Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений

Авторы патента:

Ермаков Андрей Александрович (RU)

Андросов Вячеслав Викторович (RU)

Татарников Сергей Юрьевич (RU)

Кривченков Дмитрий Николаевич (RU)

G01S7/41 - с использованием анализа эхосигналов, для характеристики цели; комплексной характеристики цели, поперечного сечения цели

G01S13/00 - Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы. Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны (с использованием акустических волн G01S 15/00; с использованием электромагнитных волн иных, чем радиоволны G01S 17/00).

Владельцы патента RU 2638559:

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 компенсации возникающих искажений (погрешности измерения). Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений 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, при этом для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции, после чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта, при этом измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют. 1 ил.

Из уровня техники известен способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта, заключающийся в том, что одновременно излучают на ортогональных поляризациях одинаковые по структуре радиосигналы на разных несущих частотах, принимают ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Одинаковые по поляризации составляющие отраженных радиосигналов, принятые каждым приемным каналом, разделяют за счет использования фильтров, настроенных на частоты, соответствующие частотам излученных радиосигналов, измеряют амплитуды и фазы каждой из выделенных ортогонально поляризованных составляющих отраженных радиосигналов и получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта [Д.Б. Канарейкин, М.В. Павлов, В.А. Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Сов. Радио, 1966, с. 118-124, с. 282-293].

В качестве прототипа для заявляемого изобретения выбран способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта [Патент RU №2204842, МПК G01S 13/00, опубликован 20.05.2003], в котором излучают одновременно на ортогональных поляризациях соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы на одной несущей частоте, одновременно принимают 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, измеряют параметры выходного радиосигнала каждого согласованного фильтра, определяющие соответствующий элемент поляризационной матрицы рассеяния объекта, и получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта.

Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в наличии методической погрешности измерения (искажений) поляризационной матрицы рассеяния объекта, обусловленной неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, обеспечивающих излучение и прием радиосигналов. Физическая реализация идентичных двух передающих и двух приемных каналов затруднительна, кроме того каждый из каналов изменяет свои параметры во времени, которые зависят от температуры и других внешних факторов.

Технический результат, на который направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта за счет компенсации возникающих искажений (погрешности измерения).

Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений 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. Для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции. После чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта. Измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют.

Сущность заявляемого способа измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений 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 одинаково поляризованных составляющих отраженных радиосигналов выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов. Для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты. После этого измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта. Измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют.

Весовые коэффициенты находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции:

- по контрольным целям с известными поляризационными характеристиками;

- по шумам на входе приемных каналов;

- по «пролазу» зондирующего сигнала из передающего в приемный канал в моменты излучения;

- по фоновым отражениям от земной поверхности (в бортовых РЛС).

В однопозиционных радиолокационных станциях объединение кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния в простейшем случае реализуемо, как вычисление:

- среднего арифметического кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния;

- квадратного корня из произведения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния.

Компенсация искажений, возникающих по причине неидентичности передающих и приемных каналов при измерении поляризационной матрицы рассеяния объекта реализуема с помощью устройства, структурная схема которого представлена на рисунке.

Данное устройство состоит из первого умножителя (У₁₁) 1, второго умножителя (У₁₂) 2, третьего умножителя (У₂₁) 3, четвертого умножителя (У₂₂) 4, сумматора (С_Х) 5, делителя на «два» (Д_Х) 6 и элемента памяти (ЭП) 7.

Первые входы У₁₁ 1, У₁₂ 2, У₂₁ 3 и У₂₂ 4 являются входами устройства (на схеме - «вход 11», «вход 12», «вход 21» и «вход 22»). Первый, второй, третий и четвертый выходы ЭП 7 соединены со вторыми входами У₁₁ 1, У₁₂ 2, У₂₁ 3 и У₂₂ 4 соответственно. Выход У₁₂ 2 соединен с первым входом С_Х 5, со вторым входом которого соединен выход У₂₁ 3. Выход С_Х 5 соединен с входом Д_Х 6. Выходы У₁₁ 1, Д_Х 6 и У₂₂ 4 являются выходами устройства (на схеме - «выход 11», «выход Х» и «выход 22» соответственно).

Работает устройство при измерении поляризационной матрицы рассеяния объекта следующим образом.

Принимаются все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Выходные радиосигналы двух ортогональных по поляризации каналов приемника поступают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов. Радиосигналы с выходов согласованных фильтров подают на входы представленного устройства обработки. При этом У₁₁ 1, У₁₂ 2, У₂₁ 3 и У₂₂ 4 осуществляют умножение радиосигналов на весовые коэффициенты, содержащиеся в ЭП 7. Весовые коэффициенты находят по объекту локации до излучения зондирующих радиосигналов и выполняют предварительную их запись в ЭП 7. Результаты умножения с У₁₁ 1 и У₂₂ 4 поступают на «выход 11» и «выход 22» схемы соответственно, а результаты умножения с У₁₂ 2 и У₂₁ 3 (кроссовые составляющие) - на соответствующие входы С_Х 5, который осуществляет их суммирование. После их суммирования результат делится на «два» при помощи Д_Х 6, с выхода которого объединенный результат обработки кроссовых составляющих поступает на «выход Х» схемы. В данном случае использование С_Х 5 и Д_Х 6 является одним из вариантов объединения кроссовых составляющих (вычисление среднего арифметического кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния). Результаты обработки сигналов на выходах устройства («выход 11», «выход Х» и «выход 22») будут соответствовать измеренным значениям поляризационных составляющих, отраженных от объекта радиосигналов, которые определяют поляризационную матрицу рассеяния объекта в однопозиционных радиолокационных станциях, с учетом равенства кроссовых составляющих.

Таким образом, использование весовых коэффициентов и объединения результатов обработки кроссовых составляющих принятых радиосигналов позволяет компенсировать искажения, обусловленные неидентичностью передающих и приемных каналов, и, следовательно, значительно повысить точность измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.

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

Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений, 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 для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции по контрольным целям с известными поляризационными характеристиками, а также по шумам на входе приемных каналов, по просачиванию зондирующего сигнала из передающего в приемный канал в моменты излучения, по фоновым отражениям, после чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта, объединяя измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта, с учетом их равенства.

Изобретение относится к способу детектирования вращающегося колеса транспортного средства. Предложен способ детектирования вращающегося колеса (1) транспортного средства (2), характеризующийся тем, что детектируют колесо (1) путем оценки допплеровского сдвига частоты отраженного колесом (1) и возвращенного с допплеровским сдвигом измерительного луча (6), испускаемого детекторным блоком (5), мимо которого проходит указанное транспортное средство (2).

Способ оценки параметров траектории объекта // 2610831

Изобретение относится к локационной технике и предназначено для использования в системах сопровождения подвижных объектов и системах наведения ракет. Достигаемый технический результат - повышение точности оценки параметров траектории сопровождаемого объекта в условиях неопределенности динамики его движения.

Радиолокационная станция // 2609144

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.

Способ и устройство детектирования колес // 2580947

Изобретение относится к способу и устройству детектирования (обнаружения) вращающегося колеса транспортного средства, которое движется по проезжей части в направлении движения, и колеса которого, по меньшей мере, частично открыты сбоку.

Способ и устройство для обнаружения вращающегося колеса // 2577516

Изобретение относится к способу и устройству обнаружения вращающегося колеса транспортного средства, которое движется по проезжей части в направлении движения и колеса которого, по меньшей мере, частично открыты сбоку.

Устройство повышения разрешающей способности по дальности // 2562065

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности на выходе приемного тракта радиолокационной станции.

Способ комбинированного сглаживания координат подвижной цели // 2556024

Изобретение относится к радиоэлектронике и касается принципов построения системы обработки гидроакустической или радиолокационной информации в части автоматического сопровождения подвижной цели.

Способ бесстробового автоматического сопровождения подвижной цели // 2551356

Изобретение относится к гидроакустике и радиолокации и может быть использовано в системе обработки информации для автоматического сопровождения подвижных целей.

Идентификация потенциально опасных веществ с помощью активных электромагнитных волн // 2515956

Изобретение относится к системам формирования изображения и может быть использовано для обнаружения скрытых предметов. Электрические свойства скрытых объектов, например диэлектрическая проницаемость, могут быть получены из информации о падающих, отраженных и пропущенных электромагнитных волнах в системе формирования изображения.

Система контроля внутреннего пространства машины // 2513045

Система контроля (20) внутреннего пространства машины (2), содержащая посылающий радарное излучение (28) во внутреннее пространство (6) радар (26), радарный приемник (34), принимающий отраженное во внутреннем пространстве (6) радарное излучение (32) и подающий его в виде принятого сигнала (36), блок (38) управления и обработки для определения фактической сигнатуры (40а) по принятому сигналу (36) и ее сравнения с хранящейся в памяти, представляющей бездефектную машину (2) заданной сигнатуры (40b), и блок (42) выдачи сигнала (46, 52а,b) дефекта при превышающем допуск (44) отклонении фактической сигнатуры (40а) от заданной сигнатуры (40b).

Способ радиолокационного обзора пространства (варианты) // 2638557

Изобретения (варианты) относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение накопления энергии в процессе электронного сканирования лучом фазированной антенной решетки (ФАР) с одномерным электронным сканированием и повышение помехозащищенности, при действии помехи в области боковых лепестков диаграммы направленности антенны.

Способ радиолокационного обзора пространства (варианты) // 2638550

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - обеспечение быстрого сканирования по азимуту и обеспечение высокого коэффициента усиления антенны при гибком управлении перемещением луча антенны в широко распространенных РЛС с фазированной антенной решеткой (ФАР), имеющих одномерное электронное сканирование по углу места.

Способ охранного мониторинга двух лежащих рядом дорог // 2634745

Изобретение относится к способам дистанционного охранного мониторинга местности и может быть использовано в случаях применения однопозиционного радиоволнового средства обнаружения (СО) для сигнализационного прикрытия двух лежащих рядом дорог, одна из которых имеет изгиб.

Ультразвуковая система обнаружения препятствий движению подвижного объекта // 2634603

Изобретение относится к ультразвуковым системам обнаружения препятствий, предназначенным для регистрации и обработки сигналов, получаемых с акустических датчиков, и может быть использовано в подвижных дистанционно-управляемых объектах военного или двойного назначения для определения расстояний до препятствий.

Способ дистанционного определения солености морской воды // 2631267

Изобретение относится к области электротехники, а именно к океанологическим измерениям, и может быть использовано для контроля солености морской воды на разных акваториях Мирового океана.

Устройство подавления боковых лепестков при импульсном сжатии симметрично усеченных многофазных кодов (варианты) // 2628475

Предлагаемые устройства относятся к радиолокационным и гидролокационным системам с импульсным сжатием многофазных кодов. Технический результат заключается в повышении качества сжатия сигналов, производится подавление боковых лепестков, возникающих в процессе сжатия, при котором обеспечивается увеличение числа многофазных кодов длины N, для всех значений временных сдвигов (отсчетов), исключая двух ±N, в которых относительный уровень боковых лепестков находится в диапазоне от -20 lgN -6 до -20 lgN -8 dB за счет использования симметрично усеченных кодов, образованных последовательным удалением равного числа первых и последних символов кодов большей длины.

Способ формирования диаграммы направленности цифровой антенной решеткой // 2627958

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам формирования диаграммы направленности цифровыми антенными решетками при обзоре пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС).

Способ радиолокационного обзора // 2626407

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при радиолокационном обзоре заданной зоны с помощью мобильных радиолокационных станций кругового обзора с антенной в виде одномерной фазированной антенной решетки с электронным управлением лучом по углу места и механическим вращением по азимуту.

Способ определения эффективной площади рассеяния воздушных объектов бортовой радиолокационной станцией // 2626018

Изобретение относится к радиолокации, в частности к способам определения эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов, и может быть использовано для расчета эффективной площади рассеяния летательных аппаратов в полете штатными средствами радиолокационных станций.

Радиолокационная станция кругового обзора "резонанс" // 2624736

Изобретение относится к обзорным радиолокационным станциям (РЛС), конкретно к РЛС кругового обзора со стационарными антеннами, и может быть использовано в системах контроля и управления воздушным движением (УВД).

Устройство для радиолокационного зондирования подстилающей поверхности // 2640291

Изобретение относится к классу геофизических приборов, предназначенных для исследований, не нарушающих структуры грунта, на глубины от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Достигаемый технический результат - расширение диапазона обрабатываемых значений сигналов, поступающих в ответ на подачу зондирующих импульсов, что позволяет без искажений принимать информацию с различных глубин зондирования, практически исключая искажения, связанные с нелинейностью входных характеристик приемных элементов. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит передающую часть и приемную часть. Передающая часть включает в себя последовательно связанные высоковольтный источник питания, формирователь зондирующих импульсов и передающую антенну, а приемная часть - последовательное связанные приемную антенну, средство обработки сигналов, средство представления результатов обработки сигналов. Средство обработки сигналов содержит двухканальный аналого-цифровой преобразователь, выходы которого подключены к входам средства объединения канальных сигналов преобразователя для передачи средству представления результатов обработки. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.