Совместная обработка измерений в дальномерно-доплеровской многопозиционной радиолокационной системе

В статье рассматривается вариант организации совместной обработки радиолокационной информации в многопозиционной дальномерно - доплеровской радиолокационной системе. Методом наименьших квадратов получены аналитические выражения для наклонных дальностей и радиальных скоростей целей при совместной обработке дальномерных измерений различных типов. Полученные выражения для наклонных дальностей имеют определённое сходство с процедурами вторичной обработки радиолокационной информации с той лишь разницей, что весовые коэффициенты при оцениваемых параметрах в случае проведения последовательных измерений обновляются по мере поступления данных, а в случае совместной обработки зависят от числа позиций и количества измерений. Показано, что совместная обработка измерений наклонной дальности, сумм расстояний, радиальной скорости и скорости изменения суммарной дальности позволяет повысить точность измерения местоположения воздушного объекта и проекций его вектора скорости на оси прямоугольной системы координат. Физическая основа повышения точности определения местоположения заключается в использовании избыточных измерений за счёт обработки суммарных дальностей. Рассматриваемый вариант обработки избыточных измерений в многопозиционной радиолокационной системе не требует времени для накопления данных, а задача повышения точности решается за один цикл проведения измерений. Проведены расчеты потенциальной точности определения местоположения воздушного объекта для различного значения среднеквадратических ошибок определения дальномерных параметров в многопозиционной радиолокационной системе при различных расстояниях между позициями. Для произвольной траектории воздушного объекта проведено имитационно статистическое моделирование, позволяющее получить значения среднеквадратических ошибок определения местоположения и вектора скорости воздушного объекта. Показан выигрыш в точности определения местоположения и вектора скорости воздушного объекта по сравнению с традиционными алгоритмами определения координат в дальномерных многопозиционных радиолокационных системах.

1. Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь, 1993. 416 с.

2. Черняк В.С., Заславский Л.П., Осипов Л.В. Многопозиционные радиолокационные станции и системы // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. № 1. С. 9-69.

3. Зайцев Д.В. Многопозиционные радиолокационные системы. Методы и алгоритмы обработки информации в условии помех. М.: Радиотехника, 2007. 114 с.

4. Кирсанов Э.А., Сирота А.А. Обработка информации в пространственно-распределённых системах радиомониторинга: статистический и нейросетевой подходы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 344 с.

5. Кондратьев В.С., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы / Под ред. В.В. Цветнова. М.: Радио и связь, 1986. 264 с.

6. Кондрашов В.И., Кондрашов Я.В. Принципы и структуры мобильных, локальных, многопозиционных навигационно-посадочных авиационных радиосистем наземного базирования // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиофизика и радиотехника. 2004. № 76. С. 84-92.

7. Затучный Д.А. Повышение точности определения местоположения воздушных судов на основе учёта ошибок 1 и 2 рода при выборе набора спутников // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2017. № 1 (14). С. 39-46.

8. Затучный Д.А., Маслов А.К., Эрич М.Й. Выбор топологии расположения наземных средств обеспечения полетов для улучшения точности выявления навигационной погрешности // Информатизация и связь. 2019. № 4. С. 169-173. DOI: 10.34219/2078-8320-2019-10-4-169-173

9. Шестаков И.Н. Повышение точности позиционирования подвижных объектов с применением нескольких приёмных устройств СРНС на борту ВС // Научный Вестник МГТУ ГА. 2006. № 107. С. 180-189.

10. Ji C. An efficient adaptive clutter compensation algorithm for bistatic airborne radar based on improved omp application / C. Ji, M. Shen, C. Liang, D. Wu, D.-Y. Zhu // Progress in Electromagnetics Research M. 2017. Vol. 59. Pp. 203-212. DOI:10.2528/PIERM17060801

11. Kilani M.B., Gagnon G., Gagnon F. Multistatic radar placement optimization for cooperative radar-communication systems // IEEE Communications Letters. 2018. Vol. 22, iss. 8. Pp. 1576-1579. DOI: 10.1109/LCOMM.2018.2837913

12. Xu Z. A MLAT algorithm based on target pressure altitude / Z. Xu, D. He, Y. Tang, J. Li // IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA). 2015. Pp. 1800-1804. DOI: 10.1109/ICMA.2015.7237759

13. Webster T, Higgins T. Detection aided multistatic velocity back projection for passive radar // IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). 2015. Pp. 5580-5584. DOI: 10.1109/ICASSP.2015.7179039

14. Webster T., Higgins T., Mokole E.L. Passive multistatic radar experiment using WiMAX signals of opportunity. Part 2: Multistatic velocity backprojection // Radar Sonar & Navigation IET. 2016. Vol. 10, no. 2. Pp. 248-255. DOI: 10.1049/iet-rsn.2015.0021

15. Tong J. Cramer-Rao lower bound analysis for stochastic model based target parameter estimation in multistatic passive radar with direct-path interference / J. Tong, H. Gaoming, T. Wei, P. Huafu // IEEE Access. 2019. Vol. 7. Pp. 106761-106772. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2926353

16. Wang J. Target localisation in multistatic radar using BR, TDOA, and AOA measurements / J.Wang, Z. Qin, Y. Bi, S. Wei, F. Luo // The Journal of Engineering. 2019. Vol. 2019, iss. 19. Pp. 6052-6056. DOI: 10.1049/joe.2019.0128

17. Меркулов В.И., Садовский П.А. Оценивание дальности и ее производных в двухпо-зицонной пассивной радиолокационной системе // Труды СПИИРАН. 2018. № 1 (56). С. 122143. DOI: 10.15622/sp.56.6

18. Верба В.С., Меркулов В.И., Садовский П.А. Многодиапазонные радиолокационные системы. Проблемы многоцелевого сопровождения [Электронный ресурс] // Радиостроение. 2015. № 5. С. 37-51. URL: https://www.radiovega.su/jour/article/view/44?locale=ru_RU (дата обращения: 15.01.2020). DOI: 10.7463/rdopt.0515.0817948

19. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Радио и связь, 1986. 352 с.

20. Васильев К.К., Павлыгин Э.Д., Гуторов А.С. Построение траекторий маневрирующих целей на основе сплайнов и фильтра Калмана // Автоматизация процессов управления. 2016. № 1 (43). С. 67-75.

21. Охрименко А.Е. Основы обработки и передачи информации. Минск: Воениздат, 1990. 180 с.

22. Борисов Е.Г., Машков Г.М., Турнецкий Л.С. Повышение точности определения координат цели при реализации кооперативной обработки в многопозиционной радиолокационной системе // Радиотехника. 2013. № 5. С. 4-9.

23. Borisov E., Mashkov G., Fokin G. Experimental validation of multipoint joint processing of range measurements via software-defined radio testbed // 18th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), Pyeongchang, 2016. Pp. 268-273. DOI: 10.1109/ICACT.2016.7423356

24. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / Под ред. В.С. Шебшаевича. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1993. 408 с.

25. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации: учеб. пособие для вузов. М.: «Советское радио», 1970. 560 с.