Спектральный метод подавления боковых лепестков автокорреляционной функции длинных псевдослучайных бинарных последовательностей

Авторы

Лялин К. С.^*, Хасанов М. С.^**, Мелёшин Ю. М.^***, Кузьмин И. А.^****

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», площадь Шокина, 1, Москва, Зеленоград, 124498, Россия

*e-mail: ksl@miee.ru
**e-mail: khaes@yandex.ru
***e-mail: kykymberr@gmail.com
****e-mail: kuzmin.ilya.al@gmail.com

Аннотация

Для получения радиолокационных изображений (РЛИ) высокого качества в авиационной и космической радиосъемке земной поверхности используются сигналы с внутриимпульсной модуляцией. Такой подход позволяет достичь высокого разрешения РЛИ при высоком отношении энергии сигнала к энергии шума. Основным недостатком этого метода является появление боковых лепестков, проявляющееся на РЛИ, как яркие полосы, расходящиеся по дальностной координате от яркой точечной или групповой цели. Этот эффект существенно снижает качество визуального восприятия РЛИ и возможность его автоматической обработки. Типичный динамический диапазон яркостей целей на РЛИ – 90 дБ, при этом уровень боковых лепестков для сигналов с фазовой манипуляцией с базой 1000-8000 и при использовании согласованной фильтрации лежит в диапазоне −30-40 дБ.

Одним из способов подавления боковых лепестков является несогласованная или квазиоптимальная фильтрация, предполагающая изменение исходных коэффициентов согласованного фильтра для достижения требуемых оптимальных характеристик с некоторой потерей энергии полезного сигнала. В данной работе предлагается метод расчета коэффициентов импульсной характеристики квазиоптимального несогласованного фильтра, позволяющего полностью подавить боковые лепестки в полосе съемки, «вытолкнув» их за границы видимой области РЛИ по дальности. Приведены результаты теоретического анализа, моделирования и проверки на реальных РЛИ.

Ключевые слова:

фазовая манипуляция, автокорреляционная функция, боковые лепестки, квазиоптимальный фильтр, подавление боковых лепестков, быстрое преобразование Фурье, радиолокационное изображение, радиолокатор с синтезированной аппертурой, авиационная и космическая радиосъемка

Библиографический список

1. Ананенков А.Е., Марин Д.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. К вопросу о наблюдении малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75662

2. Ackroyd M.H., Ghani F. Optimum Mismatched Filters for Sidelobe Suppression // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1973, vol. AES-9, no. 2, pp. 214 – 218.

3. Rihaczek A.W., Golden R.M. Range Sidelobe Suppression for Barker Codes // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1971, vol. AES-7, no. 6, pp. 1087 – 1092.

4. Zoraster S. Minimum Peak Range Sidelobe Filters for Binary Phase-Coded Waveforms // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1980, vol. AES-16, no. 1, pp. 112 – 115.

5. Кузнецов В.С., Шевченко И.В., Волков А.С., Солодков А.В. Генерация ансамблей кодов Голда для систем прямого расширения спектра // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85813

6. Сьянов В.А. Подавление боковых лепестков составных фазокодомодулированных сигналов на основе кодов Баркера // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2017. № 2. С. 53 – 56.

7. Akbaripour A., Bastani M.H. Range Sidelobe Reduction Filter Design for Binary Coded Pulse Compression System // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2012, vol. 48, no. 1, pp. 348 – 359.

8. Хасанов М., Курганов В.В. Методы определения коэффициентов квазиоптимального несогласованного КИХ-фильтра свертки псевдослучайной бинарной последовательности // Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем – 2014». Сборник трудов (с 2005 по 2007). – М.: ИППМ РАН, 2014, Часть IV. С. 133 – 136.

9. Груздов В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. – М.: Изд-во Техносфера, 2018. – 482 с.

10. Merrill I. Skolnik. Radar Handbook. Third Edition, Editor in Chief, McGraw-Hill Companies, 2008, 1351 p.

11. Nuthalapati R. Mismatched filters for long binary codes. Patent US8380770 B1, 2013, available at: https://ru.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=ru_RU&FT=D&date=20130219&CC=US&NR=8380770B1&KC=B1#

12. Baden J.M., Cohen M.N. Optimal sidelobe suppression for biphase codes // Telesystems Conference, NTC ’91, National, Atlanta, GA, 1991, vol. 1, pp. 127 – 131.

13. Вдовин Д.В. Метод двухтактной спектральной обработки дополнительных сигналов // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=57046

14. Kadlimatti R., Fam A.T. Good code sets from complementary pairs via symmetrical/antisymmetrical chips // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2016, vol. 52, no. 3, pp. 1327 – 1339, doi: 10.1109/TAES.2016.150428

15. Козлов В.А., Чистюхин В.В. Аналитическое решение для подавления уровня интегральных боковых лепестков АКФ псевдослучайных последовательностей в РСА // Известия вузов. Электроника. 2017. Т. 22. № 5. С. 487 – 490.

16. Кудря А.И., Толстов Е.Ф., Четверик В.Н. Расширение возможностей использования М-последовательности в РСА // II Всероссийские Армандовские чтения «Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред». Муром – 2012. Материалы конференции (Муром, 26-28 июня 2012). – Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2012. С. 518 – 531.

17. Tarasenko A.M. Choosing the way to create the ensembles of m-sequences for modulation of a sounding signal of space-borne sar in order to reduce a maximum sidelobe level of a point target response function // 24th International Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology, Sevastopol, 7-13 Sept. 2014, pp. 1235 – 1236, doi: 10.1109/CRMICO.2014.6959845

18. Hongwei Liu, Huikai Zang, Shenghua Zhou, Yunhe Cao. Monostatic radar range—Doppler sidelobe suppression using nearly orthogonal waveforms // Radar Sonar & Navigation IET, 2016, vol. 10, no. 9, pp. 1650 – 1659.

19. H. Zang, S. Zhou, H. Liu and X. Wang. Radar sidelobe suppression using nearly-orthogonal waveforms // IEEE China Summit & International Conference on Signal and Information Processing, China, Xi’an, 2014, pp. 171 – 174.

20. Borwein P., Choi K.-K. S., Jedwab J. Binary sequences with merit factor greater than 6.34 // IEEE Transaction on Information Theory, 2004, vol. 50, no. 12, pp. 323 – 324.

Скачать статью