Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем

Приведены постановки и решения ряда новых задач теории разрешения и обработки широкополосных и сверхширокополосных сигналов в радиолокационных системах (РЛС). Применительно к классическим РЛС одноканального построения и к пространственно многоканальным РЛС типа MIMO получены и исследованы обобщенные функции неопределенности для скалярных и векторных сверхширокополосных зондирующих сигналов различных видов. Рассмотрены видеоимпульсные, многочастотные и шумовые сигналы. Введено понятие обобщенных многочастотных пачечных сигналов, для которых проанализированы равномерные и неравномерные расстановки частот на основе теоретико-числовых распределений по Голомбу и Костасу. Исследованы методы обработки широкополосных и сверхширокополосных сигналов в классических РЛС и в РЛС типа MIMO на основе аддитивных и мультипликативных системных сигнальных функций, в том числе при наблюдении подвижных целей на фоне отражений от местных предметов. Изложены основы теории шумовых РЛС и методов обработки шумовых сигналов.

Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов технических университетов.

Список литературы

1. Подповерхностная радиолокация / под ред. М.И. Финкельштейна. М.: Радио и связь, 1994.
2. Daniels D.J. Surface-Penetrating Radar. London, IEE Publishing, 1996.
3. Вопросы подповерхностной радиолокации / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2005.
4. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио, 1974
5. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов / под ред. Г.В. Глебовича. М.: Радио и связь, 1984.
6. Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. М.: Энергоатомиздат, 1987.
7. Narayanan R.M., Henning J.A, Dawood M. Enhansed detection of objects obscured by dispersive media using tailored noise waveforms // Part of SPIE Conference on Detection and Remediation Technologies For Mines and Minelike Targets III. Orlando, Florida, USA, April 1998. SPIE. Vol. 3392. P. 604–614
8. Обработка сигналов и изображений в импульсном радиолокаторе подповерхностного зондирования / О.Н. Линников, Ю.Г. Сосулин, Б.Б. Тол-мазов и др. // Радиотехника и электроника. 2004. № 7. С. 824–839.
9. Метод интерпретации данных радиолокаторов подповерхностного зондирования / Б.А. Юфряков, Б.С. Суриков, Ю.Г. Сосулин и др. // Радио-техника и электроника. 2004. № 12. С. 1436–1451
10. Радиоинтроскоп / А.Н. Андрюхин, О.Н. Линников, Ю.Г. Сосулин и др. // Пат. РФ на изобретение 2256904. Опубл. 20.07.2005. Бюл. 20.
11. Скосырев В.Н., Осипов М.Л. Особенности и свойства короткоимпульсной радиолокации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Спец. вып. «Радиоэлектроника». 1999. № 4
12. Wehner D.R. High Resolution Radar. London, UK, Artech House, 1987
13. Lukin K.A. Noise radar Technology for short range applications // Proс. of Intern. Conf. on Radar Systems. May 17–21 1999. Brest, France.
14. Чапурский В.В. Функции неопределенности СШП многочастотных сигналов // Тр. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». Суздаль. 27–29 сентября 2005. С. 21–25.
15. Широкополосные и сверхширокополосные сигналы и системы // Сб. статей / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009.
16. Dorey G., Garnier G., Auvray G. RIAS, radar a impulsion et antenne syntetique. Colloque International sur le Radar. Paris, April, 1989. P. 556–562.
17. Rabideau D.J., Parker P.A. Ubiquitous MIMO Multifunction Digital Array Radar and the Role of Time-Energy Management in Radar. Project Report Dar-4. Lincoln Laboratory Mssachusetts Institute of Technology, March 2004.
18. Чапурский В.В. Обработка сигналов в многочастотных радиолокационных системах с антеннами из пространственно распределенных передающих и приемных элементов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. Вып. 3 (72). С. 69–79
19. Outdoor MIMO wireless channels: Models and performance prediction / Gesbert F., Bolcskei H., Gore D.A., Paulary A.J. // IEEE Trans. on Commun. 2002. Vol. 50; No. 12.
20. Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь, 1993
21. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981.
22. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: Радио и связь, 1989.
23. Introduction to Ultra-Wideband Radar Systems / Edited by James D. Taylor. CRC Press, 1994
24. Ultra-Wideband Radar Technology / Edition by James D. Taylor. Boca Raton, London, New York, Washington D.C., CRC Press, 2000.
25. Кольцов Ю.В. Методы и средства анализа и формирования сверх-широкополосных сигналов. М.: Радиотехника, 2004.
26. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос. Новые носители информации для систем связи. М.: Физматлит, 2002.
27. Залогин Н.Н., Кислов В.В. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. М.: Радиотехника, 2006.
28. Радзиевский А.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. М.: Радиотехника, 2009
29. Косичкина Т.И., Сидорова Т.В., Сперанский В.С. Сверхширокополосные системы телекоммуникаций. М.: МТУСИ, 2008
30. Нахмансон Г.С. Обработка широкополосных сигналов в многопозиционных измерительных системах. Воронеж: ВАИУ, 2008
31. Лазоренко О.В., Черногор Л.Ф. Сверхширокополосные сигналы и процессы. Харьков: Харьковский нац. ун-т им. В.Н. Каразина, 2009.
32. Poirier J.L. Quasi-monochromatic scattering and some possible radar applications // Radio Science. 1968. Vol. 3. P. 881–886. (Русский перевод: Зарубежная радиоэлектроника. 1969. № 7.)
33. Широкополосная и сверхширокополосная шумовая радиолокация // Тр. Всерос. науч. конф. «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике» / Н.Н. Залогин, В.И. Калинин, Е.А. Мясин и др. Муром. 2003. С. 492–497.
34. Wideband Random Noise Short Range Radar with Correlation Processing for Detection of Slow moving Objects behind the Obstacles: Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar / V.V. Chapursky, V.N. Sablin, V.I. Kalinin, I.A. Vasilyev. Delft, Netherlands, June 21–24 2004. P. 199–202.
35. Вовшин Б.М. Сверхширокополосные радиолокационные системы. Новый подход к принципам построения // Тр. Юбилейной НТК, посвященной 30-летию образования ЦНИИРЭС. Ч. 1. Москва. 12–14 сентября. 2001. С. 139–149.
36. Зайцев Д.Ф. Применение фотоники в активных ФАР // Антенны. 2003. Вып. 5 (72). С. 34–40
37. Бахрах Л.Д., Зайцев Д.Ф. Сверширокополосная волоконно-оптическая разводка СВЧ-сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны. 2003. Вып. 5 (72). С. 3–6.
38. Вовшин Б.М., Свердлов Б.Г. Теоретические и экспериментальные исследования сверхширокополосных радиолокационных систем с ортогональными зондирующими сигналами // Тр. Междунар. радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития», МРФ-2002. Харьков. 8–10 октября 2002. С. 62–64
39. Analysis and Experimental Results on Sparse-array Synthetic Impulse and aperture Radar // Chen Baixiao, Zhang Shouhong, Wang Yajun, Wang Jun. Proceedings of International Radar Conference. Beijing. China. October 2001. P. 76–80.
40. Дмитриев А.С., Кислов В.В. Стохастические колебания в радиофизике и электронике. М.: Наука, 1989.
41. Теоретические основы радиолокации / под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970.
42. Справочник по радиолокации / под ред. М. Сколника. Т. 1. М.: Сов. радио, 1976.
43. Вовшин Б.М., Жаворонко О.А. Многомерные функции неопределенности сверхширокополосных видеоимпульсных сигналов в радиолокационной системе с синтезированной апертурой // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44; № 12. С. 1487–1495
44. Евсиков Ю.А., Чапурский В.В. Преобразование случайных процессов в радиотехнических устройствах. М.: Высш. шк. 1977.
45. Скосырев В.Н. Особенности и свойства сверхкороткоимпульсной локации // Сверхширокополосные системы в радиолокации и связи: конспекты лекций. Муром: Муромский институт Владимирского государственного университета, 2003.
46. Чапурский В.В. Функция неопределенности СШП шумового сигнала // Тр. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». Суздаль. 27–29 сентября 2005. С. 25–29.
47. Калинин В.И., Чапурский В.В. Эффективность двойного спектрального анализа в шумовой радиолокации при действии отражений от местных предметов // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51; № 3. С. 303–313.
48. The last decades and the future of low frequency radar cjnsepts in France // J.P. Eglizeaud, G. Auffray e. a. International Conference on Radar Systems- RADAR 2004. 18–22 October 2004. Toulouse, France.
49. Through Wall Radar Vision. Time Domain Corp. USA // www. radarvision.com
50. Barnes M.A., Nag S., Payment T. Covert Situational Awareness With Handheld Ultra-Wideband Short Pulse Radar // Proceedings of SPIE. Vol. 4374 (2001).
51. www.cambridgeconsultants.com/icp_throughwallradar.shtml
52. Вовшин Б.М. Сверхширокополосная видеоимпульсная система с синтезированной апертурой для параллельного обзора пространства // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44; № 12. С. 1479–1486.
53. Чапурский В.В. Функции неопределенности и пространственная разрешающая способность сверхширокополосных видеоимпульсных антенных решеток // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2005. Вып. 4 (61). С. 94–108.
54. Курикша А.А. Алгоритм обратной проекции в задачах восстановления пространственного распределения источников волн // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47; № 12. С. 1484–1489
55. Черняк В.С. Оптимизация обнаружения неподвижных людей под завалами строительных конструкций // Сб. статей «Широкополосные и сверхширокополосные сигналы и системы» / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009. С. 58–72.
56. Устройства для обнаружения и мониторинга живых и движущихся объектов с использованием короткоимпульсных сверхширокополосных зондирующих сигналов / А.В. Андриянов, М.В. Пугин, Г.С. Икрамов, А.А. Рябинкин // Сб. статей под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009. С. 73–82
57. Вовшин Б.М., Гринев А.Ю., Фадин Д.В. Процедуры обнаружения подвижных объектов за преградами // Сб. статей / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009. С. 83–94.
58. Dorey J., Blanshard Y., Christophe F. Le Projet RIAS: une approche nouvelle du radar sur surveillance aerienne // Colloque International sur le Radar. Paris. April 1984. P. 505–510.
59. Jianqi Wu, Kai Jiang, Ruilong He. Researches of a New Kind of Advansed Meter Wave Radar // Proceedings of International Radar Conference. Beijing. China. October 2001. P. 71–75.
60. Nicolas M., Pirolli C. Balayage rapid par traitment du signal // L’Ond Electrique. Vol. 49; fasc. 2. Fevrier 1969. P. 214–222.
61. Гинзбург В.М. Формирование и обработка изображений в реальном времени. М.: Сов. радио, 1986.
62. Вовшин Б.М., Пахомов С.В. О разрешающей способности РЛС со сверхбыстрым сканированием луча // Сер. РЭ. Вопросы радиоэлектроники. 1991. Вып. 14. С. 27–38.
63. Кучеров Ю.С., Чапурский В.В. Антенные решетки со сверхбыстрым сканированием луча // Радиотехника и электроника. 1994. № 10. С. 1562–1569.
64. Greneker E.F. Radar Sensing of Heartbeat and Respiration at a Distance with Security Applications // Proceedings of SPIE. Radar Sensor Technology II. Vol. 3066. Orlando, Florida. April 1997. P. 22–27
65. Радиолокационные методы выделения сигналов дыхания и сердцебиения / А.С. Бугаев, И.А. Васильев, С.И. Ивашов, В.В. Чапурский // Радиотехника и электроника. 2006. № 10. С. 1224–1239
66. Рабинер Л.Р., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1981.
67. Through wall sensing of human breathing and heart beating by monochromatic radar / A.S. Bugaev, V.V. Chapursky, S.I. Ivashov e. a. // Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar. Vol. 1. June 21–24. 2004. Delft, Netherlands. P. 291–294.
68. Статистическая динамика радиотехнических следящих систем / С.В. Первачев, А.А. Валуев, В.М. Чиликин и др. М.: Сов. радио, 1973.
69. Microwave Hologram Reconstruction for the RASCAN Type Subsurface Radar // V.V. Chapursky, S.I. Ivashov, V.V. Razevig e. a. // Proceedings of SPIE. Vol. 4758. P. 520–526.
70. Immoreev I.J., Samkov S.V. Ultra Wideband (UWB) Radar for the Remote Measuring of Main Parameters of Patient’s Vital Activity // Radio Physics and Radio Astronomy. 2002. Vol. 7; No. 4. P. 404–407.
71. Борисов Ю.П., Пенин П.И. Основы многоканальной передачи информации. М.: Связь, 1967.
72. Синтез оптимальных устройств первичной обработки сигналов от маневрирующей цели для каналов сопровождения одиночной цели бортовой РЛС с длительным когерентным накоплением / А.Р. Ильчук, Е.Е. Колтышев, В.А. Ладыгин и др. // Радиотехника. 2008. № 10. С. 65–72.
73. Bugaev A.S., Chapursky V.V., Ivashov S.I. Mathematical Simulation of Remote Detection of Human Breathing and Heartbeat by Multifrequency Radar on the Background of Local Objects Reections // Record of 2005 IEEE International Radar Conference. May 9–12. 2005. Arlington, Virginia, USA
74. Васильев В.Н., Гуров И.П. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам. М.: BHV, 1998.
75. Исследование радиолокатора малой дальности со ступенчатой частотной модуляцией при работе внутри помещения / И.А. Васильев, С.И. Ива шов, В.В. Чапурский, А.П. Шейко // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2008. № 1. С. 31– 47.
76. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.
77. Чапурский В.В. Аддитивные и мультипликативные алгоритмы обработки сигналов в задачах MIMO-локации // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13; № 4. С. 68–80.
78. Чапурский В.В. Мультипликативная обработка сигналов с подавлением отражений от местных предметов в задачах сверхширокополосной MIMO-локации // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. Вып. 1, 2. С. 114–122
79. Чапурский В.В. Анализ интерференционных переотражений в MIMO РЛС при мультипликативной обработке // Доклады 19-й Международной конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» – КрыМи-Ко-2009. 14–18 сентября 2009. Севастополь, Украина.
80. Wonsuk Choi, Tapan K. Sarkar. Minimum Norm Property for the Sum of the Adaptive Weights for a Direct Data Domain Least Squares Algorithm // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2006. Vol. 54; No. 3.
81. Многофункциональные радиолокационные системы / под ред. Б.Г. Татарского. М.: Дрофа, 2007.
82. Ван дер Варден Б.Л. Алгебра. М.: Лань. 2004.
83. Costas J.P. A Study of a Class of Detection Waveforms Having Nearly Ideal Range-Doppler Ambiguity Properties // Proceedings of the IEEE. Vol.72; No. 8. August 1984. P. 996–1009.
84. Golomb S.W., Taylor H. Construction and Properties of Costas Arrays // Proceedings of the IEEE. Vol. 72; No. 9. 1984. P. 1143–1163.
85. Свердлов Б.Г., Чапурский В.В. Обобщенные многочастотные сигналы на основе теоретико-числовых распределений частот // Радиотехника. 2010. № 9. С. 91–104.
86. http://www.research.ibm.com/people/s/shearer/grpp.htm
87. Design, performance and applications of coherent ultrawideband random noise radar / Narayanan Ram M., Yi Xu, Hoffmeier P.D., Curtis John O. // Optical Engineering. 1998. Vol. 37; No. 6. P. 1855–1869.
88. Guosui Liu, Hong Gu, Weimin Su. Development of Random Signal Radars // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1999. Vol. 35; No. 3. P. 770–777.
89. Short range Imaging Applications using Noise Radar Technology / D. Tarchi, D. Leva, K. Lukin e. a. // Proceedings EuroSAR-2000. 23–25 may 2000. Munich, Germany. P. 361–364
90. Калинкевич А.А., Крылова М.С., Турыгин М.С. Предварительное теоретическое рассмотрение процессов в шумовой радиолокации с пространственной обратной связью // Сб. докладов Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». 1–3 июля 2003. Муром. 2003. С. 415–419
91. Калинин В.И. Сверхширокополосная радиолокация с двойной спектральной обработкой шумовых сигналов // Радиотехника. 2005. № 3. С. 25–35.
92. Narayanan R.M., Mohammed Dawood. Doppler Estimation Using Coherent Ultrawide-Band Random Noise Radar // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2000. Vol. 48; № 6. P. 868–878.
93. Чапурский В.В. К теории спектрального метода измерения дальности и радиальной скорости при шумовом зондирующем сигнале // Тр. юбилейной научно-технич. конф. ЦНИИРЭС «Прогрессивные направления развития радиоэлектронных комплексов и систем». М.: ЦНИИРЭС, 2001. С. 70–75
94. Саблин В.Н., Чапурский В.В. Корреляционные методы обработки сигналов в широкополосных и сверхширокополосных шумовых РЛС // Тр. юбилейной научно-технич. конф. ЦНИИРЭС «Прогрессивные направления развития радиоэлектронных комплексов и систем». М.: ЦНИИРЭС, 2001. С. 61–69.
95. Калинин В.И. Обнаружение и сопровождение движущихся целей широкополосным интерферометром // Тр. Юбилейной научно-технич. конф. ЦНИИРЭС «Прогрессивные направления развития радиоэлектронных комплексов и систем». М.: ЦНИИРЭС, 2001. С. 83–88.
96. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974
97. Чапурский В.В. Синтезированная теневая радиоголография в бистатической радиолокации // Радиотехника. 2009. № 3. С. 52–69.
98. Залогин Н.Н., Калинкевич А.А., Киррилин К.А. Расчет соотношения сигнал/шум для радиолокационной станции, работающей по методу двойного спектрального анализа шумового сигнала // Радиотехника и электро-ника. 1993. Т. 38; № 2. С. 278
99. Бакулев П.А. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. радио, 1964.
100. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Сов. радио, 1966.
101. Морская радиолокация / под ред. В.И. Винокурова. Л.: Судостроение, 1986. С. 196–200
102. Shalab Gupta, Brown T.R. Noice-Correlating Radar Based on Retrodirective Antennas // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2007. Vol. 43; No. 2. P. 472–479
103. Калинин В.И., Чапурский В.В., Черепенин В.А. Сверхширокополосная шумовая радиолокация с высоким пространственным разрешением // Доклады 3-й Всероссийской научно-технич. конф. «Радиолокация и радио-связь». Москва. 2009. С. 194–196
104. Калинин В.И., Чапурский В.В. Широкополосная шумовая радиолокация на основе многоэлементных антенных систем // Радиотехника. 2007. № 1. С. 19 –23.
105. Sharp E.D., Diab M.A. Van Atta Reflector Array // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1960. No. 4. P. 436–438.
106. Залогин Н.Н., Калинин В.И., Кислов В.Я. и др. А. с. 792183. Бюл. 48. 1980.
107. Калинин В.И., Кислов В.Я., Мясин Е.А. и др. А. с. 820430. Бюл. 6. 1983.
108. Калинин В.И., Чапурский В.В. Сверхширокополосная шумовая радиолокация на основе антенных решеток с рециркуляцией сигналов // Радиотехника и электроника. 2008. Т. 53; № 10. С. 1266–1277.