Об эквивалентности характеристик и «зеркальности» построения традиционных и MIMO радиолокационных станций при параллельном обзоре пространства на основе антенных решеток

Цели. В последние годы в теории и практике радиолокации все больше внимания уделяется вопросам создания MIMO (англ., «много входов – много выходов») радиолокационных станций (РЛС), обладающих рядом достоинств перед традиционными РЛС с фазированными антенными решетками. К этим достоинствам следует отнести возможности гибкого обзора пространства, адаптации к меняющейся сигнально-помеховой обстановке и т.д. Технология MIMO в радиолокации требует излучения зондирующих сигналов в виде когерентной системы ортогональных сигналов, каждый из которых возбуждает собственный излучатель передающей антенной решетки (АР). Вследствие этого одновременно «освещается» заданная зона поиска цели. Пространственно-временная обработка (ПВО) «собирает» сигналы со всех направлений в облученной зоне на выходе приемника. В связи с этим актуальной является задача поиска оптимальной структуры ПВО в MIMO РЛС по сравнению с традиционным подходом. Цель работы – синтез структуры ПВО при одноканальном приеме в MIMO РЛС и сравнение полученного построения и характеристик с аналогичными в традиционных РЛС параллельного обзора на основе многолучевой приемной АР.
Методы. Использованы методы и принципы теории многолучевых антенн с синтезированной апертурой и методы синтеза оптимальных по критерию Неймана – Пирсона обнаружителей на основе отношения правдоподобия.
Результаты. Для MIMO РЛС с АР на передачу и одиночной слабонаправленной антенной на прием синтезирована разделяющаяся ПВО, формирующая оптимальную предпороговую статистику (ППС) обнаружителя на фоне белого гауссова шума. Проведено сравнение полученной ППС с аналогичной ППС в традиционной РЛС параллельного обзора пространства, имеющей «зеркальное» построение.
Выводы. Доказано, что в режиме параллельного поиска цели в одинаковых пространственных секторах показатели качества обнаружения у сравниваемых РЛС при «зеркальном» построении эквивалентны. 

1. Черняк В.С. О новых и старых идеях в радиолокации: MIMO РЛС. Успехи современной радиоэлектроники. 2011;2:5–20.

2. Li J., Stoica P. MIMO Radar Signal Processing. New York: Wiley; 2009. 448 р.

3. Проблемы антенной техники; под ред. Л.Д. Бахраха и Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь; 1989. 368 с.

4. Mailloux R.J. Phased Array Antenna Handbook. 2nd Ed. London: Artech House; 2005. 479 р.

5. Черняк В.С. Обнаружение сигналов в MIMO РЛС. Успехи современной радиоэлектроники. 2014;7:35–48.

6. Вовшин Б.М. Безынерционный обзор пространства сверхширокополосными радиолокационными сигналами. Антенны. 2006;7(102):92–100.

7. Bergin J., Guerci J.R. MIMO Radar: Theory and Application. London: Artech House; 2018. 221 р.

8. Dorey J., Garnier G., Auvray G. RIAS Radar a impulsion et Antenne Synthetique. In: Proceedings Colloque International sur le Radar. Paris. April. 1989. P. 112–115 (in French).

9. Vovshin B.M. Parallel Surveillance Ultra-wide-band Radars with Orthogonal Ranging Signals. In: Proceedings on International Radar Symposium (IRS-2007). Cologue, Germany. P. 461–466.

10. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория; под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника; 2007. 512 c.

11. Вовшин Б.М., Иммореев И.Я. Влияние дисперсионных свойств фазированной антенной решетки на отношение сигнал/шум в РЛС с широкополосными сигналами. Радиотехника. 1985;7:74–92.

12. Калинин В.И., Чапурский В.В., Черепенин В.А. Сверхразрешение в системах радиолокации и радиоголографии на основе MIMO антенных решеток с рециркуляцией сигналов. Радиотехника и электроника. 2021;66(6):614–624. https://doi.org/10.31857/S0033849421060139

13. Чапурский В.В., Слукин Г.П., Филатов А.А., Коротеев Д.Е. Виртуальное MIMO РЛС и их сравнение на основе обобщенных функций неопределенности. Успехи современной радиоэлектроники. 2023;77(5):5–19. https://doi.org/10.18127/j20700784-202305-01

14. Brookner E. MIMO Radars and their Conventional Equivalents. In: Proc. on IEEE International Radar conference. May 10–15, 2015, Arlington, VA, USA: P. 918–924. https://doi.org/10.1109/RADAR.2015.7131126

15. Tebaldini S., Manzoni M., Ferro-Famil L., Banda F., Giudici D. FDM MIMO SAR Tomography. In: EUSAR 2024 – 15th European Conference on Synthetic Aperture Radar. Munich, Germany: 2024. P. 709–714.