Усовершенствованный метод Грама-Шмидта для обработки радиолокационных сигналов

Abstract

RU: Актуальность. При защите радиолокационных станций от активных шумовых помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, используют пространственную фильтрацию сигналов, которая реализуется путем использования антенн, разнесенных в пространстве. В этом случае различие направлений приема полезного сигнала и помехи позволяет сформировать оптимальное значение весовых коэффициентов адаптивных пространственных фильтров для подавления помехи. Однако, если источник помехи смещается в область главного луча, то пространственные различия между полезным сигналом и помехой уменьшаются. Это приводит к существенному искажению диаграммы направленности основной антенны. В результате этого ухудшается точность измерения угловых координат, а также чувствительность приемного устройства РЛС. В статье предложен структурно-параметрический метод адаптации пространственного фильтра, обеспечивающий эффективную работу РЛС при воздействии АШП как с направления боковых лепестков, так и с направления главного луча. Цель. Повышение эффективности работы РЛС при смещении источника АШП с направления боковых лепестков ДНА на направление главного луча. Метод. Предложенный метод позволяет за счет структурной адаптации многоканального пространственного фильтра исключить искажение главного луча диаграммы направленности антенны РЛС и обеспечить ее работу в условиях возможного воздействия помехи по главному лучу. Структурная адаптация пространственного фильтра реализуется путем текущего анализа весовых коэффициентов блоков компенсации. Результаты. Усовершенствовано структурную схему многоканального пространственного фильтра по методу Грама-Шмидта со структурно-параметрической адаптацией, а также структурную схему блока компенсации. В результате проведенного моделирования подтверждена возможность исключения искажений диаграммы направленности основной антенны РЛС в условиях возможного воздействия АШП по главному лучу диаграммы направленности РЛС. Выводы. Научная новизна работы состоит в усовершенствовании алгоритма обработки сигналов при пространственной фильтрации как при воздействии АШП с направления боковых лепестков, так и при смещении источника помехи на направление главного луча диаграммы направленности антенны РЛС. Практическая новизна работы состоит в разработке структурной схемы и математической модели усовершенствованного пространственного фильтра со структурно-параметрической адаптацией. UK: Актуальність. При захисті радіолокаційних станцій від активних шумових завад, діючих по бокових пелюстках діаграми спрямованості антени, використовують просторову фільтрацію сигналів, яка реалізується шляхом застосування антен, рознесених в просторі. В цьому випадку при різних напрямах прийому корисного сигналу і завади вдається сформувати оптимальні значення вагових коефіцієнтів адаптивних просторових фільтрів для подавлення АШЗ. Однак, якщо джерело завади зміщується в область головного променя, то просторові відмінності між корисним сигналом і завадою зменшуються. Це приводить до суттєвого спотворення діаграми спрямованості основної антени. В результаті цього погіршується точність вимірювання кутових координат, а також чутливість приймального пристрою РЛС. В статті запропоновано структурно-параметричний метод адаптації просторового фільтра, який забезпечує ефективну роботу РЛС при дії АШЗ як з напряму бокових пелюстків, так і з напряму головного променя. Ціль. Підвищення ефективності роботи РЛС при зміщенні джерела АШЗ з напряму бокових пелюстків ДСА на напрям головного променя. Метод. Запропонований метод дозволяє за рахунок структурної адаптації багатоканального просторового фільтра виключити спотворення головного променя ДСА РЛС і забезпечити її роботу в умовах можливої дії завади по головному променю. Структурна адаптація просторового фільтра реалізується шляхом поточного аналізу вагових коефіцієнтів блоків компенсації. Результати. Розроблено структурну схему багатоканального просторового фільтра за методом Грама-Шмідта зі структурно-параметричною адаптацією, а також структурну схему блока компенсації. В результаті проведеного моделювання підтверджена можливість виключення спотворення діаграми спрямованості основної антени РЛС в умовах можливої дії АШЗ по головному променю. Висновки. Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні алгоритму обробки сигналів при просторовій фільтрації сигналів як при дії АШЗ з напряму бокових пелюстків, так і при зміщенні джерела завади на напрям головного променя діаграми спрямованості антени РЛС. Практична новизна роботи полягає в розробці структурної схеми і математичної моделі удосконаленого просторового фільтра з структурно-параметричною адаптацією. EN: Context. When protecting radar stations from active noise interference acting along the side lobes of the antenna directional pattern, spatial filtering of signals is used, which is realized by using antennas that are spaced apart in space. In this case, the difference in the directions of reception of the useful signal and the interference makes it possible to form the optimal value of the weighting coefficients of the adaptive spatial filters to suppress the interference. However, if the interfering source moves into the main beam region, then the spatial differences between the wanted signal and the interference are reduced. This leads to significant distortion of the main antenna radiation pattern. As a result, the accuracy of measuring the angular coordinates deteriorates, as well as the sensitivity of the radar receiver. The article proposes a structural-parametric method for adapting a spatial filter, which ensures effective operation of the radar when exposed to the active noise interference both from the direction of the side lobes and from the direction of the main beam. Goal. Improving the efficiency of the radar when the active noise interference source is shifted from the direction to the side lobes to the direction of the main beam. Method. The proposed method makes it possible, due to the structural adaptation of the multichannel spatial filter, to exclude the distortion of the main beam of the radiation pattern of the radar antenna and to ensure its operation under conditions of possible interference from the main beam. Structural adaptation of the spatial filter is realized by the current analysis of the weighting coefficients of the compensation blocks. Results. The structural diagram of the multichannel spatial filter by the Gram-Schmidt method with structural-parametric adaptation, as well as the structural diagram of the compensation block, has been improved. As a result of the simulation, the possibility of eliminating distortions of the radiation pattern of the main antenna of the radar in conditions of the possible impact of the active noise interference along the main beam of the radiation pattern of the radar has been confirmed. Conclusions. The scientific novelty of the work consists in the improvement of the signal-processing algorithm at spatial filtering both when exposed to the active noise interference from the direction of the side lobes, and when the interference source is shifted to the direction of the main beam of radar. The practical novelty of the work lies in the development of a structural diagram and a mathematical model of an improved spatial filter with structural-parametric adaptation.