С.Е. Мищенко1, В.В. Шацкий2, Л.В. Винник3

1-3 ФГУП «Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи» (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. Задача определения угловых положений источников радиоизлучения или их пространственных частот в теории антенных решеток в общем случае аналогична задачам, возникающим во многих приложениях радиотехники, для решения которых используется преобразование Фурье. Однако наличие шумов и несоответствие размера раскрыва периоду пространственных колебаний приводят к неоднозначности решения соответствующих задач и ограничению разрешающей способности систем в пространственной, временной или частотной областях. Применяемые в теории антенных решеток методы углового сверхразрешения, реализующиеся в ходе пространственно-временной обработки сигналов, требуют существенных временных затрат. Известный метод «виртуального раскрыва» на основе различных решений задачи экстраполяции распределения комплексных амплитуд сигналов в раскрыве антенной решетки на раскрыв виртуальной антенны большего размера очень чувствителен к значению отношения сигнал/шум в каналах антенной решетки.

Цель. Предложить метод углового сверхразрешения в цифровых антенных решетках на основе аппроксимации исходного пеленгационного рельефа веером узких лучей для решения задачи определения угловых координат источников радиоизлучения и их углового разрешения в цифровых антенных решетках.

Результаты. Представлен метод углового сверхразрешения, отличающийся от известных использованием веера узких лучей для аппроксимации исходного пеленгационного рельефа. Показана работоспособность метода в условиях шума и доказана возможность определения направлений на источники радиоизлучения даже в случаях, когда визуально на изображении пеленгационного рельефа его лепестки сливаются в один широкий лепесток.

Практическая значимость. Рассмотренный метод углового сверхразрешения на основе аппроксимации исходного пеленгационного рельефа веером узких лучей позволяет сформировать контрастный пеленгационный рельеф и оценить положение источников радиоизлучения при отношении сигнал/шум на выходе цифровой антенной решетки до -7 дБ.

Мищенко С.Е., Шацкий В.В., Винник Л.В. Метод углового сверхразрешения в цифровых антенных решетках на основе аппроксимации исходного пеленгационного рельефа веером узких лучей // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 104-114.
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202203-10

1. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Кн. 1. М.: Мир. 1982. 312 с.
2. Минкович Б.М., Яковлев В.П. Теория синтеза антенн. М.: Советское радио. 1969. 296 с.
3. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003. 200 с.
4. Лаговский Б.А. Восстановление изображения групповой цели цифровыми антенными решетками // Антенны. 2011. № 2(165). С. 40-46.
5. Мищенко С.Е., Шацкий В.В., Винник Л.В., Литвинов А.В., Помысов А.С. Метод детализации радиолокационных изображений на основе генетического алгоритма // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 7(9). С. 49-61.
6. Ashikhmin A.V., Pasternak Yu.G., Rembovskiy Yu.A., Fedorov S.M. Virtual antenna array theory and applications // American Journal of Electromagnetic and Applications. 2015. № 3(1). Р. 1-11.
7. Патент № 2713503 МПК H01Q 21/29 (РФ). Способ углового сверхразрешения в приемных цифровых антенных решетках. / Винник Л.В., Задорожный В.В., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шацкий В.В. Приоритет от 19.08.2019. Опубликовано 05.02.2020. Бюл. № 4. Патентообладатель ФГУП РНИИРС.
8. Патент № 2746063 МПК H01Q 21/29 (РФ). Способ углового сверхразрешения в приемной цифровой антенной решетке. / Винник Л.В., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шацкий В.В. Приоритет от 21.07.2020. Опубликовано 06.04.2021. Бюл. № 10. Патентообладатель ФГУП РНИИРС.
9. Винник Л.В., Колесниченко В.И., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шацкий В.В. Метод синтеза линейной виртуальной антенной решетки // Журнал радиоэлектроники (электронный журнал). 2020. № 1. http://jre.cplire.ru/jre/jan20/2/text.pdf.
10. Мищенко С.Е., Шацкий В.В., Винник Л.В., Литвинов А.В. Метод синтеза линейной виртуальной антенной решетки с угловым сверхразрешением слабых сигналов // Антенны. 2021. № 6. С. 66–75. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202106-09.
11. Мищенко С.Е., Шацкий В.В., Винник Л.В. Метод синтеза линейной виртуальной антенной решетки с угловым сверхразрешением // Сб. научных трудов 31-й Междунар. НТК «Крымико-21». (г. Севастополь, 7-9 сентября 2021 г.). Севастополь: Издательство СевГУ. 2021. Вып. 3. С. 106-107.
12. Винник Л.В., Колесниченко В.И., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шацкий В.В. Метод амплитудно-фазового синтеза линейной виртуальной антенной решетки // Сб. докл. XXVI Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж. 2020. Т. 5. С. 31-40.
13. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф. Задачи синтеза антенн и новые методы их решения. М.: Радиотехника. 2002.
14. Кравченко В.Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. М.: Радиотехника. 2003. 512 с.
15. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. 446 с.
16. Назаров А.В., Лоскутов А.И. Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации. СПб.: Наука и техника. 2003. 384 с.