Ф.В. Балыклейский1, А.Е. Ананенков2, А.Н. Харламов3, В.М. Нуждин4

1-4 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) (Москва, Россия)

1 ООО «НАВИОМ» (Москва, Россия)

1 Balikleyskiyfv@mail.ru; 2 Pan_angej@rambler.ru; 3 Akharlam@mail.ru; 4 Nuzhdin.vm@mail.ru

Постановка проблемы. В последнее время актуальной становится проблема мониторинга беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в условиях городской застройки. Наличие местных объектов (стен зданий, заборов) с высокой отражающей способностью, а не только подстилающей поверхности, может приводить к сильным интерференционным провалам и снижению отношения сигнал/шум (ОСШ), что наряду с высоким уровнем отражений позволяет классифицировать условия городской застройки, как экстремальные. Большинство существующих радиолокационных систем (РЛС) предназначено для работы в более простой фоно-целевой обстановке. При разработке РЛС для работы в экстремальных условиях города необходимо обратить особое внимание на выбор зондирующего сигнала (ЗС).

Цель. Исследовать особенности многолучевого распространения сигналов с высоким дальномерным разрешением в сложных условиях городской застройки.  

Результаты. Выявлен фактор, определяющий эффективность обнаружения отраженных от малоразмерных и маловысотных объектов сигналов, влияющий на непрерывность зоны обнаружения, - широкополосность ЗС. Приведено описание экспериментальной установки и проведен эксперимент, позволяющий оценить непрерывность зоны обнаружения для СКВИ ЗС. Проведено исследование особенностей отражения и интерференции трех типов сигналов с высоким дальномерным разрешением: сигнала с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ), сверхкороткоимпульсного (СКИ) ЗС, сверхкороткого видео-импульсного (СКВИ) сигнала в условиях настильных углов ориентации антенн. Показано, что сигналы с высоким дальномерным разрешением в разных диапазонах частот могут быть как сверхширокополосными, так и узкополосными и, как следствие, их относительная широкополосность может существенно влиять на замирания при многолучевом распространении. Создана и экспериментально верифицирована модель, позволяющая получить оценку интенсивности падающей на цель волны в зависимости от дальности для заданного набора параметров РЛС.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в качестве критерия при выборе типа ЗС в РЛС малой дальности.

Балыклейский Ф.В., Ананенков А.Е., Харламов А.Н., Нуждин В.М. Особенности выбора зондирующего сигнала в радиоло-кационных станциях малой дальности // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 4. С. 90−101. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202405-09

1. Skosyrev V.N., Nuzhdin V.M., Sokolov P.V., Kharlamov A.N. Comparison of Energy Metrics and Levels of Passive Interference for UWB Radars with Radio and Video Pulse Probing Signals // 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications (Moscow, Russia). 2021. Р. 01-04. DOI: 10.1109/IEEECONF51389.2021.9416025.
2. Ananenkov A., et al. Detection methods of low-speed small objects for panoramic ultrashort pulsed radar // ITM Web of Conferences. EDP Sciences. 2019. V. 30. Р. 15017.
3. Nuzhdin V.M., Ananenkov A.E., Marin D.V. Radar of Complex UAV Detection and Neutralization // 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. IEEE. 2021. С. 1-4.
4. Heunisch S., Fhager L.O., Wernersson L.E. Millimeter-wave pulse radar scattering measurements on the human hand // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2019. V. 18. № 7. Р. 1377-1380.
5. Borzov A., et al. Investigation of Noise Immunity of Ultrawideband Pulse Radar Sensors on the Base of Single Chip // Proceedings of the 5th International Conference on Computer Science and Application Engineering. 2021. Р. 1-5.
6. Radar handbook / Ed. by M.I. Skolnik. New York. McGraw-Hill Book Co. 1970. 455 p.
7. Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. М.: Академия. 2008.
8. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Советское радио. 1970.
9. Меттус Л.С., Михайлов В.Н., Хачатурян А.Б. Интерференционный множитель Земли // Известия вузов России. Сер. Радиоэлектроника. 2018. № 1. С. 43-49. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2018-21-1-43-49.
10. Ананенков А.Е., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Скосырев В.Н. Высокоинформативные РЛС малой дальности. М.: Изд-во МАИ. 2018. С. 186-187.
11. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. Изд. 3-е. М: Наука. 1989. С. 145, 173.
12. Grosvenor Chriss A., Johnk Robert T., Novotny David R., Seturnino Canales, Benjamin Davis, Jason Veneman. TEM horn antenna design principles // Technical Note (NIST TN) 1544. Boulder. January 2007.
13. Koshelev V.I., Buyanov Yu.I., Belichenko V.P. Ultrawideband short-pulse radio systems. Artech House. 2017.
14. Andreev Yu.A., et al. Generation and Emission of High-Power Ultrabroadband Pico-second Pulses // J. Commun. Technol. Electron. 2011. V. 56. № 12. Р. 1457, 1467.
15. Balykleisky F.V., Kharlamov A.N. Software and Hardware for Carrying Out Research Work with an Ultra-Short Pulse Probing Signal // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. 16 March 2021.
16. Han J., Nguyen C. On the Development of a Compact Sub-Nanosecond Tunable Pulse Transmitter for UWB Applications // IEEE Trans. on Microw. Theory and Techniq. January 2006. V. 54. № 1. Р. 285-293.
17. Han J., Nguyen C. A New Ultra-Wideband, Ultra-Short Monocycle Pulse Generator With Reduced Ringing // IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. June 2002. V. 12. № 6. P. 206-208.
18. Amol M. Sapkal, Dr. Nisha Sarwade, Bhaskar Shelkod. Ultra Wideband Monocycle pulse generation using SRD and Coupled line band pass filter with reduced ringing level // Intern. Journal of Adv. Research in Comp. and Communication Eng. May 2015. V. 4. Is. 5.
19. Aydogdu, Canan, Carvajal, Gisela, Eriksson, Olof Hellsten, Hans Herbertsson, Hans Keskin, Musa Furkan, Nilsson, Emil Rydström, Mats Vanäs, Karl Wymeersch, Henk. Radar Interference Mitigation for Automated Driving. 2019.
20. Alland, Stephen Stark, Wayne Ali, Murtaza Hegde, Manju. Interference in Automotive Radar Systems: Characteristics, Mitigation Techniques, and Current and Future Research // IEEE Signal Processing Magazine. 2019. № 36. 45-59. 10.1109/MSP.2019.2908214.
21. Brooker G.M. Mutual Interference of Millimeter-Wave Radar Systems // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. Feb. 2007. V. 49. № 1. P. 170-181. DOI: 10.1109/TEMC.2006.890223.
22. Sanders Frank H., Sole Robert L., Bedford Brent L., Franc David, Pawlowitz Timothy. Effects of RF Interference on Radar Receivers. February 2006 | NTIA Technical Report TR-06-444.
23. Legovtsova E., Fitasov E. Coherence of Radar Signals Reflected from Passive-Interference Sources // Radiophysics and Quantum Electronics. 2023. № 65. 10.1007/s11141-023-10234-2.