Triệt nhiễu chùm tia chính dùng các bộ dò NTX trong bộ xử lý thích nghi không gian thời gian nhanh

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> TRIỆT NHIỄU CHÙM TIA CHÍNH DÙNG CÁC BỘ DÒ NTX TRONG<br /> BỘ XỬ LÝ THÍCH NGHI KHÔNG GIAN THỜI GIAN NHANH<br /> Nguyễn Trung Thành*1, Nguyễn Mạnh Cường2<br /> Tóm tắt: Thuật toán xử lý thích nghi không gian thời gian nhanh được mô tả<br /> nhằm triệt nhiễu búp sóng chính khi nguồn gây nhiễu và mục tiêu quan tâm cùng<br /> hướng vào búp sóng chính. Tải tính toán trong bộ xử lý thông thường khi không có<br /> thông tin về nhiễu tán xạ địa vật rất lớn vì đồng thời phải xử lý khối dữ liệu từ tất cả<br /> các ô cự ly và các phần tử mạng anten làm bộ xử lý STAP gần như không thể thực<br /> hiện được trong thời gian thực. Vấn đề này được giải quyết khi sử dụng bộ tiền xử<br /> lý (bộ dò NTX phát hiện mức các thành phần đa đường của nguồn nhiễu búp chính<br /> và các giữ chậm thời gian tương ứng) điều khiển bộ xử lý STAP lựa chọn chỉ hai tín<br /> hiệu phản hồi cự ly mong muốn để tạo ra bản ghi nhanh dữ liệu không gian thời<br /> gian. Kết quả là tăng được tốc độ xử lý. Tương tự, một bộ xử lý STAP nhanh mới<br /> dựa trên phương pháp siêu phân giải (véc tơ đặc trưng-cơ sở) được mô tả.<br /> Từ khóa: Nhiễu tán xạ địa vật (NTX); Xử lý không gian- thời gian; Thích nghi (STAP).<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Gây nhiễu búp chính đặt ra vấn đề thách thức và khó khăn cho ra đa nhiều kênh hiện<br /> đại. Các kỹ thuật xử lý thông thường như triệt tiêu búp bên thích nghi hoặc xử lý thích<br /> nghi không gian – thời gian (KGTG) (như khi xử lý thích nghi KGTG chậm- Space Slow-<br /> Time Adaptive Processing (SSTAP)) có thể chế áp được các nhiễu tích cực búp bên, trong<br /> đó SSTAP hướng vào xếp chồng dữ liệu không gian tương ứng với chuỗi các xung tương<br /> can để tạo khối dữ liệu KGTG tức thời đối với ô cự ly cần quan tâm [1]. Dạng xử lý này<br /> rất hiệu quả do độ tự do KGTG cao khi vô hiệu các nhiễu tích cực búp bên và phản xạ<br /> mạnh từ địa vật. Tuy nhiên khi một trong các nhiễu tích cực nằm trùng với mục tiêu quan<br /> tâm thì các bộ xử lý này mất tác dụng. Các kỹ thuật mới xử lý KGTG như xử lý KGTG<br /> nhanh (Space Fast-Time Adaptive Processing (SFTAP)) có thể vượt qua trở ngại này.<br /> Trong SFTAP chỉ cần tối thiểu một xung để xử lý KGTG nhanh bằng cách xếp chồng<br /> một số lượng lớn các phản hồi theo cự ly (các mẫu thời gian nhanh) trong vùng lân cận<br /> của ô cự ly cần xét. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào sự sẵn có đa đường tương can ở dạng<br /> nhiễu tán xạ địa hình (NTX).<br /> 2. ĐẶT BÀI TOÁN<br /> Giả sử ra đa N kênh có hàm phân phối lái Nx1 ( , ) (trong đó là góc phương vị và<br /> θ là góc tà), phát xung đơn mà ( , ) ( , ) = và ký hiệu H biểu thị chuyển vị<br /> Hecmit. Tín hiệu phản hồi (vectơ N x1 tín hiệu đo x(r)) tương ứng cửa sóng cự ly thứ r (ô<br /> này quy vào thang thời gian nhanh) có thể được viết thành:<br /> ( )= ( − ) ( , )+ ( ) ( , )+∑ ( − ) ( , ) + , (1)<br /> Trong đó, αt là biên độ tín hiệu mục tiêu, r0 là số thứ tự ô cự ly mục tiêu, δ là hàm delta<br /> Kronecker, j(r) là chuỗi các biên độ phức ngẫu nhiên tương ứng với nhiễu tích cực vào búp<br /> chính, ( , ) là góc hướng mục tiêu cũng như nguồn nhiễu búp chính. Số hạng thứ ba<br /> (số hạng tổng) gồm K nhiễu tán xạ (NTX) do đa đường, trong đó số nguyên nk (k=1, 2,…,<br /> K) là các giữ chậm (trễ) đường tương ứng, ( , ) là các vectơ lái tương ứng, βk là các<br /> hệ số tán xạ (| | < 1), và ε mô tả thành phần tạp trắng N x1. Trong bài này xem xét<br /> trường hợp không có nhiễu địa vật. Ngoài ra, giả thiết rằng = {| ( )| } là mức công<br /> suất nhiễu vào cánh sóng chính và | | mô tả các mức công suất NTX liên quan với<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 37<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> mỗi đường, trong đó E{.} biểu thị toán tử kỳ vọng ứng với biến r. Khi phân tích cũng giả<br /> thiết rằng công suất nhiễu cánh sóng chính lớn hơn công suất tạp trong kênh nghĩa là<br /> = > 1, { }= trong đó Jnr là tỉ số nhiễu/tạp trong kênh, là công suất<br /> tạp trắng kênh bất kỳ, và IN là ma trận đơn vị đồng nhất. Không làm mất tính tổng quát, sử<br /> dụng ký hiệu st và sk để mô tả s t , t  và s k ,  k  tương ứng. Ngoài ra, giả sử rằng<br /> <br /> <br /> E j r  l  j r  m <br /> *<br />     l  m  , trong đó<br /> 2<br /> J<br /> *<br /> biểu thị liên hợp phức. Lưu ý rằng các<br /> nguồn nhiễu độc lập có thể được bổ sung vào biểu thức trong (1). Điều này sẽ tương<br /> Q   <br /> đương với số hạng bổ sung  jk  r  sk do Q nhiễu tích cực búp bên, trong đó jk  r  là<br /> k 1<br /> <br />  <br /> <br /> các biên độ ngẫu nhiên và s k  s   k ,  k  , (k = 1,2,…,Q) là các vectơ lái tương ứng. Sự<br />  <br /> hiện diện các nhiễu tích cực vào búp bên không làm thay đổi các lập luận sau đây.<br /> 2.1. Tiếp cận dựa trên không gian con véc tơ<br /> Ma trận hiệp phương sai nhiễu N xN được lập bằng cách lấy tổng và trung bình các<br /> tích ngoài xxH có các đặc tính sau. Không gian con tín hiệu của ma trận nằm trong không<br /> gian phức N-chiều (hoặc CNx1) được tạo bằng các vectơ cơ sở st và sk (k=1, 2, …, K) có<br /> K+1 chiều và không gian con tạp tương ứng N-(K+1) chiều. Nói chung, ô cự ly tìm mục<br /> tiêu (trong trường hợp này r = r0) sẽ không nằm trong ma trận hiệp phương sai được lập<br /> ra. Tuy nhiên do thực tế nhiễu cánh sóng chính liên quan với cùng vectơ lái như mục tiêu<br /> nên buộc phải bao gồm st trong không gian con tín hiệu. Một giả thiết khác là chỉ có các<br /> nhiễu búp bên, do vậy st không phải là thành phần không gian con tín hiệu. Trong trường<br /> hợp này (khi cánh sóng chính không bị nhiễu) mục đích là tìm vectơ Nx1 trọng số w trực<br /> giao với không gian con tín hiệu và thỏa mãn điều kiện w H s t  1 (giải pháp như vậy<br /> luôn có nghiệm bằng cách dùng phương pháp phân giải cao dựa trên vectơ đặc trưng sẽ<br /> được trình bày sau). Yêu cầu trực giao bảo đảm rằng vectơ trọng số trực giao với các<br /> vectơ lái liên quan với mọi nhiễu đường và kết quả là khi áp dụng vào ô cự ly quan tâm ta<br /> <br /> H H<br /> có w x  r    t  r  r0  +w ε (lưu ý w H s k  0 được bảo đảm đối với nhiễu vào các<br /> búp bên). Đó đơn giản là bộ tạo dạng chùm tia không gian. Mặt khác, khi có nhiễu cánh<br /> sóng chính giả sử vẫn có thể tìm ra vectơ trọng số là trực giao với tất cả các vectơ cơ sở<br /> <br /> trong không gian con tín hiệu, tức là w H s k  0 , w H s k  0 , trừ vectơ st được duy trì để<br /> đảm bảo điều kiện hướng nhìn w H s t  1 (giải pháp này cũng có thể thực hiện bằng<br /> phương pháp tối thiểu hóa công suất khi tạo ra vectơ trọng số hầu như trực giao với các<br /> vectơ lái mong muốn trong không gian con tín hiệu). Do vậy đầu ra bộ tạo dạng chùm tia<br /> H H<br /> có dạng w x  r    t  r  t0   j  r  +w ε vẫn còn nhiễu cánh sóng chính. Đây là lý<br /> do cơ bản gây ra lỗi bộ tạo dạng chùm tia không gian bất kỳ khi nào có nhiễu búp chính.<br /> Để hiểu bộ SFTAP, hãy xem xét việc lập khối dữ liệu KGTG nhanh bằng xếp chồng<br /> tín hiệu phản hồi 4 ô cự ly liên tiếp. Vectơ dữ liệu 4Nx1 có dạng<br /> ( ) = ( ( ) , ( + 1) , ( + 2) , ( + 3) ) (2)<br /> Ma trận hiệp phương sai 4Nx4N được xác định như tổng trung bình các tích ngoài<br /> H<br /> y  r  y  r  . Giả sử x  r    t  r  r0  st  j  r  st   k j  r  nk  s k  ε (mục tiêu,<br /> <br /> <br /> <br /> 38 N. T. Thành, N. M. Cường, “Triệt nhiễu chùm tia chính … không gian thời gian nhanh.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> nhiễu cánh sóng chính, và một trong các nhiễu đa đường NTX), do vậy khối dữ liệu có cấu<br /> trúc sau:<br /> ( )= ( − )( , , , ) + ( )( s , , , )<br /> + ( + 1) ,s , , + ( + 2)( , ,s , )<br /> + ( + 3) , , ,s + ( − )( s , , , ) (3)<br /> + ( +1− ) , , , + ( +2− ) , , ,<br /> + ( +3− ) , , , +<br /> Trong đó = (0,0, … ,0,0) là vectơ không N x 1 và e là thành phần tạp 4N x 1.<br /> Không gian con tín hiệu thuộc không gian C4Nx1 được mô tả bằng các vectơ cơ sở độc lập<br /> tuyến tính ( , , , ) , ( , , , ) , ( , , , ) , ( , , , ) ,<br /> ( , , , ) , , , , , ( , , , ) , và , , , . Như trước<br /> đây vectơ tương ứng với mục tiêu là ( , , , ) nằm trong không gian con tín hiệu<br /> của ma trận hiệp phương sai. Tuy nhiên, giả sử nk là một trong các số nguyên giữa 1 và 4<br /> thì ta có không gian con tín hiệu không chứa ( , , , ) như vectơ cơ sở. Ví dụ, giả<br /> sử nk = 2 (nghĩa là ( ) ≡ ( + 2 − ) thì không gian con tín hiệu được tạo ra bởi các<br /> vectơ cơ sở , , , , ( , , , ) , ( , , , ) , ( , , , ) ,<br /> ( , , , ) , , , , và , , , . Bỏ qua ( , , , ) như<br /> vectơ đóng góp vào việc tạo ra không gian con tín hiệu bất cứ khi nào ≠ 0 đối với<br /> một vài k ( 1 ≤ ≤ 3). Trong trường hợp này nếu tính vectơ trọng số 4Nx1 trực giao<br /> với không gian con tín hiệu, thỏa mãn yêu cầu ( , , , ) = 1, thì phải yêu cầu<br /> đầu ra bộ SFTAP bằng ( ) =∝ ( − ) + . Rõ ràng có thể cần xếp chồng<br /> một lượng lớn tín hiệu phản hồi cự ly (vài trăm) để khai thác khả năng quy không năng<br /> lượng nhiễu vào cánh sóng chính tại đầu ra bộ xử lý do thiếu thông tin. Điều này sẽ<br /> không chỉ tăng kích thước ma trận hiệp phương sai lên rất cao mà còn làm cho hầu như<br /> không thể tạo ra ma trận hiệp phương sai nhiễu chính xác do thiếu các ô liên tiếp. Cũng<br /> cần lưu ý rằng để triệt nhiễu cánh sóng chính (nghĩa là để loại trừ vectơ lái mục tiêu trong<br /> không gian con tín hiệu) cần phối hợp giữ chậm thời gian tất cả các đường truyền NTX<br /> có thể. Mặt khác, nếu không có đường nào trong các đường NTX là có thể giữ chậm phối<br /> hợp trong xếp chồng lựa chọn thì vectơ lái tín hiệu ( , , , ) sẽ nằm trong không<br /> gian con tín hiệu. Trong trường hợp này nếu tính vectơ trọng số trực giao với các vectơ<br /> lái trong không gian con, loại trừ vectơ ( , , , ) cần để đảm bảo điều kiện duy trì<br /> hướng nhìn, thì đầu ra bộ xử lý là ( ) =∝ ( − ) + ( ) + .<br /> 2.2. Tiếp cận sử dụng bộ tiền xử lý<br /> Mục tiêu đầu tiên nghiên cứu này là làm đơn giản cách tiếp cận nêu trên về lựa chọn<br /> “mù quáng” (thiếu thông tin) một số lớn tín hiệu phản hồi theo các ô cự ly để tạo ra bộ<br /> SFTAP có kích thước lớn không cần thiết. Giả sử có bộ tiền xử lý xác định được số đường<br /> có thể (chỉ NTX ngoài nhiễu cánh sóng chính) và các giữ chậm thời gian tương ứng. Ví<br /> dụ, giả sử có ít nhất một NTX như vậy với giữ chậm m đơn vị. Giả sử vectơ lái chưa biết<br /> kết hợp với đường này là sm, do vậy khối dữ liệu KGTG nhanh 2N x1 được xác định bằng<br /> ( ) = ( ( ) , ( + ) ) , trong đó số chiều đối với bộ xử lý sẽ luôn luôn là 2N. Dạng<br /> tín hiệu đo là (bỏ qua các đa đường và các nhiễu búp bên khác bằng cách giả sử rằng<br /> chúng có thể được quy không không gian)<br /> ( )= ( − )( , ) + ( )( , ) + ( + )( , ) + ( −<br /> ( , ) + (4)<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 39<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> Không gian con tín hiệu gồm các vectơ cơ sở ( , ) , ( , ) , ( , ) và các<br /> vectơ độc lập tuyến tính khác đó là( , ) , ( , ) , = 1,2, … , , ≠ , sinh ra từ<br /> các đường NTX khác, và ( , ) , ( , ) , = 1,2, … , do các nhiễu tích cực búp bên<br /> khác. Để đơn giản ta tiếp tục bỏ qua các nhiễu tích cực búp bên và NTX nhiều đường. Sự<br /> loại trừ tín hiệu mong muốn liên quan với vectơ lái là ( , ) trong không gian con tín<br /> hiệu sẽ cho phép tách ra tín hiệu quan tâm như thảo luận ban đầu.<br /> 3. CÁC GIẢI PHÁP<br /> 3.1. Giải pháp dựa trên không gian con<br /> Giải pháp không gian con (phương pháp phân giải cao) phụ thuộc vào phân tích các trị<br /> riêng ma trận hiệp phương sai 2Nx2N có các vectơ đặc trưng tương ứng với các giá trị<br /> riêng lớn nhất được biết như các vectơ đặc trưng không gian con tín hiệu. Đặc tính các<br /> vectơ đặc trưng không gian con tín hiệu là chúng tạo thành cơ sở cho không gian con tín<br /> hiệu và còn được mở rộng bằng các vectơ ( , ) , ( , ) , ( , ) . Bây giờ giả<br /> sử E1, E2, E3 là các vectơ đặc trưng không gian con tín hiệu (chi tiết hơn phương thức<br /> tách các vectơ đặc trưng không gian con tín hiệu được cho trong [7]). Yêu cầu trực giao<br /> tương đương với = 0 (k=1,2,3). Nếu còn có các vectơ đặc trưng nữa được tìm thấy<br /> trong không gian con tín hiệu thì điều này ngụ ý là có các đường NTX khác và các nhiễu<br /> tích cực búp bên. Để đạt được các búp bên thấp nhất có thể trong mặt mở cuối cùng mà<br /> vẫn thỏa mãn yêu cầu trực giao, sẽ phải tối tiểu hoá theo các điều kiện<br /> ( , ) =1 và = 0 (k=1,2,…,q), trong đó q là kích thước không gian con tín<br /> hiệu. Điều này dẫn tới cực tiểu hóa hàm đối tượng sau:<br /> ( )= + ( − 1) + ∑ , (5)<br /> Trong đó  , 1 ,  2 ,...,  K là các đại lượng vô hướng (các thừa số Lagrăng) tương ứng<br /> với giá trị nhỏ nhất của Φ và = ( , ) là vectơ lái hướng nhìn KGTG nhanh. Bằng<br /> cách đạo hàm Φ theo wH và cho bằng không ta có<br /> + +∑ =0 (6)<br /> Vectơ trọng số bằng<br /> =− −∑ (7)<br /> Áp dụng = 0 (m = 1,2,…,q), ta có<br /> ∗ ∗<br /> +∑ = 0, = 1, 2, … , (8)<br /> Điều kiện hướng nhìn = 1 có nghĩa là<br /> ∗ ∗<br /> +∑ = −1. (9)<br /> Kết hợp (3.8) và (3.9), có thể ước lượng các tham số chưa biết<br /> U  ( * ,  *1 ,  2* ,...,  q* )T nhờ sử dụng hệ phương trình tuyến tính sau:<br /> ( ) −1<br /> = , (10)<br /> ( ) ( ) ×<br /> Trong đó =( , ,…, ) và là vectơ cột không q x 1.<br /> 3.2. Giải pháp đáp ứng méo công suất nhỏ nhất trong SFTAP<br /> Giải pháp đáp ứng không méo công suất nhỏ nhất (MPDR- Minimum Power<br /> Distortionless Response) [1] cực tiểu hoá công suất đầu ra hàm đối tượng wHRw, trong<br /> đó R là ma trận hiệp phương sai 2Nx2N KGTG nhanh đo được với điều kiện<br /> ( , ) = 1. Giải pháp MPDR thông thường cần thay đổi một chút do thực tế có thể<br /> lợi dụng các ràng buộc bổ sung nhờ lý do sau. Một cách lý tưởng, như bàn luận ban đầu,<br /> cần thỏa mãn điều kiện ( , ) = 1 và duy trì tính trực giao: ( , ) = 0,<br /> ( , ) = 0, ( , ) = 0, ( , ) = 0, ( , ) = 0 (k =<br /> <br /> <br /> 40 N. T. Thành, N. M. Cường, “Triệt nhiễu chùm tia chính … không gian thời gian nhanh.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 1,2,…,K, k  m), ( , ) = 0, ( , ) = 0 (k = 1,2,…,Q) và v.v. Khi biết đầy<br /> đủ về vectơ ( , ) , yêu cầu trực giao sinh ra từ vectơ này (đây không phải là vectơ lái<br /> tín hiệu trong miền KGTG nhanh) có thể trở thành điều kiện bắt buộc bổ sung:<br /> ( , ) = 0 trong thủ tục tối thiểu hoá công suất để đạt được kết quả tốt hơn. Như<br /> vậy cần phải cực tiểu hoá hàm đối tượng sau:<br /> ( )= + ( ( , ) − 1) + ( , ) (11)<br /> Giải pháp này là luôn luôn có thể (với m đã định), bất kể là vectơ lái tín hiệu ( , )<br /> có thuộc không gian con tín hiệu của ma trận hiệp phương sai hay không, nói cách khác,<br /> bất kể βm bằng không hay không. Vectơ trọng số được cho bằng =− −<br /> trong đó =( , ) , = ( , ) , và các tham số λ và μ được cho bằng:<br /> ∗<br /> −1<br /> ∗ = (12)<br /> 0<br /> Nói chung, w không phải trực giao với mọi các vectơ lái trong không gian con tín<br /> hiệu. Tất nhiên vectơ trọng số trực giao với hầu hết tất cả các vectơ lái nằm trong không<br /> gian con tín hiệu ngoại trừ đối với vectơ lái được thiết lập với ràng buộc hướng nhìn. Do<br /> vậy nếu vì lý do nào đó đường NTX được lựa chọn không đủ mạnh, hoặc nếu giữ chậm<br /> đường được lựa chọn không phù hợp với NTX, kết quả cuối cùng đó là nhiễu búp chính<br /> được kết hợp với vectơ lái tín hiệu mong muốn ( , ) (thay vì ( , ) ). Tuy<br /> nhiên vectơ trọng số sẽ hầu hết trực giao với tất cả các vectơ lái khác (ngoại<br /> trừ ( , ) ). Trong trường hợp này đầu ra tại bộ xử lý sẽ bị chi phối bởi chuỗi các số<br /> ngẫu nhiên tương ứng với nhiễu tích cực cánh sóng chính, đó là ( )= ( −<br /> 0+ + . Phân tích giải pháp này được tiến hành trong phần tiếp theo khi nghiên cứu<br /> bản chất vectơ trọng số 2N x 1.<br /> 4. MÔ PHỎNG<br /> Một số kết quả mô phỏng sẽ được trình bày để minh họa. Đầu tiên, xét 800 mẫu cự ly<br /> đối với mạng tuyến tính trên không 24 phần tử cách nhau nửa bước sóng. Máy phát được<br />  <br /> giả sử phát xung đơn về hướng mục tiêu ( t ,  t   00 , 00 ) ở ô cự ly thứ 10. Giả sử<br /> rằng máy phát không chiếu xạ mặt đất với năng lượng đủ đến mức phải quan tâm đến tín<br /> hiệu nhiễu phản hồi từ mặt đất. Tuy nhiên, nhiễu cánh sóng chính trong hướng mục tiêu<br /> là 10 dB so với nền tạp (Jnr = 10dB,  n2  1 ) . Mức công suất mục tiêu tại máy thu là 0<br /> dB. Nhiễu tích cực cánh sóng chính được giả sử tạo ra 4 đường NTX (50, 00), (-300,00), (-<br /> 320,00), (-340,00) mô tả các hướng tới và thời gian giữ chậm tương ứng là 30, 80, 82, 84.<br /> Điều này giống tình huống có ba phản hồi nhiễu tiêu cực. Các tỉ số công suất nhiễu đường<br /> 2 2 2<br /> được cho bằng  k (k=1,2,3,4), trong đó 1 được xem là biến và  2  1 / 40 ,<br /> 2 2<br />  3  1 / 80 ,  4  1/ 90 được cố định. Khuếch đại xử lý tín hiệu được ước lượng nhờ<br />  <br /> sử dụng dữ liệu đầu ra mô phỏng (bằng  n2 / w H Rw ) và ngoại suy lý thuyết<br /> ~<br /> 2 2<br /> PG  N  1 / (1   1 ) được minh họa trong hình 1. Giá trị ngoại suy cao nhất cho<br /> 2<br /> khuếch đại xử lý (  10 log10 (N/ 2) ) đạt được khi hệ số phản xạ 1 gần với 1.0 theo lý<br /> thuyết. Khuếch đại xử lý có thể tiếp tục bị giảm khi có các nhiễu tích cực búp bên. Phổ<br /> NTX (10 log10 (Ts (m))) luôn được đặt đúng thời gian trễ. Phổ NTX tiêu biểu khi<br /> 2<br /> 1  0.25 được minh họa trong hình 2. Hình 3 chỉ ra các kết quả đầu ra bộ xử lý<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 41<br />  K<br /> Kỹỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> KGTG nhan nhanh h dựa<br /> d a trên MPDR đđố ốii với<br /> v i 100 ô ccự ly đầu<br /> đ u tiên. Ngoài ra, trên cùng đồ th thị này<br /> có các kếtk t quả<br /> quả bộ ộ tạoo chùm tia thông thư thườ<br /> ờng<br /> ng bbằng<br /> ng nghịch<br /> ngh ch đả đảoo ma trtrậnn hiệp<br /> hi p phương sai đo<br /> đư c N x N đểể tạoo các tr<br /> được trọng<br /> ng số<br /> s mạng.<br /> m ng. Trong trường<br /> trư ng hhợpp này, tương ttự khi ngo ngoạii suy, đđầu u<br /> ra bbộộ xửử lý tạo<br /> t o ra chu<br /> chuỗii ssốố ngẫu<br /> ng u nhiên ssử dụụng ng trong mô ph phỏngng nhi<br /> nhiễễuu tích cực<br /> c c cánh sóng<br /> (nghĩa llàà j(r)<br /> chính (nghĩa j(r))) trong đó E{|j (r)|2} = 10 dB.<br /> E{|j(r)|<br /> Trong ví ddụ ụ th<br /> thứ hai, mô ph phỏngng tình huhuống<br /> ng NTX th thựcc ttế hơn vvớii giả<br /> gi thiết<br /> thi t là tấtt ccả các<br /> đư ng NTX bbịị ph<br /> đường phảnn xxạạ từ mặặtt đất<br /> đ t làm thay đđổii các hưhướngng đđếnn ccủủaa chúng so vvớii thiết<br /> thi t llậpp<br /> 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0<br /> từ (5 , 0 ), (-30<br /> ( 30 ,0 ), ((-3232 ,0 ), (-34<br /> ( 34 ,0 ) thành (5 ,-1010 ), (-<br /> (-30 ,-15<br /> 15 ), ((-32<br /> 32 ,-20<br /> , 20 ), ((-34<br /> 34 ,,-25<br /> 25 ).<br /> Công suấtsu t nhiễ<br /> nhiễuu tích ccự ựcc cánh sóng chính đư đượcc tăng ttừ<br /> ừ 10 dB đđến n 30 dB.<br /> Ngoài ra (1) đư đượcc thay đđổii để<br /> để tạo o ra 16 xung tương can ssử ử ddụng:<br /> ng:<br /> X mm (r)   t  (r  r0 )s(t ,  t ) exp(j2 f d mT)  jm (r)s(t ,  t )<br /> k K (13)<br />    k jm (r  n k )s(k ,  k )   r ,m<br /> k 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Khuếch<br /> Khuếch<br /> ch đđạii xxử<br /> ử lý đđốii vớ<br /> vớii hai gi<br /> giảii Hình 2. Phổ<br /> Phổ bibiểuu didiễễn<br /> n 4 đường<br /> đư ng NTX vớ vớii th<br /> thờii<br /> pháp so vvớii ngo<br /> ngoạii suy lý thuy<br /> thuyết<br /> ết. gian trễ<br /> tr tương ứng ng là 30, 80, 82 và 84 ttừ các<br /> hướớng<br /> ng (5◦, −30◦, 0◦), (−32◦, 0◦) vvàà<br /> (5◦, 0◦), (−30◦,<br /> −34◦, 0◦) vvớii hhệ ssố ph<br /> (−34◦, phảản x |β1|2 = 1/4, |β2|2<br /> n xạ<br /> 2<br /> = 1/40, |β3| = 1/80 và ||β β4|2 = 1/90<br /> 1/90.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Đầ ầuu ra bbộ xxử lý đối<br /> đđối với<br /> v i hai Hình 4. Phổ<br /> Phổ NTX đư được<br /> được cải c i thiện<br /> thi n ssử dụng<br /> ng 800<br /> phương pháp và bbộộ tạạo o chùm tia thông x 16 m<br /> mẫuu ccự ly. Các đi điểmm giữ<br /> gi ch<br /> chậmm đúng<br /> thư<br /> thườờng<br /> ng trong 100 ô ccự ự ly đđầu tiên. M<br /> Mụ<br /> Mục đượcc phát hi<br /> đượ hiệệnn ttạii 30, 80, 82 và 84<br /> 84.<br /> tiêu trong ô ccựự ly th<br /> thứứ 10.<br /> 10<br /> <br /> <br /> 42 N. T. Thành, N. M. Cư ờng, “Triệt nhiễu ch<br /> Cường, chùm<br /> ùm tia chính … không gian thời nhanh.””<br /> thời gian nhanh.<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Trong đó m = 1, 2,…, M-1 mô tả M (=16) xung tương can, jm(r) là hàm ngẫu nhiên, εm,t<br /> là vectơ cột Nx1 gồm các số ngẫu nhiên Gauss đồng nhất và độc lập với phương sai đơn vị<br /> và trung bình không, T là chu kỳ lặp xung, và fd là Doppler mục tiêu. T= 10-4 và<br /> fd=12/(MT) là các giá trị sử dụng trong mô phỏng. Tất cả các tham số khác vẫn như trong<br /> ví dụ trước. Trong ví dụ này đồ thị bộ dò NTX tiếp tục được cải thiện do thực tế dữ liệu<br /> nhiều hơn 16 lần khi tính trung bình các tích ngoài để tạo bộ dò NTX. Điều này được thấy<br /> rõ trong hình 4. Đầu ra bộ xử lý STAP được cho qua qua bộ xử lý FFT số để đạt được<br /> khuếch đại xử lý tiếp theo M (= 12 dB) như thấy trong hình 5. Mục tiêu trong ô cự ly thứ<br /> 10 đã được cải thiện đáng kể so với đầu ra xung đơn chỉ ra ban đầu.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Đầu ra bộ SFTAP (MPDR) đối với ngăn Doppler thứ 13<br /> ở dạng hàm cự ly đối với 100 ô cự ly đầu tiên.<br /> 5. KẾT LUẬN<br /> Bộ dò NTX giới thiệu trong nghiên cứu này là một quá trình chính xác cao để tìm ra<br /> các mức công suất rất nhỏ và các giữ chậm thời gian liên quan bằng cách tạo một chuỗi<br /> các ma trận hiệp phương sai 2N x 2N. Tìm giữ chậm thời gian tương ứng với điểm phổ<br /> NTX cao nhất hầu như luôn cung cấp độ trễ tốt nhất tương ứng với NTX mạnh nhất hiện<br /> có. Tuy nhiên, khuếch đại xử lý tín hiệu đạt được tại đầu ra cuối cùng được xác định bằng<br /> mức công suất của đường NTX đó. Cách tiếp cận dựa trên véc tơ đặc trưng thực hiện tốt<br /> hơn một chút so với MPDR nhưng có chi phí tính toán cao hơn (80% hoặc hơn). Ưu điểm<br /> sử dụng kỹ thuật không gian con là tạo ra khuếch đại xử lý bổ sung vào khoảng 4.0 dB<br /> trong hầu hết tất cả các trường hợp mô phỏng (hình 1). Bằng cách xây dựng bộ phát hiện<br /> ngưỡng thích hợp trong bộ dò NTX có thể tự động hoá quá trình chế áp nhiễu búp chính<br /> về không bất cứ khi nào có NTX đủ mạnh. Trong mọi khoảng thời gian còn lại quá trình<br /> xử lý không cần phải đi vào chế độ KGTG nhanh không cần thiết.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. J. Ward, “Space-time adaptive processing for airborn radar,” Tech. Rep. TR1015,<br /> MIT Lincoln Laboratory, Lexington, Mass, USA, 1994.<br /> [2]. S. M. Kogon, E. J. Holder, and D. B. Williams, “Mainbeam jammer suppression using<br /> multipath returns,” in Proceedings of 31st Asilomar Conference on Signals, Systems<br /> & Computers, vol. 1, pp. 279–283, Pacific Grove, Calif, USA, November 1997.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 43<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> [3]. Y. Seliktar, E. J. Holder, and D. B. Williams, “An adaptive monopulse processor for<br /> angle estimation in a mainbeam jamming and coherent interference scenario,” in<br /> Proceedings of IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal<br /> Processing (ICASSP ’98), vol. 4, pp. 2037–2040, Seattle, Wash, USA, May 1998.<br /> [4]. S. M. Kogon, D. B. Williams, and E. J. Holder, “Exploiting coherent multipath for<br /> mainbeam jammer suppression,” IEE Proceedings - Radar, Sonar and Navigation,<br /> vol. 145, no. 5, pp. 303– 308, 1998.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> REJECTION NOISE FROM THE MAIN BEAM USE NTX PROBES<br /> IN FAST TEMPORAL SPACE ADAPTIVE PROCESSING<br /> Main beam jamming poses a particularly difficult challenge for conventional<br /> monopulse radars. In such cases spatially adaptive processing provides some<br /> interference suppression when the target and jammer are not exactly coaligned.<br /> However, as the target angle approaches that of the jammer, mitigation<br /> performance is increasingly hampered and distortions are introduced into the<br /> resulting beam pattern. Both of these factors limit the reliability of a spatially<br /> adaptive monopulse processor. The presence of coherent multipath in the form of<br /> terrain-scattered interference, although normally considered a nuisance, can be<br /> exploited to suppress mainbeam jamming with space/fast-time processing. A method<br /> is presented offering space/fast-time monopulse processing with distortionless<br /> spatial array patterns that can achieve improved angle estimation over spatially<br /> adaptive monopulse. Performance results for the monopulse processor are obtained<br /> for mountaintop data containing a jammer and terrain-scattered interference, which<br /> demonstrate a dramatic improvement in performance over conventional monopulse<br /> and spatially adaptive monopulse.<br /> Keywords: Terrain-scattered interference; STAP.<br /> <br /> Nhận bài ngày 25 tháng 7 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 21 tháng 8 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 11 tháng 10 năm 2018<br /> 1<br /> Địa chỉ: Viện Ra đa, Viện KH–CN quân sự, BQP;<br /> 2<br /> Học viện Kỹ thuật quân sự.<br /> *<br /> Email: ntt7680@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 44 N. T. Thành, N. M. Cường, “Triệt nhiễu chùm tia chính … không gian thời gian nhanh.”<br />