RU2441253C1 - Способ обнаружения маркеров - параметрических рассеивателей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам обнаружения пассивных маркеров-ответчиков, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения. Сущность способа заключается в том, что излучается зондирующий сигнал, состоящий из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки, мгновенная частота которых изменяется по определенному закону, и последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, один из которых синхронизирует фазу ответного сигнала в момент возбуждения, для чего передний фронт радиоимпульса сигнала накачки излучается в один из моментов времени излучения этого синхронизирующего радиоимпульса. Указанный зондирующий сигнал обеспечивает рассеяние в процессе параметрической генерации от широкополосного параметрического рассеивателя последовательностей широкополосных ответных сигналов, с мгновенной частотой, вдвое меньшей, чем мгновенная частота радиоимпульсов сигнала накачки, которые в приемном устройстве могут быть сжаты до существенно более коротких, при этом есть возможность когерентного накопления принятого ответного сигнала, а вспомогательные радиоимпульсы не накапливаются и компенсируются, для чего обеспечиваются условия, при которых пары вспомогательных радиоимпульсов кодируются по альтернативному закону кодирования. Этот закон предполагает наименьший уровень когерентного сложения принимаемых сигналов в приемнике, уже настроенном на прием сигнала по выбранному закону кодирования. Технически возможность излучать вспомогательные радиоимпульсы, закодированные в соответствии с альтернативным законом кодирования, и при этом формирование радиоимпульсов ответного сигнала в соответствии с выбранным законом кодирования осуществляется за счет того, что синхронизирующим является то первый, то второй из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, соответственно мгновенные частоты, на которых происходит синхронизация, различны для первого и второго синхроимпульсов, различными могут быть и их длительности. Компенсация вспомогательных радиоимпульсов осуществляется за счет того, что каждая из связанных последовательностей в парах содержит синхронные одинаковые и противофазные импульсы, кроме того, вспомогательные импульсы в паре противофазны и должны компенсироваться при сжатии в приемнике. Достигаемый технический результат - повышение точности определения местоположения объекта поиска и увеличение дальности действия системы поиска. 4 ил.

Description

Изобретение относится к способам обнаружения пассивных маркеров-ответчиков, являющихся вторичными источниками электромагнитного излучения.

Известен по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1], [Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель, патент RU 2336538 С2] способ обнаружения параметрических рассеивателей. Способ позволяет решать задачу обнаружения объектов, в частности людей, маркированных с помощью пассивных нелинейных маркеров-ответчиков, в качестве которых используются параметрические рассеиватели. Способ состоит в том, что на объекте поиска предварительно размещается параметрический рассеиватель; область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом, который формируется в виде последовательности узкополосных радиоимпульсов на частоте f; принимается рассеянный маркером сигнал на частоте субгармоники, равной f/2; в случае превышения порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска.

Данный способ обладает существенным недостатком, а именно недостаточной чувствительностью приемного устройства из-за того, что не обеспечивается когерентный прием рассеянного сигнала. При возбуждении каждого импульса, рассеянного маркером сигнала на частоте субгармоники, возможны два равновероятных значения фазы, отличающиеся на π [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, N11, стр.1606-1610], в результате рассеянный на субгармонике сигнал не когерентен, даже при когерентном зондирующем сигнале.

Указанный недостаток преодолен в способе обнаружения параметрических рассеивателей, известном по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, N5, стр.8-12].

Предложено формировать зондирующий сигнал в виде последовательности пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и последовательности пачек узкополосных когерентных пар синхронизирующих радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2. При этом обе последовательности обладают одинаковыми длительностями импульсов τ, периодами следования импульсов Т и периодами следования пачек импульсов Т₁. Кроме того, длительность импульсов синхронизирующего сигнала существенно меньше длительности импульсов сигнала накачки, задний фронт первого синхронизирующего радиоимпульса из пары совпадает с передним фронтом второго синхронизирующего радиоимпульса из пары. Фаза высокочастотного заполнения первого синхронизирующего радиоимпульса соответствует символу выбранного закона кодирования фазы, фаза высокочастотного заполнения второго синхронизирующего радиоимпульса из пары всегда отличается на π от фазы высокочастотного заполнения первого синхронизирующего радиоимпульса из пары, кроме того, задний фронт первого синхронизирующего радиоимпульса совпадает с передним фронтом радиоимпульсов зондирующего сигнала.

В результате возбуждение параметрического рассеивателя происходит в условиях существования внешнего воздействия на частоте возбуждения. В этих условиях фаза возбуждаемого колебания на частоте субгармоники перестает быть случайной и определяется фазой внешнего воздействия, то есть фазой импульсов синхронизирующего сигнала. Однако импульсы такого синхронизирующего сигнала являются помехой приему полезного сигнала, так как будут рассеиваться от окружающих параметрический рассеиватель предметов и подстилающей поверхности и поступать на вход приемника одновременно с полезным сигналом. Устранить такую помеху за счет временной селекции не возможно, ее можно только скомпенсировать. Поэтому после синхронизирующего радиоимпульса предложено излучать компенсирующий радиоимпульс с противоположной фазой, при этом синхронизирующий радиоимпульс задает закон кодирования фазы рассеянного сигнала, а компенсирующий радиоимпульс необходим для взаимокомпенсации обоих импульсов в оптимальном приемнике сигнала, принимаемого на частоте субгармоники.

Способ обнаружения параметрических рассеивателей по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, N5, стр.8-12] выбран прототипом и заключается в том, что на объекте поиска предварительно размещают маркер - параметрический рассеивателель, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучают зондирующим сигналом, формирующим в процессе параметрической генерации на параметрическом рассеивателе последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, в которой каждая пачка радиоимпульсов ответного сигнала закодирована в соответствии с выбранным законом кодирования, представляющего собой бинарную последовательность, противоположные символы которой соответствуют противофазным значениям начальной фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов ответного сигнала, для этого зондирующий сигнал состоит из последовательности пачек радиоимпульсов сигнала накачки, мгновенная частота которых в два раза превышает мгновенную частоту радиоимпульсов ответного сигнала, и синхронной последовательности пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, с длительностью каждого из вспомогательных радиоимпульсов и временем между задним фронтом первого и передним фронтом второго из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, существенно меньшей, чем длительность радиоимпульса сигнала накачки, один из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является синхронизирующим радиоимпульсом, начальная фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, второй из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является компенсирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения противоположна текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт радиоимпульса сигнала накачки совпадает с одним из моментов времени излучения синхронизирующего радиоимпульса, в этот момент времени мгновенная частота высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса в два раза меньше мгновенной частоты высокочастотного заполнения радиоимпульсов сигнала накачки, принимают последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, при этом производят компенсацию сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов и синхронное накопление радиоимпульсов ответного сигнала по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании ответного сигнала, при превышении порога обнаружения принимают решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска.

Недостатком прототипа является то, что в качестве сигнала накачки используется узкополосный радиосигнал, при этом не используются возможности широкополосных параметрических рассеивателей по формированию широкополосных рассеянных сигналов, например радиоимпульсов с линейной частотной модуляцией, которые могут быть подвержены компрессии, в результате которой на выходе приемного устройства может быть сформирован импульс, длительность которого существенно меньше длительности радиоимпульса сигнала накачки. Другими словами, неоднозначность в определении дальности до параметрического рассеивателя для способа прототипа определяется длительностью радиоимпульса сигнала накачки и не может быть улучшена. Возможность формирования от параметрических рассеивателей ответных сигналов на частоте субгармоники в широкой полосе перестройки сигнала накачки показана в [Н.Ю.Бабанов, А.С.Корсаков, С.В.Ларцов. Экспериментальное исследование амплитудно-частотных свойств субгармонических рассеивателей // «Проектирование и Технология Электронных Средств», 2008 г., №3, с.22-27], где экспериментально доказана возможность создания широкополосных параметрических рассеивателей.

Кроме того, при когерентном накоплении пачки импульсов в равной мере будут расти и полезный сигнал, и сдвоенные вспомогательные радиоимпульсы, являющиеся помехой, так как законы кодирования одинаковы и для полезного сигнала, и для помехи.

В изобретении поставлены задачи:

- обеспечение возможности формирования на параметрическом рассеивателе широкополосных рассеянных сигналов, например с линейной частотной модуляцией;

- компенсации и минимизации уровня когерентного накопления сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, являющихся когерентной помехой радиоприему.

Данное техническое решение приведет: во-первых, к возможности использовать сжатие ответного сигнала в приемном устройстве, что обеспечит высокую точность определения местоположения маркеров - параметрических рассеивателей, а в конечном итоге объекта поиска, во-вторых, к формированию ответного сигнала в виде синхронных последовательностей, которые можно синхронно накапливать в приемном устройстве, при этом вспомогательные последовательности радиоимпульсов не накапливаются, что позволит увеличить дальность действия системы поиска.

Решение поставленных задач достигается за счет того, что предлагается новое техническое решение, а именно способ обнаружения маркеров - параметрических рассеивателей, заключающийся в том, что на объекте поиска предварительно размещают маркер - параметрический рассеивателель, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучают зондирующим сигналом, формирующим в процессе параметрической генерации на параметрическом рассеивателе последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, в которой каждая пачка радиоимпульсов ответного сигнала закодирована в соответствии с выбранным законом кодирования, представляющего собой бинарную последовательность, противоположные символы которой соответствуют противофазным значениям начальной фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов ответного сигнала, для этого зондирующий сигнал состоит из последовательности пачек-радиоимпульсов сигнала накачки, мгновенная частота которых в два раза превышает мгновенную частоту радиоимпульсов ответного сигнала, и синхронной последовательности пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, с длительностью каждого из вспомогательных радиоимпульсов и временем между задним фронтом первого и передним фронтом второго из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, существенно меньшей, чем длительность радиоимпульса сигнала накачки, один из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является синхронизирующим радиоимпульсом, начальная фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, второй из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является компенсирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения противоположна текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт радиоимпульса сигнала накачки совпадает с одним из моментов времени излучения синхронизирующего радиоимпульса, в этот момент времени мгновенная частота высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса в два раза меньше мгновенной частоты высокочастотного заполнения радиоимпульсов сигнала накачки, принимают последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, при этом производят компенсацию сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов и синхронное накопление радиоимпульсов ответного сигнала по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании ответного сигнала, при превышении порога обнаружения принимают решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска, при этом в качестве маркера используют широкополосный параметрический рассеиватель, мгновенную частоту радиоимпульсов сигнала накачки изменяют по определенному модулирующему закону, мгновенную частоту сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов изменяют по соответствующему модулирующему закону, при этом последовательности пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов излучают в виде последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, для которых моменты передних и задних фронтов, соответствующих порядковых номеров вспомогательных радиоимпульсов в пачках совпадают, а начальные фазы их высокочастотного заполнения противоположны, для каждой пачки из последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов начальная фаза высокочастотного заполнения первого из сдвоенного вспомогательного радиоимпульса соответствует текущему символу альтернативного закона кодирования, при котором обеспечивается минимальный уровень при синхронном накоплении по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень накопления принимаемого сигнала в соответствии с выбранным законом когерентного накопления, при этом если текущие символы выбранного и альтернативного законов кодирования совпадают, то для соответствующих сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов первым вспомогательным радиоимпульсом является синхронизирующий радиоимпульс, а если текущие символы выбранного и альтернативного законов кодирования не совпадают, то для соответствующего сдвоенного вспомогательного радиоимпульса первым вспомогательным радиоимпульсом из первого сдвоенного вспомогательного радиоимпульса является компенсирующий радиоимпульс, кроме того, длительности первого и второго из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов подбирают так, чтобы данные сигналы взаимокомпенсировались на выходе синхронного фильтра, согласованного с радиоимпульсами ответного сигнала, мгновенная частота которого меняется по определенному модулирующему закону.

Суть изобретения заключается в том, что предлагается техническое решение, обеспечивающее рассеяние от широкополосного параметрического рассеивателя широкополосных рассеянных сигналов, которые в приемном устройстве могут быть сжаты до существенно более коротких, при этом остается возможность когерентного накопления принятого рассеянного сигнала, а вспомогательные радиоимпульсы не накапливаются и компенсируются, для чего обеспечиваются условия, когда пары вспомогательных радиоимпульсов кодируются по альтернативному закону кодирования. Этот закон предполагает наименьший уровень когерентного сложения принимаемых сигналов в приемнике, уже настроенному на прием сигнала по другому - выбранному закону кодирования. Платой за такое техническое решение является некоторое нарушение синхронизма формируемых ответных сигналов, на время длительности сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, однако это время существенно меньше длительности радиоимпульса накачки. Технически возможность излучать вспомогательные радиоимпульсы, закодированные в соответствии с альтернативным законом кодирования, и при этом формировать радиоимпульсы ответного сигнала в соответствии с выбранным законом кодирования осуществляется за счет того, что синхронизирующим является то первый, то второй из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, соответственно мгновенные частоты на которых происходит синхронизация различны для первого и второго синхроимпульсов, различными могут быть и их длительности.

Кроме того, вспомогательные импульсы излучаются синхронными парными пачками. Соответствующие импульсы в пачках одинаковы по форме и виду, но противофазны. Это дает возможность в приемном устройстве реализовать их взаимную компенсацию простым сложением принятых последовательностей. Импульсы ответного сигнала также формируются парными пачками, но они синфазные, хотя и не синхронизированы по переднему фронту, и при сложении будут усилены.

Заявленное техническое решение может быть реализовано с помощью обнаружителя широкополосных параметрических рассеивателей, структурная схема которого представлена фиг.1, где 1 - генератор опорных импульсов, 2 - формирователь, 3 - генератор линейночастотномодулированного синусоидального сигнала, 4 - удвоитель, 5 - фазовый модулятор, 6 - высокочастотный усилитель, 7 - амплитудный модулятор, 8 - высокочастотный усилитель, 9 - антенна, 10 - антенна, 11 - широкополосный параметрический рассеиватель, 12 - антенна, 13 - высокочастотный усилитель, 14 - аналого-цифровой преобразователь, 15 - сигнальный процессор, 16 - индикатор.

Генератор опорных импульсов 1 соединен с входом формирователя 2. Выход 1 формирователя 2 соединен с управляющим входом генератора линейночастотномодулированного синусоидального сигнала. Выход 2 формирователя 2 соединен с управляющим входом 1 фазового модулятора 5. Выход 3 формирователя 2 соединен с управляющим входом 1 амплитудного модулятора 7. Выход 4 формирователя 2 соединен с синхронизирующим входом 1 сигнального процессора 15.

Сигнальный выход 1 генератора линейночастотномодулированного синусоидального сигнала 3 соединен с входом удвоителя частоты 4. Сигнальный выход 2 генератора линейночастотномодулированного синусоидального сигнала 3 соединен с сигнальным входом 2 фазового модулятора 5. Удвоитель частоты 4 соединен с сигнальным входом 2 амплитудного модулятора 7. Выход амплитудного модулятора 7 соединен с входом высокочастотного усилителя 8. Выход высокочастотного усилителя 8 соединен со входом антенны 10.

Выход фазового модулятора 5 соединен с входом высокочастотного усилителя 6. Выход высокочастотного усилителя 6 соединен СВЧ трактом со входом антенны 9.

Антенна 12 соединена со входом высокочастотного усилителя 13, настроенным на частоту f/2. Выход высокочастотного усилителя 13 соединен со входом 14 аналого-цифрового преобразователя 14. Выход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с сигнальным входом 1 сигнального процессора 15, выход сигнального процессора 15 соединен со входом индикатора 16.

В зоне облучения антенн 9, 10, 12 расположен широкополосный параметрический рассеиватель 11.

Обнаружитель широкополосных параметрических рассеивателей работает следующим образом.

Человек, потенциально подверженный опасности стать терпящим бедствие на воде, оснащается спасательным жилетом с прикрепленным маркером - широкополосным параметрическим рассеивателем 11.

Определяются выбранный и альтернативный законы кодирования. В частности, такими законами могут быть бинарные последовательности из 4-х символов: для выбранного закона кодирования - последовательность Баркера «1», «-1», «1», «1»; для альтернативного закона кодирования - последовательность «1», «1», «1», «-1».

Генератор опорных импульсов 1 формирует на входе формирователя 2 синхронную последовательность коротких видеоимпульсов, синхронизирующую работу обнаружителя широкополосных параметрических рассеивателей.

Эта последовательность в формирователе 2 преобразуется в синхронную последовательность, управляющую работой генератора 3 линейночастотномодулированного синусоидального сигнала на выходе 1 и синхронизирующую работу сигнального процессора 15 на выходе 4 (фиг.2, кривая А); последовательность видеоимпульсов огибающих пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки на выходе 3; и синхронизированную последовательность видеоимпульсов огибающих пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов на выходе 2.

Синхронизированные последовательности видеоимпульсов огибающих пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов и последовательность пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки формируются циклами. Каждый цикл включает две следующих друг за другом последовательности видеоимпульсов огибающих пачки сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов и две следующих друг за другом последовательности пачек радиоимпульсов сигнала накачки.

Каждая пачка из пары состоит из 4-х элементов, их передние и задние фронты синхронизированы.

Для последовательности видеоимпульсов огибающих пачки сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов элементом являются видеоимпульсы огибающих сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов. Причем огибающие каждого их видеоимпульсов, входящих в сдвоенный вспомогательный радиоимпульс, всегда противоположны. Огибающие сдвоенного вспомогательного радиоимпульса второй пачки всегда противоположны огибающим сдвоенного вспомогательного радиоимпульса первой пачки. Для первой пачки, для текущего элемента с определенным номером полярность первого видеоимпульса из огибающих сдвоенного вспомогательного радиоимпульса соответствует символу альтернативного закона кодирования с тем же текущим номером.

Вид первой последовательности видеоимпульсов огибающих из пары связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов представлен на фиг.2, кривая Б. Вид второй последовательности видеоимпульсов огибающих из пары связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов представлен на фиг.2, кривая В.

Последовательность видеоимпульсов огибающих радиоимпульсов сигнала накачки формируется по следующему алгоритму: для первой пачки из последовательности видеоимпульсов огибающих пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки если соответствующие текущие символы выбранного закона кодирования и альтернативного закона кодирования совпадают, то передний фронт видеоимпульса огибающей радиоимпульса сигнала накачки совпадает с передним фронтом первого видеоимпульса соответствующих видеоимпульсов огибающих сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, для второй пачки из последовательности видеоимпульсов огибающих пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки если соответствующие текущие символы выбранного закона кодирования и альтернативного закона кодирования совпадают, то передний фронт видеоимпульса огибающей радиоимпульса сигнала накачки совпадает с задним фронтом второго видеоимпульса соответствующих видеоимпульсов огибающих сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов. Задние фронты видеоимпульсов последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки совпадают с задними фронтами синхронной последовательности на выходе 1 формирователя 2.

Вид первой из пары последовательностей связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки представлен на фиг.2, кривая Г. Вид второй из пары последовательностей связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки представлен на фиг.2, кривая Д.

Сигнал с выхода 1 формирователя 2 поступает на вход генератора 3 линейночастотномодулированного синусоидального сигнала. В генераторе 3 линейночастотномодулированного синусоидального сигнала на его выходах 1 и 2 формируется синусоидальный сигнал, мгновенная частота которого изменяется от значения f₁ до значения f₂ по линейному закону. Этот сигнал попадает на вход удвоителя 4, где синхронно на его выходе формируется синусоидальный сигнал, мгновенная частота которого изменяется от значения 2f₁ до значения 2f₂ по линейному закону.

Одновременно линейночастотномодулированный сигнал со 2-го выхода формирователя 2 поступает на 2-й сигнальный вход фазового модулятора 5, на управляющий вход 1 которого поступает сигнал с выхода 2 формирователя 2. На выходе фазового модулятора 5 формируется последовательность пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, при этом разным полярностям видеоимпульсов на его управляющем входе 1 соответствуют радиоимпульсы с противоположными фазами высокочастотного заполнения.

Вид первой пачки сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов из последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов представлен на фиг.2, кривая Е.

Вид второй пачки сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов из последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов представлен на фиг.2, кривая Ж. Сигналы обоих последовательностей синхронны и противофазны. (Следует отметить, что изображения синусоидальных радиосигналов на фиг.2 выполнены условно, то есть число периодов колебаний на кривых фиг.2 не соответствует реальному и представлено для обозначения направления протекания физического процесса. Реальное число периодов существенно больше и не может быть представлено в четкой иллюстрации в разумных границах.)

Сигнал с выхода фазового модулятора 5 усиливается высокочастотным усилителем 6 и излучается антенной 9 в направлении области поиска маркера - широкополосного параметрического рассеивателя.

Одновременно линейночастотномодулированный сигнал с выхода удвоителя 4 поступает на сигнальный вход 2 амплитудного модулятора 7, на управляющий вход 1 которого поступает сигнал с выхода 3 формирователя 2. В результате на выходе амплитудного модулятора 7 формируется последовательность пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки.

Вид первой последовательности пачки радиоимпульсов сигнала накачки из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки представлен на фиг.2, кривая И. Вид второй последовательности пачки радиоимпульсов сигнала накачки из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки представлен на фиг.2, кривая К.

Сигнал с выхода амплитудного модулятора 7 усиливается в высокочастотном усилителе 8 и излучается антенной 10 в направлении области поиска маркера - широкополосного параметрического рассеивателя.

В маркере - широкополосном параметрическом рассеивателе 11 в результате взаимодействия последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов сигнала накачки и последовательность пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов формируется в процессе параметрической генерации на параметрическом рассеивателе последовательность пар связанных пачек радиоимпульсов ответного сигнала, которая принимается антенной 12.

Вид первой последовательности пачки радиоимпульсов ответного сигнала из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов ответного сигнала представлен на фиг.2, кривая Л. Вид второй последовательности пачки радиоимпульсов ответного сигнала из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов ответного сигнала представлен на фиг.2, кривая М.

Одновременно антенной 12 принимается последовательность пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов из за переотражений от местных предметов и подстилающей поверхности.

Принимаемые последовательности усиливаются высокочастотным усилителем 13, оцифровываются аналого-цифровым преобразователем 14 и обрабатываются в сигнальном процессоре 15.

Обработка происходит в три этапа. На первом этапе синхронизируются по моменту излучения при помощи управляющего сигнала с выхода 4 формирователя 2 и складываются первые и вторые последовательности пачки радиоимпульсов ответного сигнала из последовательности пар связанных пачек радиоимпульсов ответного сигнала. Результат сложения представлен на фиг.2 кривая Н. Из-за того, что первая и вторая последовательности синхронизированы только по заднему фронту, передний фронт размыт, но фазы импульсов в суммарной последовательности пачки радиоимпульсов ответного сигнала соответствуют выбранному закону кодирования.

Принятая последовательность пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов в результате такой обработки взаимокомпенсируется, так как импульсы первой и второй последовательностей противофазны.

На следующем этапе выполняется когерентное сложение суммарной последовательности пачки радиоимпульсов ответного сигнала в соответствии с алгоритмом Баркера. Результат когерентного сложения представлен на фиг.3. Кривые А, Б, В, Г соответствуют сдвинутым во времени и инвертированным (при необходимости) суммарным последовательностям пачки радиоимпульсов ответного сигнала, кривая Д соответствует суммарному сигналу.

На фиг.4 показано, что последовательность пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, которая может не полностью взаимокомпенсироваться на предыдущем этапе, накапливается значительно хуже.

На третьем этапе обработки производится сжатие линейночастотномодулированного ответного сигнала после его когерентного накопления.

Заметим, что длительности первого и второго сдвоенных и противофазных вспомогательных радиоимпульсов подбираются так, чтобы в результате сжатия этого линейночастотномодулированного сигнала они взаимокомпенсировали друг друга.

При превышении порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска, который отображается на индикаторе 16.

В качестве генератора линейночастотномодулированного синусоидального сигнала 3 может быть использован стандартный генератор Г4-164. Удвоитель 4 может быть изготовлен по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // М.: Сов. Радио, 1968 г., стр.117-123]. Фазовый модулятор 5 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // М.: Сов. Радио, 1968 г., стр.329-335]. Амплитудный модулятор 4 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков. Радиопередающие устройства // М.: Сов. Радио, 1968 г., стр.240-277]. В качестве генератора опорных импульсов 1 может быть использован стандартный генератор Г5-28, формирователь 2 может быть реализован по [В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев Электроника // М.: Высшая школа, 1991, издание 2-е переработанное и дополненное, стр.489-585]. В качестве высокочастотных усилителей 6, 8 могут быть использованы усилители от стандартного генератора Г4-128. В качестве антенн 9, 10, 12 могут быть использованы антенны П6-33. Групповой параметрический рассеиватель 11 может быть изготовлен на основе патента RU 2336538 С2, Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель. В качестве высокочастотного усилителя 13 может быть использован стандартный малошумящий усилитель МАХ 2640. В качестве аналого-цифрового преобразователя 14 может быть использован АЦП ZET 230. В качестве сигнального процессора 15 может быть использован сигнальный процессор TMS 320 С 2000. В качестве индикатора 16 может быть использован компьютер типа Pentium 4.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет формировать широкополосные ответные сигналы, например с линейной частотной модуляцией, и использовать их сжатие в приемном устройстве.

Кроме того, реализуются три механизма компенсация и минимизации уровня когерентного накопления от сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, являющихся когерентной помехой радиоприему.

Таким образом, предлагаемое техническое решение приведет, во-первых, к повышению точности определения местоположения объекта поиска, а во-вторых, к увеличению дальности действия системы поиска.

Claims (1)

1. Способ обнаружения маркеров - параметрических рассеивателей, заключающийся в том, что на объекте поиска предварительно размещают маркер - параметрический рассеиватель, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучают зондирующим сигналом, формирующим в процессе параметрической генерации на параметрическом рассеивателе последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, в которой каждая пачка радиоимпульсов ответного сигнала закодирована в соответствии с выбранным законом кодирования, представляющим собой бинарную последовательность, противоположные символы которой соответствуют противофазным значениям начальной фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов ответного сигнала, для этого зондирующий сигнал состоит из последовательности пачек радиоимпульсов сигнала накачки, мгновенная частота которых в два раза превышает мгновенную частоту радиоимпульсов ответного сигнала, и синхронной последовательности пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов с длительностью каждого из вспомогательных радиоимпульсов и временем между задним фронтом первого и передним фронтом второго из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов существенно меньшей, чем длительность радиоимпульса сигнала накачки, один из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является синхронизирующим радиоимпульсом, начальная фаза его высокочастотного заполнения соответствует текущему символу выбранного закона кодирования, второй из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов является компенсирующим радиоимпульсом, фаза его высокочастотного заполнения противоположна текущему символу выбранного закона кодирования, передний фронт радиоимпульса сигнала накачки совпадает с одним из моментов времени излучения синхронизирующего радиоимпульса, в этот момент времени мгновенная частота высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса в два раза меньше мгновенной частоты высокочастотного заполнения радиоимпульсов сигнала накачки, принимают последовательность пачек радиоимпульсов ответного сигнала, при этом производят компенсацию сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов и синхронное накопление радиоимпульсов ответного сигнала по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования, использованному при формировании ответного сигнала, при превышении порога обнаружения принимают решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска, отличающийся тем, что в качестве маркера используют широкополосный параметрический рассеиватель, мгновенную частоту радиоимпульсов сигнала накачки изменяют по определенному модулирующему закону, мгновенную частоту сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов изменяют по соответствующему модулирующему закону, при этом последовательности пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов излучают в виде последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов, для которых моменты передних и задних фронтов соответствующих порядковых номеров вспомогательных радиоимпульсов в пачках совпадают, а начальные фазы их высокочастотного заполнения противоположны, для каждой пачки из последовательности пар связанных пачек сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов начальная фаза высокочастотного заполнения первого из сдвоенного вспомогательного радиоимпульса соответствует текущему символу альтернативного закона кодирования, при котором обеспечивается минимальный уровень при синхронном накоплении по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень накопления принимаемого сигнала в соответствии с выбранным законом когерентного накопления, при этом если текущие символы выбранного и альтернативного законов кодирования совпадают, то для соответствующих сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов первым вспомогательным радиоимпульсом является синхронизирующий радиоимпульс, а если текущие символы выбранного и альтернативного законов кодирования не совпадают, то для соответствующего сдвоенного вспомогательного радиоимпульса первым вспомогательным радиоимпульсом из первого сдвоенного вспомогательного радиоимпульса является компенсирующий радиоимпульс, кроме того, длительности первого и второго из сдвоенных вспомогательных радиоимпульсов подбирают так, чтобы данные сигналы взаимокомпенсировались на выходе синхронного фильтра, согласованного с радиоимпульсами ответного сигнала, мгновенная частота которого меняется по определенному модулирующему закону.

Images