Адаптивний алгоритм радіолокаційного супроводження маневруючого БПЛА з ймовірнісною ідентифікацією даних за координатними та амплітудними ознаками

Автор(и)

  • Сергій Жук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Україна http://orcid.org/0000-0002-0046-8450
  • Тарас Маленчик Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Україна
  • Олександр Неуймін Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Україна
  • Олександр Мирончук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Україна http://orcid.org/0000-0001-5251-3578

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134702212007X

Ключові слова:

FMCW радар, хибні відмітки, тип руху цілі, строб супроводження, адаптивний фільтр, вирішальна статистика, апостеріорна ймовірність, ймовірність зриву супроводження

Анотація

Особливістю малорозмірних БПЛА (МБПЛА), як об’єктів радіолокаційного спостереження, є екстремально низькі значення ефективної поверхні розсіювання, а також спроможність здійснювати інтенсивні маневри та зависати і не рухатись у просторі. Перспективним напрямком збільшення дальності виявлення МБПЛА РЛС є зниження порогу виявлення, що призводить до значного зростання ймовірності хибної тривоги і супроводжується появою значної кількості хибних відміток. Для підвищення ефективності супроводження МБПЛА при наявності хибних відміток, в якості додаткової інформації запропоновано використовувати вирішальні статистики (амплітудну інформацію) з виходу оптимального приймача первинної обробки сигналів. Розроблено адаптивний алгоритм радіолокаційного супроводження маневруючого МБПЛА з ймовірнісною ідентифікацією даних за координатними та амплітудними ознаками в прямокутній системі координат. Шляхом статистичного моделювання отримані точносні характеристики екстраполяції параметрів руху МБПЛА і ймовірності виявлення різних типів його руху. Розраховано ймовірності зриву супроводження і середнього часу супроводження траєкторії МБПЛА, а також проведено їх порівняння з відомим алгоритмом.

Посилання

В. П. Рябуха, “Радиолокационное наблюдение беспилотных летательных аппаратов (обзор),” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 11, pp. 655–669, 2020, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347020110011.

С. И. Макаренко, А. В. Тимошенко, А. С. Васильченко, “Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 1. Беспилотный летательный аппарат как объект обнаружения и поражения,” Системы управления, связи и безопасности, no. 1, pp. 109–146, 2020, doi: https://doi.org/10.24411/2410-9916-2020-10105.

А. С. Дудуш, В. О. Тютюнник, О. А. Резніченко, С. Ю. Гогонянц, “Сучасний стан та проблеми протидії маловисотним, низькошвидкісним та малорозмірним БПЛА,” Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони, vol. 1, no. 31, pp. 121–131, 2018, doi: https://doi.org/10.33099/2311-7249/2018-31-1-121-131.

M. Kunita, M. Sudo, T. Mochizuki, “Range measurement using ultrasound FMCW signals,” in 2008 IEEE Ultrasonics Symposium, 2008, pp. 1366–1369, doi: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2008.0331.

E. Hyun, Y.-S. Jin, J.-H. Lee, “Moving and stationary target detection scheme using coherent integration and subtraction for automotive FMCW radar systems,” in 2017 IEEE Radar Conference (RadarConf), 2017, pp. 0476–0481, doi: https://doi.org/10.1109/RADAR.2017.7944250.

A. A. Shpilka, A. Y. Myronchuk, A. O. Tkach, S. P. Overchuk, V. O. Katiuha, Y. A. Myronchuk, “The application of the on-board devices radio direction-finding in the navigation systems of drones,” Mil. Tech. Collect., no. 15, pp. 48–53, 2016, doi: https://doi.org/10.33577/2312-4458.15.2016.48-53.

С. М. Костромицкий, Д. С. Нефедов, “Оценка энергетического выигрыша при обнаружении малоразмерных целей методом «сопровождение до обнаружения»,” Вестник Концерна ВКО «Алмаз–Антей», no. 3, pp. 67–78, 2022, doi: https://doi.org/10.38013/2542-0542-2022-3-67-78.

D. K. Barton, Radar System Analysis and Modeling. Norwood, MA: Artech House, 2004.

H. Meikle, Modern Radar Systems. Norwood, MA: Artech House, 2008.

“The probabilistic data association filter,” IEEE Control Syst., vol. 29, no. 6, pp. 82–100, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/MCS.2009.934469.

В. И. Меркулов, В. С. Верба, А. Р. Ильчук, А. П. Кирсанов, Автоматическое Сопровождение Целей в РЛС Интегрированных Авиационных Комплексов. Многоцелевое Сопровождение. Том 3. Москва: Радиотехника, 2018, uri: https://publications.hse.ru/books/229379318.

X. R. Li, “Tracking in clutter with strongest neighbor measurements. I. Theoretical analysis,” IEEE Trans. Autom. Control, vol. 43, no. 11, pp. 1560–1578, 1998, doi: https://doi.org/10.1109/9.728872.

E. Brekke, O. Hallingstad, J. Glattetre, “Tracking small targets in heavy-tailed clutter using amplitude information,” IEEE J. Ocean. Eng., vol. 35, no. 2, pp. 314–329, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/JOE.2010.2044670.

Z. Li, G. Li, J. Tan, F. Tian, G. Jin, Y. Ren, “Low observable moving target tracking based on modified PDA-AI,” J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves, vol. 31, no. 10, pp. 1245–1256, 2010, doi: https://doi.org/10.1007/s10762-010-9684-2.

L. M. Ehrman, W. D. Blair, “Probabilistic data association with amplitude information versus the strongest neighbor filter,” in 2007 IEEE Aerospace Conference, 2007, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/AERO.2007.353040.

S. Y. Zhuk, O. S. Neuimin, I. O. Tovkach, V. O. Chmelov, “Adaptive algorithm for tracking maneuvering targets in a complex jamming environment for a radar with range rate measurement,” in 2020 IEEE 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), 2020, pp. 249–254, doi: https://doi.org/10.1109/TCSET49122.2020.235433.

Ю. М. В.А. Васин, И.Б. Власов, Егоров et al., Информационные Технологии в Радиотехнических Системах. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

Я. Д. Ширман, С. Т. Багдасарян, А. С. Маляренко, Д. И. Леховицкий, Радиоэлектронные Системы. Основы Построения и Теория: Справочник. Москва: Радиотехника, 2007.

Тестова траєкторія руху малорозмірного БПЛА

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-12 — Оновлено 2022-10-26

Як цитувати

Жук, С., Маленчик, Т., Неуймін, О., & Мирончук, О. (2022). Адаптивний алгоритм радіолокаційного супроводження маневруючого БПЛА з ймовірнісною ідентифікацією даних за координатними та амплітудними ознаками. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(10), 591–604. https://doi.org/10.20535/S002134702212007X

Номер

Том 65 № 10 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.