Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego



Podobne dokumenty
PODSTAWY TELEDETEKCJI

RADARY OBSERWACJI POLA WALKI PRZEGLĄD AKTUALNIE STOSOWANYCH ROZWIĄZAŃ

Parametry elektryczne anteny GigaSektor PRO BOX 17/90 HV w odniesieniu do innych rozwiązań dostępnych obecnie na rynku.

PL B1. Sposób i układ do modyfikacji widma sygnału ultraszerokopasmowego radia impulsowego. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

Politechnika Warszawska

MONITORING PRZESTRZENI ELEKTROMAGNETYCZNEJ

PRZETWARZANIE CZASOWO-PRZESTRZENNE SYGNAŁÓW PROJEKT -2016

Badania charakterystyki wyrobu i metody badawcze. Kompatybilność elektromagnetyczna Odporność uzbrojenia na wyładowania elektrostatyczne.

SAMOCHODOWY RADAR POWSZECHNEGO STOSOWANIA

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Naziemne systemy nawigacyjne. Wykorzystywane w nawigacji

Politechnika Warszawska

Polaryzacja anteny. Polaryzacja pionowa V - linie sił pola. pionowe czyli prostopadłe do powierzchni ziemi.

Promieniowanie stacji bazowych telefonii komórkowej na tle pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez duże ośrodki radiowo-telewizyjne

Systemy i Sieci Radiowe

2. STRUKTURA RADIOFONICZNYCH SYGNAŁÓW CYFROWYCH

Specyficzna identyfikacja źródeł emisji bazująca na analizie modulacji międzyimpulsowej sygnału radiolokacyjnego

SYMULACJA KOMPUTEROWA SYSTEMÓW

Podstawy transmisji sygnałów

Politechnika Warszawska Wydział Elektryczny Laboratorium Teletechniki

Micro Geo-Information. Pozycjonowanie w budynkach Indoor positioning

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

ANALIZA PORÓWNAWCZA ROZWIĄZA ZAŃ METEOROLOGICZNYCH

Warszawa, dnia 25 stycznia 2019 r. Poz. 151

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA. (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl7 H02M 7/42

Badane cechy i metody badawcze/pomiarowe

ul. Królewska 1/7, Warszawa

Przebieg sygnału w czasie Y(fL

Metoda pomiaru błędu detektora fazoczułego z pierścieniem diodowym

Hierarchiczna analiza skupień

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 6 sierpnia 2002 r. w sprawie urządzeń radiowych nadawczych lub nadawczoodbiorczych, które mogą być

Anteny i Propagacja Fal

Procedura techniczna wyznaczania poziomu mocy akustycznej źródeł ultradźwiękowych

Aby w pełni przetestować układ o trzech wejściach IN_0, IN_1 i IN_2 chcemy wygenerować wszystkie możliwe kombinacje sygnałów wejściowych.

BEZDOTYKOWY CZUJNIK ULTRADŹWIĘKOWY POŁOŻENIA LINIOWEGO

Wymiary: 90mm/60mm/25mm

1. Nadajnik światłowodowy

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

ANALIZA PARAMETRÓW RADAROWEGO RÓWNANIA ZASIĘGU

ANTENY I PROPAGACJA FAL RADIOWYCH

MSPO 2018: ŁĄCZNOŚĆ DLA POLSKICH F-16 I ROZPOZNANIE ELEKTRONICZNE ROHDE & SCHWARZ

Pomiary pola elektromagnetycznego wielkiej częstotliwości w środowisku

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład 2

PL B1. WOJSKOWY INSTYTUT MEDYCYNY LOTNICZEJ, Warszawa, PL BUP 23/13

3. WYNIKI POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW.

Opis ultradźwiękowego generatora mocy UG-500

KORELACJE I REGRESJA LINIOWA

Ultrasonograficzne mierniki grubości materiału. Seria MTG & PTG

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia 30 grudnia 2009 r.

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

dr hab. inż. P. Samczyński, prof. PW; pok. 453, tel. 5588, EIK

CHARAKTERYSTYKA WIĄZKI GENEROWANEJ PRZEZ LASER

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Cyfrowy system łączności dla bezzałogowych statków powietrznych średniego zasięgu. 20 maja, 2016 R. Krenz 1

Metoda określania pozycji wodnicy statków na podstawie pomiarów odległości statku od głowic laserowych

Ultrasonograficzne mierniki grubości materiału. Seria MTG & PTG

Laboratorium pomiarów parametrów anten i badań kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)

METROLOGIA PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH MODULOWANYCH IMPULSOWO MIERNIKAMI DIODOWYMI*

PODSTAWY I ALGORYTMY PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW PROGRAM WYKŁADÓW PROGRAM WYKŁADÓW PROGRAM WYKŁADÓW

CHARAKTERYSTYKI BRAMEK CYFROWYCH TTL

Ultrasonograficzne mierniki grubości materiału. Seria MTG & PTG

Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Teoria błędów. Wszystkie wartości wielkości fizycznych obarczone są pewnym błędem.

Wprowadzenie do analizy korelacji i regresji

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

Zastosowanie ultradźwięków w technikach multimedialnych

Ultrasonograficzne mierniki grubości materiału. Seria MTG & PTG

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

Projektowanie systemów pomiarowych

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

rh-serwer Sterownik główny (serwer) systemu F&Home RADIO.

Sterowanie wielkością zamówienia w Excelu - cz. 3

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

WYBRANE ELEMENTY CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW W RADARZE FMCW

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

SILVER SYSTEM ul. Fabryczna Rędziny. Katalog produktów 2010 Firmy SILVER SYSTEM

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

Ćwicz. 4 Elementy wykonawcze EWA/PP

Statystyczne sterowanie procesem

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 7 1/7 ĆWICZENIE 7. Splot liniowy i kołowy sygnałów

10 Międzynarodowa Organizacja Radia i Telewizji.

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

Ultrasonograficzne mierniki grubości materiału. Seria MTG & PTG

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Wykład 4: Statystyki opisowe (część 1)

Problemy pomiarowe związane z wyznaczaniem poziomów pól elektromagnetycznych (PEM) w otoczeniu stacji bazowej telefonii komórkowej

3GHz (opcja 6GHz) Cyfrowy Analizator Widma GA4063

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

LABORATORIUM Sygnałów, Modulacji i Systemów ĆWICZENIE 2: Modulacje analogowe

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Teledetekcja w ochronie środowiska. Wykład 3

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Elementy Modelowania Matematycznego Wykład 4 Regresja i dyskryminacja liniowa

Statystyka w pracy badawczej nauczyciela Wykład 4: Analiza współzależności. dr inż. Walery Susłow walery.suslow@ie.tu.koszalin.pl

Podziałka liniowa czy logarytmiczna?

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

Sterowanie procesem i jego zdolność. Zbigniew Wiśniewski

RADIOMETR MIKROFALOWY. RADIOMETR MIKROFALOWY (wybrane zagadnienia) Opracowanie : dr inż. Waldemar Susek dr inż. Adam Konrad Rutkowski

Transkrypt:

Bi u l e t y n WAT Vo l. LXI, Nr 2, 2012 Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego Jan Matuszewski Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2, jan.matuszewski@wat.edu.pl Streszczenie. W artykule zawarto krótką charakterystykę podstawowych parametrów sygnału radarowego ze szczególnym uwzględnieniem modulacji międzyimpulsowej. Badania skoncentrowano na określeniu korelacji pomiędzy budową struktur czasowych, częstotliwościowych i przestrzennych sygnałów a przeznaczeniem radaru. Przedstawiono metody tworzenia wzorców klas radarów dla potrzeb bazy danych systemu rozpoznania. Badania własności struktur czasowych zostały oparte o zbiory rzeczywistych danych pomiarowych sygnałów radarowych. Słowa kluczowe: radar, baza danych, rozpoznanie Wstęp Istota rozpoznania polega na tym, że identyfikacja źródeł emisji elektromagnetycznej (ZE), w tym przypadku radarów, następuje wskutek porównania wyników pomiarów podstawowych parametrów sygnałów z wzorcami klas zawartymi w bazie danych (BD) [1]. Opracowanie wzorców radarów wymaga ciągłego zbierania, analizy, selekcji i redukcji informacji otrzymywanych z wielu różnych dziedzin, tj. radiolokacji, rozpoznania elektronicznego, informatyki i elektroniki. Z dostępnej literatury wynika, że BD typowego systemu rozpoznania może zawierać od kilkuset do kilku tysięcy wzorców klas radarów [2]. Dane opisujące ZE mogą mieć charakter liczbowy, logiczny, opisowy (informacja w postaci alfanumerycznej) i graficzny (zdjęcia systemu antenowego, platformy lub graficzne zobrazowania wyników pomiarów parametrów sygnałów radarowych). Radary mogą być klasyfikowane na podstawie [3]: środowiska: powietrzne, lądowe, morskie;

138 J. Matuszewski funkcji: wykrywania, obserwacji pola walki, śledzenia, nawigacji, kierowania ogniem, sterowania pociskami; rodzaju modulacji: impulsowe, impulsowo-dopplerowskie, z falą ciągłą, z modulacją wewnątrzimpulsową, zmienne częstotliwościowo; zastosowań: wojskowe, cywilne, naukowo-badawcze; pasma częstotliwości. Rodzaj modulacji w znacznym stopniu wskazuje na nowoczesność danego urządzenia. Radary z sygnałami prostymi, czyli bez modulacji wewnątrzimpulsowej, to w zasadzie urządzenia starszego typu, natomiast z sygnałami złożonymi to w dużej mierze radary nowoczesne. Ze względu na jednoczesne występowanie wielu źródeł zagrożeń, od współczesnego radaru wymaga się szybkiego przeplatania różnych jego funkcji, takich jak śledzenie, przeszukiwanie, identyfikacja, prowadzenie walki. Wzorzec (metryka) radaru w bazie danych Podstawowe parametry sygnału, które odpowiadają technicznym charakterystykom radaru, są następujące [3]: częstotliwość nośna f n ; czas trwania (szerokość) impulsu t i ; okres (częstotliwość) powtarzania impulsów T p (F p ); polaryzacja sygnału; szerokość wiązki i poziom listków bocznych; rodzaj i szybkość skanowania (przeszukiwania przestrzeni wiązką antenową). Jeśli dla każdego radaru będziemy dysponować próbką danych pomiarowych o liczności n, to jego metrykę (wzorzec) w BD dla mierzalnych parametrów sygnału k (k = 1,2,..., N) wyznacza się z następującej zależności [4]: n n xk u k ; x + u +, i= 1, 2, C 2 2 k k k k i Ci gdzie: k x wartość średnia parametru k; σ k odchylenie standardowe parametru k; u α wartość odczytywana z tablic rozkładu normalnego dla zadanego poziomu istotności α; C 1, C 2 wartości odczytywane z tablic rozkładu chi-kwadrat dla zadanego α; N liczba mierzalnych parametrów sygnału radarowego.

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 139 Parametry sygnału radarowego obejmują szeroko rozumiane charakterystyki taktyczno-techniczne, które reprezentują właściwości radarów, opisy systemów i sposoby ich wykorzystania, miejsca instalacji, aktywności ich pracy lub widma pojedynczych impulsów. Częstotliwość nośna Częstotliwość nośna f n jest jednym z ważniejszych parametrów technicznych oraz stanowi bardzo ważną cechę rozpoznawczą każdego źródła emisji sygnału. Współczesne radary emitują energię elekromagnetyczną w paśmie 0,3-40 GHz na jednej lub wielu częstotliwościach nośnych. Z częstotliwością nośną f n związane są: wymiary anteny, szerokość wiązki, maksymalny zasięg, rodzaj wykrywanego obiektu. Radary o niskiej f n (< 3 GHz) mają następujące charakterystyki: duża moc promieniowania, małe tłumienie atmosferyczne sygnału, długi czas trwania impulsu, niska częstotliwość powtarzania impulsów, szeroka wiązka antenowa, słaba rozróżnialność w kącie i w odległości. Niektóre cechy charakterystyczne tej grupy radarów są następujące [2, 3]: radary dalekiego zasięgu (300-600 km) do wykrywania celów powietrznych wyróżniają się długim czasem trwania impulsu oraz niską częstotliwością powtarzania impulsów; radar do wykrywania celów powietrznych AN/TPS-43 może pracować na 16 ustalonych częstotliwościach, które w przypadku zakłóceń mogą być zmieniane automatycznie lub ręcznie od impulsu do impulsu; w radarze naziemnym AN/TPS-32 pomiar wysokości dokonuje się przez elektroniczne przeszukiwanie w elewacji. W ciągu 30 ms wytwarzana jest przez nadajnik paczka impulsów sondujących obejmująca 9 częstotliwości, co umożliwia uzyskanie w elewacji wachlarza 9 wiązek nawzajem się zazębiających. W miarę podnoszenia się wiązek od poziomu horyzontu częstotliwość powtarzania impulsów maleje; w radarze AN/FPS-58 komputer steruje elektronicznym przeszukiwaniem przestrzeni. W stanie poszukania impuls z linową modulacją częstotliwości trwa 250 µs. Gdy odległość od celu nie jest duża, czas trwania impulsów może wynosić 10 µs. Przy prowadzeniu celów znajdujących się na dużej odległości, stosowane są grupy 40 impulsów o czasie trwania 0,2 s (czas

140 J. Matuszewski trwania każdego impulsu wynosi 25 µs), a przy dokładnym prowadzeniu w odległości grupa impulsów trwa 1,2 ms; Niektóre cechy charakterystyczne radarów o wysokiej częstotliwości nośnej (f n > 3 GHz) są następujące: radar AN/TPN-25 służący do kierowania lądowaniem samolotów podczas przeszukiwania w ulewnym deszczu zwiększa moc szczytową z 10 do 325 kw. Radar przy zmianie obszaru przeszukiwania stosuje różne pary częstotliwości nośnych, wybierane z czterech częstotliwości roboczych; radary przeznaczone do kontroli ruchu na drogach kołowania samolotów wyróżniają się bardzo wysoką częstotliwością nośną i częstotliwością powtarzania impulsów oraz bardzo małym czasem trwania impulsu; radary do wykrywania celów naziemnych mają zakres f n nadajnika od 8900 do 9400 MHz, czas trwania impulsu nie przekracza 0,5 µs, natomiast częstotliwość powtarzania impulsów wynosi 1600-1850 Hz. Czas trwania impulsu Czas trwania impulsu (t i ) ma wpływ na rozróżnialność w odległości i minimalny zasięg radaru. Maksymalny zasięg radaru zależy również od emitowanej mocy średniej, która zależy od czasu trwania impulsu. Zatem radary o większym zasięgu muszą mieć większy czas trwania impulsu. Radary z małym czasem trwania impulsu (t i < 1 µs) mają następujące właściwości: wysoką rozróżnialność w odległości, krótki zasięg, małą moc impulsu, szerokie pasmo odbiornika. W obecnie stosowanych radarach impulsowych czas trwania impulsu wynosi 0,1-2 µs dla radarów przeznaczonych do kierowania ogniem, 1-15 µs dla radarów wczesnego ostrzegania i obserwacji obiektów powietrznych. Dla radarów z kompresją impulsów wartość t i jest rzędu 20-30 µs dla radarów taktycznych i 1-16 ms dla radarów przeznaczonych do wykrywania pocisków balistycznych dalekiego zasięgu. Okres powtarzania impulsów Wartość okresu powtarzania impulsów T p (ang. pulse repetition interval PRI) radaru monoimpulsowego określa maksymalne wartości jednoznacznego zasięgu radaru i jednoznacznej prędkości obiektu. Radary z dużą wartością T p (T p min > 2 ms) mają następujące własności: daleki zasięg;

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 141 wysoka energia impulsu; słaby pomiar prędkości. Bardzo stabilne, stałe T p związane są z dopplerowskimi radarami impulsowymi. Najliczniejszą grupę spośród aktualnie eksploatowanych radarów stanowią radary z okresowo zmiennym T p. Przemienny T p stosuje się w celu: wyeliminowania niejednoznaczności zasięgu; eliminacji niejednoznaczności pomiaru prędkości obiektu; eliminacji prędkości ślepych; zapewnienia efektywnego wykrywania obiektów na tle zakłóceń pasywnych; minimalizacji czasu jednokrotnego przebiegu wiązki w całym zakresie kąta podniesienia w nowych rozwiązaniach radarów trójwspółrzędnych (3D). Losowo zmienne ciągi wartości T p stosuje się w radarach wojskowych przeznaczonych do wykrywania obiektów i naprowadzania aktywnych środków walki. Kąt przybycia sygnału Najważniejsze cechy kąta przybycia sygnału są następujące: może być wykorzystywany do ponownego wykrywania sygnału na tym kierunku; wskazuje ruch lub zmianę pozycji ZE; na podstawie pomiaru kąta z więcej niż z jednego punktu pozwala obliczyć pozycję ZE. Moc sygnału Nie jest możliwy bezpośredni pomiar mocy nadajnika, a jedynie pomiar mocy sygnału. Jednakże, jeśli zasięg radaru i szerokość wiązki są znane, to możliwe jest obliczenie impulsowej mocy szczytowej nadajnika. To pozwoli oszacować maksymalny zasięg i potrzebną moc do efektywnego zakłócania. Polaryzacja sygnału Może dawać dodatkową informację o funkcji lub udoskonaleniach radaru, np. polaryzacja dookólna jest używana przez radary obserwacji do redukcji zakłóceń atmosferycznych biernych. Wolno obracająca się płaszczyzna polaryzacji jest charakterystyczna dla przeszukiwania stożkowego przestrzeni. Wyróżnia się kilkanaście rodzajów polaryzacji sygnału, jak np. liniowa, kołowa prawoskrętna i lewoskrętna, eliptyczna, ukośna.

142 J. Matuszewski Szerokość wiązki antenowej Różne rodzaje wiązek promieniowania są ściśle związane z typem anteny i sposobem przeszukiwania przestrzeni. Wąskie wiązki jest znacznie łatwiej wytworzyć na wyższych częstotliwościach, podczas gdy na niższych częstotliwościach potrzebne są większe reflektory, aby zapewnić ten sam zysk. Oznacza to, że wymiary anteny (i reflektora) są zależne od częstotliwości nośnej. Szerokość wiązki wpływa na stopień rozróżnialności kątowej radaru. Podstawowe rodzaje skanowania wiązki antenowej Większość radarów używa mocno kierunkowych anten, co wiąże się ze specyficznym rodzajem skanowania (przeszukiwania) przestrzeni. Wśród znanych rodzajów skanowania można wyróżnić m.in.: dookólne, sektorowe, stożkowe, monoimpulsowe, spiralne, rastrowe, śrubowe, elektroniczne. Każdy z nich wiąże się z określonym zastosowaniem radaru i ma inną charakterystykę antenową. Np. skanowanie dookólne używane jest w radarach obserwacji przestrzeni, sektorowe do sterowania podejściem do lądowania samolotów i określania wysokości, spiralne alternatywnie do poszukiwania i śledzenia, śrubowe do obserwacji krótkiego zasięgu w radarach pokładowych, a elektroniczne do równoczesnego śledzenia kilku obiektów. Rodzaje modulacji międzyimpulsowej Przy analizie struktury sygnału radarowego spore trudności sprawia poprawne zdefiniowanie parametrów związanych z modulacją międzyimpulsową (ang. interpulse modulation), z którą związane są następujące pojęcia: płynnie zmienny okres powtarzania impulsów (ang. sliding); zatrzymany i przełączany okres powtarzania impulsów (ang. dwell and switch); przemienny okres powtarzania impulsów (ang. stagger); fluktuujący okres powtarzania impulsów (ang. jitter). Modulacja międzyimpulsowa oznacza modulację między impulsami w sygnale impulsowym, w przeciwieństwie do modulacji wewnątrzimpulsowej, w której modulowane są same impulsy, a nie okres między impulsami [3]. Okres powtarzania impulsów T p jest przedziałem czasowym od początku jednego do początku następnego impulsu (rys. 1).

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 143 Rys. 1. Okres powtarzania impulsów (PRI) Płynnie zmienny okres powtarzania impulsów Płynnie zmienny okres powtarzania impulsów oznacza ciąg impulsów, który zmienia się monotonicznie w sposób rosnący lub malejący. Zmiana płynna występuje między ustalonymi granicami (minimum i maksimum ze zbioru wartości T p ). Płynna zmiana T p może być dokonywana w sposób liniowy bądź nieliniowy (rys. 2). Płynnie zmienny T p może być stosowany do eliminacji ślepych zasięgów i optymalizacji przeszukiwania w elewacji, zapewniając stałą wysokość pokrycia w śledzeniu radarów. Rys. 2. Okres powtarzania impulsów zmieniany płynnie w sposób liniowy i nieliniowy

144 J. Matuszewski Do opisu płynnie zmiennego okresu powtarzania impulsów wykorzystuje się następujące parametry (rys. 3): rodzaj płynnej zmiany; sinusoidalny, liniowo rosnący, liniowo malejący, nieliniowo rosnący, nieliniowo malejący; czas przesunięcia; najkrótszy okres powtarzania impulsów; najdłuższy okres powtarzania impulsów. Rys. 3. Parametry płynnie zmiennego okresu powtarzania impulsów Najkrótszy/najdłuższy okres powtarzania impulsów jest najmniejszym i największym przedziałem wewnątrz jednego płynnie zmiennego cyklu. Parametry te rozróżniają granice płynnie zmiennego T p od wartości minimalnej do maksymalnej. Czas przesunięcia jest czasem wymaganym dla jednego pełnego cyklu między wartościami ekstremalnymi. Zatrzymany i przełączany okres powtarzania impulsów Zatrzymany i przełączany okres powtarzania impulsów (rys. 4) może być dwojakiego rodzaju: wielokrotny; zatrzymany i przełączany. Wielokrotny okres powtarzania impulsów jest podstawowym rodzajem modulacji międzyimpulsowej stosowanej w większości systemów radarowych i oznacza, że operator ręcznie przełącza T p, najczęściej przez wybranie innego czasu trwania

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 145 impulsu t i, co powoduje zmianę T p, ponieważ t i i T p są zależne, aby utrzymać ten sam cykl wypełnienia. Zatrzymany i przełączany T p wskazuje, że radar jest zdolny do transmisji zaprogramowanej sekwencji impulsów. Ten rodzaj modulacji może być użyty w impulsowym radarze dopplerowskim śledzącym, aby rozwiązać niejednoznaczności zasięgu i szybkości lub do eliminacji ślepych zasięgów i szybkości. Z zatrzymanym i przełączanym T p związane są następujące parametry (rys. 4): wartość okresu powtarzania impulsów; czas zatrzymania; nr T p lub zatrzymania istnieje tyle zatrzymań, ile jest różnych wartości T p ; czas do przełączenia; całkowity czas zatrzymania utworzony przez dodanie czasów zatrzymań i przełączeń wszystkich T p ; sekwencja zatrzymań. Rys. 4. Zatrzymany i przełączany okres powtarzania impulsów Przemienny okres powtarzania impulsów Przemienny okres powtarzania impulsów oznacza serię impulsów, w której dwa lub więcej dokładnie ustalone odstępy międzyimpulsowe zmieniają się w ustalonej kolejności. Ta sekwencja jest opisana liczbą pozycji lub przedziałów użytych do tworzenia sekwencji i liczby różnych przedziałów. Wewnątrz sekwencji przedział dyskretny (przedziały dyskretne) może być użyty więcej niż jeden raz. Najprostszą formą przemiennego T p jest dwuelementowy dwupozycyjny przemienny T p. Przemiennego

146 J. Matuszewski okresu powtarzania impulsów używa się w celu zwiększenia maksymalnego zasięgu niejednoznaczności radaru i do eliminacji prędkości ślepych w radarze. Na rysunku 5 przedstawiono prosty 2-elemetowy, 2-pozycyjny przemienny okres powtarzania impulsów (PRI). Pokazano tutaj dwa dyskretne przedziały T p na dwóch powtarzających się pozycjach. Elementy oznaczają liczbę użytych dyskretnych wartości T p, podczas gdy pozycje wskazują liczbę przedziałów czasowych w obrazie/sekwencji T p. Rys. 5. Przemienny okres powtarzania impulsów Na rysunku 6 pokazano dwa warianty 3-krotnie przemiennego T p. Z prawej strony każdy element jest użyty tylko jeden raz, dając w rezultacie 3-elementowy, Rys. 6. Warianty 3-krotnie przemiennego okresu powtarzania impulsów (3- i 6-pozycyjny)

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 147 3-pozycyjny przemienny T p, podczas gdy z lewej strony każdy element jest użyty dwukrotnie, dając 3-elementowy, 6-pozycyjny T p. Na rysunku 7 przedstawiono rodzaje przemiennego okresu powtarzania impulsów: regularny, nieregularny i złożony. Regularny przemienny T p stosunek element/ pozycja jest taki sam i różnice między T p są takie same. Nieregularny przemienny T p stosunek element/pozycja jest taki sam, ale odstęp między T p jest niejednakowy. Złożony przemienny T p stosunek element/pozycja jest niejednakowy, ale jeden lub więcej T p jest wstawionych więcej niż raz w sekwencję (rys. 7). Rys. 7. Rodzaje przemiennego okresu powtarzania impulsów (regularny, nieregularny i złożony) Fluktuujący okres powtarzania impulsów Fluktuujący okres powtarzania impulsów T p oznacza serię impulsów, w której istnieje zmienność w czasie rozpoczęcia każdego kolejnego impulsu w odniesieniu do czasu, w którym impuls mógłby się rozpocząć, gdyby przedziały ciągu impulsów były regularne. Zmiana T p jest traktowana jako fluktuująca, jeśli zmiany wokół wartości średniej T p występują w sposób losowy lub pseudolosowy i nie różnią się więcej niż o jeden procent od wartości średniej. Kilka wybranych zobrazowań rodzajów modulacji międzyimpulsowej okresu powtarzania impulsów, otrzymanych na podstawie pomiarów rzeczywistych sygnałów radarowych, przedstawiono na rysunkach 8-11. Kilka przykładów sygnałów pochodzących od radarów o różnym przeznaczeniu przedstawiono na rysunkach 12, 13 i 14, na których pokazano wartości amplitudy (A), okresu powtarzania impulsów T p i częstotliwości nośnej f n dla pewnej liczby (od dziesiątek do kilku setek) sukcesywnie mierzonych impulsów odbieranego sygnału radarowego [1].

148 J. Matuszewski Rys. 8. Wartości okresu powtarzania impulsów (PRI) zmienianego płynnie w sposób nieliniowy dla wysokościomierza Rys. 9. Wartości 6-krotnie przemiennego okresu powtarzania impulsów (PRI) dla radaru na szwedzkim samolocie myśliwskim Rys. 10. Wartości 8-krotnie przemiennego PRI dla radaru na amerykańskim samolocie myśliwskim Rys. 11.Wartości 9-krotnie przemiennego PRI dla radaru na rosyjskim samolocie myśliwskim

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 149 Rysunek 12 pokazuje sygnały złożone z liniową modulacją częstotliwości. Częstotliwość tych sygnałów ma sześć różnych wartości. Zmiany częstotliwości w paśmie 70 MHz następują sekwencyjnie od grupy do grupy impulsów (3 lub 4 impulsy) zgodnie z określoną regułą. Rys. 12. Radar morski obserwacji przestrzeni powietrznej i wskazywania celów dla fregat w paśmie S Sygnał radarowy ma tutaj bardzo skomplikowaną strukturę okresu powtarzania impulsów. W ciągu impulsów występują impulsy o dłuższym czasie trwania t i. Większość z nich ma t i = 8,2 µs, chociaż występują również impulsy z t i = 32 µs lub t i = 64 µs. Rysunek 13 przedstawia sygnał złożony z nieliniową modulacją częstotliwości. Radar pracuje na 16 różnych częstotliwościach nośnych, zmieniających się w paśmie 80 MHz. W zależności od rodzaju pracy zmiany częstotliwości nośnej występują po 4 lub 6 impulsach i jej wartość wybierana jest w sposób przypadkowy. Ten rodzaj sygnału ma bardzo skomplikowaną strukturę T p. W jednym z tych rodzajów pracy 25 różnych wartości T p jest generowanych, podczas gdy w tym samym czasie jeden z nich generowany jest okresowo po 4 impulsach. W drugim rodzaju pracy radar generuje cztery różne wartości okresu powtarzania impulsów, które pojawiają się w seriach składających się z sekwencji 5 lub 6 impulsów. Na rysunku 14 przedstawiono charakterystyki radaru z elektronicznie sterowaną wiązką. Radar ten generuje sygnały proste na 26 różnych f n w paśmie 40 MHz, które zmieniane są okresowo. Każdy następny impuls ma inną częstotliwość.

150 J. Matuszewski Rys. 13. Mobilny radar lądowy 3D przeszukiwania obszaru w paśmie C Rys. 14. Radar morski 3D przeszukiwania przestrzeni powietrznej w paśmie S

Metryka radaru w bazie danych systemu rozpoznania elektronicznego 151 Okresowe zmiany T p mają wpływ na czas skanowania wiązki w całym zakresie kąta elewacji. Sygnały z małymi wartościami T p tworzą wiązki do poszukiwania na bliskich odległościach. Wiązki z największymi wartościami T p są formowane do wykrywania celów na dalekich odległościach. Takie charakterystyczne zobrazowania parametrów sygnałów radarów o różnym przeznaczeniu i instalowanych na różnych platformach uzupełniają wzorzec radaru w bazie danych systemu rozpoznania [3]. Podsumowanie Z przeprowadzonej analizy sygnałów radarowych wynika, że jednoznaczne rozpoznanie ich źródła emisji na podstawie pomiaru standardowych parametrów w wielu przypadkach jest często niemożliwe. Dlatego też wzorzec klasy źródła emisji powinien obejmować również wszystkie dodatkowe charakterystyczne cechy i zobrazowania parametrów, określających specyficzne właściwości pracy. Artykuł wpłynął do redakcji 13.06.2011 r. Zweryfikowaną wersję po recenzji otrzymano w czerwcu 2011 r. LITERATURA [1] J. Matuszewski, Specific emitter identification, 3 rd Microwave & Radar Week in Poland, International Radar Symposium IRS 2008, Wrocław, May 21-23, 2008, 285-288. [2] J. Matuszewski, Struktura bazy danych i bazy wiedzy w systemie rozpoznawania elektronicznego, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna pt. Systemy rozpoznania i walki elektronicznej, 29 + Materiały na CD, 2010. [3] F. Gini, M. Rangaswamy, Knowledge-Based Radar Detection, Tracking, and Classification, John Wiley & Sons, Inc., 2008, 197-224. [4] J. Matuszewski, Metody tworzenia wzorców klasy dla celów rozpoznawania źródeł emisji, Przegląd Elektrotechniczny, 5, 2008, 104-108. J. Matuszewski Methods of pattern class creation for purposes of emitter recognition Abstract. The paper describes the basic radar signal parameters with a special taking into consideration the inter-pulse modulation. The examination was concentrated on determining the correlation between radar application and the specific structure of its parameters. The methods of pattern class creation have been presented for the needs of the database in the emitter recognition system. The results of real data measured from radar of different applications are presented in a few figures. Keywords: radar, data base, recognition