Способ распознавания целей и устройство для его осуществления

 

Заявляемый способ относится к радиолокации и может быть использован для распознавания объектов по поляризационным характеристикам отраженных сигналов. Достигаемый технический результат - расширение арсенала методов и устройств, обеспечивающих простоту распознавания целей. Способ распознавания целей по поляризационным характеристикам заключается в том, что производят облучение цели последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей по меньшей мере сигнал с линейной вертикальной и сигнал с линейной горизонтальной поляризациями, прием отраженного сигнала на каждой из поляризаций, разделение принятого сигнала на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями, а также обработку поляризационно разделенных составляющих. Согласно изобретению используют параболическую антенну, кроссполяризационная диаграмма направленности которой за пределами области, расположенной вблизи оптического центра антенны, распределяет ВЧ-сигнал в раскрыве антенны по ортам ее полярзационного базиса синфазно и с одинаковыми амплитудами. Обработку поляризационно разделенных составляющих осуществляют путем формирования сигнала, соответствующего разности поляризационно разделенных составляющих, например, с помощью разностного одинарного Т-моста. Устройство для распознавания целей содержит антенну, формирователь поляризации, поляризационный разделитель, pin-диод, фазовый компенсатор, вентиль-фланец, антенный переключатель, разностный одинарный Т-мост. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для распознавания (идентификации) объектов по поляризационным характеристикам отраженных сигналов.

Методы распознавания объектов по поляризационным характеристикам отраженных сигналов основаны на том, что объекты, имеющие различные природу, форму, размеры, обладают неодинаковой рассеивающей и отражающей способностью. Анализ поляризационной структуры отраженного ВЧ-сигнала позволяет идентифицировать цель и отнести ее к определенному классу (и виду).

Известны способы распознавания целей, основанные на определении параметров поляризационной матрицы рассеяния или отражения исследуемого объекта, которые несут информацию о его свойствах.

Так, например, известен способ исследования и распознавания различных типов облаков и осадков, основанный на определении параметров матрицы рассеяния [а. с. СССР 1027661, G 01 S 13/95, опубл.1983 г.]. Сущность способа заключается в том, что исследуемый объект облучают волной горизонтальной поляризации, линейно поляризованной волной с углом ориентации 45^o, волной круговой поляризации и неполяризованной волной, при этом на передаче и приеме измеряют для указанных типов волн параметры Стокса с последующим вычислением коэффициентов матрицы рассеяния. Для облаков и осадков различной природы и микрофизической структуры, обладающих неодинаковыми отражающими свойствами, структуры матрицы рассеяния будут различны, так как будут различны ее коэффициенты. Указанные отличия используют для идентификации объектов и отнесения их к определенному классу.

Способы распознавания целей, основанные на определении параметров матрицы рассеяния или отражения, как правило, требуют выполнения сложных математических вычислений как в процессе поляриметрического анализа исследуемой цели, так и для получения заранее определяемых эталонных величин, что делает рассматриваемые методы достаточно сложными.

Известны способы идентификации целей, не требующие проведения сложных расчетов, которые основаны на разложении принятого сигнала на две ортогонально поляризованные компоненты с последующим сравнительным анализом указанных компонент.

Так, например, известны способ распознавания и устройство для его осуществления [патент США 4035797, описанный в книге: В.Г. Небабин, В.В. Сергеев. Методы и техника радиолокационного распознавания. М., 1984 г., с.38-47]. В способе анализируется изменение отношения амплитуд составляющих отраженного целью сигнала с коллениарной и перекрестной поляризациями при изменении расстояния между РЛС и объектом исследования. Как показали экспериментальные исследования, для объектов простой формы указанное отношение практически постоянно, а для объектов сложной формы оно изменяется с изменением расстояния до цели. В рассматриваемом способе объект поочередно облучают сигналами с вертикальной и горизонтальной поляризациями, при этом, чтобы обеспечить развязку этих сигналов, они излучаются на разных несущих частотах f₁ и f₂. Прием отраженных целью сигналов осуществляют на четырех поляризациях: коллениарной вертикальной, перекрестной горизонтальной, перекрестной вертикальной и коллениарной горизонтальной.

Для реализации указанного способа используется устройство, которое содержит двухканальную приемопередающую антенну, связанную с трактом передачи и приема сигнала с вертикальной поляризацией и с трактом передачи и приема сигнала с горизонтальной поляризацией, генератор СВЧ-сигнала, генерирующий сигналы с частотой f₁ и f₂, систему коммутации и управления, схему обработки сигналов с коллениарной и перекрестной поляризациями с частотами f₁ и f₂, делители, вырабатывающие сигналы, соответствующие отношению амплитуд исследуемых сигналов. Выходные сигналы делителей суммируются, и полученная сумма поступает в устройство вычисления производной. Выходной сигнал устройства вычисления производной практически равен нулю при изменении расстояния до объекта для простых целей и возрастает от нуля при наличии сигнала от сложных целей.

Указанные способ и устройство не обладают высокой информативной эффективностью.

Известен способ распознавания целей, основанный на использовании многополяризационного зондирования [патент РФ 2139553, G 01 S 13/30, опубл. 1999 г.].

Способ предусматривает облучение цели последовательностью из 10 сигналов, имеющих различную поляризацию (линейную, круговую, эллиптическую поляризации различных видов), прием отраженных сигналов на каждой из поляризаций, анализ их амплитуд, накопление и усреднение полученной информации и формирование на ее основе признака распознавания (поляризационного портрета) цели.

Исследование откликов на многообразные виды поляризации позволяет детально описать отражательные свойства цели и после сравнения сформированного указанным способом поляризационного портрета цели с эталоном отнести исследуемую цель к тому или иному классу.

Данный способ имеет высокие характеристики распознавания, однако требует большого количества измерений с последующей их цифровой обработкой и является трудоемким, что ограничивает возможности его применения.

Известны способ распознавания цели и устройство для его осуществления, которые выбраны в качестве ближайших аналогов [IEEE Trans. Microwave theory and Techn. 1990, 38, 9, 1252-1258].

Способ заключается в последовательном облучении цели ВЧ-сигналами с линейной вертикальной, с линейной горизонтальной поляризациями, с линейной поляризацией с углом ориентации 45^o и с правой круговой поляризацией, приеме отраженных на каждой из поляризаций сигналов с разделением их на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями, а также в обработке указанных составляющих, включающей измерение модулей и разности фаз. На основании полученной информации определяют состояние поляризации падающей волны и векторы Стокса отраженной волны.

Устройство для реализации данного способа включает передающую всеполяризационную антенну, связанную с трактом передачи ВЧ-сигнала, содержащим формирователь поляризации, а также приемную двухканальную антенну, связанную с приемным трактом. Приемный тракт содержит поляризационный разделитель, два раздельных канала для прохождения горизонтально и вертикально поляризованных составляющих принятого сигнала, а также схему обработки поляризационно разделенных составляющих принятого сигнала и схему формирования признака распознавания цели, при этом схема обработки включает измерители модулей поляризационно разделенных составляющих и измеритель разности фаз между ними, а схема формирования признака распознавания цели включает компьютер, который вычисляет параметры вектора Стокса.

Задачей предлагаемых изобретений является расширение арсенала методов и устройств для распознавания целей по их поляризационным характеристикам при обеспечении простоты предлагаемых способа и устройства.

Сущность первого из заявляемой группы изобретения заключается в том, что в способе распознавания целей по поляризационным характеристикам отраженных радиолокационных сигналов, включающем облучение цели последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей по меньшей мере сигнал с линейной вертикальной и сигнал с линейной горизонтальной поляризациями, прием отраженного сигнала на каждой из поляризаций, разделение принятого сигнала на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями, а также обработку поляризационно разделенных составляющих, согласно изобретению используют параболическую антенну, кроссполяризационная диаграмма направленности которой за пределами области, расположенной вблизи оптического центра антенны, распределяет ВЧ-сигнал в раскрыве антенны по ортам ее поляризационного базиса синфазно и с одинаковыми амплитудами, обработку поляризационно разделенных составляющих осуществляют путем формирования сигнала, соответствующего разности поляризационно разделенных составляющих, например, с помощью разностного одинарного Т-моста.

Целесообразным является такой вариант осуществления способа, по которому облучают цель последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей два сигнала с линейной вертикальной поляризацией, два сигнала с линейной горизонтальной поляризацией, сигнал с левой круговой поляризацией и сигнал с правой круговой поляризацией, причем для каждой пары излученных сигналов с одинаковой линейной поляризацией в режиме приема для первого отраженного сигнала формируют сигнал, представляющий собой разность поляризационно разделенных составляющих принятого сигнала, а для второго отраженного сигнала после поляризационного разделения принятого сигнала выделяют составляющую, поляризация которой совпадает с поляризацией излученного сигнала, для излученного сигнала с круговой поляризацией в режиме приема осуществляют преобразование принятого сигнала в два линейно поляризованных сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризациями, причем для излученных сигналов как с левой, так и с правой круговой поляризацией выделяют сигнал с одним и тем же видом линейной проляризации.

Сущность второго из заявляемой группы изобретения заключается в том, что в устройстве для распознавания целей, включающем соединенный с антенной и содержащий формирователь поляризации тракт передачи ВЧ-сигнала, а также соединенный с антенной и содержащий поляризационный разделитель тракт приема ВЧ-сигнала, канал горизонтально поляризованного сигнала, канал вертикально поляризованного сигнала, схему обработки поляризационно разделенных сигналов, согласно изобретению в качестве антенны использована приемопередающая антенна, содержащая параболический отражатель и вынесенный симметричный рупорный облучатель, тракт передачи и тракт приема ВЧ-сигнала выполнены с общим участком волновода, в котором размещены соединенные с рупорным облучателем формирователь поляризации и подсоединенный к последнему поляризационный разделитель, формирователь поляризации выполнен в виде электромагнитного вращателя плоскости поляризации, включенного в волноводный тракт вместе с фазозадерживающей диэлектрической пластинкой, при этом вращатель плоскости поляризации соединен с общим фланцем поляризационного разделителя, два других фланца которого соединены соответственно с каналом вертикально поляризованного сигнала и с каналом горизонтально поляризованного сигнала, схема обработки поляризационно разделенных сигналов содержит одинарный разностный Т-мост, входные плечи которого соединены соответственно с каналом вертикально поляризованного сигнала и с каналом горизонтально поляризованного сигнала, в канал горизонтально поляризованного сигнала включены pin-диод, фазовый компенсатор и вентиль-фланец, вход которого соединен с соответствующим фланцем поляризационного разделителя, в канал вертикально поляризованного сигнала включен трехпозиционный антенный переключатель, соединенный с генератором ВЧ-сигнала, с соответствующим фланцем поляризационного разделителя и с соответствующим плечом Т-моста.

Известно, что параболическая антенна характеризуется основной (расчетной) диаграммой направленности (далее ДН) и диаграммой направленности по кроссполяризационной компоненте, появление которой обусловлено законами радиофизики (см. , например, книгу: Канарейкин Д.Б. и др. Морская поляриметрия. Л., 1968 г., с.149-157). Кроссполяризационное излучение отсутствует в главных плоскостях антенны (Е и Н) и достигает максимума в плоскостях, составляющих угол π/4 с главными плоскостями антенны, при этом кроссполяризационная ДН (кроссполяризационная характеристика) антенны в общем случае имеет лепестковый характер с нулевым излучением в направлении оси антенны.

Явление кроссполяризации относится к паразитным эффектам в области поляриметрии, так как приводит к искажению сигналов, сформированных параболическим зеркалом при облучении цели и приеме отклика, что, в частности, снижает точность распознавания исследуемого объекта.

Принципиально важным является то, что в предлагаемом способе соответственно для вертикально и горизонтально поляризованных компонент принятого излучения осуществляется фильтрация из суммарного сигнала, принятого по основной ДН и кроссполяризационной ДН, той части сигнала, которая принимается по кроссполяризационной ДН антенны. При этом применяется параболическая антенна с определенной кроссполяризационной характеристикой, свойства которой обуславливают возможность такой фильтрации В результате исследовательской работы по анализу электромагнитного поля в раскрыве параболического отражателя антенной системы с различными типами облучателей были выбраны параболическое зеркало и вынесенный согласованный рупорный облучатель, благодаря взаимному расположению которых, а также выбранным параметрам зеркала (фокусному расстоянию, диаметру, глубине, угловому размеру апертуры) были обеспечены необходимые для реализации способа особенности кроссполяризационной характеристики антенной системы.

Фильтрация сигналов, принятых по кроссполяризационной ДН, осуществляется с использованием следующих особенностей характеристик расчетной ДН и кроссполяризационной ДН параболической антенны: - неискаженная поляризация излучается и принимается только центральной частью расчетной ДН, - кроссполяризационная характеристика антенны переводит поляризацию принимаемого сигнала по всему полю раскрыва зеркала в свой поляризационный базис, который отличается от базиса антенны на угол 45^o, кроме площади вокруг оптического центры антенны, где кроссполяризационная характеристика подавлена. При этом все сигналы в раскрыве антенного зеркала распределяются кроссполяризационной характеристикой синфазно и с равными амплитудами в двух ортогональных каналах: в канале излучения и в ортогональном ему канале.

В раскрыв приемной антенны наряду с отраженными от цели сигналами попадают фоновые сигналы (мешающие отражения от окружающих объектов, а также помеховые сигналы), которые искажают радиолокационное отображение обстановки. При этом поляризации отраженных сигналов могут совпадать или не совпадать с поляризацией излученного сигнала. Указанные сигналы, принятые по кроссполяризационной ДН, также имеют равные по фазе и амплитуде составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризацией.

Благодаря вычитанию поляризационно разделенных составляющих принятого сигнала (в частности, на разностном Т-мосту) те части сигналов, которые принимаются по кроссполяризационной характеристике, взаимно компенсируются, и в приемник поступает разностный сигнал с неискаженной поляризацией, принятый центральной частью расчетной ДН. Таким образом, осуществляется фильтрация собственных поляризаций целей от поляризаций фоновых сигналов, что способствует повышению точности анализа поляризационных характеристик цели.

Совокупность откликов, полученная при облучении цели последовательностью ВЧ-сигналов с разной поляризацией, позволяет сформировать признак распознавания цели.

Облучение цели последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей по меньшей мере сигнал с вертикальной поляризацией и сигнал с горизонтальной поляризацией, дает возможность проанализировать отражающие свойства цели по ее высоте и ширине и таким образом исследовать форму распознаваемого объекта.

Для более детального исследования отражательных свойств цели и повышения эффективности распознавания необходимо осуществить ее многополяризационное зондирование последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей как сигналы с линейной поляризацией, так и сигналы с круговой поляризацией.

Облучение цели линейно поляризованными сигналами осуществляют по два раза на каждой из поляризаций. Для первого отклика осуществляют фильтрацию фонового сигнала посредством формирования сигнала, соответствующего разности поляризационно разделенных компонент. Таким образом получают информацию об отражающих свойствах цели при зондировании ее сигналами с фиксированной поляризацией. Для второго отклика выделяют поляризационно разделенную составляющую, чья поляризация совпадает с поляризацией излученного сигнала. При этом выделенный сигнал содержит суммарную информацию об отражающих свойствах цели и фона, полученную при посылке сигнала с фиксированной поляризацией. При дальнейшей обработке рассмотренной пары откликов оказывается возможным проанализировать фоновую составляющую путем формирования сигнала, соответствующего разности сигналов, полученных при первой и второй посылке зондирующего излучения с фиксированной линейной поляризацией.

Для исследования изотропных и анизотропных свойств цели осуществляют их зондирование сигналами с круговой поляризацией. В режиме облучения цели сигналами с круговой поляризацией осуществляют преобразование их отклика в два линейных сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризациями, которые адекватны отражениям от изотропной цели и от анизотропной цели. При излучении сигнала с левой, а затем с правой круговой поляризацией поляризационно разделенная составляющая с одним и тем же видом линейной поляризации будет при первой посылке являться откликом, адекватным отражению от изотропной цели, а при второй посылке - откликом, адекватным отражению от анизотропной цели. Выделение составляющей с одним и тем же видом поляризации позволяет последовательно проанализировать изотропные и анизотропные свойства цели.

Отношение логарифмов этих двух откликов позволяет получить инвариантный коэффициент, определяющий степень отличия формы цели от формы шара.

Способ осуществляют следующим образом.

Облучают исследуемую цель сигналом с фиксированной линейной поляризацией, например вертикально поляризованным сигналом. Принимают отраженный сигнал и разделяют его на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями. Далее формируют разностный сигнал (например, с помощью разностного одинарного Т-моста), который содержит Wц+Wцкp+Wфкр-Нц-Нцкр-Нфкр, где Wц, Нц - составляющие отраженного целью сигнала соответственно с вертикальной и горизонтальной поляризацией, принятые по основной ДН; Wцкp, Нцкр - составляющие отраженного целью сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризацией, принятые по кроссполяризационной ДН; Wфкp, Нфкр - составляющие отраженного фоном сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризацией, принятые по кроссполяризационной ДН.

Так как сигналы, принятые по кроссполяризационной ДН, имеют равные фазы и амплитуды, составляющие Wцкр и Нцкр, а также Wфкр и Нфкр взаимно компенсируются, а разностный сигнал включает сумму сигналов: Wц+Нц. Указанный сигнал характеризует отражательные свойства цели при облучении ее сигналом с вертикальной поляризацией. При дальнейшей обработке данного сигнала можно осуществить детектирование (в частности, на видеодетекторе приемного устройства) составляющей Wц, имеющей поляризацию, совпадающую с поляризацией зондирующего излучения, и наоборот.

Вторично облучают цель сигналом с той же (вертикальной) поляризацией электромагнитной волны. Принимают отраженный сигнал, разделяют его на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями. Выделяют составляющую, поляризация которой совпадает с поляризацией зондирующего сигнала (составляющую с вертикальной поляризацией).

Указанный сигнал включает сумму сигналов: Wц+Wцкр+Wфкp и характеризует отражательные свойства цели и фона при отклике на зондирующий сигнал с фиксированной (вертикальной) поляризацией.

При дальнейшей обработке данного сигнала можно сформировать разностный сигнал, соответствующий разности рассмотренной пары откликов, величина которого пропорциональна сумме составляющих (Wцкр+Wфкp), и на его основе проанализировать фоновую составляющую сигнала в отклике на вертикально поляризованный зондирующий сигнал.

Аналогично, при посылке двух сигналов с горизонтальной поляризацией получают два отклика, первый из которых представляет собой сигнал, соответствующий сумме сигналов (Нц+Wц), и характеризует отражательные свойства цели при облучении ее сигналом с горизонтальной поляризацией, а второй отклик соответствует сумме сигналов (Нц+Нцкр+Нфкр) и характеризует отражательные свойства цели и фона при посылке зондирующего сигнала с горизонтальной поляризацией.

Аналогичным образом при дальнейшей обработке можно осуществить детектирование составляющей Нц, имеющей коллениарную поляризацию, а также сформировать разностный сигнал, пропорциональный сумме составляющих (Нцкр+Нфкр), который можно использовать для анализа фоновой составляющей сигнала в отклике на горизонтально поляризованный зондирующий сигнал.

Затем облучают цель сигналом с круговой поляризацией, например с левой круговой поляризацией. Принимают отраженный сигнал с круговой поляризацией, который далее преобразуют в два линейных сигнала: с вертикальной и горизонтальной поляризацией. При этом часть сигнала, адекватная отражению от изотропной цели, преобразуется в составляющую с фиксированной поляризацией, например с вертикальной поляризацией, а часть сигнала, адекватная отражению от анизотропной цели, преобразуется в составляющую с ортогональной ей горизонтальной поляризацией. Выделяют составляющую с вертикальной поляризацией, которая характеризует изотропные свойства цели.

Далее облучают цель сигналом с правой круговой поляризацией. Преобразуют принимаемый сигнал аналогичным образом и снова выделяют составляющую с вертикальной поляризацией, которая при данной посылке зондирующего излучения характеризует анизотропные свойства цели.

Совокупность принятых и обработанных вышеуказанным образом сигналов представляет собой признак распознавания цели, позволяющий отнести цель к тому или иному классу и виду. При этом для идентификации цели может быть использована предварительно полученная информация о поляризационных свойствах эталонных целей.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для распознавания целей, на фиг.2 представлен вид кроссполяризационной и основной ДН параболической антенны (в плоскости Е).

Рассматриваемый способ может быть реализован с помощью предлагаемого устройства, конструкция которого изображена на фигуре 1.

Устройство содержит приемопередающую антенну 1, включающую параболическое зеркало 2 и вынесенный симметричный рупорный облучатель 3. Параметры зеркала 2, в частности такие, как фокусное расстояние, диаметр зеркала, угловой размер апертуры, выбирают на основе известных зависимостей [см., например, Справочник по радиолокации. Под редакцией М. Скольник, М. 1977 г., т. 2, с. 101] . При этом в пределах углового размера апертуры подбирают такое место расположения рупорного облучателя 3, при котором кроссполяризационная характеристика антенны 1 имеет в диаметральном сечении зеркала 2 вид, представленный на фигуре 2.

Нормировка диаграмм выполнена по максимуму основной поляризации: E(Θ)/E(Θ)max, где Θ - угол, отсчитываемый от оси антенны 1.

Кроссполяризационная характеристика представляет собой две линии, образующие собственный базис на плоскости сечения основной ДН, расходящиеся под углом 45^o из точки пересечения осей базиса зеркального отражателя 2 в стороны боковых лепестков основной ДН с максимумом в районе первого нуля основной ДН. При этом кроссполяризационная ДН за пределами области, расположенной вблизи оптического центра антенны 1, распределяет ВЧ-сигнал в раскрыве антенны 1 по ортам ее поляризационного базиса синфазно и с одинаковыми амплитудами.

Антенна 1 подсоединена к тракту передачи и приема СВЧ-сигнала, имеющему общий волноводный участок "а", в котором размещены последовательно установленные формирователь 4 поляризации и поляризационный разделитель 5. Формирователь 4 поляризации выполнен в виде электромагнитного вращателя 6 плоскости поляризации, включенного в волноводный тракт вместе с диэлектрической фазозадерживающей пластинкой (далее ФЗП) 7. Вращатель 6 плоскости поляризации соединен с общим фланцем WH поляризационного разделителя 5. Фланец W поляризационного разделителя 5 соединен с каналом "b" вертикально поляризованного сигнала, а фланец Н - с каналом "с" горизонтально поляризованного сигнала. Фланцы Н и W соединены соответственно с входными плечами Н и W разностного одинарного Т-моста 8, выход которого подключен к приемнику (на фигурах не показан). В канал "с" горизонтально поляризованного сигнала включены последовательно установленные pin-диод 9, фазовый компенсатор 10 и вентиль-фланец 11, вход которого соединен с фланцем Н поляризационного разделителя 5. В канал "b" вертикально поляризованного сигнала помещен антенный переключатель 12, соединенный с W-фланцем Т-моста 8 и с W-фланцем поляризационного разделителя 5, а также с передатчиком (на фигурах не показан).

Устройство работает следующим образом.

Посылка W сигнала.

От генератора передатчика вертикально поляризованный импульсный СВЧ-сигнал поступает на вход антенного переключателя 12, с выхода которого он поступает на фланец W поляризационного разделителя 5. С общего фланца WH поляризационного разделителя 5 сигнал поступает на вход электромагнитного вращателя 6 плоскости поляризации. В режиме излучения вертикально поляризованного сигнала обмотка электромагнитного вращателя 6 обесточена, и он пропускает СВЧ-сигнал, не изменяя его поляризацию. Пройдя ФЗП 7, СВЧ-сигнал поступает в облучатель 3 и отражается зеркалом 2, которое формирует в пространстве зондирующий импульс вертикальной поляризации.

Прием W сигнала.

При облучении цели зондирующим сигналом формируется отраженный сигнал, фаза которого изменяется на 180^o. В раскрыве антенны 1 отраженный сигнал распределяется в соответствии с кроссполяризационной ДН и основной ДН и отражается в рупор 3. При этом кроссполяризационная характеристика распределяет все сигналы в раскрыве антенны синфазно с равными амплитудами, за исключением узкой области вокруг оптического центра антенны, где принимается сигнал без искажения поляризации.

Принимаемый сигнал проходит ФЗП 7, вращатель 6 плоскости поляризации, обмотка которого обесточена, и поступает на общий фланец WH поляризационного разделителя 5. Далее вертикально поляризованная составляющая с W-фланца поляризационного разделителя 5 поступает на вход антенного переключателя 12, выход которого стыкуется с входным плечом W Т-моста 8. Горизонтально поляризованная составляющая с Н-фланца поляризационного разделителя 5 через вентиль-фланец 11 и фазовый компенсатор 10, поворачивающий фазу сигнала на 180^o, поступает во входное плечо Н Т-моста 8 (pin-диод 9 заперт и не мешает прохождению сигнала по каналу "с"). На разностном выходе Т-моста 8 формируется сигнал, характеризующий собственные отражательные свойства цели: Wц+Нц. Указанный сигнал поступает в приемник.

Посылка W сигнала.

Аналогичным образом осуществляют посылку второго зондирующего сигнала с вертикальной поляризацией.

Прием W сигнала.

При приеме второго отраженного сигнала включают pin-диод 9. При этом поляризационно разделенная компонента принятого сигнала, имеющая горизонтальную поляризацию, проходит через вентиль-фланец 11 в канал "с", однако блокируется pin-диодом 9 и гасится в канале "с". На входное плечо Н Т-моста горизонтально поляризованная компонента принятого сигнала не проходит, и на разностном выходе Т-моста 8 формируется сигнал, характеризующий отражательные свойства цели и фона: Wц+Wцкр+Wфкp. Указанный сигнал поступает в приемник.

Посылка Н сигнала.

От генератора передатчика СВЧ-импульсный сигнал с вертикальной поляризацией через антенный переключатель 12 поступает на фланец W поляризационного разделителя 5, с общего фланца WH которого он поступает на вход вращателя 6 плоскости поляризации. Обмотка последнего запитывается током такой величины, при котором плоскость поляризации сигнала разворачивается на 90^o, и его поляризация становится горизонтальной. Горизонтально поляризованный сигнал проходит ФЗП 7, поступает в рупор 3, отражается зеркалом 2, которое формирует зондирующий сигнал с горизонтальной поляризацией.

Прием Н сигнала.

Отраженный сигнал изменяет фазу на 180^o и поступает в антенну, где распределяется в раскрыве зеркала согласно кроссполяризационной ДН и основной ДН и отражается в рупор 3. При прохождении через вращатель 6 плоскость поляризации принятого сигнала изменяется на 90^o.

Далее осуществляют обработку пары откликов на две посылки зондирующих сигналов с горизонтальной поляризацией, как описано выше, причем при обработке второго отклика выделяют также сигнал в канале "b", который в этом случае несет информацию об отражательных свойствах цели и фона при облучении последних сигналом с горизонтальной поляризацией.

Посылка сигнала с левой круговой поляризацией.

Сигнал с вертикальной поляризацией, генерируемый передатчиком, поступает во вращатель 6 плоскости поляризации, обмотка которого запитана током такой величины и полярности, которые обеспечивают поворот плоскости поляризации сигнала на угол 45^o против часовой стрелки (со стороны фланца, обращенного к общему фланцу WH поляризационного разделителя 5). ФЗП 7 раскладывает поступающий на нее сигнал на две равные по амплитуде составляющие, имеющие соответственно вертикальную и горизонтальную поляризации. Кроме того, вертикально поляризованную компоненту ФЗП 7 задерживает на π/2 относительно горизонтально поляризованной компоненты. В результате излучается зондирующий импульс с левой круговой поляризацией.

Прием сигнала с левой круговой поляризацией.

При условии, что цель обладает изотропными свойствами, при облучении ее волной круговой поляризации происходит изменение фазы вертикально и горизонтально поляризованных составляющих сигнала на 180^o. При этом сохраняется сформированная при посылке сигнала с левой круговой поляризацией задержка фазы вертикально поляризованной составляющей на π/2. Принятый антенной 1 отраженный сигнал с круговой поляризацией поступает на ФЗП 7, при этом вертикально поляризованная компонента еще раз задерживается на π/2 и в результате равнодействующая составляющих с ортогональными поляризациями оказывается развернутой на 45^o относительно базиса ФЗП 7. Вращатель 6 плоскости поляризации еще раз поворачивает плоскость поляризации указанной равнодействующей на 45^o против часовой стрелки, в результате чего на поляризационный разделитель 5 приходит сигнал с вертикальной поляризацией. Сигнал, адекватный отражению от изотропной цели, с фланца W поляризационного разделителя 5 поступает в канал "b", проходит через антенный переключатель 12 и поступает во входное плечо W Т-моста 8.

При отражении сигнала от цели, обладающей анизотропными свойствами, вертикально поляризованная компонента не меняет фазу на 180^o, как горизонтально поляризованная компонента. Принятый антенной 1 отраженный сигнал с круговой поляризацией, проходя через ФЗП 7 и вращатель 6 плоскости поляризации, преобразуется в линейный сигнал с горизонтальной поляризацией. Указанный сигнал с фланца Н поляризационного разделителя 5 поступает в канал "с" (pin-диод 9 включен), где он блокируется и не проходит на входное плечо Н Т-моста 8.

Таким образом, при посылке зондирующего сигнала с левой круговой поляризацией по сигналу, сформированному в Т-мосту и имеющему вертикальную поляризацию, судят об изотропных свойствах цели.

Посылка сигнала с правой круговой поляризацией.

Сигнал с правой круговой поляризацией формируется как описано выше, при этом вращатель 6 плоскости поляризации поворачивает плоскость поляризации исходного вертикально поляризованного сигнала на угол 45^o по часовой стрелке. Принятый антенной 1 сигнал преобразуется аналогичным образом в два линейно поляризованных сигнала: сигнал с вертикальной поляризацией, который в данном случае адекватен отражению от анизотропной цели, и сигнал с горизонтальной поляризацией, который адекватен отражению от изотропной цели.

На выходе Т-моста 8 (pin-диод 9 включен) формируется сигнал с вертикальной поляризацией, который в этом случае несет информацию об анизотропных свойствах цели.

Формула изобретения

1. Способ распознавания целей по поляризационным характеристикам отраженных радиолокационных сигналов, включающий облучение цели последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей по меньшей мере сигнал с линейной вертикальной и сигнал с линейной горизонтальной поляризациями, прием отраженного сигнала на каждой из поляризаций, разделение принятого сигнала на составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризациями, а также обработку поляризационно разделенных составляющих для формирования признака распознавания цели, отличающийся тем, что способ осуществляют с использованием параболической антенны, кроссполяризационная диаграмма направленности которой за пределами области, расположенной вблизи оптического центра антенны, распределяет ВЧ-сигнал в раскрыве антенны по ортам своего поляризационного базиса синфазно и с одинаковыми амплитудами, обработку поляризационно разделенных составляющих осуществляют путем формирования сигнала, соответствующего разности поляризационно разделенных составляющих.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цель облучают последовательностью ВЧ-сигналов, содержащей два сигнала с линейной вертикальной поляризацией, два сигнала с линейной горизонтальной поляризацией, сигнал с левой круговой поляризацией и сигнал с правой круговой поляризацией, причем для каждой пары излученных сигналов с одинаковой линейной поляризацией в режиме приема для первого отраженного сигнала формируют сигнал, представляющий собой разность поляризационно разделенных составляющих принятого сигнала, а для второго отраженного сигнала после поляризационного разделения принятого сигнала выделяют составляющую, поляризация которой совпадает с поляризацией излученного сигнала, для излученного сигнала с круговой поляризацией в режиме приема осуществляют преобразование принятого сигнала в два линейно поляризованных сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризациями, причем для излученных сигналов как с левой, так и с правой круговой поляризацией выделяют сигнал с одним и тем же видом линейной поляризации.

3. Устройство для распознавания целей, включающее антенну, формирователь поляризации, поляризационный разделитель, канал горизонтально поляризованного сигнала, канал вертикально поляризованного сигнала, схему обработки поляризационно разделенных сигналов, отличающееся тем, что в качестве антенны использована приемопередающая антенна, содержащая параболический отражатель и вынесенный симметричный рупорный облучатель, соединенный с рупорным облучателем формирователь поляризации и, подсоединенный к последнему, поляризационный разделитель размещены в общем участке волноводного тракта, формирователь поляризации выполнен в виде электромагнитного вращателя плоскости поляризации, включенного в волноводный тракт вместе с фазозадерживающей диэлектрической пластинкой, при этом вращатель плоскости поляризации соединен с общим фланцем поляризационного разделителя, два другие фланца которого соединены соответственно с каналом вертикально поляризованного сигнала и с каналом горизонтально поляризованного сигнала, схема обработки поляризационно разделенных сигналов содержит одинарный разностный Т-мост, входные плечи которого соединены соответственно с каналом вертикально поляризованного сигнала и с каналом горизонтально поляризованного сигнала, в канал горизонтально поляризованного сигнала включены соединенные последовательно pin-диод, фазовый компенсатор и вентиль-фланец, вход которого соединен с соответствующем фланцем поляризационного разделителя, в канал вертикально поляризованного сигнала включен трехпозиционный антенный переключатель, соединенный с генератором ВЧ сигнала, с соответствующим фланцем поляризационного разделителя и с соответствующим плечом Т-моста.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.12.2006        БИ: 36/2006

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.10.2008

Извещение опубликовано: 10.10.2008        БИ: 28/2008