Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта



Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта

 


Владельцы патента RU 2619769:

Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (RU)

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах с зондирующими сигналами, кодированными по фазе (фазокодоманипулированными сигналами), для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта за счет устранения влияния боковых лепестков сигналов, сжатых согласованными фильтрами, а также за счет устранения влияния взаимно корреляционных составляющих, обусловленных прохождением сигналов через несогласованные фильтры. Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, затем принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов, измерение осуществляют за два или более периода зондирования, при этом в качестве излучаемых радиосигналов на ортогональных поляризациях используют пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями, которые изменяют от периода к периоду зондирования таким образом, что обе дополнительные последовательности разворачиваются, а одна из них кроме этого инвертируется, затем сжатые согласованными фильтрами в каждом из периодов зондирования радиосигналы объединяют и по параметрам объединенных радиосигналов определяют соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах с зондирующими сигналами, кодированными по фазе (фазокодоманипулированными сигналами), для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.

Известен способ подавления боковых лепестков автокорреляционной функции широкополосного сигнала [Патент RU №2335782, МПК: G01S 7/36, опубликован 10.10.2008], в котором в каждом периоде зондирования излучают один из двух, согласованных друг с другом фазокодоманипулированных (ФКМ) сигналов. При приеме отраженных сигналов производят их сжатие (оптимальную фильтрацию) отдельно для каждого периода повторения зондирующих импульсов, после чего суммируют результаты сжатия отраженных сигналов с задержкой первого результата относительно второго на период зондирования, в соответствии с временным положением ФКМ сигналов. При этом если результаты сжатия имеют амплитуды боковых лепестков, равные по модулю, но противоположные по знаку, а также равные амплитуды их основных пиков, то уровень боковых лепестков результата суммирования будет равен нулю, а полезный сигнал (основной пик) увеличится в два раза.

В данном способе в качестве зондирующих сигналов используют дополнительные сигналы, кодированные в соответствии с дополнительными последовательностями [Теория сложных сигналов. Л.Е. Варакин. - М.: Советское радио, 1970, с. 367], которые также возможно использовать для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.

Недостаток данного способа заключается в невозможности измерения всех элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта.

В качестве прототипа для заявляемого способа выбран способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта [Патент RU №2204842, МПК: G01S 13/00, опубликован 20.05.2003], заключающийся в том, что при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, затем принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов. После этого измеряют параметры выходного радиосигнала каждого согласованного фильтра, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта.

В данном способе недостатком является то, что сжатые согласованными фильтрами сигналы имеют боковые лепестки, влияющие на точность измерения. Сжатый согласованным фильтром сигнал с точностью до постоянного множителя повторяет задержанную во времени копию автокорреляционной функции сигнала и содержит в своем составе основной пик и боковые лепестки. Основной пик является полезным сигналом, а боковые лепестки являются помехами, которые маскируют основные пики сжатых сигналов с меньшей энергией. Кроме этого боковые лепестки могут быть приняты за ложные сигналы.

Технический результат, на который направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта за счет устранения влияния боковых лепестков сигналов, сжатых согласованными фильтрами, а также за счет устранения влияния взаимно корреляционных составляющих, обусловленных прохождением сигналов через несогласованные фильтры.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, затем принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов. Измерение осуществляют за два или более периода зондирования. При этом в качестве излучаемых радиосигналов на ортогональных поляризациях используют пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями, которые изменяют от периода к периоду зондирования таким образом, что обе дополнительные последовательности разворачиваются, а одна из них кроме этого инвертируется. После чего сжатые согласованными фильтрами в каждом из периодов зондирования радиосигналы объединяют и по параметрам объединенных радиосигналов определяют соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта.

Сущность заявляемого способа измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта состоит в том, что при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы (осуществляют облучение объекта). После этого принимают одновременно все (четыре) ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов двумя, соответствующими по поляризации, каналами приемника. Для разделения ортогональных по структуре одинаково поляризованных составляющих отраженных радиосигналов выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов. При этом в качестве излучаемых радиосигналов на ортогональных поляризациях (например, горизонтальной и вертикальной) используют пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями (дополнительных сигналов).

Измерение поляризационной матрицы рассеяния объекта осуществляют за два или более периода зондирования. В каждом периоде зондирования излучают одновременно на ортогональных поляризациях пару дополнительных сигналов. При этом каждый из фильтров, на которые подают выходные радиосигналы каналов приемника, согласуют с одним дополнительным сигналом из пары использованных.

Кодирующие дополнительные последовательности пары излучаемых сигналов изменяют от периода к периоду зондирования по следующему правилу.

Если известна пара дополнительных последовательностей длины N, используемая в нечетных периодах зондирования: {аi} и {bi}, значения символов которых ai є {-1, 1}, bi є {-1, 1}, где i=0, .., N-1, то измененную пару дополнительных последовательностей {сi} и {di}, используемую в четных периодах зондирования, получают с помощью одного из соотношений:

или где i=0, .., N-1.

Согласно приведенным соотношениям обе дополнительные последовательности разворачиваются, а одна из них кроме этого инвертируется.

Если измерение выполняют, например, за два периода зондирования, то пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями {аi} и {bi} используют в первом (нечетном) периоде, а пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями {сi}, используют во втором (четном) периоде зондирования. При этом дополнительные последовательности и {di} используются для кодирования радиосигналов, излучаемых на одной поляризации, а дополнительные последовательности {bi} и {di} - на другой ортогональной поляризации.

Измененные таким образом излучаемые сигналы не теряют свойств дополнительных сигналов, что позволяет в процессе их обработки при осуществлении измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта избавиться от боковых лепестков, а также устранить взаимно корреляционные составляющие, обусловленные прохождением сигналов через несогласованные фильтры.

Сжатые согласованными фильтрами в каждом из периодов зондирования радиосигналы объединяют, после чего по параметрам объединенных радиосигналов определяют соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта.

В простейшем случае объединение реализуемо при суммировании результатов сжатия, полученных в двух периодах зондирования, в соответствии с временным положением зондирующих сигналов.

На чертеже представлена структурная схема устройства обработки принятых ортогонально поляризованных составляющих отраженных от объекта сигналов для двух периодов зондирования.

Данное устройство состоит из первого 1 и второго 2 одинаковых по структуре каналов обработки, соответствующих ортогональным поляризациям, и включает в себя первый управляемый оптимальный фильтр первого канала (УОФ11) 3, второй управляемый оптимальный фильтр первого канала (УОФ12) 4, первый элемент памяти первого канала (ЭП11) 5, второй элемент памяти первого канала (ЭП12) 6, первый сумматор первого канала (С11) 7, второй сумматор первого канала (С12) 8, первый управляемый оптимальный фильтр второго канала (УОФ21) 9, второй управляемый оптимальный фильтр второго канала (УОФ22) 10, первый элемент памяти второго канала (ЭП21) 11, второй элемент памяти второго канала (ЭП22) 12, первый сумматор второго канала (С21) 13 и второй сумматор второго канала (С22) 14.

Входы УОФ11 3 и УОФ12 4 соединены с первым входом устройства. Выход УОФ11 3 соединен с входом ЭП11 5 и со вторым входом С11 7, первый вход которого соединен с выходом ЭП11 5. Выход УОФ12 4 соединен с входом ЭП12 6 и со вторым входом С12 8, первый вход которого соединен с выходом ЭП12 6. Выходы С11 7 и С12 8 являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

Входы УОФ21 9 и УОФ22 10 соединены со вторым входом устройства. Выход УОФ21 9 соединен с входом ЭП21 11 и со вторым входом С21 13, первый вход которого соединен с выходом ЭП21 11. Выход УОФ22 10 соединен с входом ЭП22 12 и со вторым входом С22 14, первый вход которого соединен с выходом ЭП22 12. Выходы С21 13 и С22 14 являются соответственно третьим и четвертым выходами устройства.

Работает устройство следующим образом.

В первом периоде зондирования излучается пара дополнительных сигналов на ортогональных поляризациях, принимаются все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта сигналов, выходные радиосигналы двух ортогональных по поляризации каналов приемника поступают на первый и второй входы представленного устройства обработки. При этом УОФ11 3 и УОФ21 9 согласованы с первым дополнительным сигналом из пары, а УОФ12 4 и УОФ22 10 согласованы со вторым дополнительным сигналом из пары. УОФ11 3, УОФ12 4, УОФ21 9 и УОФ22 10 осуществляют сжатие принятых отраженных от объекта сигналов. После этого полученные результаты сжатия поступают соответственно в ЭП11 5, ЭП12 6, ЭП21 11, ЭП22 12 и сохраняются в них.

Во втором периоде зондирования используемая пара дополнительных сигналов изменяется в соответствии с предлагаемым правилом (обе кодирующие их дополнительные последовательности разворачиваются, одна из них кроме этого инвертируется). После этого измененная пара дополнительных сигналов излучается на ортогональных поляризациях, принимаются все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта сигналов, выходные радиосигналы двух ортогональных по поляризации каналов приемника поступают на первый и второй входы устройства обработки. При этом УОФ11 3 и УОФ21 9 согласованы с первым дополнительным сигналом из пары, а УОФ12 4 и УОФ22 10 согласованы со вторым дополнительным сигналом из пары. УОФ11 3, УОФ12 4, УОФ21 9 и УОФ22 10 осуществляют сжатие принятых отраженных от объекта сигналов, после чего полученные результаты сжатия поступают соответственно в ЭП11 5, ЭП12 6, ЭП21 11, ЭП22 12, а также на вторые входы С11 7, С12 8, С21 13 и С22 14. При этом на первые входы всех сумматоров поступают задержанные на период зондирования отсчеты сигналов, сжатых в предыдущем периоде зондирования. На выходе каждого из сумматоров будет присутствовать радиосигнал, полученный после объединения отсчетов сигналов, сжатых в двух периодах зондирования.

Результаты суммирования на первом, втором, третьем и четвертом выходах устройства будут соответствовать четырем ортогонально поляризованным составляющим отраженных от объекта радиосигналов, которые определяют поляризационную матрицу рассеяния объекта.

Управляемые оптимальные фильтры, использованные в схеме данного устройства, представляют собой обычные оптимальные фильтры, каждый из которых настроен на сигнал, используемый в текущем периоде зондирования. Поскольку подаваемый на схему зондирующий сигнал изменяется, то существует необходимость изменять характеристики оптимального фильтра вслед за изменением зондирующего сигнала. Именно этот факт отражает определение оптимального фильтра как управляемого.

Элементы памяти устройства задерживают отчеты сжатых сигналов на период зондирования, тем самым обеспечивая согласование их временного положения относительно результатов сжатия сигналов, принятых в соседних периодах зондирования. В данном устройстве обработки используются элементы памяти типа FIFO (First In, First Out), в которых обработка данных производится в том же порядке, что и поступление.

Таким образом, использование пары дополнительных сигналов в качестве излучаемых одновременно на двух ортогональных поляризациях с изменением их кодирующих дополнительных последовательностей от периода к периоду зондирования позволяет существенно повысить точность измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.

Промышленная применимость данного способа возможна, исходя из того, что все используемые операции практически реализуемы в цифровой технике, а также программным способом в вычислительной технике.

Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта, заключающийся в том, что при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов, отличающийся тем, что измерение осуществляют за два или более периода зондирования, при этом в качестве излучаемых радиосигналов на ортогональных поляризациях используют пару сигналов, кодированных дополнительными последовательностями, которые изменяют от периода к периоду зондирования таким образом, что обе дополнительные последовательности разворачиваются, а одна из них кроме этого инвертируется, после чего сжатые согласованными фильтрами в каждом из периодов зондирования радиосигналы объединяют и по параметрам объединенных радиосигналов определяют соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе взимания платы за проезд. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности контроля проезжающих транспортных средств за счет размещения антенной системы вдоль продольного направления контролирующего транспортного средства.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям, и может быть использовано при создании радиолокационных измерительных комплексов.

Изобретение относится к локационным способам и средствам измерения глубин морских акваторий с помощью эхолотов. Способ определения расстояния от объекта до источника электромагнитного поля путем излучения электромагнитного поля звукового диапазона в направлении дна, приема отраженного сигнала, измерения промежутка времени между моментом излучения до момента приема сигнала и вычисления по полученным результатам глубины посредством эхолота, в котором дополнительно измеряют скорость звука в диапазоне 1400-1600 м/с, с разрешением 0,001 м/с на горизонте установки излучателя и приемной антенны, а также на n-горизонтах по глубине в фиксированных точках, включая придонный горизонт, посредством профилографа скорости звука, установленного на автономном аппарате типа «SONOBOT», при этом также измеряют температуру воды, гидростатическое давление в диапазоне 10, 50, 100, 300 и 600 бар и электропроводность в тех же фиксированных точках, в которых измеряют скорость звука.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для построения обзорных радиолокационных станций с цифровыми антенными решетками. Достигаемый технический результат - уменьшение времени обзора и повышение точности измерения координат объектов.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения вероятности обнаружения целей. Достигаемый технический результат - снижение уровня боковых лепестков корреляционной функции для любых зондирующих сигналов при априорно неизвестных характеристиках приемо-передающего тракта.

Изобретение относится к области радиосвязи. Техническим результатом является повышение надежности классификации движущихся транспортных средств, а также обеспечение возможности одновременно классифицировать несколько транспортных средств.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.

Изобретение относится к устройствам ближней радиолокации и предназначено главным образом для обнаружения низколетящей сосредоточенной цели или плавательных средств на фоне сигналов, отраженных от распределенной морской поверхности и образованных облучением этой поверхности радиосигналом радиолокатора.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к системам безопасности мостов. Технический результат - обеспечение защиты моста со стороны акватории и контроль ситуации на мостах большой протяженности.

Изобретение предназначено для оценки параметров побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от элементов средств вычислительной техники (СВТ) при определении электромагнитной совместимости, а также может быть использовано при выявлении технических каналов утечки (ТКУИ) за счет ПЭМИ посредством определения зон разведдоступности.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям, и может быть использовано при создании радиолокационных измерительных комплексов.

Устройство предназначено для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть также использовано в качестве образцового приемника для калибровки средств измерения.

Изобретение относится к области определения радиолокационных характеристик объектов - эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) в режиме экспресс-анализа в условиях естественной фоновой обстановки штатными (принятыми в эксплуатацию), например, корабельными радиолокационными средствами и штатным надувным радиолокационным отражателем в реальных морских условиях.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при измерении эффективной площади рассеяния различных объектов радиолокации, соизмеримых и меньших длины волны.

Изобретение относится к радиотехническому испытательному оборудованию, предназначенному для проведения стендовых испытаний ракетных двигателей космических аппаратов, в частности для измерения электромагнитного излучения.

Установка для измерения эффективной площади рассеяния радиолокационных целей на моделях содержит: передатчик, приемник, двойной волноводный тройник, комплексную переменную нагрузку, приемно-передающую антенну, опору модели и компенсационную опору.

Изобретение относится к технике измерений, в частности к измерению интенсивности электромагнитного излучения с пространственным и поляризационным разрешением. Пироэлектрический детектор миллиметрового излучения выполнен на основе пироэлектрической пленки с системой считывания сигнала, в котором на поверхности пироэлектрической пленки размещен ультратонкий резонансный поглотитель, состоящий из диэлектрической пленки, с одной стороны которой, обращенной к падающему излучению, выполнен металлизированный топологический рисунок, образующий частотно избирательную поверхность и обеспечивающий поглощение на заданной длине волны миллиметрового излучения, а с обратной стороны нанесен сплошной слой с металлической проводимостью, который имеет с пироэлектрической пленкой надежный физический контакт, обеспечивающий эффективную передачу тепловой волны от поглотителя к пироэлектрической пленке.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей на уменьшенных моделях. Установка содержит передатчик, разделитель излучаемого и принимаемого сигналов, комплексную переменную волноводную нагрузку, приемник сигнала поля вторичного излучения модели и приемно-передающая антенну, безэховую камеру (БЭК), в окне торца которой установлена антенна электрической осью соосно продольной оси БЭК.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при решении проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также исследованию параметров вторичного излучения различных сред.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к микроволновым радиометрам, и может использоваться в дистанционном зондировании Земли, медицине, поиске радиотепловых аномалий и т.д. Заявлен нулевой радиометр, содержащий антенну, первый и второй высокочастотные переключатели, последовательно соединенные импульсный усилитель, фильтр высоких частот, синхронный фильтр низких частот, компаратор, блок управления, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к управляющим входам синхронного фильтра низких частот, первого и второго высокочастотных переключателей, а четвертый выход является выходной шиной радиометра, общая шина которого соединена со вторым входом компаратора, термостатированную плату, на которой установлен и находится с ней в тепловом контакте первый высокочастотный переключатель. В радиометр дополнительно введены установленная на термостатированной плате и находящаяся с ней в непосредственном тепловом контакте согласованная нагрузка, соединенная с первым входом первого высокочастотного переключателя, второй и третий входы которого подключены соответственно к высокочастотному короткозамыкателю и антенне, а выход через первый высокочастотный усилитель соединен с входом второго высокочастотного переключателя, первый и второй выходы которого через первый и второй полосно-пропускающие фильтры соответственно соединены с первым и вторым входами третьего высокочастотного переключателя, выход которого через последовательно соединенные второй высокочастотный усилитель и квадратичный детектор подключен к входу импульсного усилителя, причем управляющие входы второго и третьего высокочастотных переключателей объединены вместе. Технический результат - упрощение входной измерительной части нулевого радиометра при сохранении преимуществ нулевого метода измерений, упрощение конструкции, снижение массогабаритных параметров и увеличение надежности. 4 ил.
Наверх