RU2413185C1 - Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации - Google Patents

Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2413185C1
RU2413185C1 RU2009132451/09A RU2009132451A RU2413185C1 RU 2413185 C1 RU2413185 C1 RU 2413185C1 RU 2009132451/09 A RU2009132451/09 A RU 2009132451/09A RU 2009132451 A RU2009132451 A RU 2009132451A RU 2413185 C1 RU2413185 C1 RU 2413185C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
inputs
signals
complex
wave
Prior art date
Application number
RU2009132451/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Алексеевич Бутько (RU)
Виктор Алексеевич Бутько
Владимир Викторович Доценко (RU)
Владимир Викторович Доценко
Виктор Яковлевич Гюнтер (RU)
Виктор Яковлевич Гюнтер
Дмитрий Михайлович Носов (RU)
Дмитрий Михайлович Носов
Михаил Витальевич Осипов (RU)
Михаил Витальевич Осипов
Михаил Евгеньевич Ровкин (RU)
Михаил Евгеньевич Ровкин
Алексей Сергеевич Сурков (RU)
Алексей Сергеевич Сурков
Валерий Александрович Хлусов (RU)
Валерий Александрович Хлусов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран"
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 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран"
Priority to RU2009132451/09A priority Critical patent/RU2413185C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2413185C1 publication Critical patent/RU2413185C1/ru

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к радиолокации и могут быть использованы в устройствах селекции целей по поляризационным свойствам отраженного сигнала, содержащего информацию о поляризационной анизотропии отражающего объекта. Достигаемый технический результат изобретения - возможность селекции целей с невзаимными свойствами обратного рассеяния радиоволн. Способ включает облучение объектов волной с несущей частотой, прием в поляризационном базисе облучения отраженной волны, формирование двух комплексных величин, матрицы взаимной когерентности излученной и отраженной электромагнитных волн, формирование разностного сигнала, при этом в качестве выходного сигнала принимают разностный сигнал, а матрицу Mi определяют по соответствующей формуле. Устройство для реализации способа содержит приемо-передающую антенну полного поляризационного приема-передачи сигнала, циркуляторы, усилители мощности, формирователи сложных сигналов, малошумящие усилители, генератор опорных частот, преобразователи частоты, согласованные фильтры, вычитающее устройство, детектор огибающей радиосигнала, синхронизирующий генератор, соединенные между собой определенным образом. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретения относятся к радиолокации и могут быть использованы в устройствах селекции целей по поляризационным свойствам отраженного сигнала, содержащего информацию о поляризационной анизотропии отражающего объекта.
Основной технической задачей, решаемой заявляемой группой изобретений, является возможность селекции целей с невзаимными свойствами обратного рассеяния радиоволн.
Поставленная задача достигается тем, что в способе селекции радиолокационных объектов, основанном на облучении объектов волной с несущей частотой ω0, описываемой в ортогональном поляризационном базисе облучения вектором е0(t), приеме в поляризационном базисе облучения отраженной волны ep(t), формировании двух комплексных величин U1, U2, модули и фазы которых пропорциональны модулям и аргументам элементов M12, М21 соответственно, матрицы взаимной когерентности Mi излученной е0(t) и отраженной ep(t) электромагнитных волн, формировании разностного сигнала ΔU как модуля разности величин U1 и U2 в соответствии с выражением ΔU=|U1-U2|, в качестве выходного сигнала принимают разностный сигнал ΔU, а матрицу Mi определяют по формуле
Figure 00000001
где
Figure 00000002
и
Figure 00000003
- функции, описывающие ортогональные по поляризации составляющие облучающей волны
Figure 00000004
причем амплитуда, ширина спектра и длительность этих функций идентичны, а нормированный коэффициент взаимной корреляции функций
Figure 00000002
и
Figure 00000003
для всех возможных временных и частотных сдвигов существенно меньше единицы;
Figure 00000005
и
Figure 00000006
- сигналы, описывающие ортогональные по поляризации составляющие отраженной волны
Figure 00000007
τi - время задержки отраженной от объекта волны ep(t) относительно момента излучения облучающей волны e0(t);
« » - знак усреднения на интервале длительности функций (сигналов)
Figure 00000002
и
Figure 00000003
;
* - знак комплексного сопряжения;
† - знак эрмитового сопряжения.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве селекции радиолокационных объектов, содержащем приемо-передающую антенну полного поляризационного приема-передачи сигнала, ортогональные питающие фидеры которой соединены с первыми входами первого и второго циркуляторов соответственно, вторые входы первого и второго циркуляторов соединены с выходами первого и второго усилителя мощности соответственно, входы которых соединены с выходами первого и второго формирователей сложных сигналов соответственно, первые входы первого и второго формирователей сложных сигналов соединены с первым выходом генератора опорных частот, третьи выходы первого и второго циркуляторов соединены с входами первого и второго малошумящих усилителей соответственно, выходы первого и второго малошумящих усилителей соединены с входами первого и второго преобразователей частоты соответственно, входы преобразователей частоты соединены со вторым выходом генератора опорных частот, выходы первого и второго преобразователей частоты соединены с входами первого и второго согласованных фильтров соответственно, выходы первого и второго согласованных фильтров соединены с входами вычитающего устройства соответственно, выход вычитающего устройства соединен с входом детектора огибающей радиосигнала, вторые входы формирователей сложных сигналов соединены с выходом синхронизирующего генератора.
Заявленные изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел, следовательно, данная группа изобретений удовлетворяет требованию единства изобретений.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство селекции радиолокационных объектов содержит приемо-передающую антенну 1 полного поляризационного приема-передачи сигнала, ортогональные питающие фидеры которого соединены с первыми входами первого циркулятора 2 и второго циркулятора 3 соответственно, вторые входы первого и второго циркуляторов 2 и 3 соединены с выходами первого и второго усилителя мощности (УМ) 4 и 5 соответственно, а входы первого и второго усилителей мощности 4 и 5 соединены с выходами первого формирователя сложных сигналов (Ф1) 6 и второго формирователя сложных сигналов (Ф2) 7 соответственно, первые входы первого и второго формирователей сложных сигналов 6 и 7 соединены с первым выходом генератора опорных частот (ГОЧ) 10, третьи выходы первого и второго циркуляторов 2 и 3 соединены с входами первого и второго малошумящих усилителей 8 и 9 соответственно, выходы первого и второго малошумящих усилителей 8 и 9 соединены с входами первого опорного сигнала преобразователей частоты (ПЧх) 11 и второго опорного сигнала преобразователя частоты (ПЧу) 12 соответственно, входы первого опорного сигнала преобразователя частоты 11 и опорного сигнала второго преобразователя частоты 12 соединены со вторым выходом генератора опорных частот 10, выходы опорного сигнала первого преобразователя частоты 11 и второго опорного сигнала преобразователя частоты 12 соединены с входами второго согласованного фильтра 13 (СФ2) и первого согласованного фильтра 9 (СФ1) 14 соответственно, выходы первого и второго согласованных фильтров 13 и 14 соединены с входами вычитающего устройства 15 соответственно, выход вычитающего устройства 15 соединен с входом детектора огибающей радиосигнала 16, вторые входы первого и второго формирователей сложных сигналов 6 и 7 соединены с выходом синхронизирующего генератора 17, при этом первый согласованный фильтр 14 согласован с сигналом первого формирователя сложных сигналов 6, а второй согласованный фильтр 13 согласован с сигналом второго формирователя сложных сигналов 7.
Антенна 1 полного поляризационного приема-передачи сигнала образована, например, параболическим зеркалом с симметричным облучателем в виде круглого рупора, питание которого осуществляется с помощью поляризационного разделителя ПР. Первый и второй формирователи 6 и 7 ортогональных сигналов S1(t) и S2(t), выполнены по технологии (Tektronix AWG610 Arbitrary Waveform Generator User Manual. Tectronix, 1998), также первый и второй формирователи 6 и 7 могут быть реализованы с использованием современной технологии генерирования сложных радиосигналов произвольной формы, подобно тому, как это реализуется в известных, серийно выпускаемых приборах, например в генераторе (Tektronix AWG610 Arbitrary Waveform Generator User Manual. Tectronix, 1998). Генератор опорных частот (ГОЧ) 10, первый и второй согласованные фильтры 13 и 14, согласованные с сигналами
Figure 00000002
и
Figure 00000003
соответственно, преобразованными на промежуточную частоту, выполнены, например, по технологии устройств, использующих поверхностные акустические волны (ПАВ) (Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990. - 416 с.).
Устройство работает следующим образом. Первый и второй формирователи сложных сигналов 6 и 7 одновременно, по импульсному запускающему сигналу синхронизирующего генератора 17 формируют на несущей частоте ω0 два узкополосных радиосигнала
Figure 00000008
Амплитуды, ширина спектра и длительности этих сигналов идентичны, а их комплексные огибающие
Figure 00000009
и
Figure 00000010
имеют малый коэффициент взаимной корреляции и описываются комплексными функциями времени:
Figure 00000011
где φ1(t), φ2(t) - функции, описывающие законы изменения фазы несущих колебаний сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
, соответственно;
P(t) - прямоугольная действительная функция, определяющая форму «мощностной» огибающей сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
, описываемая выражением
Figure 00000012
τu - длительность сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
;
t0 - момент начала излучения сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
.
Основным требованием к сигналам
Figure 00000002
и
Figure 00000003
является их малая взаимная корреляция для всех возможных на практике временных и частотных сдвигов, а также идентичная форма их автокорреляционных функций (АКФ). Взаимная корреляционная функция сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
, нормированная к их полной мощности, определяется соотношением
Figure 00000013
где τ и Ω - параметры взаимного временного и частотного сдвигов соответственно. Функция (4) определяет нормированный коэффициент взаимной корреляции сигналов для всех возможных значений сдвига по времени и по частоте. Для малой взаимной корреляции сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
необходимо, чтобы абсолютные значения функции B12(τ,Ω) были значительно меньше единицы:
Figure 00000014
Такими свойствами обладают, например, два радиосигнала постоянной мощности и равной длительности, частоты которых изменяются по линейному закону навстречу друг другу (ортогональные линейно частотно-модулированные (ЛЧМ) сигналы). Такими же свойствами обладают два фазоманипулированных радиосигнала, манипуляции фазы которых заданы двумя ортогональными m-последовательностями, соответственно. При этом нормированный коэффициент взаимной корреляции таких сигналов определяется величиной, обратной значению их базы N, которая равна произведению их ширины спектра Δω на длительность τu сигнала: N=Δω·τu, а формы главных лепестков их автокорреляционных функций (АКФ) идентичны (Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. - М.: Сов. радио, 1971).
Работа первого и второго формирователя сложных сигналов 6 и 7 синхронизируется опорным сигналом, вырабатываемым генератором опорных частот 10, при этом радиосигналы
Figure 00000002
и
Figure 00000003
когерентно-связаны во времени и их фаза относительно друг друга и относительно сигнала генератора опорной частоты 10 постоянна и не изменяется во времени. Выходные сигналы первого и второго формирователей сложных сигналов 6 и 7 усиливаются первым и вторым усилителями мощности 4 и 5 и возбуждают плечи Х и Y поляризационного разделителя ПР. При этом в пространство излучается электромагнитная волна, которая описывается вектором
Figure 00000015
Отраженная от объекта волна ep(t) описывается вектором
Figure 00000016
где S - матрица обратного рассеяния объекта;
Figure 00000017
- элементы матрицы S (комплексные величины);
τi - задержка сигнала времени распространения излученной волны до объекта и обратно.
Отраженная волна принимается антенной 1, и на выходах х и у поляризационного разделителя ПР формируются два сигнала
Figure 00000018
и
Figure 00000019
соответственно, которые через первый и второй циркуляторы 2 и 3 поступают на входы первого и второго малошумящих усилителей 8 и 9, усиливаются и поступают на входы первого опорного сигнала преобразователя частоты (ПЧХ) 11 и второго опорного сигнала преобразователя частоты (ПЧY) 12, где преобразуются на промежуточную частоту. Выходные радиосигналы первого и второго опорного сигнала преобразователей частоты 11 и 12 описываются выражениями
Figure 00000020
где ωГ=ω0+ωПЧ - частота сигнала гетеродина, вырабатываемого генератором опорных частот;
Figure 00000021
- коэффициент передачи сигналов
Figure 00000018
и
Figure 00000019
с выходов поляризационного разделителя ПР антенны на входы согласованных фильтров СФ1 и СФ2. Фильтры СФ1 и СФ2 согласованы с сигналами
Figure 00000002
и
Figure 00000003
(см. выражение 1) соответственно, преобразованными на промежуточную частоту ωПЧ.
Каждый из принимаемых сигналов
Figure 00000002
и
Figure 00000003
(см. выражение 7) на промежуточной частоте описывается соотношениями:
Figure 00000022
Здесь для простоты изложения коэффициент передачи трактов
Figure 00000023
(см. выражение 7) принят равным единице.
Сигналы (8) поступают на входы первого и второго согласованных фильтров 13 и 14. При этом на выходе первого и второго согласованных фильтров 13 и 14 формируются выходные радиосигналы U1 и U2, описываемые выражениями:
Figure 00000024
где * - знак временной свертки;
Figure 00000025
и
Figure 00000026
- импульсные характеристики первого и второго согласованных фильтров СФ1 и СФ2 соответственно;
Figure 00000027
и
Figure 00000028
- функции, совпадающие (при замене переменной τ на t) по форме с автокорреляционными функциями сигналов
Figure 00000029
и
Figure 00000030
(см. выражение 1), соответственно, преобразованных на промежуточную частоту ωПЧ;
Figure 00000031
- функция, совпадающая (при замене переменной τ на t) с взаимно корреляционной функцией сигналов
Figure 00000032
и
Figure 00000033
(см. выражение 1), соответственно, преобразованных на промежуточную частоту ωПЧ.
Таким образом, в силу того, что взаимная корреляция сигналов
Figure 00000032
и
Figure 00000033
мала и, следовательно, выполняется соотношение
Figure 00000034
амплитуда и фаза сигналов U1 и U2 на выходах первого и второго согласованных фильтров 13 и 14 в момент времени t=τi пропорциональны, соответственно, модулям и фазам элементов
Figure 00000035
и
Figure 00000036
матрицы обратного рассеяния отражающего объекта, находящегося в i-ом стробе дальности. В выражении (10)
Figure 00000037
и
Figure 00000038
- значения автокорреляционных функций сигналов
Figure 00000032
и
Figure 00000033
, соответственно, при нулевом сдвиге.
Сигналы U1 и U2 поступают на входы вычитающего устройства 15, на выходе которого формируется разность этих сигналов, которая детектируется детектором огибающей радиосигнала 16, на выходе которого формируется видеосигнал в соответствии с выражением
Figure 00000039
Поскольку для всех взаимных объектов внедиагональные элементы
Figure 00000040
и
Figure 00000041
их матрицы обратного рассеяния всегда тождественно равны, выходной сигнал ΔU отличен от нуля только тогда, когда отражающий объект имеет невзаимные свойства и элементы
Figure 00000042
и
Figure 00000043
его матрицы обратного рассеяния не равны. Отличие выходного сигнала от нуля и есть признак наличия объекта с невзаимными свойствами.

Claims (2)

1. Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов, включающий облучение объектов волной с несущей частотой ω0, описываемой в ортогональном поляризационном базисе облучения вектором e0(t), прием в поляризационном базисе облучения отраженной волны ep(t), формирование двух комплексных величин U1, U2, модули и фазы которых пропорциональны модулям и аргументам элементов M12, М21 соответственно, матрицы взаимной когерентности Mi излученной e0(t) и отраженной ep(t) электромагнитных волн, формирование разностного сигнала ΔU как модуля разности величин U1 и U2 в соответствии с выражением ΔU=|U1-U2|, при этом в качестве выходного сигнала принимают разностный сигнал ΔU, а матрицу Mi определяют по формуле:
Figure 00000044

где
Figure 00000002
и
Figure 00000003
- функции, описывающие ортогональные по поляризации составляющие облучающей волны
Figure 00000045
причем амплитуда, ширина спектра и длительность этих функций идентичны, а нормированный коэффициент взаимной корреляции функций
Figure 00000002
и
Figure 00000003
для всех возможных временных и частотных сдвигов существенно меньше единицы;
Figure 00000002
и
Figure 00000003
- сигналы, описывающие ортогональные по поляризации
Figure 00000046

составляющие отраженной волны;
τi - время задержки отраженной от объекта волны ep(t) относительно момента излучения облучающей волны e0(t);
« » - знак усреднения на интервале длительности функций (сигналов)
Figure 00000002
и
Figure 00000003
;
* - знак комплексного сопряжения;
† - знак эрмитового сопряжения.
2. Устройство селекции невзаимных радиолокационных объектов, содержащее приемопередающую антенну полного поляризационного приема-передачи сигнала, ортогональные питающие фидеры которой соединены с первыми входами первого и второго циркуляторов соответственно, вторые входы первого и второго циркуляторов соединены с выходами первого и второго усилителей мощности соответственно, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго формирователей сложных сигналов, предназначенных для формирования узкополосных радиосигналов, амплитуды, ширина спектра и длительности которых идентичны, а их комплексные огибающие имеют малый коэффициент взаимной корреляции, первые входы первого и второго формирователей сложных сигналов соединены с первым выходом генератора опорных частот, третьи выходы первого и второго циркуляторов соединены с входами первого и второго малошумящих усилителей соответственно, выходы первого и второго малошумящих усилителей соединены с сигнальными входами первого и второго преобразователей частоты соответственно, входы опорного сигнала преобразователей частоты соединены со вторым выходом генератора опорных частот, выходы первого и второго опорного сигнала преобразователей частоты соединены с входами второго и первого согласованных фильтров соответственно, выходы первого и второго согласованных фильтров соединены с входами вычитающего устройства соответственно, выход вычитающего устройства соединен с входом детектора огибающей радиосигнала, вторые входы формирователей сложных сигналов соединены с выходом синхронизирующего генератора, при этом первый согласованный фильтр согласован с сигналом первого формирователя сложных сигналов, а второй согласованный фильтр согласован с сигналом второго формирователя сложных сигналов.
RU2009132451/09A 2009-08-27 2009-08-27 Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации RU2413185C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132451/09A RU2413185C1 (ru) 2009-08-27 2009-08-27 Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132451/09A RU2413185C1 (ru) 2009-08-27 2009-08-27 Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2413185C1 true RU2413185C1 (ru) 2011-02-27

Family

ID=46310679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132451/09A RU2413185C1 (ru) 2009-08-27 2009-08-27 Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413185C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476903C2 (ru) * 2011-03-09 2013-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Способ обнаружения и селекции радиолокационных сигналов по поляризационному признаку и устройство для его осуществления
RU2810535C1 (ru) * 2023-02-13 2023-12-27 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Способ и устройство оценки комплексной матрицы обратного рассеяния радиолокационных объектов (варианты)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476903C2 (ru) * 2011-03-09 2013-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Способ обнаружения и селекции радиолокационных сигналов по поляризационному признаку и устройство для его осуществления
RU2810535C1 (ru) * 2023-02-13 2023-12-27 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Способ и устройство оценки комплексной матрицы обратного рассеяния радиолокационных объектов (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10746865B2 (en) Radar system
Lukin Noise radar technology
Babur et al. Nearly orthogonal waveforms for MIMO FMCW radar
JP5848944B2 (ja) レーダ装置
US8264397B2 (en) Time transfer method and system
JP2017032522A (ja) レーダ装置
US10566956B2 (en) Cascaded transceiver integrated circuit
US20210223360A1 (en) Radar device, signal processor, signal processing method, and mobile object
JP7262399B2 (ja) 位相雑音を補償するための方法及び装置
RU2413185C1 (ru) Способ селекции невзаимных радиолокационных объектов и устройство для его реализации
Ng et al. A fully-integrated 77-GHz pseudo-random noise coded Doppler radar sensor with programmable sequence generators in SiGe technology
US3787853A (en) Coded multiple frequency signal system
RU2402038C2 (ru) Способ радиолокационного зондирования с использованием непрерывного излучения
JP3397158B2 (ja) Ｅｃｍレーダ装置
US3898663A (en) Retrodirective transponder
EP2901174B1 (en) Frequency modulated continuous waveform (fmcw) radar
RU2013100986A (ru) Активные устройства установки помех, действующие против источников излучения радара, а также способ для защиты объектов с помощью подобного рода устройств установки помех
KR101634455B1 (ko) 선형 주파수 변조 신호와 잡음 신호를 이용한 레이더 및 이의 제어 방법
Pardhu et al. Design of matched filter for radar applications
RU2405170C1 (ru) Радиолокационная станция последовательного обзора по дальности с перестройкой по линейному закону длительности зондирующих фазоманипулированных радиоимпульсов
RU94723U1 (ru) Радиолокационная обзорная станция
US3493969A (en) Radar device with frequency modulation and spectral compression of the intermediate-frequency signal
JP6373528B2 (ja) レーダ装置
RU2727793C1 (ru) Сверхширокополосный многочастотный радиолокатор с активной фазированной антенной решеткой и пониженным уровнем боковых лепестков в сжатом сигнале
RU2327185C1 (ru) Нелинейный радар для обнаружения подслушивающих устройств