Способ селекции движущихся наземных целей
Использование: радиолокация. Сущность: формирование специальным образом трех апертур на различных частотах излучения зондирующих импульсов и последующая обработка отраженных сигналов, обеспечивающая компенсацию сигналов фона местности и неподвижных целей в каждом элементе разрешения для селекции и измерения радиальных составляющих скоростей наземных целей.
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в бортовых радиолокаторах с синтезированной апертурой антенны (РСА) при селекции движущихся наземных целей (СДНЦ).
Известен способ селекции движущихся наземных целей в РСА, заключающийся в формировании трех синтезированных апертур, раздельном приеме сигналов по трем каналам соответственно, нахождении разностных сигналов между сигналами первого и второго, второго и третьего каналов, сравнении суммарного сигнала, полученного из двух разностных сигналов, с порогом для формирования сигнала обнаружения движущихся наземных целей, определении сдвига фаз между разностными сигналами для нахождения радиальной скорости движущейся цели (ДЦ) и количества отсчетов смещения изображения ДЦ относительно ее истинного положения. Недостатком указанного способа является то, что из-за необходимости компенсации сдвига фаз в каналах, обусловленного различным физическим положением антенн в пространстве, ухудшается эффективность СДЦ и точность измерения радиальной скорости ДЦ. Кроме того, из-за того, что апертуры формируются одновременно, невозможно выделение целей, движущихся только с тангенциальной скоростью относительно линии "летательный аппарат цель". Целью настоящего изобретения является селекция наземных целей, движущихся в произвольном направлении относительно оси визирования диаграммы направленности реальной антенны РСА (линии "летательный аппарат цель") и измерение радиальных составляющих скоростей ДНЦ при отношении фон/сигнал, значительно большем единицы. Поставленная цель достигается тем, что формируют три искусственно создаваемые антенные решетки (апертуры) на различных частотах излучения зондирующих импульсов и обрабатывают отраженные сигналы для компенсации фона местности и неподвижных целей. Сущность способа раскрывается следующим образом. Для селекции движущихся целей на фоне отражающей поверхности необходимо компенсировать сигналы от неподвижных целей и фона местности в каждом элементе разрешения РСА. Для этого следует обеспечить равенство элементов разрешения для всех каналов обработки независимо от несущей части, амплитуд сигналов, принятых от одного и того же элемента разрешения, фаз выходных комплексных сигналов от неподвижных целей и фона местности в каждом элементе разрешения соответствующих каналов обработки при формировании кадра радиолокационного изображения (РЛИ) методом гармонического анализа. В случае прямолинейного равномерного полета летательного аппарата (ЛА) носителя РСА время синтезирования апертуры антенны в К-ом канале обработки где Dц наклонная дальность до центра кадра местности, X - линейное разрешение по азимуту, Vт тангенциальная составляющая скорости ЛА, К длина волны К-го канала РСА, К номер частотного канала РСА. Тогда разрешение по частоте процессора быстрого преобразования Фурье (БПФ) цифровой системы обработки (ЦСО) в К-ом канале РСА Исходя из условия неизменности заданного азимутального разрешения X в различных частотных каналах при 1> 2 (для двух каналов), интервал синтезирования TC1 апертуры антенны в первом канале будет больше интервала синтезирования TC2 во втором канале. Таким образом, в канале обработки с большей несущей частотой излучаемых радиоимпульсов необходимо формировать меньшую по размерам апертуру антенны и, следовательно, задерживать на некоторое время Тзад.2-1 начало формирования апертуры антенны в канале с более высокой несущей частотой. Доплеровская частота, обусловленная радиальной скоростью цели Vрц, в К-ом канале обработки будет равна где Nс количество отсчетов сигнала (доплеровских фильтров), на которые смещается цель на выходе процессора БПФ относительно своего истинного положения. Из (3) с учетом (2) можно получить, что Vрц= NcXVт/Dц, (4) Nc= VрцDц/(XVт), (5). Соотношения (4) и (5) показывают, что количество отсчетов (доплеровских фильтров), на которые смещается движущаяся цель, не зависит от несущей частоты канала обработки. Это справедливо, если Nс на интервале синтезирования одинаково в разных каналах обработки и совмещены в пространстве центры интервалов синтезирования. С учетом сказанного, сигналы на выходе ЦСО первого и второго частотных каналов для одной полоски дальности и одной движущейся цели (ДЦ) можно записать в видегде A(1)n, A(2)n, (1)n, (2)n амплитуды и фазы сигналов от неподвижных целей и фона местности в n-м элементе разрешения первого и второго каналов обработки соответственно;
B(1)N1, B(2)N1 и амплитуды и фазы сигналов от ДЦ в N1-ом элементе разрешения первого и второго каналов обработки соответственно; n=1,2,3,N1,Nc. Так как центры интервалов синтезирования в обоих каналах совмещены в пространстве, а разность в амплитудах, обусловленную изменением эффективной площади отражения (ЭПО) из-за разности длин волн в каналах, можно скомпенсировать в приемнике РСА, то можно считать, что
фазовый сдвиг сигналов от ДЦ, принятых по первому и второму каналам, обусловленный временем задержки Тзад.2-1 начала формирования апертуры второго канала относительно первого. В таком случае разность сигналов (7) и (6)
Из (10) следует, что разностный сигнал определяется только фазовым сдвигом и амплитудой сигналов от ДЦ, принятых по разным каналам, и не зависит от ЭПО фона местности, что позволяет осуществить селекцию ДЦ. Однако измерение фазы 2-1 и определение из (9) радиальной скорости цели в общем случае не представляется возможным. Введем в РСА третий канал обработки, который принимает сигналы с длиной волны 3<2, а синтезирование апертуры антенны производит с задержкой на время Tзад.3-2 относительно момента начала синтезирования апертуры антенны вторым каналом. Тогда сигнал на выходе третьего канала
где фаза сигнала от движущейся цели в N1-ом элементе разрешения третьего канала обработки;
фазовый сдвиг сигналов от ДЦ, принятых по второму и третьему каналам, за счет времени Tзад.3-2. С учетом (12) разность сигналов (11) и (7)
Из (10), (14), (13) и (9) видно, что разностные сигналы определяются фазовым сдвигом сигналов от ДЦ, принятых по разным каналам, который зависит от времени задержки Tзад. начала синтезирования апертур. При нахождении цели в центре кадра БПФ и движении параллельно линии пути носителя она будет выделяться на фоне местности и неподвижных целей. Сдвиг фазы между разностными сигналами будет равен
где Im и Rl означают мнимую и действительную части комплексного числа. Подставив в (15) мнимые и действительные значения выражений (10) и (14), можно получить, что
С учетом (9) и (13) из соотношения (16) найдем
Если положить Tзад.2-1 Tзад.3-2 Tзад., то
Из (17) или (18), используя (5), можно определить количество отсчетов смещения изображения ДЦ относительно ее истинного положения:
Время задержки начала синтезирования Tзад. во втором и третьем каналах выбирается после расчета интервала синтезирования для каждого канала в соответствии с соотношением (1):
Tзад.2-1 (Tc1 Tc2)/2, Tзад.3-2 (Tc2 Tc3)/2. Определив из (19) смещение ДЦ относительно своего истинного положения, можно найти ее действительное расположение в кадре РЛИ. Использование предлагаемого способа селекции ДЦ обеспечивает такое преимущество, как возможность селекции наземных целей, движущихся в любых направлениях относительно линии "летательный аппарат-цель", и измерения их радиальных скоростей при отношении фон/сигнал значительно больше единицы.
Формула изобретения
где - сдвиг фаз между разностными сигналами;
3 - длина волны в третьем канале;
Тзад.2-1 и Тзад.3-2 время задержки начала формирования апертуры второго канала относительно первого и третьего канала относительно второго соответственно.
Похожие патенты:
Способ селекции надводных целей // 2083996
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях, предназначенных для судовождения, а также для аэрокосмической разведки судов
Способ измерения дальности // 2081432
Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для обнаружения живых людей в завалах или укрытиях
Устройство захвата цифрового автодальномера // 2071082
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано, например, в судовых навигационных радиолокаторах в условиях интенсивного судоходства
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области обнаружения и классификации сигналов, и может быть использовано для обнаружения аномалий типа облачности, пятен нефтяных и других органических веществ, течений на поверхности и других аномалий естественного и искусственного происхождения
Устройство квадратурной обработки сигналов // 2058566
Способ селекции движущихся целей // 2054693
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для селекции движущихся целей в доплеровских радиолокационных станциях (РЛС)
Изобретение относится к телеметрическим системам идентификации объектов и может быть использовано для идентификации контейнеров, железнодорожного и автомобильного транспорта
Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным способам обнаружения и определения местоположения движущихся целей при осуществлении кругового обзора пространства в коротковолновом и ультракоротковолновом диапазонах волн
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения живых людей в завалах, под снегом и пр
Способ селекции движущихся целей // 2143709
Цифровой компенсатор помех // 2154838
Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов
Изобретение относится к радиолокации, к устройствам цифровой обработки радиолокационной информации на фоне помех
Цифровое устройство подавления помех // 2159941
Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для обработки сигнала