Использование метода Matrix Pencil для радиолокационного измерения углов места маловысотных целей над взволнованным морем

Abstract

Статья посвящена проблеме повышения точности радиолокационного измерения углов места маловысотных целей над морем. Как одно из средств решения проблемы, в ней исследуется метод Matrix Pencil, который относится к методам высокого спектрального разрешения. В ряде работ рассматривается возможность его использования и для измерения углов прихода радиоволн. Однако степень его пригодности для решения поставленной проблемы требует изучения с учетом специфики условий, при которых осуществляется измерение углов места маловысотных целей. Исследование проводилось путем компьютерного моделирования. Оно охватило степени волнения моря, при которых выполнялись условия как зеркального, так и сильного диффузного отражения. Одной из основных задач данной работы было определение предельных точностей измерения, достигаемых с помощью метода, в условиях, когда в качестве помехи учитывается диффузное отражение от моря (зеркальный сигнал, наряду с прямым сигналом от цели, выступает в качестве измеряемого сигнала). Выявлено, что по этому показателю метод Matrix Pencil не только не уступает методу MUSIC, но и превосходит его, особенно при сильном диффузном отражении, где улучшение достигает 20 %. Другой важной задачей являлось исследование влияния на ошибки измерений априорных параметров метода: количества измеряемых сигналов, значения так называемого pencil-параметра и количества пространственных выборок сигнала на заданной апертуре антенны. Разработаны рекомендации по выбору этих параметров, позволяющие минимизировать ошибки измерения углов места. Выполненное исследование расширяет представления о путях повышения точности измерений углов места маловысотных целей над взволнованным морем.

Статья посвящена проблеме повышения точности радиолокационного измерения углов места маловысотных целей над морем. Как одно из средств решения проблемы, в ней исследуется метод Matrix Pencil, который относится к методам высокого спектрального разрешения. В ряде работ рассматривается возможность его использования и для измерения углов прихода радиоволн. Однако степень его пригодности для решения поставленной проблемы требует изучения с учетом специфики условий, при которых осуществляется измерение углов места маловысотных целей. Исследование проводилось путем компьютерного моделирования. Оно охватило степени волнения моря, при которых выполнялись условия как зеркального, так и сильного диффузного отражения. Одной из основных задач данной работы было определение предельных точностей измерения, достигаемых с помощью метода, в условиях, когда в качестве помехи учитывается диффузное отражение от моря (зеркальный сигнал, наряду с прямым сигналом от цели, выступает в качестве измеряемого сигнала). Выявлено, что по этому показателю метод Matrix Pencil не только не уступает методу MUSIC, но и превосходит его, особенно при сильном диффузном отражении, где улучшение достигает 20 %. Другой важной задачей являлось исследование влияния на ошибки измерений априорных параметров метода: количества измеряемых сигналов, значения так называемого pencil-параметра и количества пространственных выборок сигнала на заданной апертуре антенны. Разработаны рекомендации по выбору этих параметров, позволяющие минимизировать ошибки измерения углов места. Выполненное исследование расширяет представления о путях повышения точности измерений углов места маловысотных целей над взволнованным морем.

The paper focuses on the problem of increasing the accuracy of radar measurements of the elevation angle of the low-altitude targets over the sea. The Matrix Pencil method, as one of the means to resolve this problem, is studied in the paper. This method refers to the methods of high spectral resolution, but in a number of publications, the possibility of its use for measuring the angles of arrival of radio waves is also considered. However, the extent of its suitability for solving the problem needs to be studied taking into account the specific conditions under which the measurement of the elevation angles of low-altitude targets is performed. The research was carried out by computer simulation. It covered the sea states with the conditions of both specular and strong diffuse reflection satisfied. One of the main goals of this work was to determine ultimate measurement accuracy achieved by the method when only the diffuse reflection from the sea is considered as a disturbance (a specular signal along with a direct signal from the target are considered as a measured signal). It was established that by this indicator the Matrix Pencil method does not concede to the well-known MUSIC method, but even exceeds it, especially for strong diffuse reflection (improvement reaches 20%). Another impor-tant task was to investigate the influence of the a priori parameters of the method on the measurement errors: the number of measured signals, the values of the so-called pencil-parameter and the number of spatial samples of the signal at the given antenna aperture. As a result, recommen-dations on the selection of these parameters have been developed, which make it possible to minimize the errors in the measurement of the elevation angles. This research expands the understanding of ways to increase the accuracy of mea-suring the angles of low-altitude targets over an agitated sea.