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

  1. 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.
  2. Ward, J. “Space-time adaptive processing for airborne radar,” Technical Report No. 1015, Massachusetts Institute of Technology, Lincoln Laboratory, December 1994. 204 p.
  3. Klemm, R. Space-Time Adaptive Processing — Principles and Applications, 1st ed. IEE, Stevenage, Herts., UK, 1998.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Guerci, J. R. Space-Time Adaptive Processing for Radar, 2nd ed. Boston-London: Artech House, 2014. 283 p.
  7. 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.
  8. Widrow, Bernard; Stearns, Samuel D. Adaptive Signal Processing. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, 1985. 474 p.
  9. 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.
  10. Wortham, C. Space-Time Adaptive Processing for Ground Surveillance Radar. Georgia Institute of Technology, May 2007. 39 p.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Самойленко, В. И.; Грубрин, И. В. “Адаптивная пространственно-временная фильтрация помех в многоканальных системах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 28, № 9, С. 13–20, 1985.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. Журавлев, А. К.; Хлебников, В. А.; Родимов, А. П.; и др. Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками. Л.: Изд. Ленинградского университета, 1991. 544 с.
  22. 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.
  23. 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.
  24. Анохин, В. Д.; Фаузи, Симохаммед; Кильдюшевская, В. Г. "Обработка радиолокационных сигналов на фоне комбинированных помех,” Радиотехника, № 5, С. 133–135, 2009.
  25. Пиза, Д. М.; Залевский, А. П. ”Особенности адаптации пространственных фильтров при воздействии комбинированных помех,” Радіоелектроніка. Інформатика. Управління, № 1, С. 45–48, 2005.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. Григорьев, В. А. Комбинированная Обработка Сигналов в Системах Радиосвязи. М.: Эко-Трендз, 2002. 264 с.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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.
  33. 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.
  34. 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.
  35. 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.
  36. 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.
  37. 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.
  38. Абрамович, Ю. И.; Качур, В. Г. ”Методы поочередной адаптивной настройки раздельных систем компенсации помех,” Радиотехника и электроника, Т. 32, № 7, С. 1446–1453, 1987.
  39. Абрамович, Ю. И.; Качур, В. Г. ”Быстродействие поочередной адаптивной настройки раздельных систем защиты от комбинированных помех,” Радиотехника и электроника, № 1, С. 52–58, 1989.
  40. Bellman, R. Introduction to Matrix Analysis, 2ed. Society for Industrial and Applied Mathematics, 1997. 430 p. DOI: https://doi.org/10.1137/1.9781611971170.
  41. Stanimirovic, I. Computation of Generalized Matrix Inverses and Applications. Waretown, NJ: Apple Academic Press, 2017. 292 p.
  42. Skolnik, M. Radar Handbook, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 2008. 1328 p.
  43. Jenkins, Gwilym M.; Watts, Donald G. Spectral Analysis and Its Applications. San Francisco: Holden-Day, 1968. 525 p.
  44. 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.
  45. Численные методы условной оптимизации. Под ред. Ф. Гилла и У. Мюррея. М.: Мир, 1977. 290 с.
  46. Райс, Д. Матричные вычисления и математическое обеспечение. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.
  47. Воеводин, В. В.; Тыртышников, Е. Е. Вычислительные процессы с теплицевыми матрицами. М.: Наука, 1987. 320 с.
  48. Леховицкий, Д. И. “Обобщенный алгоритм Левинсона и универсальные решетчатые фильтры,” Известия вузов. Радиофизика, Т. 35, № 9–10, С. 790–808, 1992.
  49. 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.
  50. 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.
  51. 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.
  52. 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.
  53. 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.
  54. 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.
  55. 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.
  56. 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.
  57. 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.
  58. 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.
  59. 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.
  60. 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.
  61. 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.
  62. 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.

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

Розділ

Оригінальні статті