Способ радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием


 


Владельцы патента RU 2505838:

Петров Виктор Михайлович (RU)

Изобретение относится к области активной радиолокации и касается обнаружения объектов, покрытых радиопоглощающим материалом, в частности самолетов типа «стелс». Достигаемый технический результат - повышение чувствительности и дальности действия. Способ заключается в облучении объекта сверхвысокочастотными импульсами передатчика и регистрации отраженного эхо-сигнала приемником, при этом облучение ведут на двух близких частотах, а регистрацию эхо-сигнала на их разностной частоте. Генерация разностной частоты происходит в композиционном материале покрытия ввиду его нелинейности. В связи с тем, что передатчик работает в сантиметровом диапазоне длин волн, а приемник в метровом, то поглощения эхо-сигнала тонким слоем покрытия практически не происходит, причем точность определения координат цели не уменьшается, так как азимут и угол места находятся по направлению коротковолновой и узконаправленной антенны передатчика.

 

Изобретение относится к области активной радиолокации и касается обнаружения и определения координат объектов, покрытых радиопоглощающим материалом, например самолетов типа «стелс».

Обычно радиолокация объектов осуществляется посылкой передатчиком в окружающее пространство через определенный промежуток времени (период повторения) зондирующих импульсных электромагнитных сигналов сверхвысокочастотного диапазона и регистрацией приемником отраженного объектом эхо-сигнала. По интервалу времени между излученным и принятым импульсами определяется расстояние до объекта (цели), а по направлению антенны - его азимут и угол места. Если отраженного сигнала нет, то делается вывод, что небо чисто. Однако отраженного сигнала может не быть и при наличии объектов с радиопоглощающим покрытием. В этом случае зондирующий сигнал поглощается покрытием и не отражается обратно, в результате чего цель не обнаруживается.

Для радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием повышают мощность передатчика и чувствительность приемника [1]. Однако постоянно совершенствуется форма укрываемых объектов, а коэффициент отражения покрытий становится все ниже и в более широкой полосе частот (например, самосогласованные покрытия [2]). Поэтому такой способ радиолокации в дальнейшем может оказаться бесперспективным.

Известен способ радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием, называемый способом «одной волны», в котором передатчик и приемник локатора расположены по разные стороны от обнаруживаемого объекта, например передатчик находится на спутнике в космосе, а приемник - на поверхности земли [3]. Если между передатчиком и приемником окажется некоторый объект, то принимаемый сигнал уменьшится из-за рассеяния или поглощения им радиоволн. При этом не важно имеет он покрытие или нет, прохождение сигнала будет прервано в любом случае. Оператор сделает вывод о появлении в небе какого-то объекта между передатчиком и приемником.

Недостаток способа заключается в том, что часть радиолокатора (передатчик или приемник) приходится размещать на спутнике. Система также усложнена необходимостью большого числа приемников (или передатчиков) на поверхности земли для покрытия всей области наиболее вероятного нарушения воздушного пространства.

Радиопоглощающие материалы - это обычно композиты, содержащие ферриты, сегнетоэлектрики, частицы металла, полупроводников, углерода (графит, сажа, фуллерены) и полимерное связующее [4]. Они принципиально нелинейны, так как ферриты обладают магнитной нелинейностью, сегнетоэлектрики - диэлектрической, а полупроводники и металлы в местах контакта частичек образуют электронно-дырочные переходы с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Поэтому в принципе возможна нелинейная радиолокация объектов с такими покрытиями.

Известна система обнаружения объектов, включающих нелинейные элементы [5]. Примененный в ней способ радиолокации заключается в облучении объекта импульсным передатчиком и регистрации приемником эхо-сигнала на частоте второй и третьей гармоник сигнала передатчика (прототип).

Недостатками данного способа являются низкая чувствительность и малая дальность обнаружения, обусловленные, во-первых, неизбежным наличием в собственном излучении передатчика 2-й и 3-й гармоник, которые создают шумы на входе приемника, и, во-вторых, сильным поглощением гармоник в радиопоглощающем покрытии объекта ввиду малой длины волны, что приводит к низкой мощности эхо-сигнала.

Задача изобретения заключается в повышении чувствительности и соответственно дальности радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием.

Это достигается тем, что облучение объекта ведут на двух близких частотах, а прием эхо-сигнала - на разностной частоте.

Для этого импульсный передатчик радиолокационной станции выполняется на двух генераторах (магнетронах), работающих от одного модулятора на близких частотах f1, f2. Излучение генераторов направляется на общую излучающую антенну. Приемник имеет отдельную антенну и настроен на разностную частоту f1-f2. Обе антенны соединены механически на общей оси. Излучение передатчика лежит в сантиметровом диапазоне длин волн, а приемника - в метровом.

При облучении объекта на частотах f1 и f2 излучение передатчика поглощается материалом покрытия. Ввиду нелинейности этого материала в нем генерируются комбинационные частоты, включая разностную частоту f1-f2, на которую настроен приемник. Сигнал разностной частоты практически не поглощается материалом покрытия ввиду того, что его длина волны (метры) оказывается значительно больше толщины слоя (миллиметры). Он отражается от металла объекта, излучается в окружающее пространство и регистрируется приемником. Расстояние до цели определяется по времени прихода сигнала на приемник, а азимут и угол места - по направлению узконаправленной излучающей антенны. При этом приемная антенна может быть ненаправленной или иметь широкую диаграмму направленности.

Повышение чувствительности и дальности радиолокации по сравнению с прототипом связано со значительно более низкой частотой отраженного сигнала, который практически не поглощается тонким слоем покрытия. Точность измерения координат цели при этом не падает, так как азимут и угол места находятся по коротковолновой излучающей антенне.

Способ может быть использован для радиолокации даже таких объектов, которые покрыты совершенно не отражающими материалами.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. П.А.Бакулев. Радиолокационные системы. М., Радиотехника, 2003.

2. Д.И.Мировицкий, В.М.Петров. Самосогласованное поглощение электромагнитных волн слоем сегнетомагнитодиэлектрика. Радиотехника, 1989, №3, с.60-62.

3. А.Цуриков. Можно ли увидеть невидимку? Инженер, 2008, №11, с.32, 33.

4. В.М.Петров, В.В.Гагулин. Радиопоглощающие материалы. Изв. РАН. Неорганич. материалы, 2001, т.37, №2, с.135-141.

5. Пат.РФ №2166769, кл. G01S 13/02. Заявл. 9.10.2000, опубл. 10.05.2001.

Способ радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием, включающий облучение объекта сверхвысокочастотными импульсами передатчика и регистрацию отраженного эхо-сигнала приемником, отличающийся тем, что облучение ведут узконаправленной антенной в сантиметровом диапазоне на двух близких частотах f1 и f2, а прием и регистрацию эхо-сигнала - на их разностной частоте f1-f2, где длина волны значительно больше толщины радиопоглощающего покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к радиолокации, в частности, может быть использовано для зондирования квазимонохроматическими и дискретно-частотными сигналами стационарных, линейно рассеивающих электромагнитные волны объектов.

Изобретение относится к способам радиолокационных измерений и может быть использовано для определения эффективных площадей рассеяния (ЭПР) и координат элементов объема протяженного объекта при его зондировании сверхширокополосным (СШП) сигналом.

Изобретение относится к методам и средствам ближней радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных от воздушных объектов сигналов, излучаемых передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к методам и средствам радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. В качестве зондирующего сигнала используются три гармоники с соответствующими частотами. В результате совместной корреляционной обработки пар сигналов {r1, r0} и {r2, r0} определяются корреляционные сигналы S1 и S2 соответственно и формируются разностный SΔ=S1-S2 и суммарный SΣ=S1+S2 сигналы, а в качестве выходного сигнала радиолокатора используется либо амплитуда UΔ разностного сигнала, либо амплитуда UΣ суммарного сигнала в зависимости от выбора начальных фаз у гармоник зондирующего сигнала. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения нелинейных объектов, в состав которых входят инерционные элементы - индуктивности и емкости, на фоне потока сигналов от безынерционных нелинейных объектов. 1 ил.

Изобретение относится к областям гидроакустики и радиолокации и может быть применено в автоматических системах вторичной обработки радиолокационных и гидроакустических станций, установленных на подвижном носителе. В нем рассматривается способ снижения вероятности ложной тревоги за счет повышения эффективности классификации ложных целей, вызванных собственными шумами носителя. Сущность способа состоит в том, что при классификации ложных целей используется дополнительный статистический критерий - коэффициент корреляции между курсом носителя и курсовым углом на цель. Для ложных целей, обусловленных собственными шумами носителя, коэффициент корреляции с ростом размера выборки будет стремиться к нулю, а для истинных целей коэффициент корреляции будет стремиться к значению дисперсии курса носителя со знаком минус (так как изменения курсового угла на истинную цель и курса носителя противоположно направлены). Техническим результатом изобретения является снижение вероятности ложной тревоги за счет использования дополнительной информации о параметрах движения носителя станции. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного, наземного и морского пространства с использованием прямых и рассеянных подвижными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение вероятности обнаружения далеких и слабо рассеивающих объектов. Повышение вероятности обнаружения далеких и слабо рассеивающих объектов достигается за счет применения новых операций адаптивной и нелинейной обработки радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обнаружения подвижных объектов. Повышение эффективности обнаружения достигается за счет применения новых операций адаптивной и нелинейной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в импульсно-доплеровских радиовысотомерах (РВ). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение скрытности излучения и максимальной измеряемой высоты без увеличения излучаемой мощности. Сущность изобретения состоит в том, что в направлении подстилающей поверхности излучают пачку зондирующих радиоимпульсов, причем число излучаемых радиоимпульсов (ИР) и период их повторения программно выбираются так, чтобы обеспечить максимальное количество ИР за время априорной задержки (АЗ), задаваемой контроллером обмена (КО), и одновременно исключить неоднозначность измерения высоты и попадание излученного сигнала в зону неопределенности, в которой производится поиск отраженного сигнала, принимают пачку отраженных от подстилающей поверхности радиоимпульсов, преобразуют видеоимпульсы в последовательность цифровых двоичных сигналов (ЦДС) с частотой дискретизации, запоминают синхронно с началом пачки ИР, и, по окончании излучения, определяют адрес ячейки памяти, соответствующий АЗ отраженного сигнала относительно начала пачки излучения, производят узкополосную доплеровскую фильтрацию ЦДС, считываемых последовательно из ячеек памяти в диапазоне поиска адресов памяти, накапливают суммарный результат фильтрации по всем цифровым двоичным сигналам принимаемой пачки при каждой величине оцениваемой задержки, принимают решение о наличии сигнала по превышению наперед заданного порога накопления, определяют задержку отраженного сигнала относительно начала пачки ИР, выдают информацию об измеренной высоте на выход РВ через КО. 8 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Технический результат - обеспечение доступа к узкополосным сигналам в отложенном режиме и повышение числа одновременно функционирующих каналов приема. Многоканальное устройство радиомониторинга содержит антенную решетку, состоящую из N антенн, выходы которых последовательно подключены к N аналоговым приемным блокам, N АЦП и N DDC, а также k блоков хранения данных с управляемой задержкой и в предлагаемом изобретении реализованы этапы, во-первых, предварительной обработки широкополосного сигнала путем его частотной декомпозиции с помощью фильтрбанков анализа с полным восстановлением, снижения избыточности и хранения в течение требуемого времени отложенного доступа, и, во-вторых, выделения узкополосных сигналов путем считывания из блоков хранения данных с управляемой задержкой требуемого частотно-временного фрагмента широкополосного сигнала, его декомпрессии в блоках декомпрессии данных, восстановления с помощью фильтрбанков синтеза, пространственно-временной обработки в блоках пространственно-временной обработки сигнала и передачи пользователю сигналов через интерфейсы с клиентскими средствами обработки сигналов для их оконечной обработки. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения малоразмерных подвижных объектов. Повышение вероятности обнаружения достигается за счет выбора передатчиков, совмещенных в пространстве и излучающих на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, а также применения новой совокупности операций комбинированной обработки прямых и рассеянных объектами радиосигналов выбранных передатчиков. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов. Повышение качества обнаружения и пространственной локализации малозаметных объектов достигается за счет применения в каждом канале N-элементной антенной решетки новых операций адаптивной и нелинейной обработки, обеспечивающих повышение разрешающей способности и динамического диапазона синтеза частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в системах классификации и идентификации воздушных объектов (ВО), использующих принцип усреднения признака принадлежности при изменении ракурса объекта, а также в системах построения радиолокационных изображений объектов методом инверсного синтезирования апертуры. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости перспективного многочастотного режима радиолокационного сопровождения и формирования радиолокационных изображений объектов. Указанный результат достигается за счет того, что формируют и используют траекторную характеристику, которая представляет собой зависимость, показывающую изменение суммы разностей комплексных амплитуд смежных дальностных портретов от номера портрета, то есть от времени приема очередной фракции сигналов с перестройкой несущей частоты, при этом для построения более качественной траекторной характеристики воздушного объекта предлагается пятикратно сглаживать исходную характеристику методом скользящего среднего. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокации пассивных космических объектов (КО), например крупных метеоритов и астероидов (размерами более десяти метров), которые могут представлять опасность при столкновении с Землей. Способ включает радиолокационное зондирование КО, вращающегося в процессе полета, периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности. Число этих импульсов соответствует числу ракурсов КО за период его вращения, максимальный из всех периодов вращения КО вокруг его осей. Этот период определяется по повторяемости радиолокационных портретов (РЛП), дающих разрешение по дальности, равное одной десятой минимального размера КО. При этом производят многократное измерение длительности РЛП освещенной части КО. По этой длительности далее производят оценку среднего радиуса КО по половине усредненной пространственной длины сигнала РЛП и линейного размера по удвоенной величине среднего радиуса. Технический результат изобретения состоит в обеспечении достаточной точности оценки размеров пассивных КО для того, чтобы при необходимости активировать орбитальные средства космической защиты. 1 ил.
Наверх