В.К. Клочко – д.т.н., доцент, профессор,  кафедра «Автоматика и информационные технологии в управлении»,  Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина

E-mail: klochkovk@mail.ru

Конг Хоай Нгуен – аспирант, 

кафедра «Радиотехнические устройства», Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина E-mail: nguyenconghoaikqh31891@gmail.com

Постановка проблемы. Рассмотрена многопозиционная доплеровская система наблюдения за движущимися объектами, состоящая из двух и более взаимно удаленных и ориентированных в пространстве радиоприемников с антенными решетками. Приемники принимают отраженный от объектов радиосигнал. Радиопередатчик, расположенный отдельно от приемников, посылает кратковременный периодический радиосигнал с известными параметрами в сторону области пересечения диаграмм направленности антенн приемников. В данной области находятся движущиеся объекты наблюдения (воздушные или наземные), разрешимые по доплеровской частоте.

Цель. Разработать алгоритмы обнаружения и оценивания пространственных координат движущихся объектов в многопозиционной доплеровской системе ближнего зондирования на основе совместного применения фазового метода и метода стереопары, а также выполнить анализ точности определения координат.

Результаты. Предложена модель многопозиционной системы наблюдения, состоящей из двух и более взаимно удаленных и ориентированных в пространстве радиоприемников с антенными решетками, работающими в режиме «Silent Sentry System» с целью обнаружения и оценивании пространственных координат группы движущихся объектов, разрешимых по доплеровской частоте. Разработанная модель отличается от систем типа TDOA (Time Different of Arrive) применимостью в мобильных системах ближнего зондирования, легко и быстро развертываемых на незнакомой местности, отсутствием необходимости фиксации моментов времени приема сигналов, учетом доплеровского сдвига частот и простой вычислительной процедурой решения системы линейных уравнений.

Рассмотрены два подхода к решению задачи обнаружения и определения пространственных координат, на основе которых разработаны два алгоритма. Первый алгоритм определяет угловые координаты движущихся объектов, разрешенных по доплеровской частоте, фазовым методом в системах угловых координат каждого приемника. На основе угловых координат находятся орты векторов направлений на объекты. Второй алгоритм обнаруживает группу объектов и находит их пространственные координаты путем распределения совокупности найденных первым алгоритмом ортов по принадлежности объектам на основе критерия сопряжения векторов в стереопарах. Предложена процедура определения векторов скоростей обнаруженных объектов на основе решения системы линейных уравнений с учетом доплеровских сдвигов частот в стереопарах приемников. Аналитически показано, что увеличение числа приемников с двух до трех или четырех приводит к снижению СКО ошибок оценок дальностей до объектов в 2−3 раза и соответственно во столько же раз уменьшается СКО ошибок оценок пространственных координат.

Практическая значимость. Результаты моделирования показывают возможность нахождения пространственного положения объектов на дальности 1000 м с ошибкой 0,5 м. Разработанные алгоритмы могут найти применение при обнаружении объектов и их траекторном сопровождении в радиосистемах ближнего зондирования.

1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы: Учебник для вузов. М.: Радиотехника. 2007. 376 с.
2. Грузман И.С., Киричук В.С. и др. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2002. 352 с.
3. Клочко В.К., Гудков С.М., Нгуен К.Х. Анализ погрешностей при передаче координат объектов в системе совмещенных приемников // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2019. № 69. С. 33−41. DOI: 10.21667/1995-4565-2019-69-33-41.
4. Oikonomou D., Nomikos P., Limnaios G., Zikidis K. Passive Radars and their use in the Modern Battlefield // Journal of computation & Modelling. 2019. V. 9. № 2. P. 37−61.
5. Клочко В.К., Нгуен Ч.Т. Математическая модель системы формирования трехмерных радиоизображений на основе доплеровской фильтрации и оценивания координат // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2013. № 2. С. 11−18.
6. Клочко В.К., Нгуен Ч.Т. Сравнительный анализ алгоритмов формирования трехмерных изображений земной поверхности в бортовой доплеровской РЛС // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2014. № 50. С. 11−17.
7. Антипов В.Н., Горяинов В.Т., Кулин А.Н., Толстов Е.Ф. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / Под ред. В.Т. Горяинова. М.: Радио и связь. 1988. 304 с.
8. Клочко В.К., Поликанов Ю.Р. Оценивание координат отражающих элементов поверхности в бортовой доплеровской РЛС // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2017. № 59. С. 15−23. DOI: 10.21667/1995-45652017-59-1-15-23.
9. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: учебник для вузов. М.: Радио и связь. 1983. 536 с.
10. Клочко В.К., Гудков С.М., Нгуен К.Х. Оценивание пространственных координат объектов в системах тепло- и радиовидения // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 63. С. 27−33. DOI: 10.21667/1995-45652018-63-1-27-33.
11. Клочко В.К., Гудков С.М., Нгуен К.Х. Сравнительный анализ методов оценивания координат объектов в пассивной системе радиовидения // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 2. № 64. С. 23−28. DOI: 10.21667/1995-4565-2018-64-2-23-28.
12. Клочко В.К., Нгуен К.Х. Алгоритмы траекторного сопровождения нескольких объектов в пассивных системах радиовидения // Радиотехника. 2019. № 6. С. 168−173. DOI: 10.18127/j00338486-201905(6)-18.