[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2534217C1 - Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles - Google Patents

Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2534217C1
RU2534217C1 RU2013140064/07A RU2013140064A RU2534217C1 RU 2534217 C1 RU2534217 C1 RU 2534217C1 RU 2013140064/07 A RU2013140064/07 A RU 2013140064/07A RU 2013140064 A RU2013140064 A RU 2013140064A RU 2534217 C1 RU2534217 C1 RU 2534217C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
radio
threshold
radio pulses
packet
Prior art date
Application number
RU2013140064/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Зайцев
Евгений Владимирович Амозов
Дмитрий Геннадьевич Митрофанов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант"
Priority to RU2013140064/07A priority Critical patent/RU2534217C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534217C1 publication Critical patent/RU2534217C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: initial base probing frequency should be selected equal to 150 MHz and adjustment should be performed up to 6 GHz. After analysing reflections at different frequencies and detecting spectral response exceeding the threshold at one of the frequencies, radiation is switched from frequency adjustment mode to single-frequency mode which corresponds, based on frequency, to presence of spectral response from a low-visibility unmanned aerial vehicle (UAV). After switching to the detected estimated resonance frequency fr, results of detecting a low-visibility UAV in the corresponding range gate are repeatedly verified. The conformity of Doppler frequency Fd of spectral response in consecutively generated spectra of the same range gate, as well as the exceeding of a set detection threshold by the spectral response are verified. If in three consecutive spectra the spectral response from the UAV exceeds the threshold and its Doppler frequency Fd remains unchanged, a low-visibility UAV is detected in the corresponding range gate.
EFFECT: scanning the entire frequency range and high accuracy of detection.
3 dwg

Description

Изобретение относится к методам радиолокационного обнаружения воздушных объектов (ВО), в частности к методам обнаружения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с малой радиолокационной заметностью.The invention relates to methods for radar detection of airborne objects (AT), in particular to methods for detecting unmanned aerial vehicles (UAVs) with low radar signature.

Известен способ обнаружения воздушных объектов, в том числе и БЛА, заключающийся в излучении в пространство с помощью радиолокационной станции (РЛС) импульсных зондирующих сигналов, отражении их от ВО, приеме отраженных сигналов антенной системой РЛС, фильтрации отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся ВО на фоне отражений от неподвижных местных предметов, сравнении отфильтрованных отражений с порогом и в случае превышения установленного порога - принятии решения о том, что обнаружен движущийся ВО [1-3].A known method of detecting air objects, including UAVs, which consists in emitting into space using a radar station (radar) of pulsed sounding signals, reflecting them from the VO, receiving the reflected signals by the radar antenna system, filtering the reflected signals by frequency to highlight reflections from moving VO against the background of reflections from stationary local objects, comparing filtered reflections with a threshold and in case of exceeding the established threshold - making a decision that a moving VO is detected [1-3].

Данный способ используется в большинстве РЛС старого парка и обладает тем недостатком, что достоверное обнаружение возможно только в случае отражений электромагнитных волн (ЭМВ) от типовых объектов с эффективной площадью рассеяния (ЭПР) порядка единиц квадратных метров. В случае же отражения ЭМВ от БЛА, ЭПР которых может составлять от десятых до тысячных долей квадратного метра, мощности отраженных сигналов для превышения порога не хватает, и обнаружение таких объектов невозможно.This method is used in most radars of the old park and has the disadvantage that reliable detection is possible only in the case of reflections of electromagnetic waves (EMW) from typical objects with an effective scattering area (EPR) of the order of units of square meters. In the case of reflection of electromagnetic radiation from UAVs, whose EPR can be from tenths to thousandths of a square meter, the power of the reflected signals is not enough to exceed the threshold, and the detection of such objects is impossible.

Известен также способ обнаружения малозаметных ВО (в том числе и БЛА), предполагающий в отличие от описанного выше способа накопление отражений от ВО, полученных в разных периодах повторения импульсов РЛС [4]. Когерентное накопление (сложение) отраженных сигналов позволяет превысить порог обнаружения даже в случае малой отражающей способности ВО. Для обеспечения когерентного сложения отраженных импульсных сигналов повышают частоту повторения импульсов Fи или, что то же самое, снижают величину периода повторения импульсов Tи. Способ требует, чтобы при заданной скорости обзора пространства минимальное число импульсов Nи мин, принимаемых после отражения от ВО, было достаточным для обнаружения ВО с заданной вероятностью. При выборе частоты повторения используют выражение [4, с.71-72, 89-90]There is also a method for detecting subtle BOs (including UAVs), which, in contrast to the method described above, assumes the accumulation of reflections from BOs obtained in different periods of radar pulse repetition [4]. Coherent accumulation (addition) of reflected signals allows you to exceed the detection threshold even in the case of a low reflectance of VO. To ensure coherent addition of the reflected pulse signals, the pulse repetition rate F is increased and or, which is the same, the pulse repetition period T and is reduced. The method requires that at a given speed of viewing the space, the minimum number of pulses N and min received after reflection from the HE is sufficient to detect the HE with a given probability. When choosing a repetition rate, use the expression [4, p. 71-72, 89-90]

F и N и  мин Δ β Δ ε Т о б з Θ β 0,5 Θ ε 0,5 ,                                                              (1)

Figure 00000001
F and N and min Δ β Δ ε T about b s Θ β 0.5 Θ ε 0.5 , (one)
Figure 00000001

где Δβ и Δε - величины секторов обзора пространства по азимуту β и углу места ε; Тобз - период обзора пространства; Θβ0,5 и Θε0,5 - ширина диаграммы направленности антенны (ДНА) в азимутальной и угломестной плоскостях по уровню половинной мощности.where Δβ and Δε are the magnitudes of the sectors of the survey of space in azimuth β and elevation ε T review - period of the review of space; Θ β0.5 and Θ ε0.5 are the width of the antenna pattern (BOTTOM) in the azimuthal and elevation planes at half power level.

Данный способ обнаружения лучше типового, но не позволяет эффективно обнаруживать малозаметные БЛА, поскольку никакой методикой не установлено необходимое число накапливаемых импульсов Nи мин, а при увеличении Fи возникает неоднозначность определения дальности до обнаруживаемого объекта. К тому же в современных РЛС число накапливаемых импульсов не превышает 10-100, чего явно недостаточно для обнаружения малоотражающих БЛА.This detection method is better than the typical one, but it does not allow to detect subtle UAVs efficiently, since no method has been established for the required number of accumulated pulses N and min , and with an increase in F , there is an ambiguity in determining the range to the detected object. In addition, in modern radars, the number of accumulated pulses does not exceed 10-100, which is clearly not enough to detect low-reflecting UAVs.

Известен еще один способ обнаружения ВО (БЛА) [4], при котором накопление необходимого числа импульсов достигается не только увеличением частоты повторения Fи, но и снижением угловой скорости вращения антенны РЛС. Если знать допустимое число импульсов, сложение энергии которых обеспечивает обнаружение ВО (БЛА) с вероятностью не ниже требуемой, то при числе оборотов антенны РЛС кругового обзора в минуту, равном nа (принимая во внимание только азимутальное вращение антенны), согласно [4, с.90] для обеспечения накопления должно выполняться неравенствоThere is another method of detecting VO (UAVs) [4], in which the accumulation of the required number of pulses is achieved not only by increasing the repetition frequency F and , but also by reducing the angular speed of rotation of the radar antenna. If you know the allowable number of pulses, the addition of energy of which ensures the detection of VO (UAV) with a probability not lower than the required, then with the number of revolutions of the radar antenna of the circular view per minute equal to n a (taking into account only the azimuthal rotation of the antenna), according to [4, p .90] inequality must be satisfied to ensure accumulation

n a 60 F и Θ β 0,5 N и  мин Δ β .                                                              (2)

Figure 00000002
n a 60 F and Θ β 0.5 N and min Δ β . (2)
Figure 00000002

Значит, чем больше требуемое число накапливаемых отраженных импульсов, тем ниже должна быть скорость вращения антенны. Поэтому способ обнаружения ВО (БЛА) предполагает снижение скорости обзора пространства за счет замедления скорости вращения антенны в секторах, где предполагается наличие слабоотражающих ВО, в том числе и БЛА. В остальном же способ обнаружения придерживается традиционных принципов.This means that the larger the required number of accumulated reflected pulses, the lower the antenna rotation speed should be. Therefore, the method of detecting VO (UAVs) involves reducing the speed of viewing space by slowing the speed of rotation of the antenna in sectors where the presence of weakly reflecting VOs, including UAVs, is assumed. Otherwise, the detection method adheres to traditional principles.

Следует подчеркнуть, что в современных РЛС такой способ достаточно активно применяется. Как пример можно привести РЛС кругового обзора типа 9С18М1, в которой периоды или темпы одного оборота антенны вкруговую (полный обзор пространства) составляют 4,5 с, 6 с и 6-18 с при самом низком темпе [5]. Время облучения ВО может изменяться в данной РЛС от 0,02 до 0,053 с. Ширина ДНА по азимуту составляет 1,6°. Число импульсов, которые накапливаются некогерентно в соответствии с принципом работы РЛС 9С18М1, составляет от 16 до 84. Частота повторения импульсов может быть 0,8 кГц или 1,6 кГц. Очевидно, что при обнаружении ВО типа БЛА рекомендовано использовать самый низкий темп обзора с накоплением 84 импульсов. Однако в этом и состоит главный недостаток способа - при низком темпе обзора время просмотра пространства существенно увеличивается и обновление радиолокационной информации происходит редко, что негативно сказывается на результатах обнаружения ВО.It should be emphasized that in modern radars this method is quite actively used. As an example, one can use the 9C18M1 all-round radar, in which the periods or rates of one round-trip antenna revolution (full view of the space) are 4.5 s, 6 s and 6-18 s at the lowest pace [5]. The time of irradiation of HE can vary in this radar from 0.02 to 0.053 s. The width of the bottom in azimuth is 1.6 °. The number of pulses that accumulate incoherently in accordance with the principle of operation of the 9C18M1 radar is from 16 to 84. The pulse repetition rate can be 0.8 kHz or 1.6 kHz. It is obvious that when detecting a type of UAV, it is recommended to use the lowest viewing rate with an accumulation of 84 pulses. However, this is the main drawback of the method - at a low pace of the review, the viewing time of the space increases significantly and the updating of radar information is rare, which negatively affects the results of the detection of HE.

Известными являются также способы обнаружения, использующие наряду с рэлеевской и квазиоптической областью рассеяния резонансную область рассеяния [6, с.15-30]. Если произведение волнового числа k=2π/λ, где λ - длина волны, на размер ВО L много больше 1 (kL>>1), то область рассеяния падающих на объект ЭМВ называется квазиоптической. При kL<<1 область рассеяния признается рэлеевской. И только в случае kL≈1 область рассеяния считается резонансной, в которой ЭПР может сильно возрастать [6].Also known are detection methods that use, along with the Rayleigh and quasi-optical scattering region, the resonance scattering region [6, p.15-30]. If the product of the wave number k = 2π / λ, where λ is the wavelength, by the size of the L0 is much larger than 1 (kL >> 1), then the scattering region of the electromagnetic waves incident on the object is called quasi-optical. For kL << 1, the scattering region is recognized as Rayleigh. And only in the case kL≈1 is the scattering region considered resonance, in which the EPR can increase significantly [6].

На этом эффекте основан еще один известный способ обнаружения ВО, имеющих малую отражающую способность. В соответствии с принципами работы устройств, описанных в [7, с.74-82], а также с использованием традиционных методов корреляционно-фильтровой обработки [1-3,8] известный способ обнаружения ВО, включая слабоотражающие БЛА, заключается в следующем. Выбирают частоту f1, соответствующую длине волны λ1, соизмеримой с размером самого большого типового ВО, генерируют высокочастотные электромагнитные колебания на частоте f1, модулируют высокочастотные электромагнитные колебания на частоте f1 по времени, в результате чего формируют импульсный зондирующий радиолокационный сигнал, по прошествии периода повторения импульсов Tи аналогичным образом формируют очередной импульсный зондирующий радиолокационный сигнал и таким образом создают пачку из N импульсных зондирующих радиолокационных сигналов на частоте f1, увеличивают частоту зондирования вдвое с помощью умножителя частоты, формируют пачку импульсных зондирующих сигналов на частоте 2f1 с тем же периодом повторения Tи, затем подобным образом формируют пачку импульсных зондирующих сигналов на частоте 3f1 с периодом повторения Tи и так далее, т.е. последовательно увеличивают несущую частоту пачки зондирующих сигналов из N радиоимпульсов вплоть до формирования пачки зондирующих сигналов из N радиоимпульсов на частоте Kf1, где K - целое число, которой соответствует длина волны, соизмеримая с размером самого малого ВО, усиливают сформированные зондирующие радиоимпульсы по мощности и излучают их в пространство с помощью антенной системы РЛС, последовательно принимают с помощью антенной системы РЛС отраженные сигналы, переводят в цифровую форму и записывают в оперативное запоминающее устройство амплитуды принятых отраженных сигналов каждого периода повторения, причем период дискретизации аналого-цифрового преобразования выбирают не менее чем в 10-30 раз меньшим длительности зондирующего радиоимпульса, разделяют всю совокупность отраженных сигналов на последовательные, соединяющиеся границами, но непересекающиеся и равные по длительности стробы дальности, нумеруют стробы дальности в пределах каждого периода повторения от 1 до M, причем каждый строб дальности равен по ширине длительности зондирующего радиоимпульса τи, детектируют все записанные отраженные сигналы с помощью цифрового фазового детектора для получения квадратурных составляющих отраженных сигналов, т.е. переводят принятые оцифрованные отраженные сигналы в комплексную форму, проводят согласованную обработку оцифрованных принятых сигналов в пределах каждого строба дальности путем свертки с комплексно-сопряженным оцифрованным зондирующим сигналом этого же периода повторения, находят пик отклика отражений в каждом стробе дальности по максимуму его амплитуды, записывают в комплексном виде значения пиков откликов отражений каждого периода повторения в оперативное запоминающее устройство, формируют для каждой k-й из K частот зондирования (для каждой k-й пачки радиоимпульсов) цифровые массивы пиков откликов отражений одинаковых по номеру стробов дальности и получают для отражений на каждой k-й частоте зондирования М массивов с N элементами в каждом массиве, проводят с элементами каждого массива операцию преобразования Фурье, в результате получают для каждого массива соответствующий спектральный массив, в котором при наличии ВО на дальности, соответствующей используемому стробу дальности, будет сформирован спектральный отклик, частотное положение которого соответствует доплеровской частоте отраженного этим ВО сигнала, сравнивают спектральные отклики отраженных сигналов с пороговым значением и в случае превышения спектральным откликом порога фиксируют частоту этого спектрального отклика как частоту его максимальной составляющей в оперативном запоминающем устройстве, а затем принимают решение о наличии на соответствующей дальности ВО, причем в случае превышения порога в m-м массиве на всех K частотах зондирования считают ВО обычным типовым, а в случае превышения порога только на одной из частот зондирования считают ВО слабоотражающим, малозаметным, каким является беспилотный летательный аппарат, а по доплеровской частоте Fд спектрального отклика определяют радиальную скорость обнаруженного ВО по формуле Vr=Fдλk/2, где λk - длина волны зондирующего сигнала k-й несущей частоты (т.е. в k-й пачке радиоимпульсов).Another known method for detecting VOs having a low reflectivity is based on this effect. In accordance with the principles of operation of the devices described in [7, pp. 74-82], as well as using traditional methods of correlation-filter processing [1-3,8], a known method for detecting HE, including weakly reflecting UAVs, is as follows. Select a frequency f 1 corresponding to a wavelength λ 1 commensurate with the size of the largest typical BO, generate high-frequency electromagnetic oscillations at a frequency f 1 , modulate high-frequency electromagnetic oscillations at a frequency f 1 in time, resulting in the formation of a pulsed probing radar signal, after which the pulse repetition period T and similarly form the next pulse sounding radar signal and thus create a pack of N pulse sounding radar signals at a frequency f 1 , double the probing frequency with a frequency multiplier, form a packet of pulsed sounding signals at a frequency of 2f 1 with the same repetition period T and then similarly form a packet of pulsed sounding signals at a frequency of 3f 1 with a repetition period T and and so on, i.e. successively increase the carrier frequency of a packet of sounding signals from N radio pulses up to the formation of a packet of sounding signals of N radio pulses at a frequency of Kf 1 , where K is an integer corresponding to a wavelength commensurate with the size of the smallest BO, amplify the generated sounding radio pulses in power and emit they are put into space using the radar antenna system, the reflected signals are received sequentially with the help of the radar antenna system, digitized and recorded in random access memory the device of the amplitude of the received reflected signals of each repetition period, and the sampling period of the analog-to-digital conversion is chosen not less than 10-30 times shorter than the duration of the probe radio pulse, the entire set of reflected signals is divided into serial signals connected by the boundaries, but disjoint and equal in length to the range gates, range strobes are numbered within each repetition period from 1 to M, and each range strobe is equal in width to the duration of the probe radio pulse and τ and , detect all recorded reflected signals with a digital phase detector to obtain quadrature components of the reflected signals, i.e. they convert the received digitized reflected signals into a complex form, carry out the coordinated processing of the digitized received signals within each range gate by convolution with a complex conjugate digitized sounding signal of the same repetition period, find the peak of the reflection response in each range gate to the maximum of its amplitude, record in the complex in the form of the values of the reflection response peaks of each repetition period in the random access memory, form for each k-th of K sounding frequencies I (for each kth burst of radio pulses) digital arrays of reflection response peaks of the same range gates and receive for reflections at each kth sounding frequency M arrays with N elements in each array, the Fourier transform operation is performed with elements of each array, in the result is a corresponding spectral array for each array, in which, in the presence of a VO at a range corresponding to the range strobe used, a spectral response will be generated whose frequency position corresponds to the Doppler frequency of the reflected VO signal, the spectral responses of the reflected signals are compared with a threshold value, and if the spectral response exceeds the threshold, the frequency of this spectral response is fixed as the frequency of its maximum component in the random access memory, and then a decision is made on the presence of the corresponding VO range, and in case of exceeding the threshold in the m-th array at all K sounding frequencies, VO is considered to be the typical type, and in case of exceeding the threshold only at one of the frequencies, the probe tion considered VO low reflection, unobtrusive, how is an unmanned aerial vehicle, and a Doppler frequency F d of the spectral response is determined radial velocity detected at the formula V r = F d λ k / 2, where λ k - the wavelength of the probing signal k-th carrier frequency (i.e. in the k-th packet of radio pulses).

Описанный способ обнаружения малозаметных БЛА эффективнее указанных ранее. Однако и он обладает недостатками. Во-первых, кратное увеличение частоты зондирования не позволяет анализировать отражения на всех без исключения частотах, т.е. существуют области частот, на которых излучение и анализ отражений не осуществляют, но при которых возможно возникновение резонансного рассеяния. Во-вторых, решение об обнаружении БЛА на одной из частот не уточняется, что может приводить к ошибкам, так как возникновение спектрального отклика на одной из K частот в одном из M стробов дальности может быть следствием проявления случайных флюктуаций, бросков питающих напряжений в аппаратуре, кратковременного пролета снаряда, метеорита и т.д. Таким образом, известный способ обнаружения малозаметных БЛА нуждается в совершенствовании.The described method for detecting inconspicuous UAVs is more effective than those indicated earlier. However, it also has disadvantages. Firstly, a multiple increase in the sounding frequency does not allow one to analyze reflections at all frequencies without exception, i.e. there are frequency ranges at which radiation and reflection analysis are not carried out, but at which resonance scattering can occur. Secondly, the decision to detect UAVs at one of the frequencies is not specified, which can lead to errors, since the appearance of a spectral response at one of the K frequencies in one of the M range gates can be the result of random fluctuations, surge surges in the equipment, short-term flight of a shell, meteorite, etc. Thus, the known method for detecting subtle UAVs needs to be improved.

Задачей изобретения является развитие и совершенствование известного способа резонансного обнаружения малозаметных БЛА, обеспечивающие просмотр всего диапазона частот (перебор всех значений длин волн, соизмеримых с размерами ВО и элементами их конструкции) и уточнение решения, принимаемого по одной реализации излучения пачки радиолокационных сигналов.The objective of the invention is the development and improvement of the known method for the resonant detection of subtle UAVs, providing a view of the entire frequency range (enumerating all wavelengths commensurate with the dimensions of the HE and their design elements) and clarifying the decision made on one implementation of the radiation of a packet of radar signals.

Для решения поставленной задачи предлагается осуществлять при зондировании последовательную перестройку частоты радиоимпульсов (сигналов) от одной пачки к другой (от предшествующей к последующей) с шагом перестройки Δf=10 МГц. При этом базовую начальную частоту зондирования предлагается выбрать равной 150 МГц (λ=2 м), а перестройку вести вплоть до 6 ГГц (λ=5 см). Другое предложение заключается в том, что после анализа отражений радиоимпульсов на различных частотах зондирования и выявления факта возникновения превышающего порог спектрального отклика на одной из частот, излучение переводится из режима с перестройкой частоты в одночастотный режим, соответствующий по частоте наличию спектрального отклика от малозаметного (малоотражающего) БЛА. После перехода на выявленную предполагаемую резонансную частоту fp (ей соответствует длина волны λр) результаты обнаружения малозаметного БЛА в соответствующем стробе дальности повторно проверяются. Проверяется также факт соответствия (равенства) доплеровской частоты Fд спектрального отклика в последовательно сформированных спектрах одного и того же строба дальности, а также факт превышения спектральным откликом установленного порога обнаружения. Если в нескольких подряд взятых спектрах (например, в трех) спектральный отклик от БЛА превышает порог и его доплеровская частота Fд остается неизменной, то принимается решение об обнаружении в соответствующем стробе дальности малозаметного БЛА, имеющего радиальную скорость Vr, равную Vr=Fдλр/2.To solve this problem, it is proposed to carry out sequential tuning of the frequency of radio pulses (signals) from one packet to another (from the previous to the next) with a tuning step of Δf = 10 MHz. In this case, it is proposed to choose the base initial sounding frequency equal to 150 MHz (λ = 2 m), and carry out the tuning up to 6 GHz (λ = 5 cm). Another suggestion is that after analyzing the reflections of radio pulses at different sensing frequencies and identifying the occurrence of a spectral response exceeding the threshold at one of the frequencies, the radiation is transferred from a mode with a frequency tuning to a single-frequency mode, corresponding in frequency to the presence of a spectral response from a subtle (low reflectance) UAV. After switching to the detected estimated resonant frequency f p (the wavelength λ p corresponds to it), the results of detecting an unobtrusive UAV in the corresponding range gate are re-checked. The fact of matching (equality) of the Doppler frequency F d of the spectral response in successively formed spectra of the same range gate, as well as the fact that the spectral response exceeds the established detection threshold, is also verified. If in several consecutive spectra (for example, in three) the spectral response from the UAV exceeds the threshold and its Doppler frequency F d remains unchanged, then a decision is made to detect an imperceptible UAV in the corresponding strobe with a radial velocity V r equal to V r = F d λ p / 2.

За счет предложенного усовершенствованного способа устраняются основные недостатки прототипа, а именно: просмотр всей полосы частот от 150 МГц до 6 ГГц с шагом 10 МГц исключает пропуск возникающего при облучении БЛА резонанса, а переход в режим излучения сигналов на найденной резонансной частоте fp позволяет путем сравнения спектров убедиться в достоверности принимаемого при обнаружении решения.Due to the proposed improved method, the main disadvantages of the prototype are eliminated, namely: viewing the entire frequency band from 150 MHz to 6 GHz in steps of 10 MHz eliminates the passage of resonance arising from irradiation of the UAV, and the transition to the radiation mode of the signals at the found resonant frequency f p allows by comparison spectra to verify the reliability of the decision upon detection.

Поясним сущность эффекта резонансного рассеяния. Имеется существенная разница между возникающим резонансным дифракционным полем и дифракционными полями квазиоптической и рэлеевской областей рассеяния. В высокочастотном приближении рассеянное электромагнитное поле состоит из следующих компонентов [6, с.21-30]: зеркальные отражения; поле на участках разрыва гладкой поверхности ВО (ребро, кромка крыла) и на участках разрыва производной функции, которая описывает поверхность рассеяния; рассеяние на границе «свет-тень», т.е. ползущие волны; бегущие волны, возникающие при наклонном падении ЭМВ на слабовыпуклые поверхности; отражения от вогнутых участков поверхности ВО.Let us explain the essence of the resonance scattering effect. There is a significant difference between the emerging resonant diffraction field and the diffraction fields of the quasi-optical and Rayleigh scattering regions. In the high-frequency approximation, the scattered electromagnetic field consists of the following components [6, p.21-30]: mirror reflections; the field in the discontinuity sections of the smooth surface of the VO (rib, wing edge) and in the discontinuity sections of the derivative function that describes the scattering surface; scattering at the light-shadow boundary, i.e. creeping waves; traveling waves arising from an oblique incidence of electromagnetic waves on weakly convex surfaces; reflections from concave parts of the surface of VO.

Основными составляющими рассеянного поля в резонансной области являются зеркальные отражения, краевые волны и поверхностные волны. Существенную роль при этом играют также ползущие волны, вклад которых особенно возрастает на стыке рэлеевской и резонансной областей. При облучении сосредоточенных ВО с направлений, где зеркальное и краевое рассеяния слабы, в совокупное обратное рассеяние определяющий вклад вносят ползущие волны. Суммарное поле рассеяния при этом формируется в основном из дифрагированной ползущей ЭМВ и поля зеркально рассеянной ЭМВ. Диаграмма рассеяния в резонансной области слабо зависит от ракурса ВО по сравнению с квазиоптической областью, но также является многолепестковой [6].The main components of the scattered field in the resonance region are specular reflections, edge waves, and surface waves. In this case, creeping waves also play an important role, the contribution of which increases especially at the junction of the Rayleigh and resonance regions. When concentrated VOs are irradiated from directions where the specular and edge scattering are weak, creeping waves make a decisive contribution to the total backscattering. In this case, the total scattering field is formed mainly from the diffracted creeping electromagnetic wave and the field of the specularly scattered electromagnetic wave. The scattering diagram in the resonance region weakly depends on the angle of the VO in comparison with the quasi-optical region, but is also multi-lobe [6].

Интенсивность отражения от каждого токопроводящего объекта зависит от его формы, размеров и длины волны зондирующего сигнала. На низких частотах (kL<<1) большинство объектов не отражает ЭМВ, а лишь преломляет их. При повышении частоты и переходе в резонансную область (kL≈1) ЭПР облучаемого объекта резко увеличивается [7, с.81-83]. При L≈λ/2 наблюдается максимизация величины ЭПР. Экспериментальные зависимости изменения ЭПР объекта (шара, конуса, стержня) от изменения произведения kL, приведенные в [7, рис.3.22-3.24], подтверждают вышесказанное. Иными словами, если объект размером около λ/2 облучается плоской ЭВМ, то он действует как параллельный контур с резонансом токов, в котором с изменением частоты происходит быстрое изменение фазового сдвига между током и напряжением. Такое быстрое изменение фазы наблюдается в металлических объектах только вблизи резонансных размеров.The intensity of reflection from each conductive object depends on its shape, size and wavelength of the probe signal. At low frequencies (kL << 1), most objects do not reflect electromagnetic waves, but only refracts them. With increasing frequency and transition to the resonance region (kL≈1), the EPR of the irradiated object sharply increases [7, pp. 81-83]. At L≈λ / 2, the ESR maximization is observed. The experimental dependences of the change in the EPR of the object (ball, cone, rod) on the change in the product kL given in [7, Figs. 3.22–3.24] confirm the above. In other words, if an object with a size of about λ / 2 is irradiated by a plane computer, then it acts as a parallel circuit with a resonance of currents, in which, with a change in frequency, a rapid change in the phase shift between current and voltage occurs. Such a rapid phase change is observed in metallic objects only near resonant sizes.

При этом известно, что современные БЛА могут быть как с металлическим каркасом, так и полностью из композитных и пластичных материалов [9, 10]. Поэтому их эквивалентный поперечный радиолокационный размер, определяемый металлизированными элементами (плата управления, двигатель, крепление оптической линзы, антенна), может отличаться в десятки и более раз. Особенно трудно обнаруживать БЛА, если в его конструкции и оборудовании мало металлических частей и их размеры незначительны. В этом случае отраженные ЭМВ могут быть зафиксированы приемником РЛС только при определенных ракурсах и в условиях возникновения резонансного отражения. А поскольку истинный поперечный размер отражающего элемента БЛА неизвестен, то необходимо осуществлять поиск резонанса путем плавного или ступенчатого изменения частоты зондирования с шагом не более десятков МГц.It is also known that modern UAVs can be either with a metal frame, or completely from composite and plastic materials [9, 10]. Therefore, their equivalent transverse radar size, determined by metallized elements (control board, engine, optical lens mount, antenna), can differ by tens or more times. It is especially difficult to detect UAVs if there are few metal parts in its design and equipment and their dimensions are small. In this case, the reflected electromagnetic waves can be fixed by the radar receiver only at certain angles and under the conditions of resonance reflection. And since the true transverse size of the reflecting element of the UAV is unknown, it is necessary to search for resonance by smoothly or stepwise changing the sounding frequency in steps of no more than tens of MHz.

Для проверки работоспособности предложенного способа были организованы и проведены специальные эксперименты в условиях безэховой камеры. На радиопрозрачную платформу устанавливался исследуемый БЛА типа «Орлан-3» на атакующем ракурсе (нулевой курсовой угол). Использовалась миниатюрная РЛС с разнесенными приемной и передающей антеннами. В ходе эксперимента постепенно изменяли частоту излучения с шагом 10 МГц, а после приема отраженных сигналов и перевода их в цифровую форму фиксировали уровень принятого сигнала и строили график зависимости ЭПР от частоты. Частота изменялась от 300 МГц (λ=1 м) до 3 ГГц (λ=10 см). Опыт повторялся 3 раза. Результаты измерений ЭПР показаны на фиг.1-3. Из них видно, что при среднем значении ЭПР порядка σср≈0,03 м2 в условиях резонанса величина ЭПР достигает 0,16 м2, что в 5 с лишним раз превышает величину средней ЭПР σср. Резонанс наступает на частоте порядка 2780 МГц, что соответствует длине волны λр≈10,8 см. Это значит, что размер отражающего элемента конструкции БЛА «Орлан-3» на нулевом курсовом угле составляет примерно 5,4 см. Совпадение характеристик, сформированных в разных опытах, говорит о достоверности и устойчивости полученных экспериментальных результатов.To test the operability of the proposed method, special experiments were organized and conducted in anechoic chamber conditions. The investigated Orlan-3 UAV at the attacking angle (zero heading angle) was installed on the radio-transparent platform. A miniature radar with spaced receiving and transmitting antennas was used. During the experiment, the radiation frequency was gradually changed in increments of 10 MHz, and after receiving the reflected signals and digitizing them, the level of the received signal was fixed and a graph of the EPR versus frequency was plotted. The frequency varied from 300 MHz (λ = 1 m) to 3 GHz (λ = 10 cm). The experiment was repeated 3 times. EPR measurement results are shown in FIGS. 1-3. It can be seen from them that with an average EPR value of the order of σ cf ≈0.03 m 2 under resonance conditions, the EPR value reaches 0.16 m 2 , which is 5 times more than the average EPR σ cf. Resonance occurs at a frequency of the order of 2780 MHz, which corresponds to a wavelength of λ p ≈ 10.8 cm. This means that the size of the reflecting element of the Orlan-3 UAV design at zero heading angle is approximately 5.4 cm. The characteristics formed in different experiments, indicates the reliability and stability of the obtained experimental results.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения малозаметных БЛА должен состоять из следующих последовательно выполняемых операций:Thus, the proposed method for detecting subtle UAVs should consist of the following sequentially performed operations:

1. Последовательно формируют пачки радиоимпульсов длительностью τи с периодом повторения Tи, причем количество радиоимпульсов в каждой пачке равно N (для использования в дальнейшем быстрого преобразования Фурье число N целесообразно выбирать равным 2S, где S=8, 9, 10), несущую частоту радиоимпульсов первой пачки устанавливают равной 150 МГц (λ=2 м), а несущую частоту каждой последующей очередной пачки увеличивают на Δf=10 МГц, перестройку несущей частоты радиоимпульсов ведут до достижения ею величины 6 ГГц (λ=5 см).1. Packs of radio pulses of duration τ and with a repetition period T and are sequentially formed, and the number of radio pulses in each packet is equal to N (for further rapid Fourier transform, it is advisable to choose the number N equal to 2 S , where S = 8, 9, 10) the frequency of the radio pulses of the first packet is set to 150 MHz (λ = 2 m), and the carrier frequency of each subsequent next packet is increased by Δf = 10 MHz, the carrier frequency of the radio pulses is tuned until it reaches 6 GHz (λ = 5 cm).

2. Усиливают сформированные радиоимпульсы по мощности и последовательно излучают их в пространство с помощью антенной системы РЛС.2. They amplify the generated radio pulses by power and sequentially radiate them into space using the radar antenna system.

3. Последовательно принимают с помощью антенной системы РЛС отраженные сигналы, переводят их в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя и записывают в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) амплитуды принятых отраженных сигналов каждого периода повторения, причем период дискретизации аналого-цифрового преобразования выбирают в 10-30 раз меньшим длительности зондирующего сигнала τи.3. Consistently receive the reflected signals using the radar antenna system, digitize them using an analog-to-digital converter, and record the amplitudes of the received reflected signals of each repetition period into RAM (RAM), and the sampling period of the analog-to-digital conversion is selected as 10 -30 times shorter duration of the probing signal τ and .

4. Разделяют всю совокупность записанных в ОЗУ оцифрованных отраженных сигналов в пределах каждого периода повторения на последовательные, соединяющиеся границами, но непересекающиеся и равные по длительности стробы дальности, нумеруют стробы дальности в пределах каждого периода повторения от 1 до M, причем длительность стробов выбирают равной длительности зондирующего радиоимпульса τи.4. The entire set of digitized reflected signals recorded in RAM within each repetition period is divided into consecutive, interconnected, but disjoint and equal in length range gates, number range gates within each repetition period from 1 to M, and the duration of the gates is chosen equal to the duration sounding radio pulse τ and .

5. Детектируют все записанные отраженные сигналы с помощью цифрового фазового детектора для получения квадратурных составляющих отраженных сигналов, т.е. переводят принятые оцифрованные отраженные сигналы в комплексную форму.5. All recorded reflected signals are detected using a digital phase detector to obtain quadrature components of the reflected signals, i.e. the received digitized reflected signals are converted into a complex form.

6. В пределах каждого m-го строба дальности проводят согласованную обработку оцифрованных принятых сигналов путем свертки с оцифрованным комплексно-сопряженным зондирующим радиоимпульсом этого же периода повторения.6. Within each m-th range gate, coordinated processing of the digitized received signals is carried out by convolution with the digitized complex conjugate probing radio pulse of the same repetition period.

7. Определяют пик отклика отражений в каждом стробе дальности по критерию максимума его амплитуды и записывают в комплексном виде значения пиков откликов каждого m-го периода повторения каждой k-й пачки радиоимпульсов в ОЗУ.7. The peak of the response of the reflections in each range gate is determined by the criterion of the maximum of its amplitude and the values of the response peaks of each m-th repetition period of each k-th burst of radio pulses are recorded in complex form.

8. Формируют для каждой k-й из К пачек радиоимпульсов цифровые массивы пиков откликов отражений одинаковых по номеру m стробов дальности и получают для каждой k-й пачки радиоимпульсов M массивов с N элементами в каждом массиве.8. For each k-th of K bursts of radio pulses, digital arrays of reflection response peaks of the same range gates number m are generated and for each k-th burst of radio pulses M arrays with N elements in each array are obtained.

9. Проводят с элементами каждого массива пиков откликов операцию преобразования Фурье (быстрого преобразования Фурье) и получают в результате для каждого массива соответствующий спектральный массив, в котором формируется спектральный отклик ВО при реальном нахождении ВО в соответствующем стробе дальности (если в m-м стробе дальности находился ВО, то в соответствующем m-м спектральном массиве возникает его спектральная составляющая - спектральный отклик).9. Conduct the operation of the Fourier transform (fast Fourier transform) with the elements of each array of response peaks and obtain, for each array, the corresponding spectral array in which the VO spectral response is generated when the VO is actually located in the corresponding range gate (if in the mth range gate was in, then in the corresponding m-th spectral array arises its spectral component - the spectral response).

10. Сравнивают спектральные отклики отраженных сигналов в каждом спектральном массиве с заранее установленным пороговым значением (уровнем) и в случае превышения порога фиксируют в ОЗУ частоту соответствующего спектрального отклика m-го массива k-й пачки радиоимпульсов, которую принимают за доплеровскую частоту соответствующего ВО, и одновременно принимают решение об обнаружении на соответствующей дальности ВО.10. The spectral responses of the reflected signals in each spectral array are compared with a predetermined threshold value (level), and if the threshold is exceeded, the frequency of the corresponding spectral response of the m-th array of the k-th burst of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding VO, is fixed in RAM and at the same time decide on the detection of an appropriate range of HE.

11. В случае превышения порога спектральным откликом m-го массива по результатам анализа отражений всех пачек радиоимпульсов считают обнаруженный ВО обычным типовым ВО с ЭПР порядка единиц квадратных метров, а в случае превышения порога только на одной из частот зондирования (только в спектральном массиве одной отдельной пачки радиоимпульсов) изменяют дальнейший режим излучения на режим излучения аналогичных пачек с единой несущей резонансной частотой fp, равной несущей частоте пачки, по отражениям которой получено разовое (не повторяющееся для других пачек) превышение спектральным откликом порогового значения.11. If the threshold is exceeded by the spectral response of the m-th array according to the results of the reflection analysis of all bursts of radio pulses, the detected VO is considered to be a typical VO with EPR of the order of square meters, and if the threshold is exceeded only on one of the probe frequencies (only in the spectral array of one separate RF pulse burst) further alter the radiation mode similar packs radiation from a single carrier mode resonance frequency f p, equal to the carrier frequency burst on which is received one-time reflections (not repeat eesya for other packets) excess spectral response threshold.

12. В строгом соответствии с описанными выше операциями формируют и анализируют спектральные массивы отражений для пачек радиоимпульсов, излученных на частоте fp, и в случае совпадения факта превышения порога в трех последовательно сформированных m-х массивах (совпадение по дальности), а также совпадения частот этих превысивших порог спектральных откликов принимают решение об обнаружении на соответствующей дальности малозаметного БЛА.12. In strict accordance with the operations described above, spectral arrays of reflections are generated and analyzed for packs of radio pulses emitted at a frequency f p , and if the fact that the threshold is exceeded in three consecutive m-arrays (coincidence in range) and frequency coincidence of these spectral responses that exceed the threshold, they decide to detect an imperceptible UAV at the appropriate range.

13. Радиальную скорость обнаруженного при анализе отражений k-й пачки радиоимпульсов ВО или малозаметного БЛА рассчитывают по доплеровской частоте Fд соответствующего спектрального отклика, превысившего порог, по формуле Vr=Fдλk/2, где λk - длина волны зондирующего сигнала в k-й пачке радиоимпульсов.13. The radial velocity of the kth burst of radio pulses of the VO or subtle UAV detected during the analysis of reflections is calculated from the Doppler frequency Fd of the corresponding spectral response that exceeded the threshold by the formula V r = F d λ k / 2, where λ k is the wavelength of the probe signal in k-th pack of radio pulses.

Как следует из описания и сущности способа, он действительно лишен недостатков, свойственных прототипу. Способ обеспечивает анализ всего диапазона частот, на которых современные БЛА отражают ЭМВ в резонансной области рассеяния. К тому же способ исключает принятие случайных, неподтвержденных решений об обнаружении БЛА. Способ можно рекомендовать для использования в перспективных РЛС поиска и обнаружения малозаметных ВО, в том числе в РЛС с цилиндрической или конформной фазированной антенной решеткой.As follows from the description and essence of the method, it is really devoid of the disadvantages inherent in the prototype. The method provides an analysis of the entire frequency range at which modern UAVs reflect electromagnetic waves in the resonance scattering region. In addition, the method eliminates the adoption of random, unconfirmed decisions about the detection of UAVs. The method can be recommended for use in advanced radar search and detection of subtle BO, including radar with a cylindrical or conformal phased antenna array.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1967. Том 1. Основы радиолокации. 456 с.1. Handbook of radar / Ed. M.I. Skolnik. Per. from English M .: Sov. Radio, 1967. Volume 1. The basics of radar. 456 s

2. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970. - 560 с.2. Theoretical Foundations of Radar / Ed. POISON. Shirman. M .: Sov. Radio, 1970 .-- 560 p.

3. Охрименко А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Часть 1. Основы радиолокации. М.: Воениздат, 1983. - 456 с.3. Okhrimenko A.E. Basics of radar and electronic warfare. Part 1. Basics of radar. M .: Military Publishing, 1983.- 456 p.

4. Справочник по основам радиолокационной техники / Под ред. В.В. Дружинина. М., Воениздат, 1967. 768 с.4. Guide to the basics of radar technology / Ed. V.V. Druzhinina. M., Military Publishing, 1967.768 p.

5. Радиолокационная станция обнаружения целей 9С18М1. Техническое описание. Книга 1. Общие сведения. ЕФ 1.005.029 ТО, 1983. 152 с.5. Radar target detection 9S18M1. Technical description. Book 1. General information. EP 1.005.029 TO, 1983. 152 s.

6. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов / Под ред. Л.Т. Тучкова. М.: Радио и связь, 1985. 236 с.6. Radar characteristics of aircraft / Ed. L.T. Tuchkova. M .: Radio and communications, 1985.236 s.

7. Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: Радио и связь, 1984. с.74-82 (прототип).7. Nebabin V.G., Sergeev V.V. Methods and techniques of radar recognition. M .: Radio and communication, 1984. p. 74-82 (prototype).

8. Радиоэлектронные системы. Справочник. Основы построения и теория / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007. 510 с.8. Radio-electronic systems. Directory. Fundamentals of construction and theory / Ed. POISON. Shirman. M .: Radio engineering, 2007.510 s.

9. Мосов С.П. Беспилотная разведывательная авиация стран мира: история создания, опыт боевого применения, современное состояние, перспективы развития. Монография. Киев: Изд. дом «Румб», 2008. 160 с.9. Mosov S.P. Unmanned reconnaissance aircraft of the countries of the world: the history of creation, combat experience, current status, development prospects. Monograph. Kiev: Publ. Rumb House, 2008.160 s.

10. Василии Н.Я. Беспилотные летательные аппараты. Минск: ООО «Попурри», 2003. 272 с.10. Vasily N.Ya. Unmanned aerial vehicles. Minsk: OOO Potpourri, 2003.272 p.

Claims (1)

Радиолокационный способ обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов, заключающийся в том, что формируют К пачек радиоимпульсов с одинаковым, равным N числом радиоимпульсов в каждой пачке, с одинаковой длительностью τи каждого радиоимпульса и одинаковым, равным Ти периодом повторения радиоимпульсов, причем каждая пачка радиоимпульсов имеет свою отличную от других несущую частоту, усиливают сформированные радиоимпульсы по мощности и последовательно излучают их в пространство с помощью антенной системы радиолокационной станции, последовательно принимают с помощью антенной системы радиолокационной станции отраженные сигналы, переводят их в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя и записывают в оперативное запоминающее устройство амплитуды принятых отраженных сигналов каждого периода повторения, причем период дискретизации аналого-цифрового преобразования выбирают в 10-30 раз меньшим длительности зондирующего сигнала τи, разделяют всю совокупность записанных в оперативное запоминающее устройство оцифрованных отраженных сигналов в пределах каждого периода повторения на последовательные соединяющиеся своими границами, но непересекающиеся и равные по длительности стробы дальности, нумеруют стробы дальности в пределах каждого периода повторения от 1 до М, причем длительность стробов выбирают равной длительности зондирующего радиоимпульса τи, детектируют все записанные отраженные сигналы с помощью цифрового фазового детектора для получения квадратурных составляющих отраженных сигналов, т.е. переводят принятые оцифрованные отраженные сигналы в комплексную форму, в пределах каждого m-го строба дальности проводят согласованную обработку оцифрованных принятых сигналов путем свертки с оцифрованным комплексно-сопряженным зондирующим радиоимпульсом этого же периода повторения, определяют пик отклика отражений в каждом стробе дальности по критерию максимума его амплитуды и записывают в комплексном виде значения пиков откликов каждого m-го периода повторения каждой k-й пачки радиоимпульсов в оперативное запоминающее устройство, формируют для каждой k-й из К пачек радиоимпульсов цифровые массивы пиков откликов отражений одинаковых по номеру m стробов дальности и получают для каждой k-й пачки радиоимпульсов М массивов с N элементами в каждом массиве, проводят с элементами каждого массива пиков откликов операцию преобразования Фурье и получают в результате для каждого массива соответствующий спектральный массив, в котором формируется спектральный отклик воздушного объекта при реальном нахождении воздушного объекта в соответствующем стробе дальности, сравнивают спектральные отклики отраженных сигналов в каждом спектральном массиве с заранее установленным пороговым значением (уровнем) и в случае превышения порога фиксируют в оперативном запоминающем устройстве частоту соответствующего спектрального отклика m-го массива k-й пачки радиоимпульсов, которую принимают за доплеровскую частоту соответствующего воздушного объекта, и одновременно принимают решение об обнаружении воздушного объекта на соответствующей дальности, в случае превышения порога спектральным откликом m-го массива по результатам анализа отражений всех пачек радиоимпульсов считают обнаруженный воздушный объект обычным типовым воздушным объектом с эффективной площадью рассеяния порядка единиц квадратных метров, причем радиальную скорость обнаруженного при анализе отражений k-й пачки радиоимпульсов воздушного объекта рассчитывают по доплеровской частоте Fд соответствующего спектрального отклика, превысившего порог, по формуле Vr=Fдλk/2, где λk - длина волны зондирующего сигнала в k-й пачке радиоимпульсов,
отличающийся тем, что несущую частоту радиоимпульсов первой пачки устанавливают равной 150 МГц, а несущую частоту каждой последующей пачки увеличивают по отношению к частоте предыдущей пачки на 10 МГц, причем перестройку несущей частоты пачек радиоимпульсов проводят до достижения ею 6 ГГц, а также тем, что в случае превышения порога спектральным откликом m-го массива в результате анализа отражений только одной отдельной пачки радиоимпульсов, т.е. только на одной из частот зондирования, изменяют дальнейший режим излучения на режим излучения аналогичных пачек с единой несущей резонансной частотой fp, равной несущей частоте пачки, по отражениям которой получено разовое превышение спектральным откликом порогового значения, после обработки отраженных сигналов, принадлежащих дополнительно сформированным пачкам радиоимпульсов на несущей частоте fp, причем порядок обработки отраженных радиоимпульсов не изменяют, проверяют факт превышения в соответствующих им спектральных массивах полученными спектральными откликами установленного порогового значения и в случае совпадения номеров спектральных массивов, в которых обнаруживают превышение порогового уровня, трех последовательно принятых пачек отраженных на резонансной частоте fp радиоимпульсов, а также при совпадении частот этих превысивших порог спектральных откликов принимают окончательное решение об обнаружении на соответствующей дальности малозаметного беспилотного летательного аппарата.
The radar method for detecting stealth unmanned aerial vehicles, which consists in the formation of K packs of radio pulses with the same N number of radio pulses in each packet, with the same duration τ and each radio pulse and the same T equal to and the pulse repetition period, each radio pulse packet their carrier frequency, which is different from the others, is amplified by the generated radio pulses in power and sequentially radiate them into space using an antenna radar system station, the reflected signals are received using the antenna system of the radar station, they are digitized using an analog-to-digital converter, and the amplitudes of the received reflected signals of each repetition period are recorded in the random access memory, the sampling period of the analog-to-digital conversion is selected as 10 30 times less than the duration of the probing signal τ and , share the entire set of digitized reflected signals recorded in random access memory Within each repetition period, the range gates, consecutively disjoint and of equal duration in length, number the range gates within each repetition period from 1 to M, and the strobe duration is chosen equal to the duration of the probe radio pulse τ and all the recorded reflected signals are detected using a digital phase detector to obtain quadrature components of the reflected signals, i.e. the received digitized reflected reflected signals are converted into a complex form, within each mth range gate, the digitized received signals are coordinated by convolution with a digitized complex conjugate probing radio pulse of the same repetition period, the peak of the reflection response in each range gate is determined by the criterion of its maximum amplitude and write in complex form the values of the response peaks of each m-th repetition period of each k-th packet of radio pulses in the random access memory o, form for each kth of K bursts of radio pulses digital arrays of reflection response peaks of the same range gates by number m and obtain for each kth burst of radio pulses M arrays with N elements in each array, a conversion operation is performed with elements of each array of response peaks Fourier and get as a result for each array the corresponding spectral array in which the spectral response of the air object is formed when the air object is actually in the corresponding range gate, comparing t the spectral responses of the reflected signals in each spectral array with a predetermined threshold value (level) and, if the threshold is exceeded, the frequency of the corresponding spectral response of the m-th array of the k-th burst of radio pulses, which is taken as the Doppler frequency of the corresponding airborne object, is fixed in the random access memory and at the same time decide on the detection of an air object at an appropriate range, if the threshold is exceeded by the spectral response of the m-th array according to the results For analysis of the reflections of all bursts of radio pulses, the detected airborne object is considered to be an ordinary typical airborne object with an effective scattering area of the order of units of square meters, and the radial velocity of the airborne object detected during the analysis of reflections of the kth packet of radio pulses is calculated from the Doppler frequency F d of the corresponding spectral response that exceeds the threshold by the formula V r = F d λ k / 2, where λ k is the wavelength of the probe signal in the k-th packet of radio pulses,
characterized in that the carrier frequency of the radio pulses of the first packet is set equal to 150 MHz, and the carrier frequency of each subsequent packet is increased relative to the frequency of the previous packet by 10 MHz, and the carrier frequency of the packets of radio pulses is tuned until it reaches 6 GHz, as well as when the threshold is exceeded by the spectral response of the m-th array as a result of the analysis of reflections of only one separate packet of radio pulses, i.e. only at one of the sensing frequencies, the further radiation mode is changed to the radiation mode of similar packs with a single carrier resonant frequency f p equal to the carrier frequency of the packet, the reflections of which result in a one-time excess of the threshold value by the spectral response after processing the reflected signals belonging to additionally formed radio pulse packets at the carrier frequency f p, and the order of processing the reflected RF pulse does not change, the fact of exceeding a check corresponding spectral array obtaining the spectral responses of the set threshold value and in case of coincidence of numbers spectral arrays in which exhibit excess of the threshold level, the three consecutive received packets reflected on the resonance frequency f p radio pulses, and when the frequencies of these exceeded the threshold spectral responses make the final decision about the detection on the corresponding range stealth unmanned aerial vehicle.
RU2013140064/07A 2013-08-28 2013-08-28 Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles RU2534217C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140064/07A RU2534217C1 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140064/07A RU2534217C1 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534217C1 true RU2534217C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53382969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140064/07A RU2534217C1 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534217C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610832C1 (en) * 2016-05-12 2017-02-16 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") Method and station of resonance radio detection and location
RU2615988C1 (en) * 2015-12-24 2017-04-12 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Кант" (ОАО "НПП "КАНТ") Method and system of barrier air defence radar detection of stealth aircraft based on gsm cellular networks
RU2622908C1 (en) * 2016-07-07 2017-06-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Radar location method for detecting aircrafts
RU2669702C2 (en) * 2016-04-18 2018-10-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves
RU2685509C1 (en) * 2018-04-03 2019-04-19 АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" Complex of electronic warfare with unmanned aerial vehicles
RU2697257C1 (en) * 2018-11-06 2019-08-13 Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" Method of operating a radar system when measuring the speed of an unmanned aerial vehicle of a small class of multi-copter type and its range
RU2737058C2 (en) * 2016-05-27 2020-11-24 Рхомбус Сыстемс Гроуп, Инц. Radar tracking system for low-flying unmanned aerial vehicles and objects
RU2760828C1 (en) * 2021-03-29 2021-11-30 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Radar location method for detecting unmanned aerial vehicles
RU2765272C1 (en) * 2021-02-04 2022-01-27 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles
RU2799866C1 (en) * 2022-09-20 2023-07-12 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Radar method for detecting unmanned aerial vehicles

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095825C1 (en) * 1996-03-29 1997-11-10 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ Target recognition radar
RU2206104C2 (en) * 2001-05-28 2003-06-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Method for identification of distant aerial objects
US7012552B2 (en) * 2000-10-20 2006-03-14 Lockheed Martin Corporation Civil aviation passive coherent location system and method
WO2006133268A2 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Signal Labs, Inc. System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference
US20070081723A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 Omar Aboutalib Process for the indentification of objects
EP1806596A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-11 VALEO RAYTHEON SYSTEMS Inc. Method and system for generating a target alert
RU2324201C2 (en) * 2006-05-02 2008-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Radar recognizer of aerial objects
RU2407031C1 (en) * 2009-05-12 2010-12-20 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Radar device for classifying vibrating aircraft with flight path instabilities in surface layers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095825C1 (en) * 1996-03-29 1997-11-10 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ Target recognition radar
US7012552B2 (en) * 2000-10-20 2006-03-14 Lockheed Martin Corporation Civil aviation passive coherent location system and method
RU2206104C2 (en) * 2001-05-28 2003-06-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Method for identification of distant aerial objects
WO2006133268A2 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Signal Labs, Inc. System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference
US20070081723A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 Omar Aboutalib Process for the indentification of objects
EP1806596A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-11 VALEO RAYTHEON SYSTEMS Inc. Method and system for generating a target alert
RU2324201C2 (en) * 2006-05-02 2008-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Radar recognizer of aerial objects
RU2407031C1 (en) * 2009-05-12 2010-12-20 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Radar device for classifying vibrating aircraft with flight path instabilities in surface layers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕБАБИН В.Г., СЕРГЕЕВ В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. Москва, Радио и связь, 1984, с.74-82. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615988C1 (en) * 2015-12-24 2017-04-12 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Кант" (ОАО "НПП "КАНТ") Method and system of barrier air defence radar detection of stealth aircraft based on gsm cellular networks
RU2669702C2 (en) * 2016-04-18 2018-10-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves
RU2610832C1 (en) * 2016-05-12 2017-02-16 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") Method and station of resonance radio detection and location
RU2737058C2 (en) * 2016-05-27 2020-11-24 Рхомбус Сыстемс Гроуп, Инц. Radar tracking system for low-flying unmanned aerial vehicles and objects
RU2622908C1 (en) * 2016-07-07 2017-06-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Radar location method for detecting aircrafts
RU2685509C1 (en) * 2018-04-03 2019-04-19 АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" Complex of electronic warfare with unmanned aerial vehicles
RU2697257C1 (en) * 2018-11-06 2019-08-13 Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" Method of operating a radar system when measuring the speed of an unmanned aerial vehicle of a small class of multi-copter type and its range
RU2765272C1 (en) * 2021-02-04 2022-01-27 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles
RU2760828C1 (en) * 2021-03-29 2021-11-30 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Radar location method for detecting unmanned aerial vehicles
RU2799866C1 (en) * 2022-09-20 2023-07-12 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Radar method for detecting unmanned aerial vehicles
RU2817740C1 (en) * 2023-07-10 2024-04-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Universal complex for distributed control of intelligent robots to combat small-sized unmanned aerial vehicles
RU2821381C1 (en) * 2023-12-04 2024-06-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Unmanned aerial vehicles radar detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2534217C1 (en) Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles
EP2697666B1 (en) Method and system for target detection
US10852391B2 (en) Method for jamming synthetic aperture radars and associated device
US8593332B2 (en) Device for detecting objects, notably dangerous objects
Shui et al. Subband ANMF detection of moving targets in sea clutter
US11579287B2 (en) Millimeter-wave radar for unmanned aerial vehicle swarming, tracking, and collision avoidance
Aubry et al. Radar detection and range estimation using oversampled data
Yang et al. Practical Investigation of a MIMO radar system capabilities for small drones detection
Laučys et al. Investigation of detection possibility of UAVs using low cost marine radar
Engler Technical issues in ultra-wideband radar systems
Hyun et al. Development of short-range ground surveillance radar for moving target detection
KR101714198B1 (en) Target detection method and apparatus using radar
RU2280263C1 (en) Method for selecting air decoys
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
RU2622908C1 (en) Radar location method for detecting aircrafts
Matuszewski The specific radar signature in electronic recognition system
RU2541504C1 (en) Apparatus for selecting moving targets for pulse-to-pulse frequency tuning mode
Choi et al. A design and assessment of a direction finding proximity fuze sensor
Lu et al. Robust direction of arrival estimation approach for unmanned aerial vehicles at low signal‐to‐noise ratios
Sedivy Radar PRF staggering and agility control maximizing overall blind speed
Jayasri et al. Radar cross section characterization of corner reflectors in different frequency bands and polarizations
Fabrizio High frequency over-the-horizon radar
Setsu et al. Super-resolution Doppler velocity estimation by Gaussian-kernel based range-Doppler conversion for UWB radar
Liu et al. Effects of non-uniform motion in through-the-wall SAR imaging
RU2741057C1 (en) Method of radar recognition of classes of aerospace objects for a multi-band spaced apart radar system with phased antenna arrays

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150829

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170213

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180829