Защита когерентно-импульсных РЛС от комбинированных помех. 1. Разновидности систем ПВОС и их предельные возможности

Автор(и)

  • Давид Исаакович Леховицкий Научно-исследовательский институт радиолокационных систем "Квант-Радиолокация", Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7519-3239
  • Вячеслав Петрович Рябуха Научно-исследовательский институт радиолокационных систем "Квант-Радиолокация", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8607-9551
  • Андрей Викторович Семеняка Научно-исследовательский институт радиолокационных систем "Квант-Радиолокация", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1170-6151
  • Дмитрий Владимирович Атаманский Харьковский национальный университет Воздушных Сил, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8705-8584
  • Евгений Анатольевич Катюшин Научно-исследовательский институт радиолокационных систем "Квант-Радиолокация", Ukraine https://orcid.org/0000-0001-8200-7289

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134701907001X

Ключові слова:

комбинированные помехи, совместная пространственно-временная обработка, раздельная время-пространственная обработка, корреляционная матрица, кронекеровская сумма, кронекеровское произведение, весовой вектор, комбинированная система обработки, итеративная процедура отыскания экстремума

Анотація

Данная статья представляет собой первую статью цикла, посвященного современным методам защиты когерентно-импульсных РЛС от комбинированных помех (аддитивная смесь внутреннего шума, маскирующих активных и пассивных помех). В ней сопоставляются «предельные» возможности известных и сравнительно новых разновидностей систем помехозащиты в гипотетических условиях точного знания статистических характеристик сигналов и помех. Предельность понимается в том смысле, что их эффективность рассчитывается для гипотетических условий точного знания статистических характеристик входных воздействий. Полученные при этом оценки определяют верхние границы эффективности в реальных условиях априорной неопределенности параметров сигналов и помех. Анализируются потери эффективности, связанные с переходом к «упрощенным» системам пространственно-временной обработки сигналов (ПВОС). Вторая статья посвящена особенностям (быстродействию) рассмотренных систем помехозащиты в реальных условиях параметрической априорной неопределенности, преодолеваемой использованием оценок различного вида априори неизвестных параметров помех. Третья статья посвящена обоснованию универсальной системы ПВОС на основе адаптивных решетчатых фильтров.

Посилання

Ширман, Я. Д.; Багдасарян, С. Т.; Маляренко, А. С.; Леховицкий, Д. И.; и др. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: Справочник. Под ред. Я. Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007. 512 с.

Ward, J. “Space-time adaptive processing for airborne radar,” Technical Report No. 1015, Massachusetts Institute of Technology, Lincoln Laboratory, December 1994. 204 p.

Klemm, R. Space-Time Adaptive Processing — Principles and Applications, 1st ed. IEE, Stevenage, Herts., UK, 1998.

Klemm, R. Principles of Space-Time Adaptive Processing, 3rd ed. in: Radar, Sonar, Navigation and Avionics Series 21, The Institution of Electrical Engineers and Technology, UK, 2006. 670 p. DOI: https://doi.org/10.1049/PBRA021E.

Wirth, W.-D. Radar Techniques Using Array Antennas, in: IET Radar, Sonar, Navigation and Avionics Series 10, The Institution of Engineering and Technology, UK, 2013. 460 p. DOI: https://doi.org/10.1049/PBRA026E.

Guerci, J. R. Space-Time Adaptive Processing for Radar, 2nd ed. Boston-London: Artech House, 2014. 283 p.

Melvin, W. L. “Chapter 12 - Space-time adaptive processing for radar,” Academic Press Library in Signal Processing, Vol. 2, p. 595-665, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-396500-4.00012-0.

Widrow, Bernard; Stearns, Samuel D. Adaptive Signal Processing. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, 1985. 474 p.

Monzingo, Robert A.; Haupt, Randy L.; Miller, Thomas W. Introduction to Adaptive Arrays, 2nd ed. SciTech Publishing, Inc. Raleigh, NC 27615, 2011. 686 p. DOI: https://doi.org/10.1049/SBEW046E.

Wortham, C. Space-Time Adaptive Processing for Ground Surveillance Radar. Georgia Institute of Technology, May 2007. 39 p.

Xu, Jingwei; Zhu, Shengqi; Liao, Guisheng. “Space-time-range adaptive processing for airborne radar systems,” IEEE Sensors J., Vol. 15, No. 3, p. 1602-1610, Mar 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/JSEN.2014.2364594.

Peto, Tamas; Seller, Rudolf. “Space-time adaptive cancellation in passive radar systems,” Int. J. Antennas Propag., Vol. 2018, Article ID 2467673, 2018. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/2467673.

Navratil, V.; O’Brien, A.; Garry, J. Landon; Smith, G. E. “Demonstration of space-time adaptive processing for DSI suppression in a passive radar,” Proc. of 18th Int. Radar Symp., IRS, 28-30 June 2017, Prague, Czech Republic. IEEE, 2017. DOI: https://doi.org/10.23919/IRS.2017.8008146.

Лукошкин, А. П.; Каринский, C. C.; Шаталов, А. А.; и др. Обработка сигналов в многоканальных РЛС. Под ред. А. П. Лукошкина. М.: Радио и связь, 1983. 328 с.

Самойленко, В. И.; Грубрин, И. В. “Адаптивная пространственно-временная фильтрация помех в многоканальных системах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 28, № 9, С. 13–20, 1985.

Самойленко, В. И.; Грубрин, И. В. “Совместная адаптация пространственного и временного фильтров в многоканальных системах,” Радиотехника и электроника, Т. 34, № 4, С. 749–755, 1989.

Андреев, В. Г.; Нгуен, Т. Ф. “Адаптивная обработка сигналов на фоне комбинированных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 2, С. 48–53, 2015. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347015020053.

Гандурин, В. А.; Трофимов, А. А.; Чернышев, М. И. ”Структура и алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов в импульсно-доплеровской РЛС дозора, расположенной на самолете,” Радиотехника, № 8, С. 90–94, 2009.

Тихонов, Р. С. “Алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов для бортовых радиолокационных станций переднего обзора,” Радиотехника, № 12, С. 64–69, 2014. URI: http://www.radiotec.ru/article/15632.

Тихонов, Р. С. “Влияние неоднородности обучающей выборки на характеристики многоканальных бортовых радиолокационных станций с пространственно-временной обработкой,” Труды МАИ, № 79, С. 1–13, 2015. URI: http://trudymai.ru/published.php?ID=55772.

Журавлев, А. К.; Хлебников, В. А.; Родимов, А. П.; и др. Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками. Л.: Изд. Ленинградского университета, 1991. 544 с.

Леховицкий, Д. И.; Мезенцев, А. В.; Ткаченко, В. М. “Эффективность системы последовательной защиты РЛС от комбинированных помех при введении смещенных по частоте каналов приема,” Сб. науч. тр. Х.: ХВУ, 1995. Вып. 3, С. 25–35.

Леховицкий, Д. И.; Мезенцев, А. В.; Ткаченко, В. М. “Устройство защиты от комбинированных помех,” Пат. 14711 Украина, МКИ G01S 7/38. Харьковский военный университет. № 95052–306; Заявл. 1995.05.11; Опубл. 15.01.1997.

Анохин, В. Д.; Фаузи, Симохаммед; Кильдюшевская, В. Г. "Обработка радиолокационных сигналов на фоне комбинированных помех,” Радиотехника, № 5, С. 133–135, 2009.

Пиза, Д. М.; Залевский, А. П. ”Особенности адаптации пространственных фильтров при воздействии комбинированных помех,” Радіоелектроніка. Інформатика. Управління, № 1, С. 45–48, 2005.

Залевский, А. П.; Пиза, Д. М.; Пресняк, И. С.; Сиренко, А. С. “Оценка эффективности пространственно-временной и время-пространственной фильтрации сигналов в когерентно-импульсных РЛС,” Радіоелектроніка. Інформатика. Управління, № 2, С. 39–43, 2012. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2012-2-7.

Рябуха, В. П.; Рачков, Д. С.; Семеняка, А. В.; Катюшин, Е. А. “Оценка интервала фиксации пространственного весового вектора при последовательной пространственно-временной обработке сигналов на фоне комбинированных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 55, № 10, С. 13–25, 2012. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347012100020.

Грубрин, И. В.; Лыгина, И. Ю. “Адаптивная фильтрация помех в бортовых многоканальных системах,” Труды МАИ, № 69, С. 1–7, 2013. URI: http://trudymai.ru/published.php/published.php?ID=43335.

Григорьев, В. А. Комбинированная Обработка Сигналов в Системах Радиосвязи. М.: Эко-Трендз, 2002. 264 с.

Пиза, Д. М.; Звягинцев, Е. А.; Мороз, Г. В. “Метод компенсации активной составляющей комбинированной помехи в когерентно-импульсной РЛС,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 6, С. 23–29, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016060030.

Пиза, Д. М.; Семенов, Д. С.; Мороз, Г. В. “Анализ эффективности адаптивного поляризационного фильтра в условиях одновременного воздействия активных и пассивных помех,” Радиоэлектроника, информатика, управление, № 3, С. 20–27, 2017. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-3-2.

Пиза, Д. М.; Лаврентьев, В. Н.; Семенов, Д. С. “Метод формирования классифицированной обучающей выборки для автокомпенсатора помех при время-пространственной фильтрации сигналов,” Радиоэлектроника, информатика, управление, № 3, С. 18–22, 2016. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2016-3-2.

Пиза, Д. М.; Мороз, Г. В. “Методы формирования классифицированной обучающей выборки для адаптации весового коэффициента автокомпенсатора помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 1, С. 47–54, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018010041.

Пиза, Д. М.; Бугрова, Т. И.; Лаврентьев, В. М.; Семенов, Д. С. “Формирователь классифицированной обучающей выборки при пространственной обработке радиолокационных сигналов в условиях воздействия комбинированной помехи,” Радиоэлектроника, информатика, управление, № 4, С. 26–32, 2017. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-4-3.

Пиза, Д. М.; Романенко, С. Н.; Семенов, Д. С. “Корреляционный метод формирования обучающей выборки для адаптации пространственного фильтра,” Радиоэлектроника, информатика, управление, № 3, С. 34–39, 2018. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2018-3-4.

Пиза, Д. М.; Бугрова, Т. И.; Лаврентьев, В. Н.; Семенов, Д. С. “Метод формирования классифицированной обучающей выборки при пространственной обработке сигналов в условиях воздействия комбинированной помехи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 7, С. 420–428, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018070051.

Wang, Ting; Zhao, Yongjun; Huang, Jie; Jin, Ke; Zhang Kunfan. “A reduced-rank STAP algorithm for simultaneous clutter plus jamming suppression in airborne MIMO radar,” Proc. of 18th Int. Radar Symp., IRS, 28-30 June 2017, Prague, Czech Republic. IEEE, 2017. DOI: https://doi.org/10.23919/IRS.2017.8008095.

Абрамович, Ю. И.; Качур, В. Г. ”Методы поочередной адаптивной настройки раздельных систем компенсации помех,” Радиотехника и электроника, Т. 32, № 7, С. 1446–1453, 1987.

Абрамович, Ю. И.; Качур, В. Г. ”Быстродействие поочередной адаптивной настройки раздельных систем защиты от комбинированных помех,” Радиотехника и электроника, № 1, С. 52–58, 1989.

Bellman, R. Introduction to Matrix Analysis, 2ed. Society for Industrial and Applied Mathematics, 1997. 430 p. DOI: https://doi.org/10.1137/1.9781611971170.

Stanimirovic, I. Computation of Generalized Matrix Inverses and Applications. Waretown, NJ: Apple Academic Press, 2017. 292 p.

Skolnik, M. Radar Handbook, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 2008. 1328 p.

Jenkins, Gwilym M.; Watts, Donald G. Spectral Analysis and Its Applications. San Francisco: Holden-Day, 1968. 525 p.

Леховицкий, Д. И.; Кириллов, И. Г. ”Моделирование пассивных помех импульсным РЛС на основе процессов авторегрессии произвольного порядка,” Системи обробки інформації, № 3, С. 90–101, 2008.

Численные методы условной оптимизации. Под ред. Ф. Гилла и У. Мюррея. М.: Мир, 1977. 290 с.

Райс, Д. Матричные вычисления и математическое обеспечение. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.

Воеводин, В. В.; Тыртышников, Е. Е. Вычислительные процессы с теплицевыми матрицами. М.: Наука, 1987. 320 с.

Леховицкий, Д. И. “Обобщенный алгоритм Левинсона и универсальные решетчатые фильтры,” Известия вузов. Радиофизика, Т. 35, № 9–10, С. 790–808, 1992.

Burg, J. P. “A new analysis technique for time series data,” NATO Advanced Study Institute on Signal Processing with Emphasis on Underwater Acoustics. Netherlands, 1968 August 12-23.

Itakura, F.; Saito, S. “Digital filtering techniques for speech analysis and synthesis,” Proc. of 7th Int. Congress Acoust., 1971, Budapest, Hungary. Budapest, Paper 25 C-I, 1971, p. 261-264.

Friedlander, B. “Lattice filters for adaptive processing,” Proc. IEEE, Vol. 70, No. 8, p. 829-867, 1982. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12407.

Леховицкий, Д. И.; Рачков, Д. С.; Семеняка, А. В.; Рябуха, В. П.; Атаманский, Д. В. “Адаптивные решетчатые фильтры. Часть I. Теория решетчатых структур, Часть. II. Алгоритмы настройки АРФ,” Прикладная радиоэлектроника, Т. 10, № 4, С. 381–418, 2011.

Lekhovytskiy, D. I.; Abramovich, Y. I. “Adaptive lattice filters for band-inverse (TVAR) covariance matrix approximations: theory and practical applications,” in: Proc. of 2009 Int. Radar Symp., IRS 2009, Hamburg, Germany. Hamburg: TUHH, 2009, p. 535-539.

Yang, W.-H.; Holan, S. H.; Wikle, C. K. “Bayesian lattice filters for time-varying autoregression and time-frequency analysis,” Bayesian Analysis, Vol. 11, No. 4, p. 977-1003, 2016. DOI: http://doi.org/10.1214/15-BA978.

Ozden, M. T. “Sequential convex combinations of multiple adaptive lattice filters in cognitive radio channel identification,” EURASIP J. Adv. Signal Process., Vol. 2018:45, 25, 2018. DOI: https://doi.org/10.1186/s13634-018-0567-3.

Lekhovytskiy, D. I.; Rachkov, D. S.; Semeniaka, A. V. ”K-rank modification of adaptive lattice filter parameters,” Proc. of 2015 IEEE Radar Conf., RadarCon, 10-15 May 2015, Arlington, USA. IEEE, 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/RADAR.2015.7130983.

Lev-Ari, H.; Kailath, T. ”Schur and Levinson algorithms for nonstationary processes,” Proc. of IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, ICASSP’81, 30 Mar.-1 Apr. 1981, Atlanta, USA. IEEE, 1981. DOI: https://doi.org/10.1109/ICASSP.1981.1171194.

Sharman, K. C.; Durrani, T. S. ”Spatial lattice filter for high-resolution spectral analysis of array data,” IEE Proc. F - Commun., Radar and Signal Process., Vol. 130, No. 3, p. 279-287, 1983. DOI: https://doi.org/10.1049/ip-f-1.1983.0047.

Beyer, H.-G.; Sendhoff, B. ”Simplify your covariance matrix adaptation evolution strategy,” IEEE Trans. Evol. Comput., Vol. 21, No. 5, p. 746-759, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TEVC.2017.2680320.

De Maio, A.; Orlando, D. ”An invariant approach to adaptive radar detection under covariance persymmetry,” IEEE Trans. Signal Process., Vol. 63, No. 5, p. 1297-1309, 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2014.2388441.

Lekhovytskiy, D. I.; Rachkov, D. S.; Semeniaka, A. V.; Atamanskiy, D. V.; Riabukha, V. P. “Quasioptimal algorithms for batch coherent signals interperiod processing against background clutter,” Proc. of Int. Radar Symp., IRS-2014, 16-18 June 2014, Gdansk, Poland. IEEE, 2014, p. 25-30. DOI: https://doi.org/10.1109/IRS.2014.6869195.

Lekhovytskiy, D. I.; Atamanskiy, D. V.; Riabukha, V. P.; Rachkov, D. S.; Semeniaka, A. V. “Combining target detection against the background of jamming signals and jamming signal DOA estimation,” Proc. of X Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, ICATT’2015, 21-24 Apr. 2015, Kharkiv, Ukraine. IEEE, 2015, p. 36-40. DOI: https://doi.org/10.1109/ICATT.2015.7136777.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-16

Як цитувати

Леховицкий, Д. И., Рябуха, В. П., Семеняка, А. В., Атаманский, Д. В., & Катюшин, Е. А. (2019). Защита когерентно-импульсных РЛС от комбинированных помех. 1. Разновидности систем ПВОС и их предельные возможности. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(7), 380–412. https://doi.org/10.20535/S002134701907001X

Номер

Том 62 № 7 (2019): Радиолокация

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.