RU2004102190A - Способ повышения радиолокационного разрешения, система для его осуществления и способ дистанционного выявления системой малоразмерных объектов - Google Patents

Claims (24)

1. Способ повышения радиолокационного разрешения, включающий получение отраженных сигналов при соответствующем обследовании поверхности, отличающийся тем, что эти сигналы получают с помощью когерентного радиолокационного зондирования участков поверхности в секторах наблюдения (10-50)° под ракурсами обследования в диапазоне ±75°, полученные сигналы запоминают в виде соответствующих радиоизображений, после чего для каждого ракурса обследования формируют радиоизображения, соответствующие совокупности сигналов радиоизображений, получаемых по сечениям, параллельным направлению соответствующего ракурса, в проекциях на плоскость, перпендикулярную этим направлениям, а затем производят Фурье-преобразование сформированных проекций радиоизображений, по совокупностям которых для каждого участка с помощью метода реконструктивной вычислительной томографии, например преобразования Радона, формируют соответствующую суммарную квазиголограмму с последующим восстановлением по ней с помощью двухмерного обратного Фурье-преобразования радиоизображения соответствующих участков с увеличенным разрешением.

2. Система дистанционного выявления малоразмерных объектов, включающая радиолокационный датчик, связанный с вычислительным устройством, своим выходом подключенным к индикатору, отличающаяся тем, что в нее введены блок согласования, блок формирования радиолокационного изображения, классификатор, два блока памяти, блок определения координат, блок синхронизации, печатающее и радиопередающее и радиоприемное устройства, а также дополнительные индикатор и вычислительное устройство, причем радиолокационный датчик, первым выходом подключен к первому входу блока согласования, своим выходом соединенного с первым входом блока формирования радиолокационного изображения, подключенного к первому входу первого блока памяти, выходом соединенного с первым входом радиопередающего устройства, вторым (управляющим) входом подключенного к первому выходу вычислительного устройства, вторым выходом соединенного со вторым (управляющим) входом первого блока памяти, группой выходов соединенного с первой группой входов радиолокационного датчика, а третьим выходом подключенного ко входу блока синхронизации, своими первым и вторым выходами соединенного со вторыми (синхронизирующими) входами соответственно блока согласования и блока формирования радиолокационного изображения, а группой выходов подключенного ко второй группе входов радиолокационного датчика, вторым выходом соединенного с третьим входом блока согласования, при этом вычислительное устройство входом-выходом соединено со входом-выходом первого блока памяти, а пятым и шестым выходами подключено соответственно к первым входам индикатора и блока определения координат, своими первым и вторым выходами соответственно соединенного с первым входом вычислительного устройства и вторым входом индикатора, а радиовходом связанного с радиовходом системы, причем радиопередающее устройство своим радиовыходом связанно с радиовходом радиоприемного устройства, выходом подключенного к первому входу второго блока памяти, своим выходом подключенного к первому входу классификатора, выходом соединенного с первым входом дополнительного вычислительного устройства своими первым, вторым и третьим выходами подключенного соответственно ко вторым входам радиоприемного устройства, второго блока памяти и классификатора, четвертым и пятым выходами соединенного с первыми входами второго индикатора и печатающего устройства соответственно, а входом-выходом соединенного с входом-выходом второго блока памяти, при этом входы вычислительного и дополнительного вычислительного устройств подключены соответственно к первому и второму входам системы, выход печатающего устройства связан с выходом системы, оптические выходы индикаторов связаны с соответствующими оптическими выходами системы, а группа радио-входов-выходов радиолокационного датчика связана с соответствующей группой входов-выходов системы.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что радиолокационный датчик содержит фазированную антенную решетку, состоящую из N независимо подключенных приемо-передающих модулей, где, например N=1, ..., 24, сумматор, два коммутатора, генератор, модулятор и блок формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей, причем приемо-передающие модули первыми электрическими входами соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, первым входом подключенного к первому выходу генератора, а вторым входом соединенного с первым выходом блока формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей, вторые электрические входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, первым входом соединенного со вторым выходом блока формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей, а вторым входом подключенного к первому входу первой группы входов радиолокационного датчика, первым выходом соединенного с выходом сумматора, соответствующими входами подключенного к выходам соответствующих приемо-передающих модулей, а вторым выходом соединенного с выходом генератора, первым входом подключенного к выходу модулятора, своим первым входом соединенного с третьим входом первой группы входов, а вторым входом подключенного к первому входу второй группы входов радиолокационного датчика, при этом второй и третий входы второй группы входов радиолокационного датчика соединены со вторыми входами соответственно генератора и блока формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей, которые радио-входами-выходами связаны с соответствующими радио-входами-выходами радиолокационного датчика.

4. Способ дистанционного выявления малоразмерных объектов, включающий их поиск, обнаружение и распознавание и основанный на обследовании с борта летательного аппарата (ЛА) подстилающей поверхности путем ее радиолокационного зондирования и обработке полученных отраженных сигналов, отличающийся тем, что обследование подстилающей поверхности в зоне предполагаемого нахождения малоразмерных объектов, например на минном поле, производят при облете ЛА этого поля путем его сканирования с одновременным радиолокационным зондированием при формировании, например, бортовой радиолокационной станцией (РЛС) или установленными на борту ЛА радиолокационными датчиками (РЛД) режима синтезированной апертуры, а также путем пошагового дискретного поворота луча антенн РЛД на заданный угол в каждом предварительно выбранном элементарном интервале обследования и определением координат мест отражения соответствующих сигналов при каждом шаге поворота луча в этих интервалах обследования, причем полученные при зондировании отраженные сигналы и координаты соответствующих этим сигналам участков подстилающей поверхности запоминают, а затем формируют соответствующие этим отраженным сигналам радиоизображения, которые также запоминают, и при этом накапливают радиоизображения полученные при зондировании каждого участка под разными ракурсами, а после этого накопления преобразуют их в радиоизображения этих участков с увеличенной разрешающей способностью зондирования, затем сравнивают величины интенсивностей сигналов от преобразованных радиоизображений с уровнем порогового сигнала, а на участках, где величина интенсивности превышает пороговый уровень, по плотности расположения на соответствующих участках этих сигналов вначале определяют наличие малоразмерных объектов и координаты мест их нахождения, потом дополнительно формируют радиоизображения мест нахождения малоразмерных объектов и сопоставляют их с соответствующими эталонными изображениями, причем обследование проводят в "привязке", например к характерным точкам подстилающей поверхности и/или к предварительно установленным в зоне обследования специальным реперам, например, к радиомаякам и/или оптическим отражателям.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что зондирование подстилающей поверхности осуществляют в диапазоне, например дециметровых радиоволн, а зондирующие сигналы формируют в виде повторяющейся во времени ограниченной последовательности когерентных импульсов на различных несущих частотах.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что синтезирование апертуры антенны проводят в течение времени длительности импульсов, имеющих одинаковые несущие частоты на каждом элементарном интервале обследования.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что элементарный интервал обследования выбирают равным 0,5-2,0 с.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что отраженные сигналы запоминают в виде массива данных, представляющего собой, например, n-мерное (где, например, n=4) представление величин этих отраженных сигналов, а также сигналов, соответствующих координатам мест отражения, и углов сканирования соответствующих мест отражения на обследованных участках подстилающей поверхности.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что значения величин интенсивности сигналов для обнаружения находящихся на подстилающей поверхности и/или заглубленных малоразмерных объектов получают путем, например суммирования величин сигналов преобразованных радиоизображений, полученных при каждом пролете ЛА и отраженных от одних и тех же точек поверхности, с последующим соответствующим отнесением к координатам на этой поверхности результирующих сигналов после их сравнения с пороговыми сигналами.

10. Способ по п.4, отличающийся тем, что преобразованные радиоизображения получают путем формирования, например с помощью преобразования Радона, из радиоизображений отраженных сигналов, полученных при обследовании соответствующих участков подстилающей поверхности, квазиголограмм с последующим их восстановлением в радиоизображения этих участков с увеличенным разрешением.

11. Способ по п.4, отличающийся тем, что при распознавании используют признаки, полученные при обработке запомненных совокупностей сигналов, отраженных от мест нахождения малоразмерных объектов при разных ракурсах их обследования, в виде восстановленных из квазиголограмм радиоизображений соответствующего малоразмерного объекта.

12. Способ по п.4, отличающийся тем, что выделение признаков, сопоставление их с соответствующими эталонами и последующую классификацию объектов производят с помощью алгоритмов, работающих на принципах обработки с помощью нейронных сетей, например по алгоритму Кохонена.

13. Способ по п.4, отличающийся тем, что обследование предполагаемого минного поля производят путем его облета со сканированием и соответствующем зондировании каждого участка подстилающей поверхности при трех и более ракурсах.

14. Способ по п.4, отличающийся тем, что после обнаружения мест нахождения малоразмерных объектов вокруг этих мест осуществляют облет с соответствующим сканированием и зондированием этих участков подстилающей поверхности в "телескопическом" режиме.

15. Способ по п.4, отличающийся тем, что величину шага дискретного поворота радиолокационного луча антенны РЛС выбирают соответствующей ширине этого луча в горизонтальной плоскости.

16. Способ по п.4, отличающийся тем, что заданный угол поворота радиолокационного луча антенны выбирают соответствующим углу охвата участка сектором предельных отклонений этого луча антенны.

17. Способ по п.4, отличающийся тем, что маяки и/или отражатели устанавливают путем, например, их сбрасывания с борта ЛА при его полете.

18. Способ по п.4, отличающийся тем, что маяки и/или отражатели устанавливают на границах минного поля, например, по его периметру.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что расстояние между маяками и/или отражателями выбирают соответствующим ширине полосы обследования при разовом пролете ЛА.

20. Способ по п.4, отличающийся тем, что маяки и/или отражатели устанавливают по периметру минного поля и на участках подстилающей поверхности, на которых обнаружены малоразмерные объекты.

21. Способ по п.4, отличающийся тем, что на участках подстилающей поверхности, на которых обнаружены малоразмерные объекты устанавливают оптические средства разметки.

22. Способ по п.4, отличающийся тем, что при обследовании минного поля его облет осуществляют по маршруту от каждого установленного, например, по периметру радиомаяка к каждому другому радиомаяку, причем заранее определяют координаты этих маяков, например, в земной системе координат.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что при обследовании минного поля в качестве исходной (начальной) точки выбирают местонахождение радиомаяка, например, установленного в точке периметра минного поля.

24. Способ по п.4, отличающийся тем, что сигналы радиомаяков, установленных на границах минного поля и на участках подстилающей поверхности, на которых обнаружены малоразмерные объекты, выбраны с отличающимися по частоте излучаемыми сигналами.