RU2285940C2 - Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization - Google Patents
Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2285940C2 RU2285940C2 RU2005100063/09A RU2005100063A RU2285940C2 RU 2285940 C2 RU2285940 C2 RU 2285940C2 RU 2005100063/09 A RU2005100063/09 A RU 2005100063/09A RU 2005100063 A RU2005100063 A RU 2005100063A RU 2285940 C2 RU2285940 C2 RU 2285940C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- antenna
- contrasts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотеплолокации и может быть использовано для поиска и сопровождения радиометрических целей.The present invention relates to the field of radiolocation and can be used to search for and support radiometric purposes.
Различные объекты (цели) в силу отличия своих поглощающих и отражающих свойств, а также угловых размеров будут создавать тепловое излучение различной мощности и могут быть классифицированы по ряду параметров, что позволяет проводить их выделение на однородном и неоднородном фоне. Первостепенное значение для решения этой задачи имеет разрешающая способность радиометрической системы по угловой координате.Various objects (targets), due to the difference in their absorbing and reflecting properties, as well as their angular dimensions, will create thermal radiation of various powers and can be classified according to a number of parameters, which allows them to be distinguished against a uniform and inhomogeneous background. Of primary importance for solving this problem is the resolution of the radiometric system in the angular coordinate.
Угловое разрешение радиометрических систем обычно определяется шириной диаграммы направленности антенны (ДНА) и ограничивается допустимыми габаритами антенны при размещении ее на борту летательного аппарата. Повышение углового разрешения радиометрических систем является актуальной задачей как для гражданского, так и военного применения.The angular resolution of radiometric systems is usually determined by the width of the antenna pattern (BOTTOM) and is limited by the acceptable dimensions of the antenna when placed on board an aircraft. Increasing the angular resolution of radiometric systems is an urgent task for both civilian and military applications.
Наиболее широкое распространение для получения радиометрических изображений получил способ, основанный на радиометрическом приемнике Дикке [1, стр.267], вход которого попеременно подключается к выходу антенны и к эталонной нагрузке с температурой ТЭ. Угловая разрешающая способность такого радиометра при сканировании в одной плоскости будет определяться шириной пространственного спектра ДНА в этой плоскости. С помощью такого же радиометра можно осуществить слежение в одной плоскости за малоразмерной целью. Для этого можно использовать две антенны с ДНА, равноотклоненными от равносигнального направления, либо использовать моноимпульсную антенную систему амплитудного типа [1, стр.19] и подключать вход приемника поочередно к ее выходам (парциальным каналам).The most widely used method for obtaining radiometric images is a method based on a Dicke radiometric receiver [1, p. 267], the input of which is alternately connected to the output of the antenna and to the reference load with a temperature T E. The angular resolution of such a radiometer when scanning in one plane will be determined by the width of the spatial spectrum of the DND in this plane. Using the same radiometer, it is possible to track in a single plane a small-sized target. To do this, you can use two antennas with DNDs equally spaced from the equal signal direction, or use a monopulse antenna system of amplitude type [1, p.19] and connect the receiver input in turn to its outputs (partial channels).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению оказывается радиометр, описанный в [2], содержащий два переключателя, с помощью которых на вход приемника попеременно могут подключаться три радиотепловых источника с различными температурами. Два синхронных детектора на выходе приемника позволяют при этом получать в качестве выходных сигналов радиометра различные линейные комбинации сигналов, пропорциональных указанным температурам. Если к 1- и 2-му входам подключить антенны с ДНА, равноотклоненными от равносигнального направления, а на 3-й вход подключить согласованную нагрузку с эталонной температурой, то в этом случае закон переключения сигналов с выходов антенн и нагрузки на вход приемника и демодуляции усиленных сигналов в синхронных детекторах позволяет получить: на выходе первого синхронного детектора сигнал V1, пропорциональный [Т1-0,5(Т2+ТЭ)]; на выходе второго синхронного детектора сигнал V2, пропорциональный 0,5(Т2-ТЭ), где Т1, Т2 и ТЭ - шумовые температуры 1- и 2-й антенн и эталонной нагрузки соответственно. Дальнейшая суммарно-разностная обработка напряжений V1 и V2 позволяет получать сигналы Z1 и Z2, пропорциональные (Т1-T2) и (Т1-ТЭ), первый из которых можно использовать для сопровождения цели, а второй для обнаружения цели при сканировании.Closest to the proposed invention is the radiometer described in [2], containing two switches, with which three radiothermal sources with different temperatures can be alternately connected to the input of the receiver. Two synchronous detectors at the output of the receiver make it possible to obtain various linear combinations of signals proportional to the indicated temperatures as the output signals of the radiometer. If we connect antennas with BOTTOM equidistant from the equal-signal direction to the 1st and 2nd inputs, and the matched load with the reference temperature is connected to the 3rd input, then in this case the law of switching the signals from the antenna outputs and the load on the receiver input and amplified demodulation signals in synchronous detectors allows you to get: at the output of the first synchronous detector, the signal V 1 proportional to [T 1 -0.5 (T 2 + T E )]; at the output of the second synchronous detector, the signal V 2 is proportional to 0.5 (T 2 -T E ), where T 1 , T 2 and T E are the noise temperatures of the 1st and 2nd antennas and the reference load, respectively. Further total-difference processing of voltages V 1 and V 2 allows you to receive signals Z 1 and Z 2 proportional to (T 1 -T 2 ) and (T 1 -T E ), the first of which can be used to track the target, and the second to detect targets when scanning.
Недостатком этого радиометра является ограниченность угловой разрешающей способности, обусловленная раскрывом антенны. Т.е. угловая разрешающая способность по критерию Релея определяется шириной пространственного спектра одного луча ДНА. Кроме того, в режиме сканирования использованный способ переключения каналов и синхронного детектирования ухудшает в два раза чувствительность по сравнению с одноканальным модуляционным радиометром. То же самое можно сказать о способе формирования сигнала Z1, используемого для сопровождения цели, который формируется путем вычитания сигналов с выходов синхронных детекторов. Такой способ является явно неоптимальным с точки зрения минимизации флюктуационной ошибки, т.к. при вычитании происходит суммирование дисперсий независимых шумовых составляющих сигналов.The disadvantage of this radiometer is the limited angular resolution due to the opening of the antenna. Those. angular resolution according to the Rayleigh criterion is determined by the width of the spatial spectrum of one beam of the bottom beam. In addition, in the scanning mode, the used method of channel switching and synchronous detection worsens the sensitivity by half compared to a single-channel modulation radiometer. The same can be said about the method of generating the signal Z 1 used to track the target, which is formed by subtracting the signals from the outputs of synchronous detectors. This method is clearly not optimal from the point of view of minimizing fluctuation errors, because when subtracting, the variances of the independent noise components of the signals are added.
Целью предлагаемого изобретения является улучшение разрешающей способности при измерении радиометрических контрастов по угловой координате и уменьшение флюктуационных ошибок.The aim of the invention is to improve the resolution when measuring radiometric contrasts in the angular coordinate and reduce fluctuation errors.
Заявленная цель достигается тем, что в способе измерения радиометрических контрастов, включающем пространственно селектированный по угловой координате прием радиотепловых излучений, в результате которого образуется первый принятый радиотепловой сигнал, соответствующий первой антенной температуре, и второй принятый радиотепловой сигнал, соответствующий второй антенной температуре, поочередный перенос на промежуточную частоту первого и второго радиотепловых сигналов, усиление на промежуточной частоте, квадратичное детектирование, усиление на низкой частоте и синхронное детектирование; согласно изобретению второй принятый радиотепловой сигнал формируется второй диаграммой направленности, образуемой на том же раскрыве антенны, что и первая диаграмма направленности, причем первая и вторая диаграммы направленности при равносигнальном направлении перекрываются на уровне 0,5 принимаемой мощности, при этом в режиме сканирования второй принятый радиотепловой сигнал ослабляется относительно первого в 2 раза таким образом, что соответствует при этом полусумме второй антенной температуры и эталонной температуры, равной термодинамической температуре поглотителя, ослабляющего сигнал, сигнал с выхода синхронного детектора, соответствующий разности между первой антенной температурой и полусуммой второй антенной температуры с эталонной температурой, оцифровывается и запоминается в виде вектора отсчетов Y, размерностью М, взятых эквидистантно через временной интервал Δt, соответствующий углу поворота сканирующей антенны Δβ=ωβ·Δt, М=Δβc/Δβ, где ωβ - скорость сканирования, Δβc - диапазон сканирования, а вектор отсчетов искомого распределения по угловой координате с интервалом Δβ радиометрических контрастов относительно эталонной температуры вычисляется по формулеThe stated goal is achieved by the fact that in the method of measuring radiometric contrasts, which includes receiving spatially angularly coordinated reception of thermal radiation, which produces the first received thermal signal corresponding to the first antenna temperature, and the second received thermal signal corresponding to the second antenna temperature, transferring intermediate frequency of the first and second radio thermal signals, amplification at an intermediate frequency, quadratic detection , low frequency gain and synchronous detection; according to the invention, the second received thermal signal is generated by the second radiation pattern formed on the same aperture of the antenna as the first radiation pattern, the first and second radiation patterns with equal signal direction overlap at a level of 0.5 of the received power, while in the scanning mode, the second received radio thermal the signal is attenuated relative to the first 2 times in such a way that corresponds with this half-sum of the second antenna temperature and the reference temperature equal to to the dynamic temperature of the absorber, attenuating the signal, the signal from the output of the synchronous detector, corresponding to the difference between the first antenna temperature and the half-sum of the second temperature antenna with the reference temperature, is digitized and stored as a vector of samples Y, dimension M taken equidistantly through a time interval Δt corresponding to the angle of rotation scanning antenna Δβ = ωβ · Δt, M = Δβ c / Δβ, where ω β - scan speed, Δβ c - scan range, and the vector of samples of the desired distribution of the coordinates of the corner those intervals Δβ radiometric contrasts respect to said reference temperature calculated by the formula
где 
- матрица оператора оценивания размерностью N×М с действительными коэффициентами,- matrix of the estimation operator of dimension N × M with real coefficients,
G=G1-0.5·G2 - матрица аппаратной функции, где G1 и G2 - матрицы, элементы которых G1m, n=С1(m·Δt, n·Δβ) и G2m, n=G2(m·Δt, n·Δβ) являются эквидистантными отсчетами первой G1(t, β) и второй G2(t, β) сканирующей диаграммы направленности, при этом диаграммы нормируются так, что выполняется условиеG = G1-0.5 · G2 is the matrix of the hardware function, where G1 and G2 are matrices whose elements are G1 m, n = C1 (m · Δt, n · Δβ) and G2 m, n = G2 (m · Δt, n Δβ) are equidistant samples of the first G1 (t, β) and second G2 (t, β) scanning radiation patterns, while the patterns are normalized so that the condition
GT - транспонированная матрица G,G T is the transposed matrix G,
Е - единичная матрица размерностью N×N,E is the identity matrix of dimension N × N,
В режиме сопровождения цели второй принятый радиотепловой сигнал берется без ослабления, а ошибка рассогласования, управляющая положением равносигнального направления, образуется после синхронного детектирования.In the target tracking mode, the second received thermal signal is taken without attenuation, and the mismatch error, which controls the position of the equal-signal direction, is formed after synchronous detection.
Заявленная цель достигается также тем, что в известный радиометр, содержащий привод антенной системы, последовательно соединенные переключатель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор, при этом ко второму входу смесителя подключен гетеродин, дополнительно вводятся управляемый аттенюатор, выход которого связан со вторым входом переключателя, моноимпульсная антенная система амплитудного типа, первый выход которой соединен с первым входом переключателя, а второй выход соединен с первым входом управляемого аттенюатора, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый вход которого соединен с выходом синхронного детектора, и вычислитель, вход которого соединен с выходом АЦП, первый выход вычислителя связан со вторым входом управляемого аттенюатора, второй выход вычислителя соединен с третьим входом переключателя и вторым входом синхронного детектора, третий выход вычислителя связан со вторым входом АЦП и четвертый выход вычислителя соединен с приводом антенной системы, который в свою очередь кинематически связан с моноимпульсной антенной системой амплитудного типа.The stated goal is also achieved by the fact that in a known radiometer comprising an antenna system drive, a switch, mixer, intermediate frequency amplifier, quadratic detector, low frequency amplifier, synchronous detector connected in series, while a local oscillator is connected to the second input of the mixer, a controlled attenuator is additionally introduced, the output of which is connected to the second input of the switch, a monopulse antenna system of amplitude type, the first output of which is connected to the first input of the switch, and the second the output is connected to the first input of the controlled attenuator, an analog-to-digital converter (ADC), the first input of which is connected to the output of the synchronous detector, and the computer, the input of which is connected to the output of the ADC, the first output of the computer is connected to the second input of the controlled attenuator, the second output of the computer is connected to the third input of the switch and the second input of the synchronous detector, the third output of the computer is connected to the second input of the ADC and the fourth output of the computer is connected to the drive of the antenna system, which in turn is kin cally linked to the amplitude monopulse antenna type system.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием, чертежами и диаграммами.The invention is illustrated by a further description, drawings and diagrams.
Фиг.1 - структурная схема радиометра.Figure 1 is a structural diagram of a radiometer.
Фиг.2 - временные диаграммы синхронизирующих сигналов на выходе вычислителя.Figure 2 - timing diagrams of the clock signals at the output of the calculator.
Фиг.3 - алгоритм работы вычислителя.Figure 3 - algorithm of the calculator.
Фиг.4 - диаграммы направленности радиометра в режимах сканирования и сопровождения.Figure 4 - radiation patterns of the radiometer in scanning and tracking modes.
Фиг.5 - усредненная ошибка оценивания спектральных составляющих.5 is an average error in the estimation of spectral components.
На фиг.1 представлена структурная схема радиометра, на которой приняты следующие обозначения:Figure 1 presents the structural diagram of the radiometer, which adopted the following notation:
1 - моноимпульсная антенная система (MAC);1 - monopulse antenna system (MAC);
2 - переключатель (П);2 - switch (P);
3 - смеситель (СМ);3 - mixer (SM);
4 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);4 - intermediate frequency amplifier (UPCH);
5 - квадратичный детектор (КВД);5 - quadratic detector (HPC);
6 - усилитель низкой частоты (УНЧ);6 - low frequency amplifier (ULF);
7 - управляемый аттенюатор (УА);7 - controlled attenuator (UA);
8 - гетеродин (Гет);8 - heterodyne (Get);
9 - привод антенной системы (ПАС);9 - drive antenna system (PAS);
10 - синхронный детектор (СД);10 - synchronous detector (SD);
11 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);11 - analog-to-digital Converter (ADC);
12 - вычислитель (ВУ).12 - computer (WU).
На схеме радиометра (фиг.1): первый выход 2-лучевой моноимпульсной антенной системы амплитудного типа 1 через последовательно соединенные переключатель 2, смеситель 3, усилитель промежуточной частоты 4, квадратичный детектор 5, усилитель низкой частоты 6 соединен с первым входом синхронного детектора 10; второй выход моноимпульсной антенной системы амплитудного типа 1 через управляемый аттенюатор 7 соединен со вторым входом переключателя 2; выход гетеродина 8 соединен со вторым входом смесителя 3; выход синхронного детектора 10 через АЦП 11 соединен с вычислителем 12; выход привода антенной системы 9 кинематически связан с моноимпульсной антенной системой амплитудного типа 1; первый выход вычислителя 12 соединен со вторым входом управляемого аттенюатора 7; второй выход вычислителя 12 соединен с третьим входом переключателя 2 и вторым входом синхронного детектора 10; третий выход вычислителя 12 соединен со вторым входом АЦП 11; четвертый выход вычислителя 12 соединен с приводом антенной системы 9.In the diagram of the radiometer (Fig. 1): the first output of a 2-beam monopulse antenna system of amplitude type 1 through a series-connected switch 2, mixer 3, intermediate frequency amplifier 4,
Радиотепловой сигнал, формируемой первой диаграммой направленности MAC, поступает на первый вход переключателя и соответствует первой антенной температуре ТA1. Сигнал, формируемый второй диаграммой, перед тем как поступить на переключатель, проходит через управляемый аттенюатор, на выходе которого он будет соответствовать температуре T2=ТA2·k+ТЭ(1-k), где TA2 - вторая антенная температура, k - коэффициент затухания аттенюатора, ТЭ - эталонная температура, равная термодинамической температуре аттенюатора. Таким образом, при k=0,5 второй радиотепловой сигнал на входе переключателя будет соответствовать полусумме эталонной и второй антенной температур. В режиме сопровождения цели k=1, и оба радиотепловых сигнала на входах переключателя соответствуют антенным температурам. В остальном структура радиометра не отличается от традиционной структуры модуляционного радиометра.The thermal signal generated by the first MAC radiation pattern is supplied to the first input of the switch and corresponds to the first antenna temperature T A1 . The signal generated by the second diagram before entering the switch passes through a controlled attenuator, at the output of which it will correspond to the temperature T 2 = T A2 · k + T E (1-k), where T A2 is the second antenna temperature, k - attenuator attenuation coefficient, Т Э - reference temperature equal to the thermodynamic temperature of the attenuator. Thus, at k = 0.5, the second radio thermal signal at the input of the switch will correspond to the half-sum of the reference and second temperature antennas. In the target tracking mode, k = 1, and both radio thermal signals at the switch inputs correspond to antenna temperatures. In the rest, the structure of the radiometer does not differ from the traditional structure of the modulation radiometer.
На фиг.2 представлены временные диаграммы синхронизирующих сигналов на выходе вычислителя.Figure 2 presents the timing diagram of the clock signals at the output of the calculator.
13 - прямоугольные импульсы переменной полярности с периодом ТП на втором выходе вычислителя 12, предназначенные для модуляции принимаемых сигналов на переключателе 2 и для работы синхронного детектора 10 с частотой переключения 
где ωβ - скорость сканирования по углу β; ΔβА - ширина ДНА (парциального луча).where ω β is the scanning speed along the angle β; Δβ A is the width of the bottom (partial beam).
В свою очередь УНЧ не должен искажать модулированный сигнал, поэтому верхняя частота полосы пропускания УНЧ FУНЧ должна отвечать условиюIn turn, the VLF should not distort the modulated signal, therefore, the upper frequency bandwidth of the VLF F VLF should meet the condition
14 - постоянный уровень сигнала на первом выходе вычислителя 12, предназначенный для долговременной установки управляемого аттенюатора 7 в положение, отключающее ослабление для сигнала, поступающего со второго выхода моноимпульсной антенной системы 1 на переключатель 2 через управляемый аттенюатор в режиме слежения за целью;14 - a constant signal level at the first output of the calculator 12, intended for the long-term installation of the controlled attenuator 7 in a position that turns off attenuation for the signal coming from the second output of the monopulse antenna system 1 to switch 2 through the controlled attenuator in the target tracking mode;
15 - импульсы с периодом Тд на третьем выходе вычислителя 13, предназначенные для тактирования АЦП 11. Частота дискретизации fд=1/Тд должна отвечать условию15 - pulses with a period T d at the third output of the
Работа радиометра (фиг.1) координируется вычислителем 12 и происходит в соответствии с алгоритмом работы вычислителя фиг.3 в следующей последовательности.The operation of the radiometer (figure 1) is coordinated by the calculator 12 and occurs in accordance with the algorithm of the calculator of figure 3 in the following sequence.
16 - вычислитель 12 подачей соответствующей команды на привод антенной системы 9 устанавливает ее в исходное положение сканирования.16 - the calculator 12 by applying the appropriate command to the drive of the antenna system 9 sets it to its original scan position.
17 - производится сканирование в заданном диапазоне углов β, при этом оцифровывается сигнал с выхода синхронного детектора 10. Для формирования вектора Y в вычислителе 12 производится децимация отсчетов, поступающих с аналого-цифрового преобразователя 11. Эта операция не является принципиальной, однако позволяет значительно сократить объем вычислений по формуле (1). Без децимации размерность вектора Y будет определяться частотой fд, которая ограничивается снизу условиями (2)...(4). Децимация (определение компонент вектора Y) производится по следующей формуле17 - scanning is performed in a given range of angles β, and the signal from the output of the
где m=1...М - номер компоненты вектора Y; Vk - k-тый отсчет сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя 12, k=1...K - номер отсчета; r - индекс децимации, выбираемый из условияwhere m = 1 ... M is the number of the component of the vector Y; V k is the k-th sample of the signal at the output of the analog-to-digital converter 12, k = 1 ... K is the number of the sample; r is the decimation index selected from the condition
Таким образом децимированные отсчеты Ym получаются через временные интервалы Δt=r/fд.Thus, decimated samples Y m are obtained at time intervals Δt = r / f d .
Полученные в результате децимации компоненты вектора Y запоминаются.The components of the vector Y obtained as a result of decimation are remembered.
18 - в вычислителе 12 производится вычисление по формуле (1) отсчетов искомого распределения по угловой координате радиотепловых контрастов.18 - in the calculator 12 is calculated by the formula (1) of the samples of the desired distribution according to the angular coordinate of the thermal thermal contrasts.
Оператор оценивания R, рассчитываемый по формуле (2), позволяет при оценке радиометрических контрастов по формуле (1) реализовать потенциальную разрешающую способность по угловой координате радиометра с моноимпульсной антенной системой в режиме сканирования. При этом радиометрические контрасты вычисляются относительно эталонной температуры, которая равна термодинамической температуре поглотителя (управляемого аттенюатора 7), ослабляющего второй принятый радиотепловой сигнал относительно первого.The estimation operator R, calculated by the formula (2), allows for the assessment of radiometric contrasts by the formula (1) to realize the potential resolution by the angular coordinate of the radiometer with a single-pulse antenna system in the scanning mode. In this case, radiometric contrasts are calculated relative to the reference temperature, which is equal to the thermodynamic temperature of the absorber (controlled attenuator 7), attenuating the second received radio thermal signal relative to the first.
Компоненты матрицы оператора оценивания R могут быть получены с помощью различных критериев. При расчете R по (2) используется статистический критерий минимизации среднего квадрата ошибки оценивания и предполагается, что отсчеты радиометрического рельефа дельта-коррелированы между собой и не коррелированы с шумом [3, стр.235]. Такой подход имеет ряд преимуществ. По сравнению, например, с согласованной фильтрацией оператор оценивания R позволяет учесть изменение формы диаграммы направленности в процессе сканирования и дает больший диапазон восстанавливаемых контрастов по угловой координате. Очевидно также, что при использовании парциальных каналов моноимпульсной антенной системы восстановление радиометрических контрастов путем сглаживания шумов низкочастотной фильтрацией или интегрированием даст искаженную картину.The components of the matrix of the estimation operator R can be obtained using various criteria. When calculating R according to (2), a statistical criterion is used to minimize the mean square of the estimation error and it is assumed that the samples of the radiometric relief are delta-correlated with each other and not correlated with noise [3, p. 235]. This approach has several advantages. Compared, for example, with matched filtering, the estimation operator R allows you to take into account the change in the shape of the radiation pattern during the scanning process and gives a larger range of restored contrasts in the angular coordinate. It is also obvious that when using the partial channels of a monopulse antenna system, the restoration of radiometric contrasts by smoothing noise with low-pass filtering or integration will give a distorted picture.
Нормирование диаграмм направленности для выполнения условия (3) не обязательно, если формы диаграмм направленности в процессе сканирования отличаются только сдвигом по углу.The normalization of radiation patterns to fulfill condition (3) is not necessary if the shapes of the radiation patterns during scanning differ only in a shift in angle.
19 - решение задачи обнаружения цели. Обнаружение целей может производиться по различным критериям. Например, температура цели может быть больше или меньше температуры фона. Может играть роль также угловое распределение температуры.19 is a solution to a target detection problem. Target detection can be performed according to various criteria. For example, the target temperature may be greater or less than the background temperature. The angular distribution of temperature may also play a role.
20 - вычислитель 12 анализирует обнаружение цели. В отсутствии цели вычислитель подачей соответствующей команды на привод антенной системы 9 устанавливает ее в исходное положение для повторного сканирования, а при обнаружении цели вычислитель переходит в режим сопровождения.20 - the transmitter 12 analyzes the detection of the target. In the absence of a target, the transmitter, by submitting the appropriate command to the drive of the antenna system 9, sets it to its original position for re-scanning, and when the target is detected, the transmitter switches to tracking mode.
21 - производится сопровождение цели, при этом с вычислителя 12 на управляемый аттенюатор 7 подается постоянный уровень сигнала, предназначенный для установки аттенюатора в положение, отключающее ослабление для сигнала, поступающего со второго выхода моноимпульсной антенной системы 1 на переключатель 2. С выхода аналого-цифрового преобразователя 11 на вычислитель подается оцифрованный сигнал ошибки, в свою очередь сформированный в синхронном детекторе 11. Вычислитель формирует управляющий сигнал, подающийся затем на привод антенной системы 9 для установки антенной системы в положение нахождения цели на равносигнальном направлении.21 - the target is tracked, while the constant attenuator 7 is supplied from the calculator 12 to the controlled attenuator 7, which is used to set the attenuator to a position that turns off attenuation for the signal from the second output of the monopulse antenna system 1 to switch 2. From the output of the analog-to-digital converter 11, a digitized error signal is fed to the calculator, which in turn is generated in the synchronous detector 11. The calculator generates a control signal, which is then fed to the antenna system drive S 9 for installation of the antenna system in the position of finding the target in the equal signal direction.
При гауссовской аппроксимации парциальные диаграммы направленности моноимпульсной антенны и результирующие диаграммы в режиме сканирования и при сопровождении цели выглядят так, как показано на фиг.4. Под результирующей диаграммой в данном случае понимается получаемое при сканировании изображение точечной цели с положительным контрастом, представляющее собой сигнал на выходе синхронного детектора без шумовой составляющей в зависимости от угловой координаты β.With a Gaussian approximation, the partial radiation patterns of a monopulse antenna and the resulting patterns in scan mode and when tracking a target look like that shown in Fig. 4. In this case, the resulting diagram means the image of a point target with a positive contrast obtained by scanning, which is a signal at the output of a synchronous detector without a noise component, depending on the angular coordinate β.
22 - первая парциальная диаграмма.22 is a first partial diagram.
23 - вторая парциальная диаграмма.23 is a second partial diagram.
24 - диаграмма направленности антенны в режиме сканирования описывается выражением24 - antenna pattern in scanning mode is described by the expression
где G1(β), G2(β) - диаграммы направленности по мощности парциальных каналов моноимпульсной антенной системы амплитудного типа.where G1 (β), G2 (β) are radiation patterns of the power of partial channels of a monopulse antenna system of amplitude type.
25 - диаграмма направленности антенны при сопровождении цели в момент времени t0 в свою очередь характеризуется выражением25 - antenna pattern with target tracking at time t0 in turn is characterized by the expression
Техническим преимуществом предлагаемого устройства перед прототипом [2] является повышение углового разрешения радиометра в режиме обзора. Достаточным критерием для такой оценки могут служить усредненные ошибки оценивания спектральных составляющих, приведенные на фиг.5. Можно показать, что дисперсии усредненных ошибок оценивания спектральных составляющих DS определяются выражениемThe technical advantage of the proposed device over the prototype [2] is to increase the angular resolution of the radiometer in the review mode. A sufficient criterion for such an assessment can serve as the average error in the estimation of the spectral components shown in Fig.5. It can be shown that the variances of the averaged errors in the estimation of the spectral components D S are determined by the expression
где J - матрица дискретного преобразования Фурье; Jн - сопряженная и транспонированная матрица J.where J is the matrix of the discrete Fourier transform; J n - conjugate and transposed matrix J.
На фиг.5 усредненная ошибка оценивания спектральных составляющих построена при ширине ДНА парциального канала, равной 0,033 периода первой гармоники n=1, n - номер гармоники.In Fig. 5, the average error in the estimation of the spectral components is plotted with the bottom channel width of the partial channel equal to 0.033 of the first harmonic period n = 1, and n is the harmonic number.
26 - усредненная ошибка оценивания спектральных составляющих радиометрического приемника Дикке [1] с ДНА, соответствующей парциальной.26 is the average error in the estimation of the spectral components of a Dicke radiometric receiver [1] with a DND corresponding to a partial one.
27 - усредненная ошибка оценивания спектральных составляющих радиометра с моноимпульсной антенной системой.27 - the average error in the estimation of the spectral components of a radiometer with a monopulse antenna system.
Из фиг.5 видно, что для радиометра с моноимпульсной антенной системой характерен больший диапазон "малой ошибки" по частоте. Это позволяет предлагаемому радиометру иметь лучшую разрешающую способность, эквивалентную увеличению апертуры антенны в 1,4 раза.Figure 5 shows that a radiometer with a monopulse antenna system is characterized by a larger range of "small errors" in frequency. This allows the proposed radiometer to have better resolution, equivalent to an increase in antenna aperture of 1.4 times.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, предлагаемый радиометр может быть изготовлен по существующей, известной в радиопромышленности технологии, на базе известных комплектующих изделий и использован при работе на подвижных и неподвижных носителях.Using the information presented in the application materials, the proposed radiometer can be manufactured according to the existing technology well-known in the radio industry, on the basis of well-known components and used when working on movable and fixed media.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Справочник по радиолокации. / Под ред. М.Сколника. Том 4. Радиолокационные станции и системы - М.: Советское радио, 1978.1. Reference radar. / Ed. M. Skolnik. Volume 4. Radar stations and systems - M .: Soviet radio, 1978.
2. Патент США №3466654 от 04.10.1967 г., кл. Н 04 B 7/00, G 01 S 13/90. Dual Channal Radiometer.2. US patent No. 3466654 from 10/04/1967, CL. H 04 B 7/00, G 01
3. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. - М.: "Связь", 1976.3. Sage E., Mele J. The theory of evaluation and its application in communication and management. - M .: "Communication", 1976.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100063/09A RU2285940C2 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100063/09A RU2285940C2 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005100063A RU2005100063A (en) | 2006-06-20 |
| RU2285940C2 true RU2285940C2 (en) | 2006-10-20 |
Family
ID=36713698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005100063/09A RU2285940C2 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2285940C2 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544765C1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-03-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Gadget to define operating conditions of aircraft airborne systems from results of evaluation of parameters |
| RU2600573C1 (en) * | 2015-11-23 | 2016-10-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Версия" (Ооо "Нтц "Версия") | Method of objects images recovery by radiometric observations sparse matrix |
| RU2604720C1 (en) * | 2015-12-28 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of images recovery with unknown instrument function |
| RU2618088C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-05-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of optimum images reconstruction in radar location systems of earth's remote sensing in the telescopic mode |
| RU2622899C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-21 | Закрытое акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (ЗАО "РРК") | Radiometer hardware function determination method |
| RU2624460C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-07-04 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of optimum images reconstruction in radar location systems of earth remote sensing |
| RU2646434C1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of objects image formation in radiometer with two antennas |
| RU2648270C1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of observing objects by a radiometer with two antennas |
| RU2661903C1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-07-23 | Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") | Method of increasing image resolution of radiometric images |
| RU2702228C2 (en) * | 2017-02-22 | 2019-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of two-stage recovery of radiothermal images |
-
2005
- 2005-01-11 RU RU2005100063/09A patent/RU2285940C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544765C1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-03-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Gadget to define operating conditions of aircraft airborne systems from results of evaluation of parameters |
| RU2600573C1 (en) * | 2015-11-23 | 2016-10-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Версия" (Ооо "Нтц "Версия") | Method of objects images recovery by radiometric observations sparse matrix |
| RU2604720C1 (en) * | 2015-12-28 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of images recovery with unknown instrument function |
| RU2618088C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-05-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of optimum images reconstruction in radar location systems of earth's remote sensing in the telescopic mode |
| RU2624460C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-07-04 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of optimum images reconstruction in radar location systems of earth remote sensing |
| RU2622899C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-21 | Закрытое акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (ЗАО "РРК") | Radiometer hardware function determination method |
| RU2646434C1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of objects image formation in radiometer with two antennas |
| RU2648270C1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of observing objects by a radiometer with two antennas |
| RU2661903C1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-07-23 | Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") | Method of increasing image resolution of radiometric images |
| RU2702228C2 (en) * | 2017-02-22 | 2019-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of two-stage recovery of radiothermal images |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005100063A (en) | 2006-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2285940C2 (en) | Method for measuring radio-metric contrasts of targets and radiometer for its realization | |
| US4134113A (en) | Monopulse motion compensation for a synthetic aperture radar | |
| Peichl et al. | Microwave imaging of the brightness temperature distribution of extended areas in the near and far field using two-dimensional aperture synthesis with high spatial resolution | |
| US7176828B2 (en) | Near-field antenna array with signal processing | |
| US10649080B2 (en) | Passive non-linear synthetic aperture radar and method thereof | |
| US7978124B2 (en) | Method and system for motion compensation for hand held MTI radar sensor | |
| EP2391022B1 (en) | Classification of interference | |
| US8384587B2 (en) | Radar for aerial target detection fitted to an aircraft notably for the avoidance of obstacles in flight | |
| US5703592A (en) | Method and apparatus for estimating the detection range of a radar | |
| US2958862A (en) | Radar system with random modulation of frequency or phase | |
| US11131741B2 (en) | Method and apparatus for providing a passive transmitter based synthetic aperture radar | |
| US3129330A (en) | Microwave radiometer system | |
| Gumbmann et al. | Short-range imaging system with a nonuniform SFCW approach | |
| US20060022128A1 (en) | Baseline compensating method and camera used in millimeter wave imaging | |
| RU2315332C1 (en) | Radiolocation station | |
| RU2541504C1 (en) | Apparatus for selecting moving targets for pulse-to-pulse frequency tuning mode | |
| US6509729B2 (en) | Multiple simultaneous optical frequency measurement | |
| Jordan et al. | Fundamental Limits on Subwavelength Range Resolution | |
| RU2710363C1 (en) | Onboard detector with compensation for variations of magnetic fields | |
| RU2099739C1 (en) | Radar | |
| US4423420A (en) | Cancellation of group delay error by dual speed of rotation | |
| Robertson et al. | Nonlinearity and phase noise effects in 340 GHz 3D imaging radar | |
| Wu et al. | Range sidelobe suppression approach for SAR images using chaotic FM signals | |
| RU119126U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING ANGULAR RESOLUTION OF AMPLITUDE TOTAL-DIFFERENT MONO-PULSE SYSTEM | |
| Fischer et al. | Adaptive super-resolution with a synthetic aperture antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130112 |