ЮВ. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн в ИРЭ РАН. Труды всерос. конф. «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром, МИ ВлГУ, 2003, с. 542.
Максимов НА, Кислов ВЯ. Об одной закономерности перехода от детерминированной динамики к хаосу в автоколебательной системе. Письма в ЖТФ, 1983, 9(16):979.
Максимов НА, Панас АИ. Широкополосные и сверхширокополосные генераторы хаотических колебаний с управляемой полосой спектра мощности. Труды всерос. конф. «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром, МИ ВлГУ, 2003, с. 566.
Залогин НН, Кислов ВВ. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. М., Радиотехника, 2006, 208 с.
Залогин НН, Калинкевич АА, Кириллин КА, Кислов ВЯ. О возможности измерения расстояния до шероховатой поверхности методом спектрального анализа непрерывного шумового сигнала. Радиотехника и электроника, 1990, 35(3):548-555.
Aksenov V, Zalogin N, Kirillin K. On a Possibility of Range Measuring from a Rough Surface by Means of the Spectral Analysis of Quasi-Monochromatic Signal. Proc. Intern.Conf. “Radar 87”. London, 1987.
Архипов ЛИ. Использование шумовых и шумоподобных сигналов в системах ближней радиолокации. М., Изд. ЦНИИ научно-технической информации и технико-экономических исследований, 1975, 167 c.
Залогин НН, Калинин ВИ, Мясин ЕА и др. Широкополосная и сверхширокополосная шумовая радиолокация. Труды всерос. конф. «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром, МИ ВлГУ, 2003, с. 560.
Залогин НН, Калинкевич АА, Кириллин КЛ. Расчет соотношения сигнал/шум для радиолокационной станции, работающей по методу двойного спектрального анализа шумового сигнала. Радиотехника и электроника, 1993, 38(2):278.
Потёмкин ВГ. Система MATLAB. М., Диалог-МИФИ, 1997, 350 с.
Рудаков ПИ, Сафонов ВИ. Обработка сигналов и изображений. MATLAB 5x. М., Диалог-МИФИ, 2000, 416 с.
Алексеев ЕР, Чеснокова ОВ. MATLAB 7. М., NT Press, 2006, 464 с.
Залогин НН, Скнаря АВ. К вопросу об экономичной оцифровке аналоговых сложных сигналов. Радиотехника и электроника, 2008, 53(10):1307.
Залогин НН, Колесов ВВ, Скнаря АВ. Сложные сигналы для акустического мониторинга, гидролокации и подводной акустической связи. Труды 4 междунар. научно-практич. конф. ”Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности”. СПб, 2007, с. 234.
Залогин НН, Скнаря АВ. Использование эффекта Доплера в современной гидролокации. Тру-ды 14 междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж, САКВОЕЕ, 2008, с.134.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайте http://elibrary.ru