Claims (11)
1. Способ радиолокационного зондирования земных недр, заключающийся в том, что:1. The method of radar sounding of the earth's interior, which consists in the fact that:
формируют зондирующие сигналы в виде импульсов, причем каждый из этих сигналов имеет электромагнитное поле с круговой поляризацией и с частотой вращения вектора поляризации, изменяющейся в течение длительности каждого из зондирующих сигналов в пределах до 5-6 октав;generating probing signals in the form of pulses, each of these signals having an electromagnetic field with circular polarization and with a rotation frequency of the polarization vector that varies over the duration of each of the probing signals within 5-6 octaves;
осуществляют зондирование земных недр сформированными зондирующими сигналами;sounding the bowels of the earth by generated sounding signals;
при этом перед упомянутым зондированием формируют и излучают в направлении зондируемых земных недр пилот-сигнал в виде по меньшей мере одной пачки электромагнитных импульсов с дискретно изменяющимися от импульса к импульсу длительностью импульса и диапазоном изменения частоты вращения вектора поляризации;in this case, before the said sounding, a pilot signal is generated and radiated in the direction of the probed earth bowels in the form of at least one pack of electromagnetic pulses with pulse duration discretely varying from pulse to pulse and the range of variation of the frequency of rotation of the polarization vector;
принимают сигналы отраженных от зондируемых подповерхностных структур электромагнитных импульсов с помощью разнесенных радиоприемных устройств;receiving signals reflected from the probed subsurface structures of electromagnetic pulses using diversity radio receivers;
анализируют принятые сигналы для нахождения набора значений параметров зондирующего сигнала, при которых в спектре принятых сигналов наблюдается максимальное количество резонансных всплесков;analyze the received signals to find a set of probing signal parameter values at which the maximum number of resonant bursts is observed in the spectrum of the received signals;
выбирают на основании результатов упомянутого анализа значения параметров упомянутых зондирующих сигналов;selecting, based on the results of said analysis, the parameter values of said probing signals;
после чего и осуществляют упомянутое зондирование земных недр.after which they carry out the mentioned sounding of the earth's interior.
2. Способ по п.1, в котором формируют упомянутые зондирующие сигналы в виде нескольких пачек электромагнитных импульсов с выбранными на упомянутом этапе анализа длительностями сигналов и с изменяющимися от пачки к пачке диапазонами перестройки частоты вращения вектора поляризации, при этом границы диапазонов перестройки частоты вращения вектора поляризации соседних электромагнитных пачек примыкают друг к другу, а суммарный диапазон перестройки частоты вращения вектора поляризации составляет по меньшей мере 5-6 октав, причем верхняя граница частоты вращения вектора поляризации по меньшей мере в 20 раз меньше значения несущей частоты формируемых зондирующих сигналов.2. The method according to claim 1, in which said probing signals are formed in the form of several packs of electromagnetic pulses with signal durations selected at the said analysis stage and with ranges of tuning of the frequency of rotation of the polarization vector varying from pack to pack, while the boundaries of the ranges of tuning of the frequency of rotation of the vector polarizations of neighboring electromagnetic packs are adjacent to each other, and the total tuning range of the frequency of rotation of the polarization vector is at least 5-6 octaves, with the upper the rotational vector frequency polarization is at least 20 times less than the carrier frequency of the generated probing signals.
3. Способ по п.1, в котором упомянутый зондирующий сигнал излучают с использованием передающей антенной системы, содержащей М>1 пар полуволновых вибраторов, ортогональных друг другу в каждой паре, и механизм ориентации ее оптической оси, при этом формирование упомянутого зондирующего сигнала осуществляют путем амплитудной модуляции и фазовой манипуляции двух высокочастотных колебаний, подаваемых на каждую из упомянутых пар полуволновых вибраторов, причем управляющие сигналы фазовой манипуляции синхронизованы с модулирующими сигналами для амплитудной модуляции, при этом текущее значение частоты модулирующих сигналов для амплитудной модуляции колебаний несущей частоты определяет текущее значение частоты вращения вектора поляризации, которая не зависит от несущей частоты.3. The method according to claim 1, in which said probe signal is emitted using a transmitting antenna system containing M> 1 pairs of half-wave vibrators orthogonal to each other in each pair, and a mechanism for orienting its optical axis, wherein said probe signal is generated by amplitude modulation and phase manipulation of two high-frequency oscillations supplied to each of the aforementioned pairs of half-wave vibrators, and the phase-shift control signals are synchronized with the modulating signals for the amplitude modulation, the current value of the modulating signals for the amplitude modulation of the carrier frequency oscillations determines the current value of the frequency of rotation of the polarization vector, which is independent of the carrier frequency.
4. Способ по п.1, в котором:4. The method according to claim 1, in which:
выполняют в каждом из упомянутых разнесенных радиоприемных устройств предварительную обработку принятых сигналов, включающую в себя раздельную фильтрацию квадратурных составляющих поляризационной структуры принятых сигналов, их квантование и дискретизацию;in each of the aforementioned diversity of the radio receivers, preliminary processing of the received signals is performed, which includes separate filtering of the quadrature components of the polarization structure of the received signals, their quantization and sampling;
совместно обрабатывают полученные результаты предварительной обработки, в том числе вычисляют автокорреляционные функции и взаимные корреляционные функции для режима разнесенного приема квадратурных поляризационных составляющих сигнала и суммарного в пределах каждой пачки импульсов сигнала, принятого каждым из упомянутых радиоприемных устройств;jointly process the obtained results of pre-processing, including calculating the autocorrelation functions and mutual correlation functions for the diversity reception mode of the quadrature polarization components of the signal and the total signal within each burst of pulses received by each of the above-mentioned radio receivers;
идентифицируют отраженные от каждой выявляемой структуры земных недр сигналы и определяют с учетом координат точек проведения зондирования и величин баз при разнесенном приеме глубины залегания выявляемых структур, их геометрические и физические характеристики, при этом первоначально рассчитывают характеристики структур, выявляемых при минимальной скорости перестройки частоты вращения вектора поляризации, а затем последовательно рассчитывают характеристики структур, выявляемых по мере увеличения скорости перестройки частоты вращения вектора поляризации.they identify signals reflected from each detected structure of the Earth’s bowels and take into account the coordinates of the sensing points and the values of the bases with the diversity of reception of the occurrence depth of the detected structures, their geometric and physical characteristics, while the characteristics of the structures detected at the minimum speed of tuning of the frequency of rotation of the polarization vector are calculated , and then sequentially calculate the characteristics of structures detected as the speed of tuning of the frequency scheniya polarization vector.
5. Способ по п.1, в котором для обзора зондируемого пространства по угловым координатам управляют ориентацией оптических осей упомянутых передающей и приемных антенн.5. The method according to claim 1, in which the orientation of the optical axes of said transmitting and receiving antennas is controlled by viewing angular coordinates.
6. Система для радиолокационного зондирования земных недр, содержащая:6. A system for radar sounding of the earth's interior, containing:
радиопередающее устройство с передающей антенной, включающей в себя М>1 пар полуволновых вибраторов, ортогональных друг другу в каждой паре, и механизм ориентации ее оптической оси, причем упомянутая передающая антенна выполнена с возможностью формирования зондирующих сигналов в виде импульсов, и каждый из этих зондирующих сигналов характеризуется электромагнитным полем с круговой поляризацией и перестраиваемой по линейному закону частотой вращения вектора поляризации в течение длительности каждого из зондирующих сигналов;a radio transmitting device with a transmitting antenna including M> 1 pairs of half-wave vibrators orthogonal to each other in each pair, and a mechanism for orienting its optical axis, said transmitting antenna being configured to generate sounding signals in the form of pulses, and each of these sounding signals characterized by an electromagnetic field with circular polarization and a linearly tunable frequency of rotation of the polarization vector over the duration of each of the probing signals;
N>1 радиоприемных устройств, каждое из которых содержит приемную антенну, включающую в себя М>1 пар полуволновых вибраторов, ортогональных друг другу в каждой паре, и механизм ориентации ее оптической оси, причем упомянутая приемная антенна выполнена с возможностью приема сигналов, отраженных от зондируемых подповерхностных структур, одно из упомянутых радиоприемных устройств размещено на исследуемом участке местности совместно с упомянутым радиопередающим устройством для реализации режима совмещенного приема, а остальные из упомянутых радиоприемных устройств размещены на исследуемом участке местности с разнесением друг от друга для реализации режима разнесенного приема;N> 1 radio receivers, each of which contains a receiving antenna, including M> 1 pairs of half-wave vibrators orthogonal to each other in each pair, and a mechanism for orienting its optical axis, said receiving antenna being adapted to receive signals reflected from the probed subsurface structures, one of the said radio receivers is located on the studied area together with the said radio transmitting device for implementing the combined reception mode, and the rest of the mentioned radio receivers are located on the studied area with diversity from each other to implement the diversity mode;
N устройств передачи данных и позиционирования;N data transmission and positioning devices;
устройство управления;control device;
устройство адаптации параметров сигнала;a device for adapting signal parameters;
устройство обработки данных; иdata processing device; and
устройство топопривязки;topographic device;
при этом выход каждого из радиоприемных устройств через соответствующее устройство передачи данных и позиционирования соединен с соответствующим информационным входом устройства обработки данных, выходы устройства управления соединены с управляющими входами радиопередающего устройства, устройства обработки данных и механизмов ориентации оптических осей передающей и каждой из приемных антенн, второй выход каждого из устройств передачи данных и позиционирования соединен с соответствующим входом устройства топопривязки, выход которого соединен с дополнительным информационным входом устройства обработки данных, вход устройства управления соединен с выходом устройства адаптации параметров сигнала, вход которого соединен с выходом устройства обработки данных.wherein the output of each of the radio receiving devices through the corresponding data transmission and positioning device is connected to the corresponding information input of the data processing device, the outputs of the control device are connected to the control inputs of the radio transmitting device, data processing device and the orientation mechanisms of the optical axes of the transmitting and each of the receiving antennas, the second output each of the data transmission and positioning devices is connected to the corresponding input of the topographic location device, the output is cerned connected to an additional data input processing device, a control device input coupled to the output of the adaptation of parameters of a signal having an input coupled to an output of data processing apparatus.
7. Система по п.6, в которой модулятор выполнен с возможностью формирования сигналов амплитудной модуляции и фазовой манипуляции для двух высокочастотных колебаний, подаваемых на каждую из упомянутых пар полуволновых вибраторов, причем управляющие сигналы фазовой манипуляции синхронизованы с модулирующими сигналами для амплитудной модуляции, при этом текущее значение частоты модулирующих сигналов для амплитудной модуляции колебаний несущей частоты определяет текущее значение частоты вращения вектора поляризации, которая не зависит от несущей частоты.7. The system according to claim 6, in which the modulator is configured to generate amplitude modulation and phase-shift signals for two high-frequency oscillations supplied to each of the aforementioned pairs of half-wave vibrators, wherein the phase shift control signals are synchronized with modulating signals for amplitude modulation, wherein the current value of the frequency of the modulating signals for amplitude modulation of the oscillations of the carrier frequency determines the current value of the frequency of rotation of the polarization vector, which is independent from carrier frequency.
8. Система по п.6, в которой приемная антенна каждого из N радиоприемных устройств выполнена с возможностью разделения принятого отраженного сигнала на квадратурные составляющие поляризационной структуры сигнала.8. The system of claim 6, wherein the receiving antenna of each of the N radio receivers is configured to split the received reflected signal into quadrature components of the polarization structure of the signal.
9. Система по п.6, в которой каждое из радиоприемных устройств выполнено двухканальным по схеме синхродинного типа для предварительной обработки принятых сигналов, причем каждый из упомянутых каналов радиоприемного устройства включает в себя средства фильтрации, квантования и дискретизации соответствующей квадратурной составляющей поляризационной структуры сигналов.9. The system according to claim 6, in which each of the radio receivers is made of a two-channel synchrodin type scheme for preprocessing the received signals, each of the said channels of the radio receiving device including means for filtering, quantizing, and sampling the corresponding quadrature component of the polarization structure of the signals.
10. Система по п.9, в которой устройство обработки данных представляет собой программируемый процессор и выполнено с возможностью исполнения пакета взаимосвязанных программ, предназначенных для:10. The system according to claim 9, in which the data processing device is a programmable processor and is configured to execute a package of interconnected programs designed for:
осуществления совместной обработки результатов предварительной обработки путем вычисления автокорреляционных и взаимных корреляционных функций для режима разнесенного приема квадратурных поляризационных составляющих сигнала и суммарного в пределах каждой пачки импульсов сигнала, принятого каждым из упомянутых радиоприемных устройств;joint processing of the preliminary processing results by calculating the autocorrelation and mutual correlation functions for the diversity reception mode of the quadrature polarization components of the signal and the total signal within each burst of pulses received by each of the above-mentioned radio receivers;
выявления структур в зондируемых недрах по наличию структурно-параметрических поляризационных резонансов в спектре принятых отраженных сигналов;revealing structures in the probed bowels by the presence of structurally parametric polarization resonances in the spectrum of the received reflected signals;
определения частот поляризационных резонансов и соответствующих времен запаздывания сигналов, отраженных от каждой из выявленных структур;determining the frequencies of polarization resonances and the corresponding delay times of the signals reflected from each of the detected structures;
идентификации интерференционных резонансов для каждой из выявленных структур;identification of interference resonances for each of the detected structures;
определения глубин залегания выявленных структур, их геометрических и физических характеристик с учетом координат точек проведения зондирования и величин баз при разнесенном приеме;determining the occurrence depths of the revealed structures, their geometric and physical characteristics, taking into account the coordinates of the sensing points and the values of the bases with diversity reception;
определения коэффициента поглощения электромагнитных волн в зондируемых недрах; иdetermination of the absorption coefficient of electromagnetic waves in the probed bowels; and
построения двумерных и трехмерных изображений и геологической интерпретации полученных результатов, через которые последовательно проходит принятый сигнал;construction of two-dimensional and three-dimensional images and geological interpretation of the results through which the received signal passes sequentially;
а также для осуществления анализа пилот-сигнала.as well as for the analysis of the pilot signal.
11. Система по п.6, в которой устройство управления содержит программируемый процессор и двухканальный цифроаналоговый преобразователь, предназначенный для сопряжения упомянутого программируемого процессора со входами и выходами устройства управления, при этом программируемый процессор выполнен с возможностью исполнения пакета взаимосвязанных программ, предназначенных для:11. The system according to claim 6, in which the control device comprises a programmable processor and a two-channel digital-to-analog converter designed to interface said programmable processor with the inputs and outputs of the control device, while the programmable processor is configured to execute a package of interrelated programs for:
формирования пилот-сигнала в виде пачки импульсов с изменяющимися дискретно от импульса к импульсу длительностью и диапазоном перестройки частоты вращения вектора поляризации;generating a pilot signal in the form of a burst of pulses with varying discrete from pulse to pulse duration and tuning range of the rotation frequency of the polarization vector;
формирования зондирующего сигнала, адаптированного на основе анализа пилот-сигнала; иgenerating a sounding signal adapted based on the analysis of the pilot signal; and
управления механизмами ориентации оптических осей упомянутых передающей и каждой из приемных антенн.
control mechanisms for orienting the optical axes of said transmitting and each of the receiving antennas.