Detection Range Estimation of Small UAVs at a Given Probability of Their Identification

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results of the development of a scientific and methodological apparatus that provide an assessment of the detection range of small-sized unmanned aerial vehicles are presented. The general problems of radar detection of small objects are considered. A mathematical formulation of the research problem is carried out from the stand-point of detecting radar signals in noise based on a probabilistic approach. Substantiated are the parameters of radar stations, which are of the most significant importance for increasing the reliability of detecting objects with a small effective scattering surface. The functional dependences of the detection range of small unmanned aerial vehicles on the value of the signal-to-noise ratio in the channel and the sensitivity of the receiving devices are given. The dependence of the detection range on the wavelength of radiation from radar stations has been studied. A quantitative assessment of the probabilities of correct detection of small targets and false alarms is presented for various values of the decision threshold. Nomograms have been developed to assess the capabilities of detectors of unmanned aerial vehicles of the Phantom 3 type. The requirements for the structure of radar signals used to detect small targets are substantiated.

About the authors

S. -jr Dvornikov

Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation; Military Academy of Communications

Email: dvornik.92@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7426-6475

S. V. Dvornikov

Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation; Military Academy of Communications

Email: practicdsv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4889-0001

References

  1. Титков О.С. Полезная нагрузка некоторых малоразмерных БЛА // Авиационные системы. 2018. № 3. С. 33‒36.
  2. Павлович А.В., Крюкова Н.А., Ефремов В.В. Модель применения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов с целью экологического мониторинга // Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2020. № 4(22). С. 20‒24.
  3. Сидорцов И.А., Подстригаев А.С. Обзор способов противоправного применения коммерческих беспилотных летательных аппаратов // XXXV международная научно-практическая конференция «Молодой исследователь: вызовы и перспективы» (Москва, Россия, 12–22 июня 2017). М.: ООО «Интернаука», 2017. Т. 10(35). С. 367‒374.
  4. Алешина-Алексеева Е.Н. Беспилотные летательные аппараты: их роль при административном правонарушении и преступлении // Управление деятельностью по обеспечению безопасности дорожного движения: состояние, проблемы, пути совершенствования. 2021. № 1(4). С. 21‒23.
  5. Пахомов М.Е., Зуева М.А. Обзор средств борьбы с мультикоптерами, используемыми в террористических целях // Актуальные вопросы теории и практики в деятельности подразделений полиции. Материалы внутриведомственной научно-практической конференции. 2018. С. 63‒66.
  6. Костромицкий С.М., Нефедов Д.С. Оценка энергетического выигрыша при обнаружении малоразмерных целей методом «Сопровождение до обнаружения» // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2022. № 3. С. 67‒78.
  7. Дворников С.В., Пшеничников А.В. Формирование спектрально-эффективных сигнальных конструкций в радиоканалах передачи данных контрольно-измерительных комплексов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 3. С. 221‒228. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-3-221-228
  8. Архипов В.Л., Чеботарев А.Н., Курилов А.В. Модель нарушителя воздушного пространства важного государственного объекта, охраняемого войсками национальной гвардии России // Военная мысль. 2017. № 3. С. 54‒58.
  9. Дворников С.В. Метод обнаружения на основе посимвольного перемножения реализаций спектра наблюдаемого процесса с автоматическим расчетом порога принятия решения // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 4. С. 92‒97.
  10. Курысев К.Н. Некоторые проблемы борьбы с беспилотными летательными аппаратами в условиях уголовно-исполнительной системы: особенности и способы противодействия // Пенитенциарное право: юридическая теория и правоприменительная практика. 2022. № 1(31). С. 125‒128.
  11. Кольчевская М.Н., Кривошеев П.Д., Кольчевская И.Н., Малаховский Е.А., Петров П.В., Кольчевский Н.Н. Применение квадрокоптера Phantom 3 в качестве измерительной лаборатории // Математические методы в технике и технологиях ‒ ММТТ. 2019. Т. 12-3. С. 22‒28.
  12. Макаренко С.И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам. СПб.: Издательство «Наукоемкие технологии», 2020. 204 с.
  13. Макаренко С.И. Робототехнические комплексы военного назначения ‒ современное состояние и перспективы развития // Системы управления, связи и безопасности. 2016. № 2. С. 73‒132. doi: 10.24411/2410-9916-2016-10204
  14. Антонов И.К., Жуков М.Н. Модели сигналов и помех в многолучевом радиолокаторе при обнаружении беспилотных летательных аппаратов // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 3. С. 55‒61.
  15. Маркович И.И., Панычев А.И., Завтур Е.Е. Цифровая обработка сигналов в пассивной многопозиционной РЛС, созданной на базе группировки БЛА // Известия ЮФУ. Технические науки. 2022. № 1(225). С. 6‒17. doi: 10.18522/2311-3103-2022-1-6-17
  16. Вовшин Б.М., Хитров А.В. Пространственно-временная обработка сигналов в MIMO РЛС с антенными решётками // Вестник воздушно-космической обороны. 2021. № 3(31). С. 45‒56.
  17. Дворников С.В., Крячко А.Ф., Пшеничников А.В. Моделирование радиотехнических систем в конфликтных ситуациях когнитивного характера // XXII Международная научная конференция «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы» (Санкт-Петербург, Россия, 03–07 июня 2019). Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2019. Ч. 2. С. 84‒89.
  18. Панкратов В.А., Тверская Е.С. Байесовская теория принятия решений как основа статистической теории распознавания образов // Modern European Researches. 2021. № 2-1. С. 102‒107.
  19. Лавров А.А., Антонов И.К., Касаикин А.А., Овчинников В.Г., Огородников М.С. Экспериментальные исследования радиолокационного метода обнаружения малоразмерной воздушной цели при длительном когерентном накоплении сигнала // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 3. С. 27‒38. doi: 10.18127/j00338486-202008(16)-06
  20. Антонов И.К., Жуков М.Н., Ненашев А.С., Чернов С.А. Методика обоснования требований к характеристикам приемного канала в многолучевом радиолокаторе при обнаружении малозаметных воздушных целей // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2017. Т. 15. № 4. С. 56‒63.
  21. Симонов А.Н., Волков Р.В., Дворников С.В. Основы построения и функционирования угломерных систем координатометрии источников радиоизлучений. СПб.: ВАС, 2017. 248 с.
  22. Рябченко В.Ю., Паслён В.В. Обзор способов уменьшения эффективной поверхности рассеивания радиотехнических объектов // Вестник Донецкого национального университета. Серия Г: Технические науки. 2018. № 2. С. 27‒33.
  23. Парнес М. Расчет эффективной поверхности рассеяния малых объектов // СВЧ электроника. 2017. № 2(3). С. 22‒24.
  24. Вознюк М.А., Дворников С.В., Винокуров М.Е., Петросян А.П., Романенко П.Г. Работа линий радиосвязи с ППРЧ в условиях преднамеренных помех // Информационные технологии. 2012. № 10. С. 64‒67.
  25. Толстуха Ю.Е., Дворников А.С., Голик А.М., Устинов А.А., Дворников С.В., Таргаев О.А. и др. Обоснование требований к РЛС с позиций оценки коэффициента различимости // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2021. № 3. С. 101‒107.
  26. Викторов Д.С., Пластинина Е.В., Пластинина Е.В. Обоснование требований к цифровым синтезаторам сигналов для различных типов РЛС // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Прикладная математика. 2020. № 4. С. 43‒55. doi: 10.26456/vtpmk604
  27. Дворников С.В. Метод обнаружения на основе посимвольного перемножения реализаций спектра наблюдаемого процесса с автоматическим расчетом порога принятия решения // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 4. С. 92‒97.
  28. Андреев М.Я., Губарев А.В., Охрименко С.Н., Паршуков В.Н., Рубанов И.Л. Оценка вероятности ложной тревоги обнаружения цели при интеграции информационных систем подводного наблюдения надводного корабля // Датчики и системы. 2019. № 9(239). С. 37‒39.
  29. Дворников С.В., Железняк В.К., Комарович В.Ф., Храмов Р.Н. Метод обнаружения радиосигналов на основе обработки их частотно-временных распределений плотности энергии // Информация и космос. 2005. № 4. С. 13‒16.
  30. Дворников С.В. Теоретические основы синтеза билинейных распределений энергии нестационарных процессов в частотно-временном пространстве (обзор) // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 1. С. 47‒60.
  31. Белов С.П., Сердюков В.С., Белов А.С., Скобченко Е.В. О формировании и обработке сложных канальных сигналов на основе частотно-временных матриц // Экономика. Информатика. 2023. Т. 50. № 1. С. 211‒218. doi: 10.52575/2687-0932-2023-50-1-211-218


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies