Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов



Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов
Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов
Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов
Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов

 


Владельцы патента RU 2546330:

Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) (RU)

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 изобретения - повышение вероятности обнаружения и правильной пространственной локализации далеких и слаборассеивающих объектов. Указанный результат достигается за счет применения новых операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу, обеспечивающих повышение чувствительности и динамического диапазона при формировании компонент горизонтальной и вертикальной поляризации двухкомпонентного комплексного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек. 3 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.

Технология скрытного обнаружения и слежения за объектами, использующая естественный радиоподсвет целей, создаваемый на множестве частот радиоизлучениями передатчиков различного назначения: широковещательные (УКВ FM-радиовещание, ДМВ цифровое телевидение), информационные (связь) и измерительные (управление, навигация), пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что может существенно повысить эффективность обнаружения, пространственной локализации и идентификации широкого класса подвижных объектов.

Принятый радиосигнал, как правило, включает мощные прямые радиосигналы и рассеянные от земной инфраструктуры компоненты сигнала выбранного передатчика радиоподсвета целей. Кроме того, он содержит задержанные по времени и сдвинутые на частоту доплеровского смещения рассеянные объектами сигналы, а также сигналы других неконтролируемых источников, работающих на частоте, совпадающей с частотой приема. Для эффективного обнаружения и точной пространственной локализации широкого класса объектов (автомобили, корабли, самолеты и беспилотные летательные аппараты, вертолеты, ракеты, спускаемые аппараты) необходимо качественное выделение слабых рассеянных от объектов радиосигналов на фоне мощного прямого сигнала выбранного передатчика радиоподсвета, а также на фоне сигналов других нежелательных источников. В наиболее типичных ситуациях уровень помех на 40-60 дБ превышает уровень рассеянных сигналов.

Системы скрытной радиолокации включают канал приема прямого сигнала передатчика подсвета и разведывательный канал.

Традиционно в системах скрытной радиолокации частичное подавление помехи в виде прямого сигнала передатчика подсвета осуществляется за счет минимизации боковых лепестков, формирования нуля в диаграмме направленности антенны или адаптивной пространственной фильтрации полезных сигналов в разведывательном канале.

Дополнительное подавление прямого сигнала может быть достигнуто за счет использования в разведывательном канале антенны с поляризацией, ортогональной к поляризации радиосигнала передатчика подсвета.

Однако лучшие характеристики систем скрытной радиолокации могут быть достигнуты при использовании двух разведывательных каналов с ортогональными поляризациями. Это обусловлено тем, что рассеянный целью сигнал, как правило, имеет случайную поляризацию. Как следствие, некогерентное суммирование изображений в координатах «временная задержка (дальность) - доплеровская частота (скорость)», формируемых с использованием радиосигналов двух ортогональных поляризаций, обеспечивает увеличение среднего отношения сигнал/шум по сравнению с использованием единственной фиксированной поляризации. Кроме того, это повышает устойчивость процедуры обнаружения к канальным и межканальным помехам, как правило, имеющим отличную от полезного сигнала поляризацию.

Известен способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов [1], включающий прием рассеянных подвижными объектами радиосигналов неизвестной поляризации малобазовой антенной решеткой, состоящей из ортогонально расположенных антенн с совмещенными фазовыми центрами, формирование ансамбля радиосигналов, зависящего от времени и номера антенны, синхронное преобразование ансамбля принятых радиосигналов в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов пар противоположных антенн в комплексные квадратурные составляющие дипольного и квадрупольного выходных сигналов, определение наличия рассеянных подвижными объектами радиосигналов и направлений их прихода по сигналам квадратурных составляющих дипольного и квадрупольного выходных сигналов.

Данный способ обеспечивает повышенную устойчивость обнаружения и пространственной локализации к поляризационным ошибкам. Однако этот способ относится к классу способов малобазового пеленгования, что является принципиальным ограничением на пути достижения потенциально возможных точностей пространственной локализации подвижных объектов.

Известен способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов [2], свободный от этих недостатков и принятый за прототип. Согласно этому способу:

используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения;

принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов;

синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы;

цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямые s ˜ = [ s ˜ h s ˜ v ] и рассеянные s = [ s h s v ] сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, где h и v - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают;

вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2 и s ˜ v 2 прямого сигнала;

выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v ;

преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом;

для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал s в сигналы компонент комплексного частотно-временного изображения hh=(AHA)-1AHsh и hv=(AHA)-1AHsv, где AH - матрица, эрмитово сопряженная с A;

после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей элементов компонент комплексного частотно-временного изображения | h z h | 2 + | h z v | 2 , где h z h и h z v - z-е элементы сигналов компонент hh и hv, определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.

Способ-прототип реализует достаточно эффективное обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов в условиях неизвестной поляризации рассеянных объектами сигналов.

Однако способ-прототип при формировании сигналов компонент горизонтальной и вертикальной поляризации комплексного частотно-временного изображения использует операции, основанные на формировании классической двумерной взаимной корреляционной функции, которая кроме основного лепестка содержит высокие боковые лепестки, маскирующие сигналы далеких и слаборассеивающих объектов.

Таким образом, недостатком способа-прототипа является низкая вероятность радиоконтоля далеких и слаборассеивающих объектов.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения и правильной пространственной локализации далеких и слаборассеивающих объектов.

Повышение вероятности обнаружения и правильной пространственной локализации достигается за счет применения новых операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу, обеспечивающих повышение чувствительности и динамического диапазона при формировании компонент горизонтальной и вертикальной поляризации двухкомпонентного комплексного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек.

Технический результат достигается тем, что в способе поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов, заключающемся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямые s ˜ = [ s ˜ h s ˜ v ] и рассеянные s = [ s h s v ] сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, где h и v - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2 и s ˜ v 2 прямого сигнала, выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v , преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, согласно изобретению из матричного сигнала комплексной фазирующей функции A формируют блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ = [ A 0 0 A ] , блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал s в двухкомпонентный сигнал комплексного частотно-временного изображения h ( 0 ) = ( A ˜ H A ˜ ) 1 A ˜ H s , где h ( 0 ) = [ h ( 0 ) h h ( 0 ) v ] , A ˜ H - матрица, эрмитово сопряженная с A ˜ , двухкомпонентный сигнал h(0) запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Λ ( h ( k 1 ) ) = d i a g { ( | h z ( k 1 ) , h | 2 + | h z ( k 1 ) , v | 2 ) 1 / 2 / 2 } , h z ( k 1 ) , h и h z ( k 1 ) , v и - z-е элементы компонент h(k-1),h и h(k-1),v сигнала h(k-1), k=1, 2, … - номер итерации, блочный вспомогательный матричный сигнал Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) = [ Λ ( h ( k 1 ) ) 0 0 Λ ( h ( k 1 ) ) ] и двухкомпонентный сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h ( k ) = [ A ˜ H A ˜ + λ Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) ] 1 A ˜ H s , где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока энергия разности текущего и запомненного предыдущего частотно-временных изображений не достигнет заданного малого значения [ h ( k ) , h h ( k 1 ) , h 2 + h ( k ) , v h ( k 1 ) , v 2 ] δ , после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей элементов компонент текущего частотно-временного изображения | h z ( k ) , h | 2 + | h z ( k ) , v | 2 определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.

Операции способа поясняются чертежами:

фиг.1 - структурная схема устройства поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов.

фиг.2 - результаты моделирования процесса поляризационно-чувствительного обнаружения и частотно-временной локализации подвижных объектов предложенным способом.

фиг.3 - результаты моделирования процесса поляризационно-чувствительного обнаружения и частотно-временной локализации подвижных объектов при использовании способа-прототипа.

Для оценки сравнительной эффективности предложенного способа выполнено моделирование на ПЭВМ.

При моделировании использовались полунатурные данные, построенные на основе измеренного с частотой дискретизации 318785 Гц сигнала звукового сопровождения 49 канала аналогового телевидения. Длина последовательности анализируемого сигнала равнялась 65536 отсчетам.

Измеренный сигнал использовался в качестве прямого сигнала. Он же с добавкой белого шума с уровнем минус 30 дБ и уменьшенных по амплитуде, задержанных по времени и сдвинутых по Доплеру копий измеренного сигнала использовался в качестве разведываемого сигнала. Рассматриваемый сценарий включал прямой сигнал передатчика подсвета и сигналы, рассеиваемые шестью объектами. Первые два объекта стационарные, а остальные подвижные. Уровни сигналов стационарных объектов на 20 дБ ниже уровня прямого сигнала, а уровни сигналов остальных объектов в среднем ниже на 60 дБ.

Размеры координатной сетки задержка-доплеровский сдвиг выбирались равными 101×101, шаг по задержке 3.1369 мкс, по доплеровскому сдвигу 4.8643 Гц.

На фиг.2 и фиг.3 представлены частотно-временные изображения рассеянных объектами радиосигналов, сформированные предложенным способом и способом-прототипом соответственно.

Из сравнения этих изображений следует, что предложенный способ обеспечивает обнаружение и частотно-временную локализацию сигналов от всех шести объектов. В тоже время способ-прототип обеспечивает обнаружение только слившихся сигналов от первого и второго объектов.

Устройство (фиг.1), в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1 и вычислительную систему 2.

В свою очередь система приема и предварительной обработки 1 включает антенную решетку 1-1, тракт приема прямых и рассеянных сигналов, включающий преобразователь частоты 1-2, АЦП 1-3 и устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-4.

При этом система 2 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам.

Система 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для адаптивной пространственной фильтрации полезных прямых и рассеянных объектами радиосигналов.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами n = 1 , N ¯ . Каждая антенна обеспечивает одновременный ненаправленный или направленный прием двух скалярных полей - ортогональных составляющих поляризованной волны в точке приема, и имеет два отдельных выхода для радиосигналов горизонтальной (h) и вертикальной (v) поляризаций.

Пространственная конфигурация антенной решетки может быть произвольной: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности конформной.

Преобразователь частоты 1-2 является 2N-канальным, выполнен с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов.

АЦП 1-3 также является 2N-канальным и синхронизирован сигналом одного опорного генератора (для упрощения опорный генератор на схеме не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то вместо преобразователя частоты 1-2 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме этого, преобразователь частоты 1-2 обеспечивает подключение одной из антенн вместо всех антенн решетки для периодической калибровки приемных каналов по внешнему источнику сигнала. Возможна калибровка с использованием внутреннего генератора, выход которого также подключается вместо всех антенн для периодической калибровки каналов (для упрощения внутренний генератор на схеме не показан).

Устройство адаптивной пространственной фильтрации 1-4 представляет собой вычислительное устройство.

Вычислительная система 2 предназначена для итерационного формирования двухкомпонентного сигнала комплексного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек, а также обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов.

Устройство работает следующим образом.

В системе 2 на основе данных от внешних систем идентифицируется, выбирается и периодически обновляется совокупность передатчиков, излучающих радиосигналы с расширенным спектром.

Параметры выбранного множества передатчиков (номер, несущая частота, ширина спектра, форма, параметры синхронизации и мощность излучаемого сигнала, координаты или расстояние и угловое положение относительно точки приема) запоминаются в системе 2, а также используются для настройки преобразователя 1-2. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.

Преобразователь частоты 1-2 по сигналам системы 2 перестраивается на заданную частоту приема.

Принятое каждой антенной с номером n решетки 1-1 векторное многолучевое электромагнитное поле прямого и рассеянных радиосигналов в виде зависящих от времени t радиосигналов горизонтальной x n h ( t ) и вертикальной x n v ( t ) поляризаций поступает на входы преобразователя частоты 1-2.

В преобразователе частоты 1-2 каждый принятый радиосигнал x n h ( t ) и x n v ( t ) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту.

Сформированный в преобразователе 1-2 ансамбль радиосигналов x n h ( t ) и x n v ( t ) синхронно преобразуется с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы x 1 h ( i ) ,…, x N h ( i ) и x 1 v ( i ) ,…, x N v ( i ) , где i - номер временного отсчета сигнала, которые поступают в устройство 1-4, где запоминаются.

В устройстве 1-4 цифровые сигналы преобразуются в двухкомпонентный прямой сигнал s ˜ = [ s ˜ h s ˜ v ] и двухкомпонентные рассеянные сигналы s = [ s h s v ] для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, где h и v - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации.

Преобразование цифровых сигналов в двухкомпонентный прямой сигнал s ˜ и двухкомпонентные рассеянные сигналы s для выбранных азимутально-угломестных направлений приема осуществляется известными способами адаптивной пространственной фильтрации [3].

При этом, например, из цифровых сигналов горизонтальной поляризаций x 1 h ( i ) ,…, x N h ( i ) формируется сигнал пространственной корреляционной матрицы входных сигналов R. Сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в сигнал оптимального весового вектора для формирования прямого w=R-1η сигналов, где η - вектор наведения, определяемый азимутально-угломестным направлением приема прямого радиосигнала, длиной волны (частотой fk) и геометрией решетки.

После этого цифровые сигналы x 1 h ( i ) ,…, x N h ( i ) объединяются в матричный цифровой сигнал X, преобразованием которого формируется сигнал sh=wHX, являющийся векторным сигналом компоненты горизонтальной поляризации прямого сигнала s ˜ h = { s h ( 1 ) , , s h ( i ) , , s h ( I ) } T , где { } T - означает транспонирование, I - число временных отсчетов сигнала, принятого в выбранном азимутально-угломестном направлении.

Аналогично осуществляется формирование компоненты вертикальной поляризации прямого сигнала s ˜ v , а также компонент sh и sv рассеянных сигналов для выбранных азимутально-угломестных направлений приема.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают одновременный направленный прием с заданных направлений двух компонент полезного прямого сигнала выбранного передатчика подсвета и двух компонент полезного рассеянного сигнала с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений.

Полученные двухкомпонентные сигналы совместно со значением азимутально-угломестного направления приема поступают в вычислительную систему 2, где запоминаются.

В вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:

- вычисляется и сравнивается энергия компонент s ˜ h 2 и s ˜ v 2 прямого сигнала;

- выбирается компонента прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v ;

- преобразуется компонента прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом.

Преобразование компонент прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v в матричный сигнал A осуществляется по следующей формуле: A = [ D s ˜ m a x , 0 h , v , , D s ˜ m a x , q h , v , , D s ˜ m a x , Q - 1 h , v ] , где s ˜ m a x , q h , v = [ s ˜ m a x , ( 1 - q ) h , v , , s ˜ m a x , ( I - q ) h , v ] T - векторы размером I×1, являющиеся сдвинутыми по времени на qTs версиями прямого сигнала, s ˜ m a x h , v ,…, q=0,…,Q-1, Q - число временных задержек прямого сигнала, Ts - период выборки сигнала;

D=[D-L,…,D-l,…,D0,…,D+l,…,D+L], D l = [ 1 0 0 0 e j 2 π l / I 0 0 0 e j 2 π l ( I - 1 ) / I ]

- матрицы доплеровских сдвигов, l=0,…,±L, L - размер координатной сетки по доплеровскому сдвигу. Размеры матриц Dl и D соответственно равны I×I и I×I(2L+1).

Таким образом, столбцы матрицы A представляют собой задержанные по времени и сдвинутые по частоте доплеровского сдвига версии прямого сигнала s ˜ m a x h , v , а размер этой матрицы I×Q(2L+1) определяется числом отсчетов в разведываемом сигнале (длительностью интервала наблюдения) и размерами координатной сетки по временному запаздыванию и доплеровскому сдвигу частоты;

- из матричного сигнала комплексной фазирующей функции A формируется блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ = [ A 0 0 A ]

- блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ запоминается.

После этого в вычислительной системе 2 для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема выполняются следующие действия:

- рассеянный сигнал s преобразуется в двухкомпонентный сигнал комплексного частотно-временного изображения h ( 0 ) = ( A ˜ H A ˜ ) 1 A ˜ H s , где h ( 0 ) = [ h ( 0 ) h h ( 0 ) v ] , A ˜ H - матрица, эрмитово сопряженная с A ˜ ;

- двухкомпонентный сигнал h(0) запоминается и используется в качестве начального приближения;

- итерационно формируются зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Λ ( h ( k 1 ) ) = d i a g { ( | h z ( k 1 ) , h | 2 + | h z ( k 1 ) , v | 2 ) 1 / 2 / 2 } , где h z ( k 1 ) , h и h z ( k 1 ) , v и - z-е элементы компонент h(k-1),h и h(k-1),v сигнала h(k-1), k=1, 2, … - номер итерации, блочный вспомогательный матричный сигнал Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) = [ Λ ( h ( k 1 ) ) 0 0 Λ ( h ( k 1 ) ) ] и двухкомпонентный сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h ( k ) = [ A ˜ H A ˜ + λ Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) ] 1 A ˜ H s , где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока энергия разности текущего и запомненного предыдущего частотно-временных изображений не достигнет заданного малого значения [ h ( k ) , h h ( k 1 ) , h 2 + h ( k ) , v h ( k 1 ) , v 2 ] δ ;

- по локальным максимумам суммы квадратов модулей элементов компонент текущего частотно-временного изображения | h z ( k ) , h | 2 + | h z ( k ) , v | 2 определяется число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых -значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления приема - выполняется обнаружение и пространственная локализация подвижных объектов.

При этом выполняются следующие действия:

- сравниваются с порогом значения доплеровского сдвига каждого рассеянного сигнала и при превышении порога принимается решение об обнаружении подвижного объекта в анализируемом азимутально-угломестном направлении приема.

Порог выбирается исходя из минимизации вероятности пропуска объекта.

При определении географических координат обнаруженного подвижного объекта в вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:

- по значению временной задержки сигнала τ определяется кажущаяся дальность до объекта D=τc , где c - скорость света;

- определяются пространственные координаты обнаруженного объекта по кажущейся дальности D и значениям азимута α и угла места β приема рассеянных сигналов, например, в соответствии с [4].

При этом для пары «устройство обнаружения - передатчик» строится эллипсоид равных кажущихся дальностей, соответствующих геометрическому месту точек в пространстве, сумма расстояний до которых (от передатчика до объекта и от объекта до устройства обнаружения) равна найденному значению кажущейся дальности D. По пересечению эллипсоида и значения направления (азимут и угол места) приема рассеянных сигналов определяются географические координаты обнаруженного объекта.

Результаты обнаружения и пространственной локализации воздушных объектов отображаются для повышения информативности.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение вероятности обнаружения и правильной пространственной локализации далеких и слаборассеивающих объектов благодаря применению новых операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу.

Таким образом, за счет применения новых операций адаптивной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу, обеспечивающих повышение чувствительности и динамического диапазона при формировании компонент горизонтальной и вертикальной поляризации двухкомпонентного частотно-временного изображения радиосигналов, рассеянных объектами в анализируемой области доплеровских частот (скоростей) и временных задержек (дальностей), удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.

Источники информации

1. RU, патент, 2158002, кл. G01S 13/14, 2000 г.

2. US, патент, 7304603 B2, кл. G01S 13/02, 2007 г.

3. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003 г.

4. RU, патент, 2444754 C15, кл. G01S 13/02, 2012 г.

Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов, заключающийся в том, что используют прямые и рассеянные подвижными объектами радиосигналы, излучаемые широкополосными передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения, принимают решеткой из N антенн компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации векторного многолучевого электромагнитного поля прямого и рассеянных радиосигналов, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в двухкомпонентные прямой s ˜ = [ s ˜ h s ˜ v ] и рассеянные s = [ s h s v ] сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, где h и v - индексы компонент горизонтальной и вертикальной поляризации, которые совместно со значением азимутально-угломестного направления приема запоминают, вычисляют и сравнивают энергию компонент s ˜ h 2 и s ˜ v 2 прямого сигнала, выбирают компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v , преобразуют компоненту прямого сигнала с максимальной энергией s ˜ m a x h , v в матричный сигнал комплексной фазирующей функции A, включающий гипотетические сигналы, рассеиваемые каждым потенциальным объектом, отличающийся тем, что из матричного сигнала комплексной фазирующей функции A формируют блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ = [ A 0 0 A ] , блочный матричный сигнал фазирующей функции A ˜ запоминают, для каждого выбранного азимутально-угломестного направления приема преобразуют рассеянный сигнал s в двухкомпонентный сигнал комплексного частотно-временного изображения h ( 0 ) = ( A ˜ H A ˜ ) 1 A ˜ H s , где h ( 0 ) = [ h ( 0 ) h h ( 0 ) v ] , A ˜ H - матрица, эрмитово сопряженная с A ˜ , двухкомпонентный сигнал h ( 0 ) запоминают и используют в качестве начального приближения, а также итерационно формируют зависящий от предыдущего решения вспомогательный матричный сигнал Λ ( h ( k 1 ) ) = d i a g { ( | h z ( k 1 ) , h | 2 + | h z ( k 1 ) , v | 2 ) - 1 / 2 / 2 } , h z ( k 1 ) , h и h z ( k 1 ) , v - z-e элементы компонент h ( k 1 ) , h и h ( k 1 ) , v сигнала h ( k 1 ) , k=1, 2, … - номер итерации, блочный вспомогательный матричный сигнал Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) = [ Λ ( h ( k 1 ) ) 0 0 Λ ( h ( k 1 ) ) ] и двухкомпонентный сигнал очередного приближения комплексного частотно-временного изображения h ( k ) = [ A ˜ H A ˜ + λ Λ ˜ ( h ( k 1 ) ) ] 1 A ˜ H s , где λ - множитель Лагранжа, до тех пор, пока энергия разности текущего и запомненного предыдущего частотно-временных изображений не достигнет заданного малого значения [ h ( k ) , h h ( k 1 ) , h 2 + h ( k ) , v h ( k 1 ) , v 2 ] δ , после чего по локальным максимумам суммы квадратов модулей элементов компонент текущего частотно-временного изображения | h z ( k ) , h | 2 + | h z ( k ) , v | 2 определяют число рассеянных радиосигналов, по параметрам которых - значениям временной задержки, доплеровского сдвига и азимутально-угломестного направления приема - выполняют обнаружение и пространственную локализацию подвижных объектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сетям беспроводной связи. Технический результат состоит в устранении потерь ортогональности при передачах поднесущих.

Изобретение относится к поддержке определения местоположения, относящегося к мобильной станции. Технический результат состоит в более эффективном осуществлении поддержки определения местоположения, относящегося к мобильной станции, способной использовать множественные сети связи.

Изобретение относится к области навигации движущихся объектов и может быть использовано при построении различных систем локации, предназначенных для определения местоположения движущихся объектов (ДО), управления их движением и обеспечения навигации ДО.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении различных радиолокационных систем, предназначенных для управления движением летательных аппаратов.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении точности и надежности позиционирования внутри зданий, допускающего размещение внутри помещений большого количества позиционирующих передающих устройств, не требующего серьезных изменений спутниковых навигационных приемников или иных компонентов, содержащихся в мобильных устройствах, таких как, например, смартфон, а также в недопущении помех существующим навигационным приемникам.

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано для поиска чёрного ящика после катастрофы самолета. Чёрный ящик (2) с сигнализацией содержит блок (5) генераторов звука и электромагнитных волн, блок (6) электропитания, рычаг-переключатель (7), камеру 8 сжатого воздуха, резиновую камеру (9), парашют (11), гибкую антенну (12), нишу (13), звукоизлучатель (14), кабель-трос (15), разъем (16), штепсель, розетку, строп, ручку крана и трубы воздухопровода.

Изобретение относится к области определения местоположения пользователя в беспроводной сети. Технический результат заключается в реализации назначения изобретения.

Изобретение относится к области маркшейдерско-геодезического мониторинга и может быть использовано для обеспечения безопасности разработки месторождений нефти и газа.

Изобретение относится к способам обработки радиолокационных изображений (РЛИ). Достигаемый технический результат - повышение быстродействия обработки РЛИ.

Изобретение может быть использовано при построении различных радиолокационных или аналогичных систем, предназначенных для определения местоположения летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к измерительным системам и может быть использовано для определения пространственной ориентации подвижного объекта. Достигаемый технический результат - повышение точности определения пространственной ориентации объекта путем использования всей энергии сигнала от каждого из N элементов антенной решетки на всем измерительном интервале за счет формирования единого группового сигнала. Указанный результат достигается за счет использования дополнительных модуляторов, сумматора и демодулятора, при этом производится дополнительная модуляция сигнала от каждого элемента антенной решетки своей кодовой модуляционной последовательностью и формирование в сумматоре единого, группового сигнала, обрабатываемого в едином приемном тракте, что исключает погрешности из-за неидентичности при использовании нескольких приемных каналов и нескольких аналого-цифровых преобразователей. Разделение группового сигнала на сигнал от каждого из N элементов антенной решетки происходит на низкой частоте в ходе цифровой обработки в демодуляторе, при этом происходит анализ принятых сигналов на наличие помех и их исключение из группового сигнала путем формирования минимальной чувствительности диаграммы направленности антенной решетки в направлении прихода помех. 1 ил.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении пользователя терминала информацией, позволяющей определить маршрут к месту назначения. Пользовательский терминал генерирует информацию положения пользовательского терминала, генерирует информацию распознавания места назначения, связывается с аналогичным терминалом и определяет, соответствует ли информация распознавания места назначения первой эталонной информации. В случае соответствия информации распознавания места назначения первой эталонной информации, пользовательский терминал передает информацию распознавания места назначения и информацию положения к аналогичному терминалу.7 з. п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к управлению помехами в беспроводных сетях связи и, более конкретно, к поддержке сигнализации, связанной с глушением опорных сигналов (RS) для снижения помех в беспроводных сетях связи, которые осуществляют передачу опорных сигналов, например, для измерения местоположения. Техническим результатом является упрощение сигнализации, требующейся для того, чтобы управлять или обозначать схему глушения, использующуюся в интересующих сотах, обеспечивают преимущественную основу для распространения схем глушения среди сот (20), устранить потребность в предварительно определенных схемах глушения и потребность обнаружения глушения вслепую устройствами (14) беспроводной связи, такими как UE. Настоящее изобретение обеспечивает схему глушения для передач опорных сигналов в виде алгоритма, определенного, по меньшей мере, комбинацией из последовательности глушения и опорной точки. События глушения для данной соты (20) беспроводной сети связи таким образом разграничиваются от другой соты путем использования другой последовательности глушения, другой опорной точки или обоих. Кроме этого, настоящее изобретение предусматривает использование общей последовательности глушения или опорной точки по всем сотам (20), причем события глушения разделяются между сотами (20) через использование различных опорных точек (в случае общей последовательности глушения) или через использование различных последовательностей глушения (в случае общей опорной точки) или различных последовательностей и различных опорных точек. 6 н. и 36 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к системам радиоконтроля для определения местоположения источников радиоизлучения. Достигаемый технический результат - определение пространственных координат местоположения стационарных источников радиоизлучений (ИРИ) одним стационарным и одним (или двумя) мобильным постом радиоконтроля. Способ основан на использовании измерений постами радиоконтроля значений уровней сигналов на каждой из назначенных частот в трех точках пространства и преобразовании в мультипликативные функции разностей их обратных отношений и разностей отношений расстояний от точек измерения до источника радиоизлучения. Для обработки составленных мультипликативных функций указанных разностей отношений рассмотрен дихотомический способ. В его основе лежит принцип последовательного определения параметров местоположения ИРИ: широты - Xi, долготы - Yi и высоты - Zi по критерию поиска минимума разностей отношений расстояний местоположения ИРИ до точек измерения, не расположенных на одной прямой, и соответствующих обратных отношений величин измеренных уровней сигналов. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к системам радиоконтроля для определения местоположения источников радиоизлучения. Достигаемый технический результат - определение пространственных координат местоположения стационарных источников радиоизлучений (ИРИ) одним мобильным постом радиоконтроля. Способ основан на использовании измерений мобильным постом радиоконтроля значений уровней сигналов на каждой из назначенных частот в трех точках пространства и преобразовании в попарную мультипликативную разность их обратных отношений и отношений расстояний от точек измерения до источника радиоизлучения. Для обработки составленных мультипликативных разностей указанных отношений предложен дихотомический способ. В его основе лежит принцип последовательного определения параметров местоположения ИРИ: широты - Xi, долготы - Yi и высоты - Zi по критерию поиска минимума разностей отношений расстояний местоположения ИРИ до точек измерения, не расположенных на одной прямой, и соответствующих обратных отношений величин измеренных уровней сигналов. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения местоположения источников импульсных радиоизлучений. Достигаемый технический результат - определение пространственных координат местоположения источников радиоизлучений (ИРИ) тремя стационарными постами. Способ основан на использовании измерений значений моментов прихода сигналов на три радиоконтрольных поста, два из которых являются стационарными, а один (или два) - мобильными. На основе измеренных моментов прихода сигналов вычисляют разности времени распространения сигналов от ИРИ, формируют определитель Кэли-Менгера размерностью 5×5, раскрывают его, получая полное уравнение четвертой степени. Численное решение этого уравнения дает значения расстояний от источника до постов и на основе пропорциональной зависимости отношений расстояний от поста до ИРИ и соответствующих им отношений величин запаздывания импульсных сигналов получить все сочетания мультипликативных разностей этих отношений. Обработка мультипликативных разностей отношений выполняется дихотомическим методом или методами ускоренного спуска. 5 ил.

Изобретение относится к области навигации движущихся объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности навигации. Указанный результат достигается за счет того, что в способе используют эталонную карту местности как априорную информацию о навигационном поле, выбирают участок местности (мерный участок), находящийся в пределах эталонной карты, составляют текущую карту путем вычисления плановых координат мерного участка на основе измерений дальностей с помощью многолучевого режима измерения при помощи радиоволн, находящихся в двух ортогональных плоскостях и излучаемых в виде лучей, из которых первым излучают центральный, а потом - левые и правые боковые относительно центрального, при этом центральный луч перпендикулярен направлению движения движущихся объектов, плоскости лучей повернуты вокруг центрального луча на угол равный 45 градусов относительно направления движения движущихся объектов. Затем определяют разности результатов многолучевых измерений наклонных дальностей, определяют углы эволюции движущихся объектов по азимуту, крену и тангажу в динамике на основе анализа значений доплеровских частот, возникающих при измерениях дальностей по каждому лучу. Значение и знак углов азимута, крена и тангажа при каждом цикле измерений дальностей определяются изменением положения измеренного массива доплеровских частот относительно массива доплеровских частот, соответствующего нулевым значениям углов азимута, крена и тангажа. Вычисляют высоты движущихся объектов в координатах мерного участка в точке определения местоположения движущихся объектов в плановых координатах мерного участка. Сравнивают значения плановых координат текущей и эталонной карт. Вычисляют слагаемые показателя близости для всех возможных положений движущегося объекта. Проводят поиск экстремума показателя близости. Вычисляют сигнал коррекции траектории движения. Управляют движением движущихся объектов путем коррекции их местоположения по трем координатам эталонной карты (плановые координаты и высота) в координатах мерного участка за время движения движущихся объектов над мерным участком. 6 ил.

Изобретение относится к системам радиоконтроля для определения местоположения источников импульсного радиоизлучения. Достигаемый технический результат - определение координат местоположения источников радиоизлучений (ИРИ) тремя стационарными постами. Способ основан на использовании измерений на радиоконтрольных постах значений разности величин запаздывания сигналов на каждой из назначенных частот и пропорциональной зависимости отношений расстояний от поста до источника радиоизлучения и соответствующих им отношений величин запаздывания импульсных сигналов. Для обработки переданных на базовый пост сигналов предложен дихотомический мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения. В его основе лежит принцип последовательного определения параметров местоположения ИРИ: широты - Xi и долготы - Yi по критерию поиска минимума произведения попарных разностей отношений расстояний местоположения ИРИ до постов радиоконтроля, не расположенных на одной прямой, и соответствующих отношений величин запаздывания сигналов, измеренных на постах. 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах навигации. Технический результат состоит в повышении точности позиционирования. Для этого способ содержит передачу информации о возможностях радиодоступа UE (S30) и/или информации о возможностях узла радиосети (S10) в узел 54 позиционирования. Передача информации о возможностях радиодоступа UE либо является незапрошенной, либо инициируется посредством запроса (S20). Информация о возможностях радиодоступа UE может быть передана из CN-узла (S31), из RN-узла (S32) или из UE (S33), и информация о возможностях RN-узла принимается из самого RN-узла (S10). Узел 54 позиционирования поддерживает позиционирование UE 51 на основе принимаемой информации о возможностях радиодоступа UE и/или информации о возможностях узла радиосети. 6 н. и 19 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является повышение точности определения местонахождения с использованием двухмерных датчиков на промышленном транспортном средстве. Предложены способ и система, включающие: обработку по меньшей мере одного входного сообщения от множества датчиков, причем указанное по меньшей мере одно входное сообщение содержит информацию, относящуюся к наблюдаемым деталям окружающей обстановки; получение измерений положения, связанных с промышленным транспортным средством, в соответствии по меньшей мере с одним входным сообщением датчика, причем множество датчиков включает двухмерный лазерный сканер и по меньшей мере один другой датчик, выбранный из группы, состоящей из одометра, ультразвукового датчика, компаса, акселерометра, гироскопа, инерциального измерительного блока и датчика изображений; и обновление состояния транспортного средства с использованием измерений его положения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх