Исследованы существующие подходы к пространственно-временной обработке полезных сигналов на фоне помех. Рассмотрено условие узкополосности (факторизуемости) в пространственно-временном смысле при обработке полезных сигналов на фоне воздействия широкополосных помех в пространственно-временном смысле. Показаны сложности достижения условий факторизуемости (разделяемости) пространственно-временных структур, встречающиеся в радиотехнических системах с крупноапертурными антенными решетками, которые используют для достижения больших дальностей обнаружения высокоскоростных и малоразмерных целей с высокими точностями измерения координат и разрешающими способностями. Проведен анализ путей реализации выполнения условия пространственно-временной узкополосности в радиотехнических системах с антенными решетками с использованием управляемых линий задержки и с использованием фазовращателей. Дана сравнительная характеристика обоих путей обеспечения условия пространственно-временной узкополосности. Предложен метод синтеза алгоритмов факторизуемого пространственно-временного обнаружителя нефакторизуемых (широкополосных в пространственно-временном смысле) сигналов с использованием многоканальной частотной фильтрации в каждом пространственном канале на основе математического аппарата матричных кронекерово-тензорных произведений. Показано, что внедрение предложенного метода сможет обеспечить величину выигрыша в отношении сигнал/помеха не менее (8-12) децибел по сравнению с известными устройствами, использующими, например, подрешетки антенной системы.
The existing approaches to the spatio-temporal processing of useful signals against the background of interference are investigated. The condition of narrowband (factorizability) in the spatio-temporal sense is considered when processing useful signals against the background of broadband interference in the spatio-temporal sense. The difficulties of achieving the conditions of factorizability (separability) of space-time structures are shown to occur in radio engineering systems with large-aperture antenna arrays, which are used to achieve long detection ranges of high-speed and small-sized targets with high coordinate measurement accuracy and resolution capabilities. The analysis of ways to implement the fulfillment of the spatio-temporal narrowband condition in radio engineering systems with antenna arrays using controlled delay lines and using phase shifters is carried out. A comparative characteristic of both ways of ensuring the condition of spatio-temporal narrowband is given. A method is proposed for synthesizing algorithms for a factorizable spatio-temporal detector of non-factorizable (broadband in the spatio-temporal sense) signals using multichannel frequency filtering in each spatial channel based on the mathematical apparatus of matrix Kronecker tensor products. It is shown that the implementation of the proposed method will be able to provide a gain in the signal/interference ratio of at least (8-12) decibel compared to known devices using, for example, sublattices of the antenna system.
1. Григорьев В.А., Щесняк С.С., Гулюшин В.Л., Распаев Ю.А., Лагутенко О.И., Щесняк А.С. Адаптивные антенные решетки. Учебное пособие в 2-х частях. Часть 1 / Под общей редакцией В.А. Григорьева. СПб: Университет ИТМО, 2016. 179 с.
2. Моделирование и обработка радиолокационных сигналов в Matlab: учеб. пособие / Под ред. К.Ю. Гаврилова. М.: Радиотехника, 2020. 264 с.
3. Хансен Р.С. Фазированные антенные решётки / Перевод с английского, под редакцией А.И. Синани. Второе издание. М.: Техносфера, 2012. 560 с.
4. Григорьев В.А., Щесняк С.С., Гулюшин В.Л., Распаев Ю.А., Хворов И.А., Щесняк А.С. Адаптивные антенные решетки. Учебное пособие в 2-х частях. Часть 2 / Под общей редакцией В.А. Григорьева. СПб: Университет ИТМО, 2016. 118 с.
5. Слока В.К. Радиолокационные станции сверхдальнего обнаружения Радиотехнического института имени Академика А.Л. Минца // История отечественной радиолокации. Изд. 2-е испр., доп. М.: ООО «Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2015. С. 368–374.
6. Орлов И.Я., Евсеев А.П., Вьюгин П.Н., Пучков А.В. Анализ проблем создания «сверхразрешающей» цифровой антенной решетки с помощью алгоритма полигармонической экстраполяции // Радиолокация, навигация, связь: труды 24-й Междунар. научн.-техн. конф. Воронеж, 2018. С. 1–12.
7. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника; пер. с англ.; под общей редакцией В. С. Вербы. В 2 книгах. Книга 1. М.: Техносфера, 2014. 672 с.
8. Евстропов Г.А., Сапрыкин С.Д. Станции дальнего обнаружения НИИ дальней радиосвязи. История, основные характеристики, принципы и особенности построения, перспективы развития // История отечественной радиолокации. Изд. 2-е испр., доп. М.: ООО «Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2015. С. 375–406.
9. Пат. 2133077 РФ, МКИ 6 H 04 B 1/ 06, 1/10. Пространственно-временной коррелятор / С.М. Гурский, А.И. Гелесев, И.В. Ювченко, Ю.С. Чесноков. Патентообладатель Московское высшее училище радиоэлектроники противовоздушной обороны. Заявлено 10.07.97; Зарегистр. 10.07.99.
10. Шанин Ю.И. Применение адаптивной фильтрации для улучшения работоспособности адаптивных оптических систем. Аналитический обзор // Машиностроение и компьютерные технологии. 2019. № 2. С 34–60.
11. Гурский С.М. Корректирующий метод адаптации радиотехнических систем к влиянию повреждений элементов антенно-фидерных трактов // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 5. С. 33–38.
12. Пат. 2146076 РФ, МКИ 7 H 03 M 1/00, 1/12. Аналого-цифровой модуль / А.И. Гелесев, С.М. Гурский, Б.М. Егоров, С.Л. Панов, С.Д. Сапрыкин, И.В. Ювченко. Патентообладатель Московское высшее училище радиоэлектроники противовоздушной обороны. Заявлено 28.07.97; Зарегистр. 27.02.00.
13. Порсев В.И., Гелесев А.И., Красько А.Г. Угловое сверхразрешение сигналов с использованием «виртуальных» антенных решеток // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2019. № 4. С. 24–34.
14. Гелесев А. И. Оптимальная пространственно-временная обработка сигналов на фоне узкополосных стационарных гауссовских коррелированных помех // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 1999. № 4. С. 73–79.
15. Гурский С.М., Данилюк А.С. Методология пространственной обработки сигналов в радиотехнических системах при априорной стохастической фоновой и структурной неопределенности // Научная мысль. № 2-1 (40). Т. 16. 2021. С. 110–115.