RU2066059C1 - Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели - Google Patents

Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели Download PDF

Info

Publication number
RU2066059C1
RU2066059C1 RU93057639A RU93057639A RU2066059C1 RU 2066059 C1 RU2066059 C1 RU 2066059C1 RU 93057639 A RU93057639 A RU 93057639A RU 93057639 A RU93057639 A RU 93057639A RU 2066059 C1 RU2066059 C1 RU 2066059C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
radar
center
tracking
target tracking
Prior art date
Application number
RU93057639A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93057639A (ru
Inventor
Д.Г. Митрофанов
Original Assignee
Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ filed Critical Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ
Priority to RU93057639A priority Critical patent/RU2066059C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2066059C1 publication Critical patent/RU2066059C1/ru
Publication of RU93057639A publication Critical patent/RU93057639A/ru

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Способ построения радиолокационного изображения (РЛИ) в РЛС с инверсным синтезом апертуры, суммарно-разностной обработкой и узкополосным зондирующим сигналом. Изобретение относится к радиолокационной технике и может применяться для распознавания воздушных целей. Цель изобретения <196> сократить время получения РЛИ и обеспечить повышение достоверности распознавания цели методом учета в нем признаков РЛИ. Для этого предлагается анализировать доплеровские спектры цели, полученные для разных ракурсов сопровождения, определять доплеровскую частоту центра сопровождения цели (ЦСЦ) и строить РЛИ рассеивающих центров (РЦ) относительно ЦСЦ в четырех квадрантах по вычисленным значениям расстояний от ЦСЦ до РЦ и значениям углов между линейной скоростью вращения РЦ вокруг ЦСЦ и ее радиальной составляющей. РЛИ цели получается в виде совокупности точек или окружностей, радиус которых пропорционален ЭПР РЦ, в системе координат поперечная <196> продольная дальность. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсной РЛМ или в РЛС непрерывного излучения для получения двумерного радиолокационного изображения (РЛИ) и распознавания по нему воздушной цели. Известен способ построения двумерного изображения воздушной цели (1), который предполагает использование для зондирования сверхширокополосных сигналов и применения принципа инверсного радиолокационного синтезирования апертуры (ИРСА) в сочетании с алгоритмом адаптивного диаграммоформирования.
Известны также способ построения РЛИ за счет обработки сигналов доплеровских частот, а также устройство для его реализации, которые могут быть применены в отношении воздушной цели, совершающей при прямолинейном движении угловые перемещения вокруг взаимно-ортогональных осей (2). Находясь на одной из осей вращения, локальный рассеивающий центр (РЦ) участвует во вращательном движении только относительно другой оси. Получение РЛИ возможно, если могут быть определены два или несколько таких РЦ, лежащих на одной оси вращения. Данные РЦ будут иметь аналогичные, с точностью до некоторого коэффициента, законы изменения доплеровских частот. На основе этого вычисляются средние значения угловых скоростей и значения корреляционных функций, связанных с ними. Величины корреляционных функций РЦ, вращающихся относительно взаимно-ортогональных осей, позволяют определить положения данных РЦ в двумерной системе координат. Для определения корреляционных зависимостей РЦ в данном способе предложено сопровождать цель десятки, сотни секунд и проводить при этом анализ доплеровских частот, разрешая отдельные РЦ. Известно, что современные методы доплеровского частотного анализа для разрешения отдельных РЦ могут быть реализованы в РЛС сопровождения при значительно меньших временах контакта с целью.
Целью изобретения является сокращение времени построения РЛИ, ведущее к возможности использования признаков РЛИ в распознающих автоматах ЗРК малой дальности, чем достигается повышение достоверности распознавания. Поставленная цель достигается тем, что в РЛС с узкополосным зондированием применяются метод ИРСА и в запоминающем устройстве формируются доплеровские спектры (ДС) отраженного от цели сигнала, полученные для двух различных ракурсов сопровождения через непродолжительный (1-2 с) интервал времени, а затем производится сравнительный анализ полученных ДС, вследствие того, что с изменением ракурса сопровождения гармоники РЦ в ДС будут менять свое положение на оси частот, что обусловлено вторичным эффектом Доплера, можно определить характер и величину изменения доплеровской частоты для каждого из РЦ. За доплеровскую частоту РЦ принимается значение, соответствующее максимуму гармонической составляющей в ДС. Разрешение гармоник РЦ в спектре отраженного сигнала достигается применением метода ИРСА и весовой функции специального вида (например, функции Хэмминга). Изменение доплеровских частот гармоник РЦ происходит за счет относительного вращения РЦ вокруг центра сопровождения цели (ЦСЦ), называемого иначе эффективным центром сопровождения совокупности излучателей. Предлагаемый способ предполагает расчет доплеровской частоты ЦСЦ, которая может быть вычислена при использовании пеленгатора с суммарно-разностной обработкой сигнала из выражения:
Figure 00000002
(1)
где fΔi) величина сигнала в разностном канале пеленгатора, полученного с направления на i-и РЦ,
fΣi) величина сигнала в суммарном канале пеленгатора, полученного с направления на i-и РЦ,
σi эффективная площадь рассеяния (ЭПР) i-го РЦ,
δ(ω) дельта-функция от круговой частоты ω,,
N количество РЦ на поверхности цели, которые разрешаются при ИРСА.
Для определения характера и величины изменения доплеровской частоты i-го РЦ начало отсчета (нуль) частотной оси переносится в точку, соответствующую значению доплеровской частоты ЦСЦ. Такой перенос позволяет провести анализ изменений, произошедших с составляющими ДС за интервал времени
Figure 00000003

На фиг. 1 видно, что взаимное положение гармоник РЦ в момент t'0: f'1, f'2, f'3, f'4 и момент времени t"0: f"0, f"1, f"2, f"3, f"4 в общем случае различно. Это не противоречит физической сущности, так как с течением времени угловое положение РЦ относительно ЦСЦ меняется, а значит, изменяются и проекции линейных скоростей поворота РЦ на линию визирования цели (ЛВЦ), которые определяют положение гармоник РЦ в ДС относительно доплеровской частоты ЦСЦ. С изменением ракурса сопровождения цели радиальная скорость ЦСЦ также будет изменяться. Из этого следует, что определять по формуле (1) доплеровскую частоту ЦСЦ необходимо два раза (в моменты времени t'o и t"o, соответствующие серединам интервалов синтезирования). Именно относительно доплеровской частоты ЦСЦ происходит изменение положения гармоник РЦ на оси частот, обусловленное исключительно поворотом совокупности локальных отражателей вокруг ЦСЦ. Сопоставив между собой ДС цели, полученные с помощью ИРСА и смещенные по оси частот на величину, определяемую доплеровской частотой ЦСЦ, определяется характер изменения доплеровской частоты i-го РЦ, по которому данный РЦ относится в один из 4-х квадрантов плоскости изображения. Плоскость изображения в пространстве реально будет представлять собой плоскость, перпендикулярную оси вращения и проходящую через вектор линейной скорости и ЛВЦ. Отнесение РЦ в различные квадранты производится по следующему правилу: 1 квадрант частота гармоники положительная, т.е. больше частоты ЦСЦ и расчет по абсолютному значению, 2 квадрант частота гармоники отрицательная, т.е. меньше частоты ЦСЦ и уменьшается по абсолютному значению, 3 квадрант частота гармоники отрицательная и увеличивается по абсолютному значению, 4 квадрант - частота гармоники положительная и уменьшается по абсолютному значению. Для угла γ между вектором скорости цели
Figure 00000004
и ЛВЦ справедливо
γ = Arccos(vr/v) (2),
где vr радиальная скорость цели. Если обозначить через
Figure 00000005
разность вторичных доплеровских частот i-го РЦ в моменты времени t"o и t'o, то разность радиальных скоростей i-го РЦ в указанные моменты времени определяется
Δvri(Δt)= λΔFgi(Δt)/2 (3),
где λ длина волны зондирующего сигнала.
Интервал времени Dt не должен превышать 1-2 с для того, чтобы гармоники ДС, соответствующие определенным РЦ, с достаточной вероятностью не менялись местами, а лишь смещались по оси частот. Значения центральных частот гармоник РЦ в ДС запоминаются, а сами гармоники нумеруются. Для гармоник с одинаковыми номерами определяется знак частоты Доплера относительно доплеровской частоты ЦСЦ и знак разности ΔFgi(Δt) Это позволяет определить квадрант, в котором строится РЛИ-го РЦ, и выбрать правило построения РЛИ. После выбора квадранта производится расчет величины угла между линейной и радиальной скоростями i-го РЦ. Поясняя расчетные зависимости для РЦ, отнесенного в 1 квадрант, рассмотрим фиг.2. Здесь ξ1i и ξ2i обозначены углы между линейной скоростью поворота i-го РЦ Vi и ее проекцией на ЛВЦ Vri в моменты времени t'o и t"o. Выбранный для анализа i-й РЦ расположен на удалении ρi от ЦСЦ. Угол Δγ соответствует изменению ракурса локации цели за время Dt и рассчитывается по формуле
Δγ= Δtγ′= Δtvsinγ/R, (4)
где γ′ = vsinγ/R угловая скорость поворота цели, R наклонная дальность до цели.
Из фиг.2 видно, что
Figure 00000006
(5)
Но ξ1i2i= Δγ, откуда
sin[(ξ1i2i)/2] =sin(Δγ/2)..
Кроме того
sin[(ξ1i2i)/2] =sin(ξ2i+Δγ/2)..
Величина угла ξ2i рассчитывается по формуле:
Figure 00000007
(6)
Таким образом
Figure 00000008
(7)
Решая уравнение (7) относительно ρi, получим:
Figure 00000009
(8)
Зная расстояние ρi от i-го РЦ до ЦСЦ, вычисляется линейная скорость данного РЦ:
Figure 00000010
(9)
Учитывая, что
Figure 00000011
угол ξri определяется как
Figure 00000012
(10)
или в значениях доплеровской частоты
Figure 00000013
(11)
Функция Arccos в (11) содержит величины, известные из сравнения ДС. Проведя рассуждения для РЦ, отнесенных при анализе в другие квадранты, получаются аналогичные результирующие выражения. Величина через значения доплеровских частот выражается как
Figure 00000014
(12).
Формирование РЛИ всего объекта производится следующим образом: при отнесении i-го РЦ в соответствующий квадрант, в данном квадранте определяется точка, лежащая на дуге окружности радиуса ρi, касательная в которой к этой дуге составляет с радиальным направлением для 1 и 4 квадрантов и сему противоположным для 2 и 3 квадрантов угол, рассчитанный в соответствии с (11). В плоскости изображения формируется совокупность точек по числу гармоник в ДС. Так как интенсивность спектральных составляющих ДС пропорциональна величине
Figure 00000015
, то учитывая некоторый масштабный коэффициент, можно вычислить локальную ЭПР каждого РЦ. Для большей информативности РЛИ предлагается проводить вокруг точки, соответствующей i-му РЦ, окружность, радиус которой пропорционален его ЭПР. РЛИ соответствует реальной геометрической конфигурации цели в двумерной системе координат "азимут наклонная дальность". Полное время, затрачиваемое на построение РЛИ, определяется интервалами, необходимыми для двух последовательных операций по инверсному синтезированию апертуры и временем, необходимым для незначительного изменения (не более 0,5) ракурса сопровождения цели между ними. Интервал времени синтезирования не должен превышать 1 с, а время на изменение ракурса составляет 1-2 с. Весь цикл обработки сигнала для формирования РЛИ цели занимает не более 3,5 секунд, что соответствует требованиям своевременного распознавания цели РЛС.
Используемая литература
1. Стайнберг Б.Д. Формирование РЛИ самолета в диапазоне СВЧ. Пер. с англ. ТИИЭР. 1988, N 12, Т.76, стр. 26-46.
2. Заявка 2189962. Великобритания, МКИ G 01 S 13/89, оп. 4.11.87.

Claims (1)

  1. Способ построения двумерного радиолокационного изображения в РЛС сопровождения прямолинейно движущейся цели, заключающийся в том, что анализируют доплеровские частоты сигнала, отраженного совокупностью рассеивающих центров цели, отличающийся тем, что при сопровождении прямолинейно движущейся цели для двух равных, но смещенных на 1 2 с интервалов инверсного радиолокационного синтезирования апертуры (не превышающих 1 с), выделяют сигналы цели, содержащие спектры доплеровских частот, соответствующие серединам интервалов
    Figure 00000016
    определяют доплеровскую частоту сигнала, соответствующую центру сопровождения цели G(ω) в данные моменты времени, определяют угловую скорость поворота цели γ′, определяют изменения доплеровских частот сигналов, отраженных от локальных рассеивателей цели относительно G(ω) и квадранты картинной плоскости, соответствующие определенным рассеивателям, рассчитывают значения расстояний ρi от центра сопровождения цели до i-го рассеивателя и углов ζi между линейной скоростью его вращения вокруг центра сопровождения цели vi и ее радиальной составляющей
    Figure 00000017
    по формулам
    Figure 00000018

    Figure 00000019

    где
    Figure 00000020
    соответственно доплеровские частоты i-го рассеивателя относительно частоты Доплера центра сопровождения цели в моменты
    Figure 00000021
    ;
    Δγ = Δtvsinγ/R изменение ракурса сопровождения цели за интервал времени
    Figure 00000022

    v линейная скорость полета цели;
    R наклонная дальность до цели;
    γ ракурс сопровождения цели;
    g′ угловая скорость поворота цели вокруг центра сопровождения цели, i 1,2. число локальных рассеивателей;
    λ длина волны зондирующего узкополосного сигнала,
    и в двумерной системе координат азимут-дальность формируют совокупность точек по числу локальных рассеивателей по следующему правилу: при отнесении i-го рассеивателя в соответствующий квадрант, в данном квадранте определяется точка, лежащая на дуге окружности радиуса ri, касательная в которой к этой дуге составляет с радиальным направлением для первого и четвертого квадрантов и ему противоположным для второго и третьего квадрантов угол ζi, а вокруг этой точки проводится окружность, радиус которой пропорционален эффективной площади рассеяния i-го локального рассеивателя.
RU93057639A 1993-12-27 1993-12-27 Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели RU2066059C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93057639A RU2066059C1 (ru) 1993-12-27 1993-12-27 Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93057639A RU2066059C1 (ru) 1993-12-27 1993-12-27 Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2066059C1 true RU2066059C1 (ru) 1996-08-27
RU93057639A RU93057639A (ru) 1997-01-27

Family

ID=20150885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93057639A RU2066059C1 (ru) 1993-12-27 1993-12-27 Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2066059C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка Великобритании N 2189962, кл. G 01 S 13/89, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ruegg et al. Vibration and rotation in millimeter-wave SAR
JP4347701B2 (ja) 目標シグネチャの計算および認識システムとその方法
CN111542764B (zh) 确定运动球自旋轴的系统和方法
CN105487060B (zh) 一种双通道四斜率调制的多目标提取方法
GB2054310A (en) Doppler radar system for the classification of moving targets
Ruegg et al. Capabilities of dual-frequency millimeter wave SAR with monopulse processing for ground moving target indication
Bai et al. High-resolution 3D imaging of precession cone-shaped targets
CN109358325B (zh) 起伏地形背景下雷达高度表的地形反演方法
US9261593B1 (en) Higher order processing for synthetic aperture radar (SAR)
RU2503969C1 (ru) Триангуляционно-гиперболический способ определения координат радиоизлучающих воздушных объектов в пространстве
Hinz et al. Traffic monitoring with spaceborne SAR—Theory, simulations, and experiments
US20210326581A1 (en) DNN-Based Human Face Classification
RU2066059C1 (ru) Способ построения двумерного радиолокационного изображения в рлс сопровождения прямолинейно движущейся цели
US11287520B1 (en) Extended bandwidth tracking for dynamic environments
RU2099743C1 (ru) Способ построения двумерного радиолокационного изображения прямолинейно летящей цели при многочастотном узкополосном зондировании
Tahmoush et al. Human polarimetric micro-Doppler
RU2099742C1 (ru) Триангуляционный способ построения двумерного радиолокационного изображения цели в рлс сопровождения с инверсным синтезированием апертуры.
RU2180445C2 (ru) Способ построения двумерного радиолокационного изображения воздушной цели по траекторным нестабильностям ее полета
Sharma The influence of target acceleration on dual-channel SAR-GMTI (synthetic aperture radar ground moving target indication) data
Ghaleb et al. Fine micro-Doppler analysis in ISAR imaging
RU2408030C2 (ru) Радиолокационная система с прогнозом пропадания целей в зонах доплеровской резекции
Meyer et al. A-priori information driven detection of moving objects for traffic monitoring by spaceborne SAR
RU2195683C2 (ru) Способ определения направления на цель
RU2708072C1 (ru) Способ определения поперечных размеров цели по данным двух разнесенных позиций в многопозиционных РЛС с учетом их поляризационно-рассеивающих свойств
Vincent et al. Synthetic aperture radar demonstration kit for signal processing education