О книге
Рассмотрено распространение принципов MIMO применительно к системам передачи данных в системах радиолокации, радиоголографии и радиовидения. Получены аналитические выражения для обобщенных корреляционных интегралов обработки сигналов и обобщенные функции неопределенности в пространственных координатах для таких систем. Приведены примеры цифрового обзора пространства с некогерентным и когерентным накоплением ортогональных сигналов для наземных MIMO радиолокационных систем большой и малой дальности. Представлены радиоголографические приложения технологии MIMO, существенное уменьшение требований к числу элементов антенных систем и возможность перевода ряда MIMO систем досмотра в субмиллиметровые диапазоны волн. Установлены преимущества использования принципов MIMO для бортовых радиолокационных систем с синтезированием апертуры (РСА), в частности возможность отказа от телескопического режима работы вследствие высокого разрешения во всей полосе обзора. Также рассмотрено влияние маневрирования носителя РСА на разрешающую способность по координатам на земной поверхности, позволяющее определять требования к датчикам угловой скорости и ускорения воздушного носителя РСА. Представлен ряд инновационных задач в теории MIMO радиолокации, в частности принцип построения радиолокационных систем обзора летного поля на основе неподвижной виртуальной цилиндрической антенной решетки.
Для широкого круга научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, занимающихся исследованиями и разработками в области новых специфических вариантов построения многопозиционных РЛС, в том числе в теории и практике широкополосных и сверхширокополосных радиолокационных систем на принципах MIMO.
Список литературы
- Dorey J., Blanshard Y., Christophe F. Le Projet RIAS: une approche nouvelle du radar sur surveillance aérienne // Colloque International sur le Radar. Paris, April 1984. Pp. 505–510.
- Dorey G., Garnier G., Auvray G. RIAS, radar à impulsion et anténne syntetique // Colloque International sur le Radar. Paris, April 1989. Pp. 556–562.
- Слукин Г.П., Чапурский В.В. Пространственно многоканальные РЛС большой дальности с высокой разрешающей способностью (обзор) // Радиотехника. 2013. № 11. С. 024–034.
- Baixiao C., Shouhong Z., Yajun W., Jun W. Analysis and Experimental Results on Sparse-array Synthetic Impulse and aperture Radar // Proc. Int. Radar Conference. Beijing, China, October 2001. Pp. 76–80.
- Klare J., Saalmann O. MIRA CLE X: A new Imaging MIMO Radar for Multi-Purpose Applications // Proс. 7th European Radar Conference. 30 Septem-ber – 1 October 2010, Paris, France. Pр. 129–132.
- Biallawons O., Klare J., Saalmann O. Technical Realization of the MIMO radar MIRA CLE Ka // Proc. 10th European Radar Conference. Nurenberg, Germany, October 2013. Pр. 21–24.
- Sheen D.M., McMakin D.L., Hall T.E. Three-Dimensional Millimeter-Wave Imaging for Concealed Weapon Detection // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. Vol. 49. No. 9. September. Pр. 1581–1592.
- McMakin D.L., Hall T.E., Sheen D.M. Holographic radar imaging privacy techniques utilizing dual-frequency implementation // Proc. SPIE. 2008. Vol. 6943. Pp. 69430P-1–69430P-10.
- Sheen D.M. Standoff concealed weapon detection using a 350-GHz radar imaging system // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7670. Pp. 767008-1–767008-10.
- Corredoura P. Millimeter-wave imaging system for personnel screening: scanning 107 points a second and using no moving parts // Proc. SPIE. 2006. Vol. 6211. Pp. 69110B–1– 69110B-8.
- Kilpatrick T., Longstaff I.D. Generalising the co-array, for SAR and MIMO radar // 2015 IEEE Radar Conference (RadarCon). Arlington, VA, USA, 2015. Pp. 1188–1192.
- Вовшин Б.М. Сверхширокополосная видеоимпульсная система с синтезированной апертурой для параллельного обзора пространства // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 12. С. 1479–1486.
- Вовшин Б.М. Сверхширокополосные радиолокационные системы. Новый подход к принципам построения // Тр. юбилейной науч.-техн. конф., посв. 30-летию ЦНИИРЭС. Сентябрь 2001. Ч. 1. С. 139–149.
- 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.
- Вовшин Б.М., Куликов К.В. Пространственно-многоканальный прием в MIMO РЛС параллельного обзора пространства с ортогональными много- частотными сигналами // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. № 8. С. 67–79.
- Вовшин Б.М., Свердлов Б.Г. Теоретические и экспериментальные исследования сверхширокополосных радиолокационных систем с ортогональными зондирующими сигналами // Тр. 1-го Междунар. радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития». Харьков, 8–10 октября 2002 г. С. 62–64.
- Чапурский В.В. Обработка сигналов в многочастотных радиолокационных системах с антеннами из пространственно-распределенных передающих и приемных элементов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2008. № 3. С. 69–79.
- Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2011. № 4. С. 72–91.
- Chapursky V.V., Ivashov S.I., Vasiliev I.A., Zhuravlev A.V. Short Range Radar with MIMO Antenna System and Multifrequency Sounding Signal // Progress In Electromagnetics Research Symposium. Moscow, Russia, August 18–21, 2009. www.piers.org
- Биорадиолокация / под ред. А.С. Бугаева, С.И. Ивашова, И.Я. Иммореева. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 396 с.
- Гринев А.Ю., Андриянов А.В., Багно Д.В. Многоканальный сверхширокополосный короткоимпульсный радар подповерхностного зондирования // Широкополосные и сверхширокополосные сигналы и системы: сб. М.: Радиотехника, 2009. С. 19–28.
- Гринев А.Ю., Темченко В.С., Багно Д.В. Радары подповерхностного зондирования. Мониторинг и диагностика сред и объектов. М.: Радиотехника, 2013.
- Fishler E., Haimovich A., Blum R., Chizhik D., Cimini L., Valenzuela R. MIMO Radar: An Idea whose Time has come // Proc. IEEE Radar Conference. 26–29 April 2004. Pp. 71–78.
- Черняк В.С. Обнаружение сигналов в MIMO РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 7. С. 35–48.
- 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.
- Li J., Stoica P. MIMO Radar Signal Processing. New York: Wiley, 2009.
- Bergin J., Guerci J.R. MIMO Radar. Theory and Application. Boston; London: Artech House, 2018.
- Бакулин М.Г., Варукина Л.А., Крейнделин В.Б. Технология MIMO: принципы и алгоритмы. М.: Горячая линия — Телеком, 2014. 242 с.
- Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Пространственная обработка сигналов в MIMO системах сотовой связи: учеб. пособие. Н. Новгород: НГУ, 2020. 134 с.
- Голиков А.М. Исследование систем мобильной связи c технологией OFDM — MIMO: учеб.-метод. пособие по лабор. работе [Электронный ресурс]. Томск: ТУСУР, 2019. 27 с.
- Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь, 1993.
- Зверев В.А. Радиооптика. М.: Советское радио, 1975.
- Сафронов Г.С., Сафронова А.П. Введение в радиоголографию. М.: Советское радио, 1973.
- Разевиг В.В., Бугаев А.С., Чапурский В.В. Сравнительный анализ фокусировки классических и мультистатических радиоголограмм // Радиотехника. 2013. № 8. С. 8–17.
- Чапурский В.В. Функции неопределенности и пространственная раз- решающая способность сверхширокополосных видеоимпульсных антенных решеток // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приброостроение. 2005. № 4. С. 94–108.
- Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2011. Вып. 4. С. 72–91.
- Чапурский В.В. Синтезирование радиоизображений объектов с по- мощью линейной антенной решетки типа MIMO // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. Спец. вып. № 7. С. 115–123.
- Стайнберг Б.Д. Формирование радиолокационного изображения самолетов в диапазоне СВЧ // ТИИЭР. 1988. Т. 76. № 12. С. 26–46.
- Стайнберг Б.Д., Карлсон Д.Л., Ву Сэн Ли. Экспериментальное определение ЭПО отдельных отражающих частей самолета // ТИИЭР. 1989. Т. 77. № 5. С. 35–42.
- Steinberg B.D. Microwave lmaging with Large Antenna Arrays: Radio Camera Principles and Techniques. New York: Wiley, 1983.
- Чапурский В.В., Водолазов Р.В. Разрешающая способность и построение радиоизображений трехмерных объектов на основе наземной MIMO радиокамеры // Докл. XII Всерос. конф. «Радиолокация и радиосвязь». Москва, 26–28 ноября 2018 г. М.: ИРЭ РАН. С. 166–170.
- Feill P., Menzell W., Nguyen T.P., Pichot Ch., Migliaccio C. Foreign Objects Debris Detection (FOD) on Airport Runways Using a Broadband 78 GHz Sensor // Proc. 38th European Microwave Conference. Amsterdam, The Netherlands, October 2008. Pp. 1608–1611.
- Barton D.K. Low-Angle Radar Tracking // Proc. IEEE. 1974. Vol. 62. No. 6. Pp. 687–704.
- Митрофанов Д.Г. Перспективные способы и устройства распознавания летательных аппаратов. Смоленск: Военная академия войсковой противовоздушной обороны ВС РФ, 2004.
- Klare J., Weib M. ARTINO: A new high resolution 3D imaging radar system on an autonomous airborne platform // IEEE Int. Geoscience and Remote Sensing Symposium 2006 (IGARSS-2006). Pр. 3825–3828.
- Соловьев Н.А., Слукин Г.П., Чапурский В.В. Модель радиоизображения объектов в голографических РЛС планового обзора на основе метода аналитической аппроксимации // Радиотехника и электроника, 2018. Т. 63. № 6. С. 619–624.
- Ahmad F., Amin M.G., Yeo-Sun Yoon. Multi-Input — Multi Output Synthetic Aperture Radar Technology for Urban Surveillance // 3d Int. Asia-Pacific Conference on Syntetic Aperture Radar. 2011. Pр. 1–4.
- Durand F.R., Abrão T. Power allocation in multibeam satellites based on particle swarm optimization // Int. J. Electronics and Communications. August 2017.
- Крючков И.В., Слукин Г.П., Чапурский В.В. Анализ потенциала и раз- решающей способности бортовых РЛС типа MIMO с синтезированием апертуры // Сб. докл. XI Всерос. науч.-техн. конф. «Радиооптические технологии в приборостроении». П. Небуг, Туапсинский р-н, 20–25 августа 2015 г. С. 134–146.
- Крючков И.В., Чапурский В.В. Аналитическая аппроксимация обобщенной функции неопределенности системы радиолокационного синтезирования апертуры типа MIMO // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62. № 11. С. 1133–1141.
- Pachler N., Garau L., Juan J., Guerster M., Crawley E., Cameron B. Allocating Power and Bandwidth in Multibeam Satellite Systems Using Particle Swarm Optimization // 2020 IEEE Aerospace Conference.
- Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 279 с.
- Кондратьев В.С., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. М.: Радио и связь, 1986.
- Almanofi A.M., Malki A., Kazem A. 3D Target Localization by Using Particle Filter with Passive Radar Having one Non-cooperative // Transmitter and one Receiver. J. communications software and systems. 2021. Vol. 17. No. 1. March. Pр. 36–43.
- Gustavo F., Araujo L., Machad R., Pettersson M.I. Non-Cooperative SAR Automatic Target Recognition Based on Scattering Centers Models // Sensors 2022. 22 (3). 1293. https://doi.org/10.3390/s22031293
- Унгер А.Ю. Синтез и анализ некооперативного пассивного бистатического измерителя координат при обнаружении слабых объектов // Инженерный вестник Дона. 2023. № 1.
- Петроченков Д.М., Федотов А.В. Организация обзора пространства в многопозиционной радиолокационной системе с некооперируемым источником подсвета на основе комбинаторного принципа // J. Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. № 11 (7). С. 831—841.
- Филатов А.А., Слукин Г.П., Чапурский В.В., Нониашвили М.И. Обобщенная функция неопределенности для некооперативной многопозиционной РЛС c роевым расположением приемных позиций // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 9. С. 27–34.
- Чапурский В.В., Филатов А.А., Коротеев Д.Е. Пространственно-временная обработка при измерениях «дальность – азимут – угол места» в некооперативных системах РЛС с ФАР // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. T. 75. № 9. С. 48–61.
- Карев В.В., Король О.В., Кузнецов А.А., Тимаков Д.А. Перспективная технология определения местоположения воздушных объектов в пассивных системах радиолокации // Вестник СибГУТИ. 2015. № 2. С. 84–92.
- Великанова Е.П., Ворошилин Е.П., Гельцер А.А., Рогожников Е.В., Киселёв П.С. Исследование многопозиционной РЛС на основе системы связи WiMAX // Вестник СибГУТИ. 2014. № 3. С. 67–74.
- Фирсаков А.А., Семашко П.Г. Полунатурное моделирование процесса обработки сигналов в полуактивном радиолокаторе с подсветом от GSM станции сотовой связи // Доклады БГУИР. 2010. № 2 (48). С. 30–36.
- Nicolas M., Pirolli C. Balayage rapid par traitment du signal // L’Ondе Electrique. 1969. Vol 49. Fasc. 2. Fevrier. Pp. 214–222.
- Кучеров Ю.С., Чапурский В.В. Антенные решетки со сверхбыстрым сканированием луча // Радиотехника и электроника. 1994. С. 1562–1569.
- Митрофанов Д.Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета // Радиотехника и электроника. 2002. № 7. С. 852–859.
- Чапурский В.В., Слукин Г.П., Нониашвили М.И., Лесников Г.А. Разрешающая способность и радиоизображения стационарных объектов в наземных MIMO радиокамерах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2019. № 3 (126). С. 77–94.
- Радиолокационные станции обзора Земли / Г.С. Кондратенков, В.А. Потехин, А.П. Реутов, Ю.А. Феоктистов / под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радио и связь, 1983.
- Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010.
- Гибадрахманова Э.Ф., Чапурский В.В. Анализ влияния нестабильности ориентации носителя на форму отклика MIMO РЛС с синтезированием апертуры антенны // Радиолокация, навигация, связь: сб. тр. XXIV Междунар. науч.-техн. конф.: в 5 т. 2018. Т. 2. С. 351–356.
- Гибадрахманова Э.Ф., Чапурский В.В. Анализ влияния нестабильности траектории и ориентации воздушного носителя на форму отклика MIMO радиолокатора с синтезированием апертуры // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 10. С. 11–18.
- Ачильдиев В.М., Грузевич Ю.К., Солдатенков В.А. Информационные измерительные и оптико-электронные системы на основе микро- и наномеханических датчиков угловой скорости и линейного ускорения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 260 с.
- Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Радио и связь, 1986.
- Чапурский В.В. Функция распределения отражений от земли и обобщение формулы Уэстерфилда для расчета мощности отражений в пространственно многоканальных радиолокационных системах типа MIMO // Радио- техника и электроника. 2017. Т. 62. № 3. С. 217–223.
- Черняк В.С. О новых и старых идеях в радиолокации: MIMO РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2011. № 2. С. 5–20.
- Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981.
- Kennedy J., Eberhart R. Particle Swarm Optimization // Proc. IEEE International Conference on Neural Networks. IV. 1995.
- Чапурский В.В., Слукин Г.П., Нониашвили М.И., Крючков И.В. Анализ влияния отражений от земной поверхности в системе разнесенных РЛС с ФАР // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 5. С. 121–134.
- Верещака А.И., Оленюк П.В. Авиационное радиооборудование. М.: Транспорт, 1996.
- Анодина Т.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация управления воздушным движением: учебник для вузов / под ред А.А. Кузнецова. М.: Транспорт, 1992. 280 с.
- Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Советское радио, 1970.
- Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 1. М.: Советское радио, 1966.
- Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Советское радио, 1971.
- Чапурский В.В., Нониашвили М.И., Водолазов А.В. Некогерентное и когерентное накопление спектров пачки ЛЧМ-импульсов по интервалам доплеровской неоднозначности // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. Т. 75. № 3. С. 62–72.
- Лушников А.С. Наземные радиоэлектронные средства обеспечения полетов воздушных судов: учеб. пособие. Ульяновск: УВАУ ГА, 2001. 46 с.
- Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ / под ред. Г.З. Айзенберга. В 2 ч. Ч. 1. М.: Связь, 1977. 384 с.
- Лоскутов В.Ю., Слукин Г.П., Чапурский В.В. Спектральный метод об- работки сигналов в многочастотных пространственно многоканальных РЛС // Радиотехника. 2013. Вып. 11. С. 39–49.
- Крючков И.В., Чапурский В.В. Структура систем корреляционной пространственно-временной обработки сигналов в пространственно-многоканальных РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 7. С. 3–13.
- Курикша А.А. Алгоритм обратной проекции в задачах восстановления пространственного распределения источников волн // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 12. С. 1484–1489.
- Крючков И.В., Нефедов С.И., Нониашвили М.И., Чапурский В.В. Обобщенные функции неопределенности пространственно- многоканальных РЛС типа MIMO с узконаправленными диаграммами передающих и приемных элементов // Радиотехника, 2013. № 11. С. 14–23.
- Водолазов А.В., Лесников Г.А., Чапурский В.В. Спектральное накопление по неоднозначным доплеровским интервалам для MIMO РЛС с цифровым обзором по углу места // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 77–87.
- Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике. М.: Мир, 1971.
- Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука. 1964.
- Viet Thuy Vu, Pettersen M.I., Bjorklund S. A method to implement SAR slow-time stap in beamforming stage of fast backprojection algorithm // 2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARASS). Quebec, Canada, 2014. Pp. 3686–3689.
- Пассивная радиолокация объектов / под ред. Р.П. Быстрова, А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2008.
- Евсиков Ю.А., Чапурский В.В. Преобразование случайных процессов в радиотехнических устройствах. М.: Высш. шк., 1977.
- Чапурский В.В. Сравнительные аспекты фокусировки классических и мультистатических дискретных радиоголограмм // Докл. V Всерос. науч.-техн. конф. «Радиолокация и радиосвязь». Москва, 21–25 ноября 2011 г. С. 100–104.
- Многофункциональные радиолокационные системы / под ред. Б.Г. Татарского. М.: Дрофа, 2007.
- Теоретические основы радиолокации / под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Советское радио, 1970.
- Чапурский В.В., Слукин Г.П., Филатов А.А., Коротеев Д.Е. Виртуальные MIMO РЛС и их сравнение на основе обобщенных функций неопределенности // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 5. С. 5–19.
- Крючков И.В., Филатов А.А. Синхронизация подвижных модулей распределенных радиолокационных комплексов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. С. 45–52.
- Чапурский В.В. Аддитивные и мультипликативные алгоритмы обработки сигналов в задачах MIMO локации // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. № 4. С. 68–80.
- Зубкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. М.: Советское радио, 1968.
- Свердлов Б.Г., Чапурский В.В. Методы и алгоритмы обнаружения объектов радиолокационными системами малой дальности без механического сканирования на основе многоканального пространственно-частотного по- строения // Матер. ежегодной науч. конф. НИИ МВС ЮФУ. Таганрог, 2010. С. 127–135.
- Свердлов Б.Г., Чапурский В.В. Развитие методов и технологии MIMO радиолокации для обнаружения малозаметных и малоподвижных объектов // Тр. IV конф. РФФИ. Калуга, 2009. С. 155–170.
- Авиационные правила. Ч. 170. Т. II: Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс (АП-170). 3-е изд. 2013.