Search

The presented paper examines the principles and methods for processing of information from airspace surveillance radar networks. Information technologies allow implementing automatic collection, processing, storage, transmission and issuance of radar information to users. In this work, the synthesis and analysis of the optimal structure of the interstage processing of signal data and radar information of primary processing in the network of airspace surveillance radar systems is carried out. The quality of information from radar networks of airspace surveillance systems affects almost all indicators of the quality of the radar systems network functioning. The stages of radar information processing in radar systems networks are analyzed. The importance of specifying the above stages for creating a complete picture of the air situation in the area of responsibility is shown. To improve the quality of information support for consumers, a network of radar systems requires information processing at all stages. At each stage of information processing, information processing quality indicators were analyzed. This made it possible to show that the staged implementation of information processing, on the one hand, simplified the optimization of processing within each processing stage, but on the other hand, it made it difficult to carry out compatible optimization of both the detection of an aerial object and the measurement of the coordinates of an aerial object. The synthesized structure of processing radar information of the network of radar systems of airspace surveillance, which in its turn made it possible to carry out interstage optimization of processing of both signal data and primary processing information. Calculations have shown that the method of information processing, in which the combination of information is carried out at the level of decision-making on the detection of airborne objects in each signal data processing channel, has some advantages in the quality of information processing of the network of radar systems compared to the one currently used. time option combination information at the stage of signal processing. At the same time, for the method of combining information at the level of decision-making about the detection of aerial objects, the flow of transmitted information to the joint processing point is significantly reduced. All this allows improving the quality of information processing in the airspace control system., Рассмотрены принципы и методы обработки информации радиолокационных сетей систем наблюдения воздушного пространства. Информационные технологии позволяют реализовать автоматический сбор, обработку, хранение, передачу и выдачу радиолокационной информации пользователям. Проведены синтез и анализ оптимальной структуры межэтапной обработки сигнальных данных и радиолокационной информации первичной обработки в сети радиолокационных систем наблюдения воздушного пространства. Качество информации сетей радиолокационных систем наблюдения воздушного пространства влияет практически на все показатели качества функционирования сети радиолокационных систем. Проанализированы этапы обработки радиолокационной информации в сетях радиолокационных систем. Показана значимость приведенных этапов для представления полной картины воздушной обстановки в зоне ответственности. Для повышения качества информационного обеспечения потребителей сеть радиолокационных систем требует проведения обработки информации на всех этапах. На каждом этапе обработки информации проанализированы показатели качества обработки информации. Это позволило показать, что этапная реализация обработки информации, с одной стороны, упростила проведение оптимизации обработки внутри каждого этапа обработки, однако, с другой стороны, усложнила проведение совместной оптимизации как обнаружения воздушного объекта, так и измерения координат воздушного объекта. Синтезирована структура обработки радиолокационной информации сети радиолокационных систем наблюдения воздушного пространства, позволившая осуществить межэтапную оптимизацию обработки сигнальных данных и информации первичной обработки. Расчеты показали, что способ обработки информации, при котором сочетание информации осуществляется на уровне принятия решений об обнаружении воздушных объектов в каждом канале обработки сигнальных данных, имеет некоторые преимущества в качестве обработки информации сети радиолокационных систем по сравнению с используемым в настоящее время вариантом сочетания информации на этапе обработки сигналов. При этом для способа сочетания информации на уровне принятия решений по обнаружению воздушных объектов поток передаваемой информации на пункт совместной обработки значительно уменьшается. Все это позволяет повысить качество обработки информации в системе контроля воздушного пространства., Розглянуто принципи і методи обробки інформації мереж радіолокаційних систем спостереження повітряного простору. Інформаційні технології дозволяють реалізувати автоматичний збір, обробку, зберігання, передачу та видачу радіолокаційної інформації користувачам. Проведено синтез та аналіз оптимальної структури міжетапної обробки сигнальних даних та радіолокаційної інформації первинної обробки в мережі радіолокаційних систем спостереження повітряного простору. Якість інформації мереж радіолокаційних систем спостереження повітряного простору впливає практично на всі показники якості функціонування мережі радіолокаційних систем. Проаналізовано етапи обробки радіолокаційної інформації в мережах радіолокаційних систем. Показано важливість зазначення наведених етапів для створення повної картини повітряної обстановки в зоні відповідальності. Для підвищення якості інформаційного забезпечення споживачів мережа радіолокаційних систем потребує проведення обробки інформації на всіх етапах. На кожному етапі обробки інформації проаналізовано показники якості обробки інформації. Це дозволило показати, що етапна реалізація обробки інформації з одного боку спростила проведення оптимізації обробки всередині кожного етапу обробки, проте, з іншого боку, ускладнила проведення сумісної оптимізації, як виявлення повітряного об’єкта, так і вимірювання координат повітряного об’єкта. Синтезована структура обробки радіолокаційної інформації мережі радіолокаційних систем спостереження повітряного простору, яка дозволила здійснити міжетапну оптимізацію обробки як сигнальних даних, так й інформації первинної обробки. Наведені розрахунки показали, що спосіб обробки інформації, при якому поєднання інформації здійснюється на рівні прийняття рішень про виявлення повітряних об’єктів в кожному каналі обробки сигнальних даних, має деякі переваги в якості обробки інформації мережі радіолокаційних систем у порівнянні з варіантом поєднання інформації на етапі обробки сигналів, що використовується в теперішній час. При цьому, для способу поєднання інформації на рівні прийняття рішень про виявлення повітряних об’єктів потік інформації, що передається на пункт сумісної обробки, значно зменшується. Все це дозволяє підвищити якість обробки інформації в системі контролю повітряного простору.

The presented work considers the place and role of wide-area multi-position airspace surveillance in the information support of airspace control and air traffic control systems. Classification of methods for estimating the coordinates of air objects using various primary measurements of the parameters of received signals in multi-position observation is given. A quantitative assessment of the accuracy in determining the air objects’ coordinates by the considered methods is also given. The capabilities of wide-area multi-position surveillance systems increase significantly when using the principles of constructing a secondary surveillance radar as a non-synchronous network, and an aircraft responder as an open single-channel queuing system with servicing the first correctly received request signal. An unauthorized request from an aircraft responder makes it possible to switch from completely passive methods for detecting and determining the coordinates of an air object to active-passive ones, which provide an increase in the accuracy of solving a coordinate task by dozens of times while maintaining the energy secrecy of a wide-area multi-position observation system. It is shown that the use of active and passive methods for constructing wide-area multi-position observation systems makes it possible to implement goniometric, difference-range, goniometer-range, total-range and goniometer-total-range methods for determining the coordinates of an air object. This increases significantly the number of options for estimating the coordinates of an air object. As a result, it allows improving the quality of information support for users by choosing the optimal method for estimating the coordinates of the observed air objects using various primary measurements of the received signals parameters., Рассматривается место и роль широкозонового многопозиционного наблюдения воздушного пространства в информационном обеспечении систем контроля использования воздушного пространства и управления воздушным движением. Приводится классификация методов оценки координат воздушных объектов при использовании различных первичных измерений параметров принимаемых сигналов при многопозиционном наблюдении. Также приводится количественная оценка точности определения координат воздушных объектов рассмотренными методами. Возможности систем широкозонового многопозиционного наблюдения значительно возрастают при использовании принципов построения вторичного обзорного радиолокатора как несинхронной сети и самолетного ответчика как открытой одноканальной системы массового обслуживания с обслуживанием первого правильно принятого сигнала запроса. Несанкционированный запрос самолетного ответчика позволяет перейти от полностью пассивных методов обнаружения и определения координат воздушного объекта к активно-пассивным, обеспечивающим увеличение точности решения координатного задания в десятки раз с сохранением энергетической скрытности системы широкозонового многопозиционного наблюдения. Показано, что использование активного и пассивного методов построения систем широкозонового многопозиционного наблюдения позволяет реализовать угломерный, разностно-дальномерный, угломерно-дальномерный, суммарно-дальномерный и угломерно-суммарно-дальномерный методы определения координат воздушного объекта. Это существенно увеличивает количество вариантов оценки координат воздушного объекта. И, как следствие, позволяет повысить качество информационного обеспечения пользователей путем выбора оптимального метода оценки координат наблюдаемых воздушных объектов при использовании различных первичных измерений параметров принимаемых сигналов., Розглядається місце та роль широкозонового багатопозиційного спостереження повітряного простору в інформаційному забезпеченні систем контролю використання повітряного простору та управління повітряним рухом. Наводиться класифікація методів оцінки координат повітряних об'єктів при використанні різних первинних вимірювань параметрів приймаємих сигналів при багатопозиційному спостереженні. Також наводиться кількісна оцінка точності визначення координат повітряних об'єктів розглянутими методами. Можливості систем широкозонового багатопозиційного спостереження значно зростають при використанні принципів побудови вторинного оглядового радіолокатора, як несинхронної мережі, і літакового відповідача, як відкритої одноканальної системи масового обслуговування, з обслуговуванням першого правильно прийнятого сигналу запиту. Несанкціонований запит літакового відповідача дозволяє перейти від повністю пасивних методів виявлення та визначення координат повітряного об'єкта до активно-пасивних, що забезпечує збільшення точності вирішення координатного завдання у десятки разів із збереженням енергетичної скритності системи широкозонового багатопозиційного спостереження. Показано, що використання активного та пасивного методів побудови систем широкозонового багатопозиційного спостереження дозволяє реалізувати кутомірний, різницево-далекомірний, кутомірно-далекомірний, сумарно-далекомірний та кутомірно-сумарно-далекомірний методи визначення координат повітряного об'єкта. Це істотно збільшує кількість варіантів оцінки координат повітряного об'єкта. І, як наслідок, дозволяє підвищити якість інформаційного забезпечення користувачів шляхом вибору оптимального методу оцінки координат спостерігаються повітряних об'єктів при використанні різних первинних вимірів параметрів приймаємих сигналів.

The paper analyzes the principles of construction and structure of "friend or foe" identification systems. It is revealed, that the party, interested in the existing system, has the ability of unauthorized use of this information resource for long-range determination of air objects coordinates, on the one hand, and distortion of information of this information resource, on the other hand, which leads to unpredictable consequences. It is shown, that the most vulnerable place in the "friend or foe" identification systems is the aircraft transponder, which significantly affects noise stability and noise immunity of the identification systems of air objects. The paper proposes a method of hereditary transition to noise-immune "friend or foe" identification systems based on synchronous networks of identification systems, which allows expanding significantly the methods of servicing requests and methods of constructing systems. This method of constructing identification systems eliminates the existing problem of dispersed identification systems, as well as the problem of temporal matching of signals coming from primary and secondary radar systems. The proposed method of hereditary transition to noise-immune "friend or foe" identification systems makes it possible to exclude the possibility of unauthorized access to identification information resources by an interested party, significantly increases the noise immunity of the identification system as a whole., Проанализированы принципы построения и структура систем идентификации «свой-чужой» и выявлено, что в существующей системе заинтересованная сторона имеет возможность несанкционированно использовать данный информационный ресурс для дальнего определения координат воздушных объектов, с одной стороны, и искажения информации этого информационного ресурса, с другой стороны, что приводит к непредсказуемым последствиям. Показано, что наиболее уязвимым местом в системах идентификации «свой-чужой» является самолетный ответчик, который существенно влияет на помехоустойчивость и помехозащищенность идентификационных систем воздушных объектов. В работе предложен метод наследственного перехода к помехоустойчивых систем идентификации «свой-чужой» на основе синхронных сетей систем идентификации, который позволяет существенно расширить методы обслуживания заявок и методы построения систем. Такая методика построения идентификационных систем исключает имеющуюся проблему рассредоточенных идентификационных систем, а также проблему временного согласования сигналов, поступающих из систем первичной и вторичной радиолокации. Предложенный метод наследственного перехода к помехоустойчивых систем идентификации «свой-чужой» позволяет исключить возможность несанкционированного доступа заинтересованной стороной в идентификационные информационные ресурсы, в значительной мере повышает помехозащищенность идентификационной системы в целом., Проаналізовано принципи побудови і структуру систем ідентифікації «свій-чужий» та виявлено, що у існуючій системі зацікавлена сторона має можливість несанкціоновано використати даний інформаційний ресурс для дальнього визначення координат повітряних об’єктів, з одного боку, та перекручування інформації цього інформаційного ресурсу, з другого боку, що призводить до непередбачуваних наслідків. Показано, що найбільш вразливим місцем в системах ідентифікації «свій-чужий» є літаковий відповідач, який істотно впливає на завадостійкість та завадозахищеність ідентифікаційних систем повітряних об'єктів. Запропоновано метод спадкоємного переходу до завадостійких систем ідентифікації «свій-чужий» на основі синхронних мереж систем ідентифікації, який дозволяє істотно розширити методи обслуговування заявок та методи побудови систем. Така методика побудови ідентифікаційних систем виключає наявну проблему розосереджених ідентифікаційних систем, а також проблему часового узгодження сигналів, що поступають з систем первинної та вторинної радіолокації. Запропонований метод спадкоємного переходу до завадостійких систем ідентифікації «свій-чужий» дозволяє виключити можливість несанкціонованого доступу зацікавленої сторони до ідентифікаційних інформаційних ресурсів, що значною мірою підвищує завадозахищеність ідентифікаційної системи в цілому.

The paper synthesizes the optimal structure of data processing of the aircraft transponder of the “friend or foe” identification system based on the Neumann-Pearson criterion. It is also shown, that when synthesizing and analyzing the optimal structure of signal data processing in aircraft transponders of "friend or foe" identification systems, it is necessary to take into account the multichannel reception of request signals and limitations of relative throughput of the aircraft transponder, which is caused by the existing principle of constructing the system as single-channel queuing system with failures. The proposed models make it possible to implement the structures of data processing of request signals for situations of inter-channel merging of previous channel decisions on the detection of request signals or pulse components of the request signals. In the proposed structure, the optimization of data processing is carried out not only in time but also in the spatial parameters of the request signals, and also takes into account the relative bandwidth of the aircraft responder. It is shown that the inter channel merging of the results of detecting the component pulses of the query signals is more preferable compared to the existing algorithm of merging the results of detecting the query signals, as it improves the quality of query signal detection and reduces the dependence of query signal detection of relative response., Синтезирована оптимальная структура обработки данных самолетного ответчика системы идентификации «свой-чужой», на основе критерия Неймана-Пирсона. Также показано, что при синтезе и анализе оптимальной структуры обработки сигнальных данных в самолетных ответчиках систем идентификации «свой-чужой» необходимо учитывать многоканальность приема сигналов запроса и ограничения относительной пропускной способности самолетного ответчика, которая обусловлена имеющимся принципом построения системы как одноканальной системы массового обслуживания с отказами. Предложенные модели позволяют реализовать структуры обработки данных сигналов запроса для ситуаций межканального слияния предыдущих канальных решений об обнаружении сигналов запроса или импульсных составляющих сигналов запроса. В предложенной структуре оптимизация обработки данных осуществляется не только по времени, но и по пространственным параметрам сигналов запроса, а также учитывается относительная пропускная способность самолетного ответчика. Показано, что межканальные слияния результатов выявления составляющих импульсов запросных сигналов более предпочтительно по сравнению с существующим алгоритмом слияния результатов обнаружения запросных сигналов, так как позволяет повысить качество обнаружения запросных сигналов и снизить зависимость вероятности обнаружения запросных сигналов от относительной пропускной способности самолетного ответчика., Синтезована оптимальна структура обробки даних літакового відповідача системи ідентифікації «свій-чужий», на основі критерію Неймана – Пірсона. Показано, що при синтезі та аналізі оптимальної структури обробки сигнальних даних у літакових відповідачах систем ідентифікації «свій-чужий» необхідно враховувати багатоканальність прийому сигналів запиту та обмеження відносної пропускної здатності літакового відповідача, яка зумовлена наявним принципом побудови системи як одноканальної системи масового обслуговування з відмовами. Запропоновані моделі дозволяють реалізувати структури обробки даних сигналів запиту для ситуацій міжканального злиття попередніх канальних рішень про виявлення сигналів запиту або імпульсних складових сигналів запиту. В запропонованій структурі оптимізація обробки даних здійснюється не тільки за часовими, але й за просторовими параметрами сигналів запиту, а також враховується відносна пропускна здатність літакового відповідача. Показано, що міжканальне злиття результатів виявлення складових імпульсів сигналів запиту більш переважне в порівнянні з існуючим алгоритмом злиття результатів виявлення сигналів запиту, так як дозволяє підвищити якість виявлення сигналів запиту та знизити залежність ймовірності виявлення сигналів запиту від відносної пропускної здатності літакового відповідача.

A method for semantic analysis of amplitude fluctuations of the radar pack to identify air objects in surveillance radars has been developed and implemented in software. This method is based on the determination of semantic components at the stage of formation and analysis of the symbolic model of a burst of impulse signals from mobile aircraft. Signal information is described by the predicate function of the process knowledge of the formation and analysis of the symbolic model of a burst of impulse signals from mobile aircraft such as an airplane, helicopter, UAV, and from atmospheric inhomogeneities of the angel-echo type. As a result of semantic analysis of the amplitude fluctuations, classification distinguishing attributes of fluctuations from interfering reflections and air objects are obtained. The semantic components of the decision-making algorithm, which are similar to decision-making algorithms by the operator, are investigated. In the developed algorithm, the signal information is described by a predicate function on the set of amplitudes of burst pulses exceeding a certain threshold value. Identification of the types of fluctuations is carried out by solving the developed equations of predicate operations. Based on these equations, a functional diagram of automatic determination of the fluctuation types is synthesized. The verification of the developed method was carried out on real data obtained on a survey centimeter-band radar (pulse duration 1 μs, sounding frequency 365 Hz, survey period 10 s). Based on these data, types of characteristic packs of radar signals are simulated. According to the results of the experiments, they were all correctly identified., Разработан и программно реализован метод семантического анализа амплитудных флуктуаций радиолокационной пачки для идентификации воздушных объектов в обзорных РЛС. Метод основан на определении семантических составляющих на этапе формирования и анализа символьной модели пачки импульсных сигналов от подвижных воздушных объектов. Сигнальная информация описывается предикатной функцией процессных знаний формирования и анализа символьной модели пачки импульсных сигналов от подвижных летательных аппаратов типа самолет, вертолет, БПЛА, и от атмосферных неоднородностей типа «ангел-эхо. В результате семантического анализа амплитудных флуктуаций пачки во временной области получены классификационные отличительные признаки флуктуаций пачки от мешающих отражений и воздушных объектов. Исследованы семантические составляющие алгоритма принятия решений, которые подобны алгоритмам принятия решений оператором. В разработанном алгоритме сигнальная информация описывается предикатной функцией на множестве амплитуд импульсов пачки, превысивших некоторое пороговое значение. Идентификация типов флуктуаций проводится путем решения разработанных уравнений предикатных операций. На основании полученных уравнений синтезирована функциональная схема автоматического определения типов флуктуаций. Верификация разработанного метода проведена на реальных данных, полученных на обзорной РЛС сантиметрового диапазона (длительность импульса 1 мкс, частота зондирования 365 Гц, период обзора 10 с). На основе этих данных смоделированы типы характерных пачек радиолокационных сигналов. По результатам экспериментов все они были правильно идентифицированы., Розроблено та програмно реалізовано метод семантичного аналізу амплітудних флуктуацій радіолокаційної пачки для ідентифікації повітряних об'єктів в оглядових РЛС. Метод заснований на визначенні семантичних складових на етапі формування й аналізу символьної моделі пачки імпульсних сигналів від рухомих повітряних об'єктів. Сигнальна інформація описується предикатною функцією процесних знань формування та аналізу символьної моделі пачки імпульсних сигналів від рухомих повітряних об'єктів типу літак, вертоліт, БПЛА, та від атмосферних неоднорідностей типу «ангел-луна». В результаті семантичного аналізу амплітудних флуктуацій пачки в тимчасовій області отримані класифікаційні відмітні ознаки флуктуацій пачки від віддзеркалень, що заважають, і повітряних об'єктів. Досліджено семантичні складові алгоритму прийняття рішень, які подібні алгоритмам прийняття рішень оператором. У розробленому алгоритмі сигнальна інформація описується предикатною функцією на множині амплітуд імпульсів пачки, які перевищили певне порогове значення. Ідентифікація типів флуктуацій проводиться шляхом вирішення розроблених рівнянь предикатних операцій. На підставі отриманих рівнянь синтезована функціональна схема автоматичного визначення типів флуктуацій. Верифікація розробленого методу проведена на реальних даних, отриманих на оглядовій РЛС сантиметрового діапазону (тривалість імпульсу 1 мкс, частота зондування 365 Гц, період огляду 10 с). На основі цих даних змодельовані типи характерних пачок радіолокаційних сигналів. За результатами експериментів все вони були правильно ідентифіковані.