Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы



Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы
Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы
Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы
Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы

 


Владельцы патента RU 2560082:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (RU)

Изобретение относится к многопозиционным бортовым радиолокационным станциям (РЛС) и может быть использовано для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности по угловой координате. Указанный результат достигается за счет того, что фронтальный участок земной поверхности (ФУЗП) посредством переднебокового обзора синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двух антенн, которые находятся на борту летательного аппарата (ЛА), при этом приемопередающие позиции, в зависимости от протяженности облучаемого ФУЗП, находятся на расстоянии d друг от друга таким образом, что облучаемые соседние зоны имеют перекрытие, и отраженные сигналы, принятые двумя антеннами, на борту каждого из N ЛА, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора, накапливают отраженные сигналы, и при их обработке формируют два РЛИ высокого разрешения от облучаемых участков земной поверхности в направлении облучения двух антенн путем использования алгоритма синтезирования апертуры, после чего на одном из N ЛА, где N - количество ЛА, по каналу связи синтезируют РЛИ от каждого из N ЛА, тем самым получают РЛИ высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, исключая слепые зоны. 4 ил.

 

Изобретение относится к многопозиционным бортовым радиолокационным станциям с синтезированной апертурой антенны, может быть использовано в системах дистанционного зондирования Земли для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности в координатах дальность-азимут по курсу движения летательного аппарата (ЛА).

Известны способы получения РЛИ в передней зоне из литературы, в т.ч. патентной (1, 2, 3, 4).

Эти способы хорошо отработаны и широко используются в настоящее время. Однако им присущи следующие ограничения:

1) низкая разрешающая способность по угловой координате;

2) наличие слепых зон при фронтальном синтезировании (при азимутальном угле ±10° из-за незначительной разницы в этой зоне доплеровского смещения частоты отраженного сигнала);

3) недостаточная информативность однопозиционных систем.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому изобретению следует отнести способ по патенту на изобретение РФ №2278398 (5).

Последовательность операций при реализации запатентованного метода следующая:

1. С борта N передающих позиций (ПРД) излучают N независимых ортогональных сигналов S1…SN.

2. Ориентируют диаграммы направленности (ДН) всех N передающих позиций на заданный участок земной поверхности.

3. Диаграмму направленности первой приемной антенны направляют в сторону заданного участка земной поверхности, а ДН второй слабонаправленной приемной антенны ориентируют по направлению на N передающих позиций.

4. На борту приемной позиции при помощи антенны, сориентированной в направлении заданного участка земной поверхности, принимают N ортогональных сигналов S1OTP…SNOTP, отраженных от наблюдаемого участка земной поверхности.

5. На борту приемной позиции при помощи антенны, сориентированной по направлению передающей позиции, принимают N ортогональных сигналов прямого распространения S1ПР…SNПР, непосредственно поступающих c N передающих позиций.

6. Из сигналов прямого распространения S1ПР…SNПР выделяют информацию о состоянии каждого передатчика и его носителя и о состоянии среды распространения.

7. На борту приемной позиции для каждой из соответствующих друг другу N пар прямых и отраженных сигналов записывают N радиолокационных голограмм, соответствующих N различным ракурсам облучения наблюдаемого участка земной поверхности каждым из носителей передатчика.

8. На борту приемной позиции синтезируют одновременно N разноракурсных радиолокационных изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности.

9. Производят совместный анализ набора из N разноракурсных РЛИ.

Решение по патенту включает сходные признаки: от 2 до N двухантенных систем, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи. Основными ограничениями данного метода являются:

1. Невозможность данного метода формировать протяженное РЛИ в передней зоне обзора.

2. Низкая разрешающая способность по азимутальной координате.

Причем за счет использования двухантенной системы возможно сократить количество приемопередающих позиций (ППП) на борту ЛА в составе многопозиционной радиолокационной системы.

Предлагается способ, позволяющий избежать указанных ограничений.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. В отличие от прототипа, способ реализуется с использованием N совмещенных ППП, расположенных на каждом из N летательных аппаратов. Кроме того, используется алгоритм синтезирования апертуры при переднебоковом обзоре, что позволяет повысить разрешающую способность по угловой координате. Предлагаемый способ позволяет функционировать в реальном масштабе времени.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является исключение слепых зон при фронтальном синтезировании апертуры для формирования радиолокационного изображения земной поверхности в передней зоне с высоким разрешением по угловой координате в реальном масштабе времени.

Данная задача решается за счет того, что предлагаемое изобретение

«Способ фронтального синтезирования апертуры антенны при обзоре земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы, включающий от 2-х до N двухантенных систем с фазированными решетками, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи,

отличающийся тем, что

многопозиционная радиолокационная система

представляет собой группу однопозиционных радиолокационных систем, являющихся приемопередающими позициями (ППП), расположенными на бортах летательных аппаратов (ЛА), устройство для обеспечения канала связи между ППП, при этом

фронтальный участок земной поверхности синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двухантенной системы каждой из ППП посредством переднебокового обзора, причем ППП находятся на расстоянии d друг от друга и расположены таким образом, что облучаемые зоны переднебокового обзора перекрываются,

отраженные радиолокационные сигналы, принятые двухантенными системами, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора каждого ЛА, используют для синтезирования наблюдаемого участка земной поверхности, где находится центр управления и производится обработка информации,

собираемой посредством систем связи от других ППП, в результате чего происходит формирование итогового фронтального радиолокационного изображения высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, при этом исключаются слепые зоны по ходу движения каждого ЛА».

Технический результат - получение радиолокационных изображений высокого разрешения РЛИ в реальном масштабе времени, в передней зоне обзора земной поверхности при синтезировании апертуры РЛС с борта N ЛА, исключая слепые зоны, при помощи многопозиционной бортовой РЛС.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлено: фиг. 1 - структурная схема передней зоны земной поверхности, количество ППП от 2-х до N; фиг. 2 - структурная схема приемопередающей позиции, в которую входит двухантенная система, бортовая радиолокационная станция, устройство синхронизации, устройство для обеспечения канала связи для обмена информацией между ППП и центром обработки и управления информации; фиг. 3 - структурная схема обмена и передачи информации между многопозиционной радиолокационной системой и центром обработки и управления информации; фиг. 4 - структурная схема центра управления и обработки информации.

Предлагаемый способ функционирует следующим образом. С блока управления команд поступает сигнал на устройство для обеспечения каналов связи. Система связи посылает управляющие сигналы по каналам связи на борт ЛА, где по этим командам устройство управления ППП формирует траекторию движения ЛА для достижения необходимого расположения ППП, в частности для достижения необходимого расстояния между ЛА. Кроме того, управляющие команды задают параметры для настройки двухантенной системы, синхронизатора, передатчика и приемника. После синхронного излучения сигналы, переотразившиеся на двухантенную систему, поступают в соответствующий приемник, далее на процессор обработки данных, где формируется РЛИ, и далее вместе с навигационными данными, параметрами антенны, передатчика поступают на устройство, обеспечивающее канал связи. С каждой из N ППП на систему связи центра управления и обработки поступает информация, которая обрабатывается на процессоре данных, который и формирует окончательное РЛИ в передней зоне обзора.

На фиг. 1 показано, как с ППП двухантенными системами синхронно облучают участок земной поверхности зондирующими сигналами таким образом, чтобы облучить с перекрытием весь передний фронт земной поверхности, используя переднебоковой обзор с перекрытием зон наблюдения соседних ППП.

Следует отметить, что центр обработки и управления может базироваться на одном из ЛА с дополнительной аппаратурой в соответствии с фиг. 4 или на наземном пункте.

В качестве носителя ППП может использоваться пилотируемый самолет, беспилотный ЛА.

Источники информации

1. Радиолокационные станции обзора Земли / под. ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.

2. Многофункциональные радиолокационные системы под ред. Б.Г. Татарского, М., ООО «Дрофа», 2007 г., стр. 24, 25, 174-195.

3. Способ наблюдения земной поверхности в передней зоне обзора бортовой рлс - патент РФ №2419109 МПК G01S 13/89, опубл. 20.05.2011.

4. Способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией - патент РФ №2423724, МПК G01S 13/89, опубл. 10.07.2011.

5. Способ получения радиолокационного изображения земной поверхности при помощи многопозиционной радиолокационной системы с синтезированной апертурой антенны - патент РФ №2278398, МПК G01S 13/90, В08В 9/04, опубл. 20.06.2006.

Способ фронтального синтезирования апертуры антенны при обзоре земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы, включающий от 2-х до N двухантенных систем с фазированными решетками, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи,
отличающийся тем, что
многопозиционная радиолокационная система
представляет собой группу однопозиционных радиолокационных систем, являющихся приемопередающими позициями (ППП), расположенными на бортах летательных аппаратов (ЛА), устройство для обеспечения канала связи между ППП, при этом
фронтальный участок земной поверхности синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двухантенной системы каждой из ППП посредством переднебокового обзора, причем ППП находятся на расстоянии d друг от друга и расположены таким образом, что облучаемые зоны переднебокового обзора перекрываются,
отраженные радиолокационные сигналы, принятые двухантенными системами, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора каждого ЛА, используют для синтезирования наблюдаемого участка земной поверхности, где находится центр управления и производится обработка информации,
собираемой посредством систем связи от других ППП, в результате чего происходит формирование итогового фронтального радиолокационного изображения высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, при этом исключаются слепые зоны по ходу движения каждого ЛА.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к радиоканалам передачи цифровой информации, конкретно, к космическим высокоскоростным радиолиниям (ВРЛ) передачи данных наблюдения с космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Способ измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой относится к радиолокации поверхности Земли с летательных аппаратов и может быть использован для одновременного формирования яркостных и скоростных портретов поверхности с высоким разрешением, точной привязкой к координатам местности и помехоустойчивостью.

Изобретение относится к геодезической системе глобального позицирования, обеспечивающей воздушно-базированное определение географических координат сопряженных точек изображения из изображений радара с синтезированной апертурой (SAR), при этом SAR изображения представлены в форме изображений Slant Range, и позиция съемки каждого SAR изображения известна, при этом из координат сопряженных точек изображения на SAR изображениях и соответствующих селекторных импульсов дальности определяют соответственно расстояние между каждой ячейкой разрешения на земной поверхности и каждой позицией съемки соответствующего SAR изображения, и на основании определенных расстояний и соотнесенных позиций съемки SAR изображений с применением эллипсоида WGS84 определяют географические координаты сопряженных точек изображения на SAR изображениях.

Изобретение предназначено для обнаружения и определения координат с высокой точностью наземных неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности в широком азимутальном секторе.

Изобретения могут быть использованы для получения радиолокационных изображений (РЛИ) земной поверхности с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА), размещаемых на космических аппаратах (КА).

Изобретение относится к способу идентификации и анализа устойчивых рассеивателей (PS) в последовательности цифровых изображений, полученных с помощью радиолокатора с синтезированием апертуры (SAR).

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиолокационных системах, установленных на подвижных объектах для картографирования земной (морской) поверхности а также поверхностей других планет.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим наведение на наземные цели или посадку ЛА по радиолокационным изображениям земной поверхности.

Изобретение относится к приемному тракту радиолокационных систем и предназначено для обеспечения высокопроизводительной первичной цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к области радиоподавления радиолокационных станций (РЛС), в частности, может быть использовано при разработке станций помех РЛС с синтезированной апертурой антенны (PCА).

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА). Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильного определения положения ЛА по радиолокационным изображениям (РЛИ) земной поверхности и расширение условий возможного применения бортовых радиолокационных средств ЛА, обеспечивающих возможность навигации ЛА по РЛИ земной поверхности. Технический результат изобретения достигается путем формирования в полете ЛА радиолокационного изображения земной поверхности в системе координат ″наклонная дальность - доплеровская частота″, преобразования этого изображения в набор РЛИ в нормальной земной системе координат с учетом априорно формируемых поправок к данным о высоте полета ЛА, счисляемым навигационным комплексом летательного аппарата, и последующей взаимокорреляционной обработки сформированных РЛИ с заранее подготовленным опорным (эталонным) радиолокационным изображением. 5 ил.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам (РЛС) наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции с линейной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в зоне видимости РЛС в виде совокупности пространственных координат отражающих элементов поверхности при меньшем числе каналов обработки и для более широкой диаграммы направленности антенны. Способ заключается в определении пространственных координат отражающих элементов поверхности, расположенных в элементах разрешения дальности и доплеровской частоты, и основан на совместном применении селекции по доплеровской частоте и амплитудного метода измерения координат. 4 табл.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для проверки идентификационных возможностей векторных одночастотных признаков распознавания объектов, к которым, в частности, относятся и доплеровские портреты воздушных объектов (ДП ВО). Достигаемый технический результат - повышение качества проверки идентификационных возможностей ДП ВО. Указанный результат обеспечивается привлечением к натурным экспериментам с реальными ВО дополнительной радиолокационной станции (РЛС), несущая частота которой отличается от частоты основной, используемой в экспериментах РЛС. Обе РЛС переводят в режим автоматического сопровождения по угловым координатам и дальности, и после отождествления отметок от ВО синхронно регистрируют отраженные ВО сигналы с помощью двухканального аналого-цифрового преобразователя, а затем сохраняют их в запоминающем устройстве в виде генеральных массивов амплитудно-фазовых отражений. Из генеральных массивов с параметрами отраженных сигналов выделяют синхронные и равные по числу элементов (длительности соответствующего интервала инверсного синтезирования) частные выборки отражений, из которых методом дискретного преобразования Фурье формируют комплексные спектральные вектора доплеровских портретов ВО и выделяют их огибающие, позволяющие сравнивать динамику эволюций структуры ДП, полученных в разных по частоте РЛС. 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения высоты полета летательного аппарата над земной, водной поверхностью, над поверхностью различных планет, а также при взлете и посадке. Достигаемый технический результат - снижение погрешности измерения высоты при изменении направления излучения, балльности, появлении брызг, перемещении поверхности слоя воды. Сущность изобретения в том, что измерение высоты полета осуществляется способом, основанным на измерении протяженности облучаемой площадки с помощью радиовысотомера или бортового радиолокатора. В связи с тем что измерение дальности до каких либо радиолокационных отражателей, расположенных в пределах диаграммы направленности бортовой антенны не осуществляется, имеет место устранение причины появления погрешностей в известных радиовысотомерах. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов (ДпП ВО) признаков идентификации, а именно частоты и амплитуды спектральных откликов, соответствующих рассеивающим центрам (РЦ) ВО. Достигаемый технический результат - высокая разрешающая способность по частоте, способствующая повышению информативности признаков идентификации, заключенных в структуре ДпП. Для достижения указанного результата методом линейного предсказания проводят проверку структуры ДпП ВО на возможное наличие в ней дополнительных спектральных составляющих, соответствующих РЦ на освещенной поверхности ВО, которые при проведении стандартной операции дискретного преобразования Фурье с комплексными значениями отражательной характеристики ВО по причине низкой разрешающей способности не выявляются. Данный способ позволяет в сформированных ДпП ВО наблюдать дополнительные спектральные отклики, что свидетельствует о повышении поперечного разрешения по частоте Доплера. 17 ил.
Наверх