RU2210789C2 - Procedure measuring effective scattering surface of objects - Google Patents
Procedure measuring effective scattering surface of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2210789C2 RU2210789C2 RU2001119324/09A RU2001119324A RU2210789C2 RU 2210789 C2 RU2210789 C2 RU 2210789C2 RU 2001119324/09 A RU2001119324/09 A RU 2001119324/09A RU 2001119324 A RU2001119324 A RU 2001119324A RU 2210789 C2 RU2210789 C2 RU 2210789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- objects
- measurement
- ric
- measuring
- radar
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может быть использовано для измерения радиолокационных характеристик (РЛХ) объектов в диапазонах миллиметровых, сантиметровых и дециметровых радиоволн на полигонах открытого и закрытого типа. The invention relates to radio engineering, in particular to radar, and can be used to measure the radar characteristics (RLH) of objects in the ranges of millimeter, centimeter and decimeter radio waves at open and closed ranges.
Известны способы измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) объектов, включающие формирование поля облучения цели с различной поляризацией, измерение и эталонирование рассеиваемого поля, а также определение модуля и разности фаз коэффициентов отражения для основных и перекрестных базовых поляризаций. [1. Конарейкин Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов. М. : Сов. Радио, 1966, стр. 280-288, а также 2. Заявка Великобритании 148064 по МПК G 01 S 13/00, 1979]. Known methods for measuring the effective scattering surface (EPR) of objects, including the formation of the target irradiation field with different polarizations, measuring and standardizing the scattered field, as well as determining the modulus and phase difference of the reflection coefficients for the main and cross base polarizations. [1. Konareikin D.B. et al. Polarization of radar signals. M.: Sov. Radio, 1966, pp. 280-288, as well as 2. UK application 148064 for IPC G 01 S 13/00, 1979].
Общий недостаток этих способов состоит в низкой точности измерения ЭПР из-за того, что при их использовании не идентифицируется местоположение и не контролируется интенсивность источников остаточных фоновых отражений на трассе распространения электромагнитных волн (ЭМВ), а также переотражения между отдельными элементами радиолокационного измерительного комплекса (РИК), поэтому, как правило, измерения проводятся при относительно высоком уровне мешающих отражений. A common drawback of these methods is the low accuracy of the EPR measurement because their use does not identify the location and does not control the intensity of the sources of residual background reflections on the propagation path of electromagnetic waves (EMW), as well as re-reflection between the individual elements of the radar measuring complex (RIC) ), therefore, as a rule, measurements are carried out at a relatively high level of interfering reflections.
Известен более точный способ измерения ЭПР наземных объектов с малым уровнем отражения (Россия, а.с. 843556, МПК G 01 S 13/00, 1979), заключающийся в формировании поля облучения в рабочем объеме РИК, размещении в стробируемом по дальности объеме РИК дополнительного отражателя, жестко закрепленного на подвижной платформе и перемещающегося таким образом, чтобы при определенном положении отражателя векторная сумма радиолокационных сигналов, наведенных в приемопередающей антенне в отсутствие объекта была равна нулю. A more accurate method is known for measuring the EPR of ground objects with a low reflection level (Russia, AS 843556, IPC G 01 S 13/00, 1979), which consists in forming an irradiation field in the working volume of the RIC, placing in the range of the RIC additionally gated by range a reflector rigidly mounted on a movable platform and moving in such a way that, at a certain position of the reflector, the vector sum of the radar signals induced in the transceiver antenna in the absence of an object is zero.
Вместе с тем известный способ по своей сути тождественен компенсации остаточных отражений, производимой в приемном устройстве РИК при отсутствии цели в рабочем объеме, чего как известно совершенно не достаточно. Кроме того, компенсация фоновых отражений (без объекта) не исключает влияние источников помеховых сигналов на суммарное поле облучения и измеренные значения ЭПР объектов. However, the known method is inherently identical to the compensation of residual reflections produced in the receiver RIC in the absence of a target in the working volume, which, as you know, is not enough. In addition, the compensation of background reflections (without an object) does not exclude the influence of interfering signal sources on the total irradiation field and the measured values of the EPR of objects.
Известен также способ повышения точности измерений ЭПР [Россия, а.с. 1083776, МПК G 01 R 29/00, 1981], основанный на облучении эквидистантной решетки с определенным шагом, составленной из одинаково ориентированных объектов, и приеме рассеянного на ней сигнала, по которому судят об ЭПР отдельного объекта, а число элементов, составляющих решетку, выбирают исходя из условия превышения "полезного" сигнала, обусловленного рассеянием на решетке, над фоном. There is also a method of increasing the accuracy of EPR measurements [Russia, a.s. 1083776, IPC G 01 R 29/00, 1981], based on the irradiation of an equidistant lattice with a certain step, made up of identically oriented objects, and the reception of a signal scattered across it, which is used to judge the EPR of an individual object, and the number of elements making up the lattice choose on the basis of exceeding the "useful" signal due to scattering by the grating over the background.
Основной недостаток способа состоит в том, что амплитудно-фазовое искажение поля облучения и переотражения объект - элементы конструкции РИК таким образом не устраняются ни при каком числе составляющих эквидистантную решетку объектов и тем самым не обеспечивается высокая точность измерения. The main disadvantage of this method is that the amplitude-phase distortion of the irradiation field and the re-reflection of the object — the design elements of the RIC are thus not eliminated for any number of objects making up the equidistant array, and thus high measurement accuracy is not ensured.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ измерения ЭПР объектов, включающий формирование поля облучения в рабочем объеме РИК, помещение в него исследуемого объекта, измерение рассеиваемой мощности и эталонирование уровней отражаемых радиолокационных сигналов [5. Комплекс Rat Scat для измерения радиолокационного поперечного сечения целей, ТИИЭР, т.53 8, 1965, стр. 1085-1094]. Недостатком известного способа, как и аналогов, является низкая точность измерения ЭПР объектов из-за отсутствия данных об истинном распределении локальных источников (ЛИ) вторичного излучения на трассе распространения ЭМВ. Указанный способ измерения ЭПР, вследствие значительных флуктуации фоновых отражений, не обеспечивает постоянства параметров поля облучения в рабочем объеме РИК и контроля точности измерений ЭПР, особенно при малом уровне отражаемых радиолокационных сигналов. То есть имеет место недостаточная эффективность традиционных методов формирования поля облучения в рабочем объеме РИК. The closest in technical essence to the proposed method is a method for measuring the EPR of objects, including the formation of an irradiation field in the working volume of the RIC, placing the object under study in it, measuring the power dissipation and standardizing the levels of reflected radar signals [5. Rat Scat complex for measuring radar cross-section of targets, TIIER, vol. 53 8, 1965, pp. 1085-1094]. The disadvantage of this method, as well as analogues, is the low accuracy of measuring the EPR of objects due to the lack of data on the true distribution of local sources (LI) of secondary radiation on the propagation path of electromagnetic waves. The indicated method of measuring the EPR, due to significant fluctuations in the background reflections, does not ensure the constancy of the parameters of the irradiation field in the working volume of the RIC and the control of the accuracy of the EPR measurements, especially at a low level of reflected radar signals. That is, there is a lack of effectiveness of traditional methods of forming the irradiation field in the working volume of the RIC.
Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерений ЭПР объектов за счет улучшения параметров поля облучения РИК. Это достигается тем, что в известном способе измерения ЭПР, основанном на формировании поля облучения в рабочем объеме РИК, помещении исследуемого объекта в поле, создаваемое импульсным локатором, измерении мощности отражаемого сигнала и последующем эталонировании, дополнительно измеряют диаграмму Im(s) ЭПР двух всенаправленных эталонных отражателей при перемещении одного из них по заданному закону в пределах рабочего объема измерителя, производят теоретическую оценку диаграммы I0(s) ЭПР тех же отражателей в свободном пространстве в поле излучения антенны комплекса и по разностной диаграмме, путем моделирования на ЭВМ, определяют геометрическое положение и относительную интенсивность остаточных источников отражения ЭМВ по формуле
усредненная по серии n измерений диаграмма обратного рассеяния (ДОР) по мощности эталонных отражателей; х, у, z - текущие координаты точки наблюдения на трассе; r = [x-x1(s)]2+[y-y1(s)]2+[z-z1(s)]2, x1(s), y1(s), z1(s) - параметрические уравнения траектории L перемещения подвижного отражателя в рабочем объеме; hs - коэффициенты Ламе траектории; р - вещественный параметр изменяющийся в пределах 3. . . 10; k = 2π/λ, λ - рабочая длина волны РИК; зависимость от времени принята в виде exp(iωt), а фазу φ(s) в интеграле (1) выбирают исходя из условия комплексного сопряжения с полем передающей антенны (в случае антенны с изотропной диаграммой направленности φ(s)=kra, где ra - расстояние от фазового центра антенны до точки расположения подвижного отражателя). Далее стандартными методами минимизируют вклад помеховых радиолокационных сигналов, улучшая параметры поля облучения антенной системы (АС) и повышая тем самым точность измерений ЭПР.The technical task of this invention is to improve the accuracy of measurements of the EPR of objects by improving the parameters of the radiation field of the RIC. This is achieved by the fact that in the known method of measuring the EPR, based on the formation of the irradiation field in the working volume of the RIC, placing the test object in the field created by the pulse locator, measuring the power of the reflected signal and subsequent standardization, the EPR diagram of two omnidirectional reference reflectors when moving one of them by a specified law within the working volume meter produces a theoretical estimate diagram I 0 (s) EPR same reflector in the free space of e radiation antenna complex and the difference graph, by computer simulation, determine the geometric position and the relative intensity of residual sources of reflection by the formula EMW
averaged over a series of n measurements, the backscatter diagram (DOR) for the power of the reference reflectors; x, y, z - current coordinates of the observation point on the track; r = [xx 1 (s)] 2 + [yy 1 (s)] 2 + [zz 1 (s)] 2 , x 1 (s), y 1 (s), z 1 (s) are the parametric equations of the trajectory L moving the movable reflector in the working volume; h s are the Lame coefficients of the trajectory; p is a material parameter varying within 3.. . 10; k = 2π / λ, λ is the working wavelength of the RIC; the time dependence is taken in the form exp (iωt), and the phase φ (s) in the integral (1) is selected based on the condition of complex conjugation with the field of the transmitting antenna (in the case of an antenna with an isotropic radiation pattern φ (s) = kr a , where r a is the distance from the phase center of the antenna to the location of the movable reflector). Then, by standard methods, they minimize the contribution of interfering radar signals, improving the parameters of the radiation field of the antenna system (AS) and thereby increasing the accuracy of EPR measurements.
Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного наличием новых признаков: во-первых, новых действий - измерения ЭПР двух эталонных всенаправленных отражателей в реальном поле облучения РИК и теоретической оценки диаграммы ЭПР тех же отражателей в свободном пространстве в поле излучения антенны и, во-вторых, новых принципов - определением геометрического положения и относительной интенсивности помеховых сигналов, индуцируемых АС на трассе распространения ЭМВ, путем вычисления криволинейного интеграла (1) от разности измеренной и теоретически рассчитанной диаграмм ЭПР двух всенаправленных эталонных отражателей (обращения радиоизображения). A comparative analysis of the claimed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one by the presence of new features: firstly, new actions - measurement of the EPR of two reference omnidirectional reflectors in a real RIC field and a theoretical assessment of the EPR diagram of the same reflectors in free space in the radiation field antennas and, secondly, of new principles - by determining the geometric position and relative intensity of interfering signals induced by speakers on the propagation path of electromagnetic waves, by calculating the curvilinear integral (1) of the difference between the measured and theoretically calculated EPR diagrams of two omnidirectional reference reflectors (radio image inversion).
При изучении других известных технических решений в данной области техники указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена. Предложенная последовательность измерений, а именно: сначала регистрируют диаграмму ЭПР двух эталонных отражателей в реальном поле облучения РИК и делают теоретическую оценку ЭПР в свободном пространстве в поле излучения антенны, восстанавливают геометрическое положение и относительную интенсивность вторичных источников и на этой основе либо устраняют помеховые сигналы полностью, либо уменьшают их вклад в поле облучения до приемлемых уровней с помощью радиопоглощающих материалов (РПМ) и покрытий, позволяет улучшать параметры поля облучения в рабочем объеме РИК, не ограничиваясь как в прототипе эвристическим подходом и лишь участком трассы, существенным для распространения ЭМВ. [6. Черный Б.Ф. Распространение радиоволн. М.: Сов. радио, 1962, с. 28-37]. In the study of other well-known technical solutions in the art, the specified set of features that distinguish the invention from the prototype was not identified. The proposed measurement sequence, namely: first, record the EPR diagram of two reference reflectors in the real radiation field of the RIC and make a theoretical estimate of the EPR in free space in the radiation field of the antenna, restore the geometric position and relative intensity of the secondary sources, and on this basis, or eliminate interference signals completely, or reduce their contribution to the irradiation field to acceptable levels with the help of radar absorbing materials (RPM) and coatings, it allows improving the field parameters o walks in the working volume of the RIC, not limited to the heuristic approach as in the prototype, and only to the section of the route that is essential for the propagation of electromagnetic waves. [6. Black B.F. Propagation of radio waves. M .: Sov. radio, 1962, p. 28-37].
Выполнение новых принципов коррекции поля облучения в рабочем объеме РИК, заключающееся в том, что вначале определяют индуцируемые источники мешающих отражений, а затем поэлементно снижают их влияние на первичное поле АС, позволяет улучшать основные параметры поля облучения в рабочем объеме РИК в направлении их сближения с первичным полем антенны передатчика в свободном пространстве. То есть предложенный способ измерения ЭПР объектов при сохранении технической реализуемости способа позволяет повысить точность измерений РЛХ объектов при действенном контроле постоянства амплитудных и фазовых параметров поля облучения РИК. The implementation of new principles for correcting the irradiation field in the working volume of the RIC, which consists in first determining the induced sources of interfering reflections, and then gradually decreasing their effect on the primary field of the AS, allows improving the main parameters of the irradiation field in the working volume of the RIC in the direction of their approach to the primary field of the transmitter antenna in free space. That is, the proposed method for measuring the ESR of objects while maintaining the technical feasibility of the method allows to increase the accuracy of measuring the radar characteristics of objects with effective control of the constancy of the amplitude and phase parameters of the radiation field of the RIC.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ измерения диаграмм ЭПР объектов. На фиг.2 изображены геометрия полигона и трасса распространения ЭМВ, поясняющие сущность предложенного способа. На фиг.3 приведены фрагменты диаграмм ЭПР эталонных отражателей в поле АС передатчика в свободном пространстве (штриховая кривая) и при наличии заданной интенсивности и положения источников помеховых сигналов (сплошная кривая). Фиг.4 иллюстрирует фрагменты восстанавливаемых относительных интенсивностей вторичных источников излучения. In FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method for measuring ESR diagrams of objects. Figure 2 shows the geometry of the polygon and the propagation path of EMW, explaining the essence of the proposed method. Figure 3 shows fragments of the EPR diagrams of the reference reflectors in the field of the AS of the transmitter in free space (dashed curve) and in the presence of a given intensity and position of the sources of interfering signals (solid curve). Figure 4 illustrates fragments of the restored relative intensities of secondary radiation sources.
Устройство, реализующее заявленный способ измерений ЭПР объектов и представленное на фиг.1, содержит последовательно соединенные регистратор - 1, приемный блок - 2, антенный переключатель - 3, импульсный передатчик - 4, приемопередающую антенну - 5, опорно-поворотное устройство (ОПУ) - 6, предназначенное для размещения эталонных отражателей и исследуемых объектов - 7, пульт дистанционного управления с датчиком углов поворота - 8. В устройстве, реализующем предложенный способ, используются типовые узлы и элементы, выполненные на современном уровне развития радиотехники [7. Майзельс Е.Н. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. М.: Сов. радио, 1972]. A device that implements the claimed method for measuring the EPR of objects and is shown in FIG. 1, contains a series-connected recorder - 1, a receiver unit - 2, an antenna switch - 3, a pulse transmitter - 4, a transceiver antenna - 5, a slewing rotary device (OPU) - 6, designed to accommodate reference reflectors and studied objects - 7, a remote control with a rotation angle sensor - 8. In the device that implements the proposed method, typical nodes and elements are used, made at the modern level development of radio engineering [7. Mayzels E.N. Measuring the dispersion characteristics of radar targets. M .: Sov. radio, 1972].
На фиг. 2 изображено приемо-передающая антенна - 5, ОГТУ - 6, опорный и перемещающийся по заданному закону эталонные отражатели - 7, локальная неоднородность, создающая помеховые отражения - 9. In FIG. 2 shows a transceiver antenna - 5, OGTU - 6, reference and reflectors moving according to a given law - 7, local heterogeneity that creates interference reflections - 9.
На фиг. 3 в относительных единицах представлены фрагменты ДОР I0 (пунктирная кривая) и Im (сплошная кривая) эталонных отражателей, полученные путем моделирования на ЭВМ по следующим формулам:
где f(θ,φ) - угловая зависимость амплитудной диаграммы направленности антенны РИК; θ0,φ0;θ1,φ1 и θs,φs - углы, определяющие направление из фазового центра антенны на опорный отражатель, подвижный отражатель и ЛИ соответственно; S(θs,φs;α,β) - относительный коэффициент бистатического рассеяния вторичного источника в направлениях на опорный и подвижный отражатели, характеризуемых из точки ЛИ соответственно углами расстояние между фазовым центром антенны с координатами xа, yа, za и ЛИ с координатами xs, ys, zs; расстояние между ЛИ и опорным отражателем; расстояние между ЛИ и подвижным отражателем; расстояние между фазовым центром антенны и опорным отражателем; расстояние между фазовым центром антенны и подвижным отражателем. Для приведенных на фиг.3 диаграмм принято, что xа=800 м, yа=0, za=2,5 м; хs=100 м, zs= 5 м. Подвижный отражатель перемещался по цилиндрической равномерной спирали радиуса rsp= 10 м в пределах z=0...6 м. Подстилающая поверхность была горизонтальной и имела уровень z=-1 м. Количество витков спирали составляло 60, а длина волны λ=10 см. Диаметр равноамплитудно и синфазно возбуждаемого круглого раскрыва антенны d=19 м, а максимум ДН антенны был направлен в центр рабочего объема РИК на высоте z=3 м. Относительный коэффициент бистатического рассеяния вторичного источника был выбран таким, что мощность поля, рассеянного ЛИ, в центре рабочего объема по отношению к мощности поля излучения антенны составляла -25 дБ.In FIG. 3 in relative units presents fragments of DOR I 0 (dashed curve) and I m (solid curve) reference reflectors obtained by computer simulation according to the following formulas:
where f (θ, φ) is the angular dependence of the amplitude radiation pattern of the RIC antenna; θ 0 , φ 0 ; θ 1 , φ 1 and θ s , φ s are the angles that determine the direction from the phase center of the antenna to the reference reflector, movable reflector, and LI, respectively; S (θ s , φ s ; α, β) is the relative coefficient of bistatic scattering of the secondary source in the directions to the reference and movable reflectors, characterized by angles from the LI point, respectively the distance between the phase center of the antenna with coordinates x a , y a , z a and LI with coordinates x s , y s , z s ; the distance between the LI and the reference reflector; the distance between the LI and the movable reflector; the distance between the phase center of the antenna and the reference reflector; the distance between the phase center of the antenna and the movable reflector. For the diagrams shown in FIG. 3, it is assumed that x a = 800 m, y a = 0, z a = 2.5 m; x s = 100 m, z s = 5 m. The movable reflector moved along a cylindrical uniform spiral of radius r sp = 10 m within z = 0 ... 6 m. The underlying surface was horizontal and had a level z = -1 m. the spiral turns was 60 and the wavelength λ = 10 cm. The diameter of the equally-amplitude and in-phase excited circular aperture of the antenna was d = 19 m, and the maximum of the antenna beam was directed to the center of the RIC working volume at a height of z = 3 m. The relative coefficient of bistatic scattering of the secondary source was chosen so that the power of the field scattered by LI in the center Static preparation volume to the power antenna radiation field was -25 dB.
На фиг.4 представлены результаты оценки относительной интенсивности источников в зависимости от координат х, у, z фиксированы), у, х, z фиксированы), z, х, у фиксированы). Данные, изображенные сплошной кривой, соответствуют сечениям, охватывающим ЛИ, а пунктирной - сечениям, в которых ЛИ нет, причем при их получении считалось, что у=10 м, z=5 м на фиг.4а; х=100 м, у= 10 м на фиг.4б, х=100 м, у=10 м на фиг.4в. Все приведенные результаты получены в предположении, что переотражениий электромагнитных волн от подстилающей поверхности нет, хотя при необходимости их также можно учесть. Figure 4 presents the results of evaluating the relative intensity of the sources depending on the coordinates x, y, z are fixed), y, x, z are fixed), z, x, y are fixed). The data shown by the solid curve correspond to the sections covering the LI, and the dashed curve correspond to the sections in which the LI are absent, and upon receipt, it was believed that y = 10 m, z = 5 m in Fig. 4a; x = 100 m, y = 10 m in Fig. 4b, x = 100 m, y = 10 m in Fig. 4c. All the above results were obtained under the assumption that there are no re-reflections of electromagnetic waves from the underlying surface, although they can also be taken into account if necessary.
Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом. Проводятся традиционные мероприятия, направленные на снижение уровня фона, обусловленного отражениями от элементов РИК, неоднородностей трассы распространения ЭМВ, местных предметов. Отражения от участка трассы, входящей в область, существенную для распространения радиоволн [6], предварительно ослабляются до заданного уровня с помощью специально ориентированного в пространстве и покрытого РПМ металлического экрана с определенными размерами. При измерении ДОР рассеивателя, составленного из отражателей 7, их размещают на основании ОПУ - 6, причем один опорный отражатель размещается на оси вращения ОПУ, а второй перемещается по заданному закону L(x, у, z), например, по спирали в пределах рабочего объема, с шагом по вертикали Δh~λ. Если в качестве эталонных отражателей выбраны сферы, то величина их радиуса а выбирается таким образом, чтобы уровень отражений, задаваемых величиной ЭПР , на порядок и более превосходил собственные шумы приемопередающей аппаратуры и фоновых отражений с учетом дальности R до ОПУ. Излучаемые блоком 5 радиоволны рассеиваются на составном эталонном отражателе 7 и через приемный блок 2, запоминаются регистратором 1 (формируется экспериментальная диаграмма ЭПР - Im(s)). Далее составляется разность между измеренными значениями Im(s) и диаграммой ЭПР Io(s) тех же отражателей, рассчитываемой теоретически для свободного пространства в поле излучения антенны комплекса, либо уже содержащейся в банке данных ЭВМ. Рассчитывается функция источников F(x, y,z) по формуле (1). При этом в восстановленном изображении источников - функции F(x,y,z) появляются пики, связанные с помеховыми сигналами, в случае наличия при определенных х, у и z наведенных источников излучения на трассе распространения ЭМВ. Для лучшего выделения ("поднятия") выбросов помеховых сигналов из общего фона показатель степени р в (1) целесообразно варьировать в пределах 3...10. Далее выявленные помеховые источники минимизируются до приемлемых уровней, после чего РИК считается подготовленным к измерению РЛХ объектов. Существо предложенного способа измерения ЭПР объектов на РИК любого типа состоит в следующем. Для реального поля облучения, определяемого геометрией РИК, измеряют ДОР двух всенаправленных эталонных отражателей устанавливаемых на ОПУ измерителя, причем один из отражателей выполняет роль опорного, а второй перемещается в пределах рабочего объема по определенному закону, например, вращается по цилиндрической спирали радиуса rsр так, чтобы получаемая интерференционная картина суммарных отражений ЭМВ охватывала максимально возможную апертуру рабочего объема. По соотношению (1) вычисляют функцию F(x,y,z), восстанавливая распределение вторичных источников по трассе распространения ЭМВ и известными приемами уменьшают их воздействие на поле облучения РИК. При необходимости процесс корректировки амплитудных и фазовых параметров поля облучения может производиться методом последовательных приближенный вплоть до полного совпадения его с полем излучения антенны РИК в свободном пространстве.A device that implements the proposed method works as follows. Traditional measures are being taken to reduce the background level due to reflections from the elements of the RIC, inhomogeneities in the propagation path of electromagnetic waves, and local objects. Reflections from a portion of the path that enters the region essential for the propagation of radio waves [6] are preliminarily attenuated to a predetermined level using a specially sized in space and coated with RPM metal screen with certain dimensions. When measuring the DOR of a diffuser made up of
Таким образом, у заявляемого решения появляется новое свойство, заключающееся в измерении в реальном поле облучения РИК и теоретической оценке в свободном пространстве в поле излучения антенны комплекса диаграмм ЭГТР составного эталонного отражателя и восстановлении источников помеховых сигналов, обеспечивающее оптимизацию характеристик поля облучения РИК за счет минимизации вклада мешающих отражений, которое не совпадает со свойствами известных решений и обуславливает достижение положительного эффекта, заключающегося в коррекции поля облучения в рабочем объеме РИК и повышении точности измерений диаграмм ЭПР объектов. Thus, the proposed solution has a new property, which consists in measuring the real radiation field of the RIC and theoretical estimation in free space in the radiation field of the antenna of the complex of EGTR diagrams of the composite reference reflector and restoring the sources of interference signals, which optimizes the characteristics of the radiation field of the RIC by minimizing the contribution interfering reflections, which does not coincide with the properties of known solutions and leads to the achievement of a positive effect, which consists in correcting and the irradiation field in the working volume of the RIC and increasing the accuracy of measurements of the EPR diagrams of objects.
Для оценки технического результата предложенного способа коррекции параметров поля облучения по сравнению с прототипом можно привести следующие соображения. В известном способе измерение РЛХ производится с использованием свойств экранирующей плоскости, предельным случаем которой является зеркальная плоскость. При этом не в полной мере принимается во внимание и не контролируется мешающее воздействие как местных предметов, так и многочисленных переотражений ЭМВ между АС, ОПУ, объектом локации и поверхностью трассы. То есть можно заключить, что эффективность мероприятий, используемых в известном способе для формирования поля облучения в рабочем объеме РИК, ограничена и особенно при измерениях ЭПР объектов больших электрических размеров с малым уровнем заметности недостаточна. Предлагаемый способ направлен на улучшение и контроль параметров поля облучения в рабочем объеме измерительных комплексов. Последнее достигается тем, что восстанавливаются все возможные помеховые источники вторичного излучения, а путем уменьшения их влияния на параметры поля облучения в рабочем объеме обеспечивается повышение точности измерения диаграмм ЭПР реальных объектов. To evaluate the technical result of the proposed method for correcting the parameters of the radiation field in comparison with the prototype, the following considerations can be given. In the known method, the measurement of RLH is performed using the properties of the screening plane, the limiting case of which is the mirror plane. At the same time, the interfering effect of both local objects and the numerous re-reflections of electromagnetic waves between the speakers, the control system, the location object and the track surface are not fully taken into account and controlled. That is, we can conclude that the effectiveness of the measures used in the known method for forming the irradiation field in the working volume of the RIC is limited and especially when measuring the EPR of objects of large electrical dimensions with a low level of visibility is insufficient. The proposed method is aimed at improving and monitoring the parameters of the irradiation field in the working volume of the measuring complexes. The latter is achieved by restoring all possible interfering sources of secondary radiation, and by reducing their influence on the parameters of the irradiation field in the working volume, the accuracy of measuring the EPR diagrams of real objects is improved.
Моделирование, проведенное авторами применительно к конкретному РИК (R≈800 м, za≈3 м, d≈2 м), показало возможность воспроизведения поля облучения по сравнению с полем в свободном пространстве в пределах ширины главного лепестка антенны с уровнем спада на краях по амплитуде ~3 дБ и набегу фаз ~π/8 с погрешностью -0,2 дБ по амплитуде и 5...60 по фазе, что обеспечивает точность измерения диаграмм ЭПР объектов не ниже 0,5 дБ в относительных максимумах.The modeling performed by the authors as applied to a specific RIC (R≈800 m, z a ≈3 m, d≈2 m) showed the possibility of reproducing the irradiation field compared to the field in free space within the width of the main antenna lobe with the decay level at the edges an amplitude of ~ 3 dB and a phase incidence of ~ π / 8 with an error of -0.2 dB in amplitude and 5 ... 6 0 in phase, which ensures the accuracy of measuring the EPR diagrams of objects at least 0.5 dB at relative maximums.
За меру эффективности предлагаемого способа примем оценки местоположения индуцируемых источников излучения на измерительной трассе. В известных способах возможные источники помех идентифицируются интуитивно, на основе практического опыта. В предлагаемом способе местоположение и относительная интенсивность помеховых сигналов рассчитываются путем оценки функции F(x,y,z) по (1). Эффективность предлагаемого способа моделировалось на примере РИК с антеннами круглого раскрыва диаметром d~0,5...2 м, размещаемых на высоте za=2. . .6 м и дальностях R=200...1000 м для случаев отсутствия мешающих отражений и при условии, что мощность помеховых отражений составляет ~0,01...50% от мощности прямой волны. Оказалось, что вторичные источники, индуцированные на трассе распространения, при разнесении их в поперечном направлении более и по дальности более с интенсивностью более 0,1% от мощности первичного излучения в рабочем объеме, при отсутствии посторонних шумов и помех вполне разрешаются. Этого достаточно, для целенаправленного воздействия на источники помеховых сигналов. В известных способах измерения РЛХ и у прототипа подобная коррекция параметров облучающего объект поля отсутствует.As a measure of the effectiveness of the proposed method, we take the assessment of the location of the induced radiation sources on the measuring path. In known methods, possible sources of interference are identified intuitively, based on practical experience. In the proposed method, the location and relative intensity of the interfering signals are calculated by evaluating the function F (x, y, z) according to (1). The effectiveness of the proposed method was modeled on the example of a RIC with round aperture antennas with a diameter of d ~ 0.5 ... 2 m, placed at a height of z a = 2. . .6 m and ranges R = 200 ... 1000 m for the absence of interfering reflections and provided that the power of the interference reflections is ~ 0.01 ... 50% of the power of the direct wave. It turned out that secondary sources induced on the propagation path, when they are spaced in the transverse direction, are more and in range more with an intensity of more than 0.1% of the power of the primary radiation in the working volume, in the absence of extraneous noise and interference are completely resolved. This is enough for a targeted effect on the sources of interfering signals. In the known methods of measuring radar and prototype such a correction of the parameters of the field irradiating the object is absent.
Обобщая приведенные аргументы и учитывая известные предельные оценки погрешностей измерений диаграмм ЭПР объектов [7] , можно заключить, что точность определения ДОР объектов предложенным способом по сравнению с известными техническими решениями может быть повышена в максимумах ДОР на 0,5. ..2 дБ, а в относительных минимумах до 10 дБ. Summarizing the arguments presented and taking into account the known limit estimates of the measurement errors of the EPR diagrams of objects [7], we can conclude that the accuracy of determining the DOR of the objects of the proposed method in comparison with the known technical solutions can be increased at the maximum of the DOR by 0.5. ..2 dB, and in relative minima up to 10 dB.
Преимуществом предлагаемого способа измерений РЛХ является простота его реализации, достигаемая путем расширения и совершенствования известных измерительных процедур, не требующих дополнительных материальных затрат и научных исследований. The advantage of the proposed method for measuring radar retreatment is the simplicity of its implementation, achieved by expanding and improving the known measurement procedures that do not require additional material costs and scientific research.
Claims (1)
где х, у, Z - текущие координаты точки наблюдения на трассе;
х1(s), у1(s), z1(s) - параметрические уравнения траектории L перемещения подвижного отражателя в рабочем объеме;
hs - коэффициенты Ламе траектории;
р - вещественный параметр, лежащий в пределах 3. . . 10;
k = 2π/λ, λ - рабочая длина волны;
i - мнимая единица;
зависимость от времени для падающей и рассеянной электромагнитных волн принята в виде ехр(+iωt), а фаза φ(s) в интеграле, определяющем F(х, у, z), выбирается исходя из условия сопряжения с полем передающей антенны.A method for measuring the effective scattering surface of objects, including the formation of an irradiation field in the working volume of a radar measuring complex (RIC), placing an object under study in it, measuring the dissipated power and standardizing the levels of reflected radar signals, characterized in that they additionally measure the effective I m (s) diagram scattering surface (EPR) of two omnidirectional reference reflectors, one of which is mounted motionless, and the other is moved within the working volume of the RIC a path defined by a parameter s, produce a theoretical estimate diagram I 0 (s) ESR of the reflector in the free space in the antenna complex radiation and evaluate the location and relative intensities of the sources of jamming signals from the values of the function F (x, y, z) , calculated according to the formula
where x, y, Z are the current coordinates of the observation point on the track;
x 1 (s), y 1 (s), z 1 (s) - parametric equations of the trajectory L of the moving reflector in the working volume;
h s are the Lame coefficients of the trajectory;
p is a real parameter lying within 3.. . 10;
k = 2π / λ, λ is the working wavelength;
i is the imaginary unit;
the time dependence for the incident and scattered electromagnetic waves is taken in the form exp (+ iωt), and the phase φ (s) in the integral determining F (x, y, z) is chosen based on the condition of coupling with the field of the transmitting antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001119324/09A RU2210789C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Procedure measuring effective scattering surface of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001119324/09A RU2210789C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Procedure measuring effective scattering surface of objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001119324A RU2001119324A (en) | 2003-06-20 |
RU2210789C2 true RU2210789C2 (en) | 2003-08-20 |
Family
ID=29245637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001119324/09A RU2210789C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Procedure measuring effective scattering surface of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2210789C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488135C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of measuring radar cross-section of large objects in anechoic chamber |
RU2560935C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method of measuring radar cross-section of parts of large objects |
RU2616586C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-04-18 | Алексей Сергеевич Грибков | Device for measuring the effective area of scattering of radar objects |
-
2001
- 2001-07-12 RU RU2001119324/09A patent/RU2210789C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТИИЭР, 1965. т.53, №8, с.1085-1094. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488135C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of measuring radar cross-section of large objects in anechoic chamber |
RU2560935C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method of measuring radar cross-section of parts of large objects |
RU2616586C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-04-18 | Алексей Сергеевич Грибков | Device for measuring the effective area of scattering of radar objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103064073B (en) | A kind of method changing radar target signature based on frequency agility | |
Liao et al. | Large-scale, full-wave-based emulation of step-frequency forward-looking radar imaging in rough terrain environments | |
Gregson et al. | Application of mathematical absorber reflection suppression to far-field antenna measurements | |
CN113946949A (en) | Multilayer and multi-granularity simulation method for typical electromagnetic environment signal of radio frequency detector | |
RU2210789C2 (en) | Procedure measuring effective scattering surface of objects | |
Knepp | Multiple phase screen calculation of two‐way spherical wave propagation in the ionosphere | |
RU2326400C1 (en) | Method of measurement of efficient scattering area of large dimension objects in polygon conditions | |
RU2111506C1 (en) | Device for remote measurement of reflecting properties of complex-form objects in shf range of radio waves | |
RU2193782C2 (en) | Procedure evaluating characteristics of radar exposed to active jamming | |
Zuo et al. | Position error detection and compensation for far-field radar cross-section measurement | |
RU2278396C2 (en) | Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles | |
Gjessing et al. | On the scattering of electromagnetic waves by a moving tropospheric layer having sinusoidal boundaries | |
Yang et al. | Ionospheric Clutter Model for HF Sky‐Wave Path Propagation with an FMCW Source | |
Schejbal et al. | Study of Refraction Effects for Propagation over Terrain | |
Michel | Generic Radar Processing Methods for Monitoring Tasks on Bridge Infrastructure | |
Zhuravlev et al. | Two-dimensional effects of turbulence in density profile measurements by reflectometry | |
Yılmaz et al. | An Experimental Study and Concept Evaluation on Tree‐Interior Imaging Radar Using Sinusoidal Template‐Based Focusing Algorithm | |
Burns | Comparison of measured ground penetrating radar response of soil surface to FDTD model | |
Lin et al. | Measurement of concrete highway rough surface parameters by an X-band scatterometer | |
Soja | Electromagnetic models of bistatic radar scattering from rough surfaces with Gaussian correlation function | |
Berngardt et al. | First Joint Observations of Radio Aurora by the VHF and HF Radars of the ISTP SB RAS | |
Yakubov et al. | UWB tomography of Forested and Rural environments | |
Gu et al. | Research on RCS calculation and weight loss method of radar angle reflector | |
Chen et al. | Research on the Principles of Roughness Estimation and Range Correction for Flat Surface Based on Frequency-Modulated Continuous Wave Radar | |
Yakubov et al. | Radio Tomography of Various Objects Hidden in Clutter Conditions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050713 |