Способ получения гидролокационного изображения

 

Изобретение относится к способам обработки гидролокационных изображений. Целью изобретения является уменьшение геометрических искажений изображений целей вдоль координаты Путевая дальность . Способ заключается в.дискретизации огибающей эхо-сигнала с измерением текущей дальности по лучу, накоплении принятых сигналов за число циклов излучения - приема, равное числу перекрывающихся на максимальной дальности по лучу последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности, вычислении среднего значения яркости элемента локационного изображения из числа смежных элементов по.координате Путевая дальность , равного количеству взаимных перекрытий на текущей дальности по лучу. Причем количество взаимных перекрытий прямо пропорционально текущей дальности по лучу и тангенсу ширины характеристики направленности антенны и обратно пропорционально скорости движения антенны по координате Путевая дальность и периоду следования посылок гидролокатора , а отображению подлежат сигналы заданного уровня. 6 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G. 01 $15/89

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758121/22 (22) 13.11.89 (46) 23.03.92, Бюл. М 11 (71) Конструкторское бюро "Дальнее" (72) Ю.В.Секретарев и Н.А.Исаков (53) 623.983 (088.8) (56) Заявка Великобритании

hL 1592276, кл. G 01 $15/02, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам обработки гидролокационных иэображений, Целью изобретения является уменьшение геометрических искажений изображений целей вдоль координаты "Путевая дальность". Способ заключается в.дискретизации огибающей зхо-сигнала с измерением текущей дальности по лучу, накоплении

Изобретениеотносится к гидроакустике и вычислительной технике, в частности к способам .обработки гидролокационных изображений с помощью ЭВМ.

Известен способ получения изображения исследуемой поверхности с помощью гидролокатора бокового обзора. Линейная разрешающая способность данного способа в аэимутальной плоскости по координате

"Путевая дальность" ухудшается с увеличением расстояния до цели (дальности по лучу). Причиной этого является естественное расширение волнового фронта с увеличением расстояния, а с другой — влияние на формируемое изображение последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности за счет их взаимного частичного перекрытия. Это приводит к существенным

„„Я, „1721560 А1 принятых сигналов за число циклов излучения — приема, равное числу перекрывающихся на максимальной дальности по лучу последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности, вычислении среднего значения яркости элемента локационного изображения из числа смежных элементов по. координате "Путевая дальность", равного количеству взаимных перекрытий на текущей дальности по лучу.

Причем количество взаимных перекрытий прямо пропорционально текущей дальности по лучу и тангенсу ширины характеристики направленности антенны и обратно пропорционально скорости движения антенны по координате "Путевая дальность" и периоду следования посылок гидролокэтора, а отображению подлежат сигналы заданного уровня. 6 ил. геометрическим искажениям — увеличению размеров целей по координате "Путевая дальность" в масштабе зхограммы по сравнению с реально существующими.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гидролокационного изображения, использующий антенну с синтезированной апертурой, Этот способ позволяет.беэ увеличения размеров антенны повысить разрешающую способность гидролокатора в азимутальной плоскости путем дискретизации сигналов с точностью до фазы несущей частоты, их накопления в памяти в течение нескольких последовательных циклов излучения-приема и последующего коге рентного сложения.

Полученное таким образом изображение

1721560 регистрируется в виде двумерной эхограммы.

Однако указанный способ не устраняет полностью указанных недостатков, тэк как синтезированная характеристика направленности имеет конечную ширину и, следовательно, переменную вдоль дальности по лучу линейную разрешающую способность.

Кроме того, он требует очень больших аппаратных затрат.

Целью изобретения является уменьшение геометрических искажений изображения целей вдоль координаты "Путевая дальность".

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидролокационного изображения, заключающемся в дискретизации огибающей принимаемого эхо-сигнала с измерением текущей дальности по лучу, накоплении принятых сигналов за заданное число циклов излучения — приема и отображении накопленных сигналов, число циклов

"Излучение-прием", за которое осуществляют накопление сигналов, выбирают равным числу перекрывающихся на максимальной дальности по лучу последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности, после накопления сигналов вычисляют среднее значение яркости элемента локационного изображения из числа смежных элементов по координате "Путевая дальность", равного количеству взаим-, ных перекрытий на текущей дальности по лучу, причем количество взаимных перекрытий прямо пропорционально текущей дальности по лучу и тангенсу ширины характеристики направленности антенны и обратно пропорционально скорости движения антенны по координате "Путевая дальность" и периоду следования посылок гидролокатора, а отображению подлежат сигналы заданного уровня.

На фигЛ показана схема взаимного пересечения последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности при перемещении гидролокатора бокового обзора; на фиг.2 — диаграммы одной строки изображения в координатах: -; х, путевая дальность, содержащая отметку от одиночной цели; на фиг.3-диаграммы функции яркости по координате "Путевая дальность" для случая, когда количество взаимных перекрытий и "5, что справедливо для текущей дальности по лучу 286 м, периода посылок — 1 с, скорости буксировки

1 м/с и ширины идеализированной характеристики направленности 1 град по нулевому уровнк>; на фиг.4 — диаграммы функции яркости при отсутствии сигнала 0Т цели и наличии шумового выброса; на фиг.5 с диаграммы функции яркости по координате

"Путевая дальность" для случая, когда и - 6 (четное); на фиг.6 — структурная схема устройства для реализаии способа.

5 Нэ фиг,1 обозначены: d — координата

"Дальность по лучу"; х — координата "Путевая дальность": 1 — гидролокатор бокового обзора; 2 — участок исследуемой поверхности, просматриваемый за один цикл излуче10 ния — приема; 3 — участок исследуемой поверхности, попадающий в несколько последовательных циклов обзора.

На фиг,2 обозначены: !, !!-Ч!!! — элементы строки; 1 — диаграмма строки изображе15 ния, не содержащей геометрических искажений цели вдоль координаты "Путевая дальность"; 2- диаграмма строки изображения, содержащей геометрические искажения цели; 3 — диаграмма той же строки

20 изображения, обработанной по предлагаемому способу.

Когда число взаимно пересекающихся последовательно просматриваемых участков л = 3 (фиг.1) порядок обработки одной

25 строки следующий: вычисляют среднюю яркость для и 3 (I, !I, !!!), диаграмма 2 и присваивают ее среднему элементу (!!) из выбранных, формируя новую строку {на фиг.2. диаграмма 3). Со сдвигом на один

30 выбирают следующие три элемента строки (!!, Н!, И), вычисляют среднее значение яркости и присваивают среднему элементу !!! и т.д, В результате во вновь полученной строке размер цели в направлении "Путевая

35 дальность" оказывается скорректированным (диаграмма 3).

Нэ фиг.3 сплошной линией изображено поведение функции яркости при соотношении амплитуд цели и донной реверберации

40 2:1; пунктирной линией — при соотношении

4:1; Лхц — размер отметки по координате

"Путевая дальность", которую должна давать единичная цель, т.е. предельно достижимая разрешающая способность: Лx>—

45 размер реальной отметки от этой же цели при отсутствии обработки; Лхо — размер отметки, полученный в результате обработки.

На фиг.4 показано действие операции

50 осреднения на единичные шумовые выбросы (помехи). Из диаграмм видно, что такого рода помехи в результате обработки в значительной степени подавляются. Если же под помехой понимать постоянно присутст55 вующий в каждом отсчете шумовой фон, то на его уровень операция осреднения не влияет.

На фиг.5 показано, что если число и взаимно пересекающихся последовательно

1721560 просматриваемых у астков четное, несколько изменится характер изображения, получаемого в результате обработки по предлагаемому способу. Вычисленное значение я ркост и присваивается двум соседним элементам в выборке из и элементов.

Следующие п элементов строки выбираются со сдвигом на два элемента. В этом случае также будет происходить коррекция размера отметки от цели по координате "Путевая дальность", т.е. приближение его к истинному размеру цели в масштабе эхограммы, Однако размер отметки (Ьх ), полученный в результате обработки, будет вдвое превышать предельно достижимый порог разрешающей способности (Лхц).

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит блок 1 излучения-приема гидролокатора, блок 2 дискретизации, в качестве которого может. использоваться аналого-цифровой преобразователь(АЦП), блок

3 синхронизации (синхрогенератор), блок 4 памяти, представляющий собой оперативное запоминающее устройство, блок 5 управления, представляющий собой управляющее арифметическое устройство (микро-ЭВМ), блок 6 вычисления корня и блок.7 регистрации.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Эхо-сигнал, отраженный от исследуемой поверхности, принятый приемно-излучающим трактом гидролокатора (блоком 1 излучения-приема), поступает в блок 2 дискретизации, где дискретизируется огибающая эхо-сигнала, при этом номер дискрета определяет текущую дальность по лучу. Переведенный в цифровую форму сигнал записывается в блок 4 памяти под управлением блока 5 так, что в памяти накапливается некоторое число строк, равное максимальному количеству взаимно пересекающихся просматриваемых последовательно участков исследуемой поверхности. Каждая строка соответствует одному циклу обзора.

Ячейки памяти, имеющие одинаковый логический:адрес в каждой строке, хранят код яркости элемента изображения, соответствующего одной и той же дальности по лучу.

По мере накопления информации происходит обработка информации; периодическое считывание блоком 5 кодов яркости

5 элементов, соответствующих одной и той же дальности по лучу, и вычисление их произведения, которое передается в блок

6, где табличным способом вычисляется корень (среднее геометрическое значение

10 яркости элемента локационного изображения), степень которого равна количеству сомножителей, образовавших произведение.

После обработки информации вычисленная яркость элемента локационного изображе15 ния отображается в блоке 7 регистрации.

Синхронизацию работы всей системы осуществляет блок 3 синхронизации, Формула изобретения

Способ получения гидролокационного

20 изображения, заключающийся в .дискретизации огибающей эхо-сигнала с измерением текущей дальности по лучу, накоплении принятых сигналов за заданное число циклов излучения — приема и отображении на25 копленных сигналов, о т-л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения геометрических искажений изображения целей вдоль координаты "Путевая дальность", число циклов излучения — приема, за которое осуще30 ствляют накопление сигналов, выбирают равным числу перекрывающихся на максимальной дальности по лучу последовательно просматриваемых участков исследуемой поверхности, после накопления сигналов

35 вычисляют среднее значение яокости элемент локационного изображения из числа смежных элементов по координате "Путевая дальность", равного количеству взаимных перекрытий на текущей дальности по

40 лучу, причем количество взаимных перекрытий прямо пропорци она льно текущей дальности по лучу и тангенсу ширины характеристики направленности антенны и обратно пропорционально скорости движения

45 антенны по координате "Путевая дальность" и периоду следования посылок гидролокатора, а отображению подлежат сигналы заданного уровня.

1721560

1721560

1721560

kg>. J<

Составитель Ю. Секретарев

Техред M,Mopãåíòàë Корректор Н. Король

Редактор А. Мотыль

Заказ 951 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101