М.Д. Монахов1, И.В. Каменский2, К.Ю. Гаврилов3

1–3 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

1 maksimusmaks1998@gmail.com, 2 kamenskijiv@mai.ru, 3 gvrk61@mail.ru

Постановка проблемы. При зондировании плотных сред типа кирпичные и бетонные стены, грунт, дорожные покрытия и т.д. с использованием сверхширокополосных сигналов возникает проблема определения метода обработки сигналов, учитывающего дисперсные свойства среды. Разработка оптимальных методов обработки сигналов в подобных условиях может улучшить значение отношения сигнал/шум (ОСШ), а следовательно, повысить вероятность обнаружения подповерхностных объектов и точность измерения их координат.

Цель. Разработать алгоритм обработки сверхширокополосных сигналов со ступенчатой частотной модуляцией (СЧМ), обеспечивающий улучшение ОСШ при зондировании плотных сред путем использования априорных сведений о дисперсных свойствах среды.

Результаты. На основе критерия максимизации значения ОСШ получен оптимальный алгоритм обработки СЧМ-сигнала,
согласно которому используется быстрое преобразование Фурье (БПФ) при весовой обработке дискретных отсчетов сигнала с помощью несимметричного окна. Получены результаты компьютерного моделирования, показавшие возможность улучшения значения ОСШ в среднем около 7 дБ при ширине спектра сигнала 4 ГГц и изменении коэффициента затухания радиоволн в среде в пределах от 5 до 35 дБ/м (параметры, соответствующие сухой бетонной стене). Приведены результаты натурных
экспериментов, полученные с помощью макета радара с СЧМ-сигналом, имеющим ширину спектра 5,1 ГГц и начальную
частоту 900 МГц.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при разработке алгоритмов и программ обработки СШП-сигналов в радарах подповерхностного зондирования плотных сред, характеризующихся ярко выраженными дисперсными свойствами.

Монахов М.Д., Каменский И.В., Гаврилов К.Ю. Обработка сверхширокополосных сигналов в радиолокаторе подповерхностного зондирования // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 10. С. 57–69. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202310-06

1. Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем. Изд. 3-е, испр. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017.
2. Through-the-Wall Radar Imaging / Edited by Moeness G. Amin. CRC Press. Boca Raton, London. New York. 2011.
3. Гаврилов К.Ю., Игонина Ю.В., Линников О.Н., Панявина Н.С. Оценка разрешающей способности при использовании сигналов со ступенчатой частотной модуляцией // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т. 13. № 5. С. 23–32.
4. Гаврилов К.Ю., Козлов Р.Ю. Метод обработки радиолокационных сигналов с частотной манипуляцией при обнаружении людей в помещениях через стену // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 117–131. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202204-15.
5. Гаврилов К.Ю., Игонина Ю.В., Линников О.Н. Оценка ошибок измерения координат целей в радарах зондирования через стену // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2019. Т. 17. № 1. С. 46–54. DOI: 10.18127/j20700814-201901-04.
6. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь. 1992.
7. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех. М.: Сов. радио. 1960.
8. Моделирование и обработка радиолокационных сигналов в Matlab: Учеб. пособие / Под ред. К.Ю. Гаврилова. М.: Радиотехника. 2020.
9. Рыжов А.И., Лазарев В.А., Мохсени Т.И. и др. Ослабление сверхширокополосных хаотических сигналов диапазона 3-5 ГГц при прохождении через стены зданий // Журнал радиоэлектроники. 2012. № 5.
10. Гаврилов К.Ю., Линников О.Н., Солдатов А.Л. Метод обработки радиолокационных сигналов в задачах обнаружения и измерения признаков живых людей // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 4. С. 3–15.
11. Гаврилов К.Ю., Игонина Ю.В., Линников О.Н. Анализ информативности признаков при вторичной обработке сигналов в РЛС малой дальности // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 5. С. 11–17.
12. Гаврилов К.Ю., Колотов Д.В. Метод компенсации интерференционных помех в MIMO РЛС малой дальности // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. Т. 14. № 7. С. 44–52.
13. Гаврилов К.Ю., Колотов Д.В. Компенсация интерференционных помех в суммарно-дальномерной РЛС малой дальности // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 7. С. 3–11.