RU2614038C1 - Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия - Google Patents
Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614038C1 RU2614038C1 RU2016101536A RU2016101536A RU2614038C1 RU 2614038 C1 RU2614038 C1 RU 2614038C1 RU 2016101536 A RU2016101536 A RU 2016101536A RU 2016101536 A RU2016101536 A RU 2016101536A RU 2614038 C1 RU2614038 C1 RU 2614038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- search object
- search
- drive
- reflected
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям ближней радиолокации, в которые входят нелинейные радиолокаторы (НРЛ), осуществляющие поиск объектов, содержащих контактирующие металлические поверхности. Достигаемый технический результат - увеличение отношения сигнал/шум, а следовательно увеличение дальности и вероятности обнаружения объектов поиска. Указанный результат достигается за счет обработки отраженного от объекта поиска сигнала в спектральной области в узкой полосе частот с помощью межтактового некогерентного или когерентного накопления спектра отраженного сигнала от объекта поиска, причем зондирование объектов поиска происходит на двух несущих частотах ƒ1 и ƒ2, а обнаружение происходит за счет межтактового накопления спектра отраженного сигнала в окрестности комбинационных частот второго (ƒ2-ƒ1) и третьего (2⋅ƒ1-f2) порядков с предварительной установкой порога, вычисляемого по помеховой обстановке без объекта поиска, при этом начения несущих частот выбираются из условия получения более узкой диаграммы направленности при одинаковых размерах антенн, а сами значения полученных комбинационных частот отстроены от наиболее используемых частотных диапазонов, таких как сотовая связь и эфирное телевизионное вещание. Способ реализуется устройством, состоящим из двух передатчиков с передающими антеннами и двух приемных каналов, соответствующих обнаружению объектов поиска при нелинейном преобразовании второго (ƒ2-ƒ1) и третьего (2⋅ƒ1-ƒ2) порядков, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемника с полосовым фильтром, аналого-цифрового преобразователя, преобразователя в спектральную область, детектора, второй вход которого соединен с источником управляющего напряжения, накопителя, выходы накопителей двух каналов соединены с первым и вторым входами межканального накопителя с пороговым устройством, выход которого является выходом устройства. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к области радиолокации, в частности, к радиолокационным станциям (РЛС) ближней радиолокации, в которые входят нелинейные радиолокаторы (НРЛ), осуществляющие поиск объектов, содержащих контактирующие металлические поверхности. Причем отражение от такого объекта поиска происходит на гармониках и комбинационных частотах зондирующего сигнала, возникающих при нелинейном преобразовании в контактирующих элементах, являющихся его составной частью.
Специфические условия поиска объектов, содержащих металлические контакты, заключаются, в первую очередь, в малых дальностях до них, от нескольких десятков метров и практически до нуля. Вследствие данных обстоятельств методы классической радиолокации в случае малых дальностей сталкиваются с рядом проблем их реализации, которые, например, обусловлены необходимостью обеспечения защиты входа приемника на момент излучения зондирующего сигнала. Эта проблема в нелинейной локации решается применением линейных фильтров на входе приемника, которые выделяют комбинационные частоты или гармоники (в зависимости от условий приема), возникающие при нелинейном преобразовании контактирующих металлических поверхностей, являющихся составной частью объекта поиска, и подавляют основную гармонику зондирующего сигнала.
Другой проблемой ближней локации является минимизирование влияния мощности, создаваемой передатчиком на человека, в соответствии с СанПиН2.2.4/2.1.8.055-96. В радиолокации дальнего действия особых требований на этот счет не предъявляется, т.к. обслуживающий персонал находится в специальном помещении, отведенном для него. В нелинейной локации, при условии обнаружения объектов, содержащих контактирующие металлические поверхности, в зоне работы НРЛ часто могут находиться сотрудники оперативного реагирования. Поэтому, с одной стороны, необходима мощность излучения, которой будет достаточно для получения устойчивого отклика от нелинейного объекта поиска, позволяющего его обнаружить, с другой стороны, ее выбор ограничен условиями СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Эта проблема решается выбором параметров зондирующего сигнала, а именно средней мощностью излучения, скважностью и дальнейшей обработкой отраженного сигнала от объекта поиска, позволяющей улучшить отношение сигнал/шум, которое необходимо для устойчивого обнаружения объектов поиска в местах скопления людей.
В импульсных линейных РЛС улучшение отношения сигнал/шум достигается интегрированием (накоплением) [1, стр. 41]. При интегрировании процесс обнаружения определяется суммарным воздействием группы импульсов. При этом сумма М сигналов, амплитуда каждого из которых равна единице, равна М, а сумма М выборочных значений шума, каждое из которых до сложения имело стандартное отклонение, равное единице, имеет стандартное отклонение, равное 
. Следовательно, улучшение отношения сигнал/шум по напряжению равно 
.
В линейной радиолокации для обнаружения объектов поиска, содержащих контактирующие металлические поверхности, широко применяется метод когерентного или некогерентного межпериодного (межтактового) накопления во временной области сигнала, отраженного от объекта поиска. Это реализация так называемого оптимального приема когерентной [2, стр. 215] или некогерентной [2, стр. 225] пачки импульсов. Оптимальный прием когерентной пачки импульсов реализуется по схеме: радиочастотный фильтр, согласованный с одиночным импульсом пачки - накопитель импульсов - амплитудный детектор - порог; оптимальный прием некогерентной пачки импульсов реализуется по схеме: радиочастотный фильтр, согласованный с одиночным импульсом пачки - амплитудный детектор - накопитель импульсов - порог. В обеих схемах радиочастотный фильтр, согласованный с одиночным импульсом пачки, реализуется путем согласования полосы пропускания с длительностью импульсов пачки [2, стр. 225]. Выбор когерентного или некогерентного накопления зависит от многих факторов: величины превышения полезного сигнала над шумом на входе схемы обработки; наличия мешающих отражений от близлежащих помех, превышающих полезный сигнал от объекта поиска; известна или неизвестна начальная фаза сигнала, отраженного от объекта поиска; числа импульсов в пачке и т.д. Известно [2, стр. 232], что при малом числе импульсов в пачке некогерентное накопление не хуже когерентного, а при большом числе импульсов продолжает заметно улучшать сквозную чувствительность радиолокационного обнаружителя.
В нелинейной локации ближнего действия применение когерентного или некогерентного межтактового накопления во временной области отраженного от объекта поиска сигнала не дает заявленного выигрыша в отношении сигнал/шум, как в линейной локации. Это объясняется процессами, протекающими между контактирующими металлическими поверхностями, являющимися начинкой объекта поиска.
В результате, не вся энергия зондирующего сигнала отражается от объекта поиска, часть проникает вовнутрь объекта и возбуждает нелинейный элемент (НЭ), и только оставшаяся часть энергии, преобразованная в соответствии с вольт-амперной характеристикой (ВАХ) НЭ, отражается от объекта поиска. В спектре отраженного сигнала появляются гармоники и комбинационные частоты.
Контакт металлических поверхностей, служащих начинкой объекта поиска, осуществляется обычно через тонкую пленку окисла, которую в большинстве случаев приближенно можно считать диэлектриком или высокоомным проводником. Данные показывают, что пленки, толщина которых не превышает трех слоев молекул кислорода, обладают достаточно высокой проводимостью благодаря туннельному эффекту. Именно наличие туннельного эффекта в тонких оксидных пленках у металлических контактов делает их нелинейными (НК). А объекты, содержащие такие контакты, могут быть обнаружены с помощью нелинейной радиолокации [3, стр. 100].
Таким образом, объект поиска, состоящий из множества металлических элементов, является переизлучающей СВЧ антенной благодаря туннельному эффекту. Зондирующий сигнал, падая на его поверхность, наводит токи, которые, проникая через нелинейные металлические контакты, формируют спектральные составляющие. Порядок спектральной составляющей определяется типом металлического контакта, материалом, площадью контактов. Отраженное поле этих токов регистрируется СВЧ-приемником НРЛ.
Потери в энергии отраженного поля, которые идут на возбуждение НЭ, частично компенсируются импульсным режимом работы генераторов НРЛ. Но этого недостаточно, чтобы межтактовое накопление отраженного сигнала во времени дало улучшение отношения сигнал/шум.
Известно, что улучшение отношения сигнал/шум достигается выбором зондирующего сигнала и внутритактовой обработкой отраженного сигнала (на основе коррелятора), с последующим межтактовым когерентным накоплением сигнала на его выходе. Но на применение корреляционной обработки накладывает ограничение выбор частоты дискретизации 
сигнала: она дает эффект, когда существует несколько отсчетов дискретного сигнала по дальности, т.е. нет ограничений в производительности аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Для обработки на основе коррелятора наиболее подходят широкополосные зондирующие сигналы, у которых 
, где 
- ширина спектра зондирующего сигнала, 
- длительность зондирующего сигнала [4, стр. 132].
Существуют запатентованные аналоги, основанные на использовании широкополосных зондирующих сигналов в НРЛ [5, 6]. Их применение в НРЛ обусловлено, во-первых, спецификой объектов поиска, а именно обнаружением мин и радиоуправляемых взрывных устройств (РУВУ), которые содержат полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы, микросхемы) и обладают избирательными свойствами в частотном диапазоне длин волн. Во-вторых, необходимостью измерения координат положения объектов поиска и увеличения дальности до них, что приводит к усложнению аппаратуры передачи и приема и усложнению алгоритмов обработки.
Поэтому использование вышеуказанных аналогов в случае обнаружения объектов, не содержащих РУВУ на малых дальностях без измерения координат, нецелесообразно.
При поиске объектов, содержащих контактирующие металлические поверхности, в качестве зондирующих сигналов достаточно использовать простые сигналы типа радиоимпульс.
Использование в качестве зондирующих сигналов суммы некоторого числа простых сигналов типа радиоимпульс (уже начиная с двух) обогащает спектр отраженного от объекта поиска обладающего нелинейными свойствами сигнала спектральными составляющими, первоначально отсутствующими во входном сигнале, гармониками и комбинационными составляющими. Поэтому частот на излучение достаточно двух. Их увеличение не даст значительного выигрыша в характеристиках отраженного от объекта поиска сигнала, но при этом приведет к значительному усложнению, удорожанию устройства обнаружения и энергетическим затратам.
Существует запатентованный аналог использования двухчастотного способа обнаружения носимых осколочных взрывных устройств с регистрацией комбинационных частот второго и третьего порядка [7]. Изобретение позволяет повысить дальность обнаружения осколочных взрывных устройств на фоне помех от электронных компонентов за счет использования демаскирующих признаков, присущих большой группе контактирующих металлических элементов: регистрации низкочастотного контактного шума и периодической инфразвуковой составляющей на принимаемых комбинационных частотах второго и третьего порядка. Совместная обработка на основе измерения отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка и учет демаскирующих признаков позволяет обеспечить обнаружение и селекцию осколочных взрывных устройств на фоне носимых помех от электронных компонентов.
В описании данного способа и реализующего его устройства нет подтверждения их эффективной работы, проверенной в реальных условиях, что является недостатком, а необходимость учета демаскирующих признаков и принятие решения на основе измерения отношения амплитуд комбинационных составляющих второго и третьего порядка только усложняет реализацию вышеописанного способа.
Обнаружить осколочные взрывные устройства (объекты, содержащие контактирующие металлические поверхности) можно более легким способом.
В случае ограничения в производительности АЦП и использования при поиске объектов, содержащих металлические контакты, простых зондирующих сигналов, а именно двух радиоимпульсов с различными несущими частотами ƒ1 и ƒ2, обработку отраженного сигнала необходимо строить по другому принципу.
В качестве прототипа для предлагаемого изобретения выберем методы когерентного [2, стр. 215] и некогерентного [2, стр. 225] оптимального приема пачки импульсов. Недостаток прототипа состоит в том, что в нелинейной радиолокации ближнего действия применение указанных способов оптимального приема не дает заявленного выигрыша в отношении сигнал/шум из-за процессов, протекающих между контактирующими металлическими поверхностями. Это не позволяет увеличить дальность и повысить вероятность обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в НРЛ ближнего действия.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение отношения сигнал/шум, а следовательно увеличение дальности и вероятности обнаружения объектов поиска, содержащих контактирующие металлические поверхности, с наименьшими энергетическими и финансовыми затратами и небольшой эффективной антенной системой для носимого прибора обнаружения, в НРЛ ближнего действия при использовании в качестве зондирующего сигнала простых сигналов типа радиоимпульс за счет организации обработки отраженного от объекта поиска сигнала в спектральной области в узкой полосе частот с помощью межтактового некогерентного или когерентного накопления спектра отраженного сигнала от объекта поиска.
В соответствии с типовой моделью реакция НЭ на входное воздействие U(t) с достаточной точностью аппроксимируется степенным полиномом - вольт-амперной характеристикой (ВАХ) НЭ [5, стр. 325]:
где U=U0 - исходное положение рабочей точки на ВАХ в отсутствие сигнала,
γ и т.д. - вторая и т.д. производные крутизны.
Наличие нелинейных членов в формуле (1) приводит к появлению в выходном сигнале НЭ гармоник и комбинационных частот от входного воздействия.
Какие гармоники или комбинационные частоты возникают, при воздействии на контур НЭ сигнала передатчика, зависит от типа НЭ и вида входного воздействия.
Так воздействие на контакт, обладающий нелинейными свойствами, суммы двух радиоимпульсов с различными несущими частотами ƒ1 и ƒ2 в соответствии с формулами приведения обогащает спектр отраженного от контакта колебания спектральными составляющими, первоначально отсутствующими во входном колебании, гармониками и комбинационными составляющими. Причем уровень комбинационных составляющих (второго и третьего порядка) значительно превышает уровень высших гармоник [8, стр. 330]. Вследствие данного факта нелинейные свойства контакта падают с ростом частоты, прием отраженного сигнала от объектов поиска, содержащих контактирующие металлические поверхности, ведется на комбинационных частотах с наименьшей частотой: ƒ2-ƒ1 - второго порядка и 2⋅ƒ1-ƒ2 - третьего порядка.
Значения несущих частот зондирующего сигнала выбираются из следующих факторов: эти значения должны быть высокие из заданного частотного диапазона, что позволит получить более узкую диаграмму направленности при одинаковых размерах антенны и, следовательно, приведет к увеличению коэффициента усиления антенной системы; частоты принимаемых колебаний (комбинационные частоты) должны быть отстроены от наиболее используемых частотных диапазонов, таких как сотовая связь, эфирное телевизионное вещание, это позволит исключить влияние паразитных составляющих при приеме отраженных сигналов; наличие элементной базы и т.д. Причем при выборе значений несущих частот должно выполняться следующее условие: ƒ2>ƒ1, 
, следовательно 
.
На фиг. 1 и 2 показаны, соответственно, спектр входного воздействия на объект поиска, содержащий металлический контакт, и спектр отклика на комбинационных составляющих, на которых осуществляется прием.
Из фиг. 1 и 2 следует, что, зная несущие частоты входного воздействия на объект поиска, содержащий металлические контакты, прием отраженного сигнала можно построить на известных комбинационных составляющих, причем решение о наличии или отсутствии сигнала, отраженного от объекта поиска, принимать по наличию или отсутствию ожидаемой спектральной составляющей.
В реальных условиях в пределах рабочей полосы приемника, как правило, работает значительное число радиоэлектронных средств (РЭС), излучающих каждое в своей узкой полосе частот. В результате спектр приемного сигнала содержит большое количество мешающих составляющих. Исключить их влияние можно, уменьшив полосу принимаемого сигнала до ожидаемого значения на разностных комбинационных частотах второго или третьего порядка, применив полосовую фильтрацию на соответствующую комбинационную частоту на входе приемника. Дальнейшее некогерентное или когерентное накопление за N тактов спектра принимаемого сигнала в узкой полосе частот и порог позволят выделить ожидаемую спектральную составляющую и принять решение о наличии или отсутствии сигнала, отраженного от объекта поиска. Выбор когерентного или некогерентного накопления определяется помеховой обстановкой и задается вручную оператором подачей управляющего напряжения на детектор в соответствии со структурной схемой.
Таким образом, алгоритм обработки в спектральной области сигнала, отраженного от объекта поиска, содержащего металлические контакты, при условии воздействия на него суммы двух радиосигналов с разными несущими частотами, запишем согласно формуле (2):
где 
- накопленный спектр отраженного сигнала от объекта поиска за N тактов;
N - число суммирований по тактам;
При превышении уровня ожидаемой спектральной составляющей (2-го или 3-го порядка) над порогом выдается решение о наличии или отсутствии отражения от объекта поиска. Значение порога в спектральной области выбирается из допустимого соотношения вероятность правильного обнаружения/уровень ложных тревог, т.е. от отношения сигнал/шум, по известным характеристикам обнаружения приемника для сигнала со случайной начальной фазой [4, стр. 162].
Структурная схема устройства обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в НРЛ ближнего действия показана на фиг. 3, где обозначено:
1 - первый передатчик с передающей антенной,
2 - второй передатчик с передающей антенной,
3 - первый приемник с приемной антенной,
4 - первый полосовой фильтр (ПФ1),
5 - первый АЦП (АЦП1),
6 - первый преобразователь в спектральную область,
7 - первый детектор,
8 - первый накопитель,
9 - второй приемник с приемной антенной,
10 - второй полосовой фильтр (ПФ2),
11 - второй АЦП (АЦП2),
12 - второй преобразователь в спектральную область,
13 - второй детектор,
14 - второй накопитель;
15 - межканальный накопитель с пороговым устройством (Н+ПУ).
Как видно из фиг. 3 предлагаемое устройство обнаружения объектов поиска содержит два передатчика с двумя передающими антеннами и два приемных канала. Один передатчик формирует радиоимпульс с одной несущей частотой, другой передатчик формирует радиоимпульс с другой несущей частотой. Один приемный канал соответствует обнаружению объектов поиска при нелинейном преобразовании второго порядка в нем с последовательно соединенными первым приемником с приемной антенной 3, составной частью которого является ПФ1 4, АЦП1 5, первым преобразователем в спектральную область 6, первым детектором 7, первым накопителем 8. Другой приемный канал соответствует обнаружению объектов поиска при нелинейном преобразовании третьего порядка в нем с последовательно соединенными вторым приемником с приемной антенной 9, составной частью которого является ПФ2 10, АЦП2 11, вторым преобразователем в спектральную область 12, вторым детектором 13, вторым накопителем 14. Выходы накопителей 8 и 14 двух каналов соединены, соответственно, с первым и вторым входами межканального накопителя с пороговым устройством (Н+ПУ) 15.
Передатчик 1 формирует первый зондирующий сигнал типа радиоимпульс с одной несущей частотой, передатчик 2 формирует второй зондирующий сигнал типа радиоимпульс с другой несущей частотой. Два сформированных зондирующих сигнала излучаются в пространство передающими антеннами, где происходит их сложение. Результатом взаимодействия такого сигнала с объектом поиска, содержащим контактирующие металлические поверхности, является появление в отраженном сигнале набора гармоник и комбинационных составляющих, соответствующих нелинейному преобразованию второго и третьего порядка в объекте поиска.
Отраженный от объекта поиска сигнал, принимается двумя приемными антеннами и обрабатывается в двух приемных каналах.
В первом канале приема, соответствующем обнаружению объектов поиска при нелинейном преобразовании второго порядка в нем, отраженный сигнал от объекта поиска поступает в первый приемник 3. В ПФ1 4 выделяется сигнал с разностной комбинационной частотой второго порядка ƒ2-ƒ1, возникающей при контакте металлических поверхностей, являющихся составной частью объекта поиска. Далее сигнал на комбинационной частоте второго порядка поступает в АЦП1 5, в котором осуществляется его дискретизация, потом на блок 6, выполняющий операцию быстрого преобразования Фурье, на выходе которого получается спектр сигнала. Подача управляющего сигнала Uупр=1 на детектор 7 делает дальнейшую обработку в спектральной области некогерентной, которая заключается в некогерентном накоплении спектра сигнала за N тактов в накопителе 8. Подача управляющего сигнала Uупр=0 на детектор 7 выключает детектор и делает дальнейшую обработку в спектральной области когерентной, которая заключается в когерентном накоплении спектра сигнала за N тактов в накопителе 8.
Во втором приемном канале, соответствующем обнаружению объектов поиска при нелинейном преобразовании третьего порядка в нем, отраженный сигнал от объекта поиска поступает во второй приемник 9. В ПФ2 10 выделяется сигнал с разностной комбинационной частотой третьего порядка 2⋅ƒ1-ƒ2, возникающей при контакте металлических поверхностей, являющихся составной частью объекта поиска. Далее сигнал на комбинационной частоте третьего порядка поступает в АЦП2 11, в котором осуществляется его дискретизация, потом на блок 12, выполняющий операцию быстрого преобразования Фурье, на выходе которого получается спектр сигнала. Подача управляющего сигнала Uупр=1 на детектор 13 делает дальнейшую обработку в спектральной области некогерентной, которая заключается в некогерентном накоплении спектра сигнала за N тактов в накопителе 14. Подача управляющего сигнала Uупр=0 на детектор 13 выключает детектор и делает дальнейшую обработку в спектральной области когерентной, которая заключается в когерентном накоплении спектра сигнала за N тактов в накопителе 14.
Управляющий сигнал Uупр на оба канала подается одинаковый.
Выходы накопителей 8 и 14 объединяются блоком (Н+ПУ) 15, в котором оценивается уровень комбинационных искажений зондирующих сигналов и принимается решение о наличии цели.
В случае отражения зондирующего сигнала от объекта поиска, содержащего контакты металлических поверхностей, на выходе накопителей 8 или 14 будет происходить накопление разностных комбинационных составляющих второго или третьего порядка, соответственно. На выходе блока (Н+ПУ) 15 произойдет объединение результатов двух каналов и будет зафиксировано превышение порога. Произойдет обнаружение объекта поиска, содержащего контакты металлических поверхностей.
Работа устройства обнаружения объектов поиска, которые содержат металлические контакты, была проверена в реальных условиях. Для этого объект поиска, находящийся на дальностях 2 метра и 15 метров, содержащий контакты металлических поверхностей, облучался двумя радиосигналами с несущими частотами ƒ1 и ƒ2. Накопление отраженного сигнала при обработке было некогерентное.
На фиг. 4 показан некогерентно накопленный спектр отраженного сигнала без объекта поиска, на фиг. 5 и 6 - некогерентно накопленный спектр отраженного сигнала от объекта поиска, находящегося на дальностях 2 метра и 15 метров, соответственно.
Как видно из фиг. 5 и 6, в спектральной области, в месте расположения ожидаемой комбинационной частоты, появляется гармоническая составляющая. Причем ее уровень меняется в зависимости от дальности до объекта поиска и значительно превышает уровень составляющей без объекта поиска фиг. 4.
Данный факт говорит о том, что можно установить порог в спектральной области, позволяющий обнаружить объект поиска, содержащий контакт металлических поверхностей.
Таким образом, организация обработки сигнала, отраженного от объекта поиска, содержащего металлические контакты, в спектральной области в узкой полосе частот с помощью когерентного или некогерентного межтактового накопления его спектра с предварительной установкой порога, вычисляемого по помеховой обстановке без объекта поиска, позволяет увеличить отношение сигнал/шум, а следовательно увеличить дальность и вероятность обнаружения объектов поиска, содержащих контактирующие металлические поверхности, с наименьшими энергетическими и финансовыми затратами и небольшой эффективной антенной системой для носимого прибора обнаружения, в НРЛ ближнего действия при использовании в качестве зондирующих сигналов простых сигналов типа радиоимпульс.
Литература
1. «Справочник по радиолокации», том 1, под ред. М. Сколника. М., «Советское радио», 1976 г.
2. М.И. Финкельштейн. «Основы радиолокации». М., «Советское радио», 1973 г.
3. Р. Хольм «Электрические контакты». М.Ж. ИЛ, 1961.
4. Я.Д. Ширман. «Теоретические основы радиолокации». М., «Советское радио», 1970 г.
5. Патент РФ №139761. «Устройство нелинейной радиолокации», опубл.: 20.04.2014, авторы В.И. Ирхин, С.Н. Матюгин, М.Г. Блайвас.
6. Патент РФ №2474839. «Способ и устройство нелинейной радиолокации», опубл.: 10.02.2013, авторы В.И. Ирхин, С.Н. Матюгин.
7. Патент RU №2540726. «Способ и устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств», опубл. 10.02.2015, авторы Г.Н. Щербаков, М.А. Анцелевич, А.Г. Прохоркин, А.С. Веревкин.
8. И.С. Гоноровский. «Радиотехнические цепи и сигналы». М., «Советское радио», 1971 г.
Claims (2)
1. Способ обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия с простым зондирующим сигналом типа радиоимпульс, при котором обработка отраженного сигнала происходит за счет организации когерентного или некогерентного межтактового накопления, отличающийся тем, что зондирование объектов поиска происходит на двух несущих частотах ƒ1 и ƒ2, причем значения несущих частот выбираются из условия получения более узкой диаграммы направленности при одинаковых размерах антенн, а сами значения полученных комбинационных частот отстроены от наиболее используемых частотных диапазонов, таких как сотовая связь и эфирное телевизионное вещание, 
, а обнаружение происходит за счет организации межтактового накопления спектра отраженного сигнала в окрестности комбинационных частот второго (ƒ2-ƒ1) и третьего (2⋅ƒ1-ƒ2) порядков с предварительной установкой порога, вычисляемого по помеховой обстановке без объекта поиска.
2. Устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия, состоящее из передатчика с передающей антенной и первого приемного канала, отличающееся тем, что введен второй передатчик с передающей антенной и второй приемный канал, при этом первый и второй приемные каналы выполнены с возможностью обнаружения объектов поиска при нелинейном преобразовании второго (ƒ2-ƒ1) и третьего (2⋅ƒ1-ƒ2) порядков, каждый из приемных каналов состоит из последовательно соединенных приемника с приемной антенной, полосового фильтра, аналого-цифрового преобразователя, преобразователя в спектральную область, детектора, второй вход которого соединен с источником управляющего сигнала, накопителя, причем выходы накопителей двух каналов соединены с первым и вторым входами межканального накопителя с пороговым устройством, выход которого является выходом устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101536A RU2614038C1 (ru) | 2016-01-19 | 2016-01-19 | Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101536A RU2614038C1 (ru) | 2016-01-19 | 2016-01-19 | Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2614038C1 true RU2614038C1 (ru) | 2017-03-22 |
Family
ID=58453161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016101536A RU2614038C1 (ru) | 2016-01-19 | 2016-01-19 | Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2614038C1 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183565U1 (ru) * | 2018-01-25 | 2018-09-25 | АО "Группа Защиты - ЮТТА" | Мобильный комплекс обнаружения и подавления радиоуправляемых взрывных устройств |
| RU2696006C1 (ru) * | 2018-02-27 | 2019-07-30 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Способ и устройство обнаружения неподвижных малоразмерных объектов искусственного происхождения |
| RU2696851C1 (ru) * | 2018-09-12 | 2019-08-07 | Андрей Владимирович Симонов | Способ обнаружения объектов беспроводных сетей передачи информации |
| RU2713433C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Способ обнаружения, идентификации и мониторинга вибрирующих объектов |
| RU2750571C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2021-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" | Способ нелинейной радиолокации с линейным частотным модулированным зондирующим сигналом |
| RU2757097C2 (ru) * | 2020-02-07 | 2021-10-11 | Тимофей Андреевич Семенюк | Средство для блокирования радиоуправляемых взрывателей |
| RU2759117C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2021-11-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ нелинейной радиолокации |
| RU2804395C1 (ru) * | 2023-04-04 | 2023-09-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ радиолокации |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
| RU2432583C1 (ru) * | 2010-04-12 | 2011-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ поиска, обнаружения и распознавания электронных устройств с полупроводниковыми элементами |
| JP2011237338A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| RU2436115C2 (ru) * | 2009-02-17 | 2011-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г.Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ нелинейной радиолокации |
| RU136241U1 (ru) * | 2013-06-17 | 2013-12-27 | Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Детектор нелинейных переходов повышенной информативности |
-
2016
- 2016-01-19 RU RU2016101536A patent/RU2614038C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
| RU2436115C2 (ru) * | 2009-02-17 | 2011-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г.Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ нелинейной радиолокации |
| RU2432583C1 (ru) * | 2010-04-12 | 2011-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ поиска, обнаружения и распознавания электронных устройств с полупроводниковыми элементами |
| JP2011237338A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| RU136241U1 (ru) * | 2013-06-17 | 2013-12-27 | Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Детектор нелинейных переходов повышенной информативности |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| jP 4376390 B2, 02.12.2009. * |
| ФИНКЕЛЬШТЕЙН М.И. Основы радиолокации, Москва, Советское радио, 1973, с.215,225. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183565U1 (ru) * | 2018-01-25 | 2018-09-25 | АО "Группа Защиты - ЮТТА" | Мобильный комплекс обнаружения и подавления радиоуправляемых взрывных устройств |
| RU2696006C1 (ru) * | 2018-02-27 | 2019-07-30 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Способ и устройство обнаружения неподвижных малоразмерных объектов искусственного происхождения |
| RU2696851C1 (ru) * | 2018-09-12 | 2019-08-07 | Андрей Владимирович Симонов | Способ обнаружения объектов беспроводных сетей передачи информации |
| RU2713433C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Способ обнаружения, идентификации и мониторинга вибрирующих объектов |
| RU2757097C2 (ru) * | 2020-02-07 | 2021-10-11 | Тимофей Андреевич Семенюк | Средство для блокирования радиоуправляемых взрывателей |
| RU2750571C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2021-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" | Способ нелинейной радиолокации с линейным частотным модулированным зондирующим сигналом |
| RU2759117C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2021-11-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ нелинейной радиолокации |
| RU2804395C1 (ru) * | 2023-04-04 | 2023-09-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ радиолокации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2614038C1 (ru) | Способ и устройство обнаружения объектов поиска, содержащих металлические контакты, в нелинейных радиолокаторах ближнего действия | |
| US11927665B2 (en) | Methods for operating stepped frequency radar systems with digitally controlled spectral agility | |
| US5357253A (en) | System and method for earth probing with deep subsurface penetration using low frequency electromagnetic signals | |
| US9476973B2 (en) | Combined radar assembly with linear and nonlinear radar | |
| US20160282457A1 (en) | Multitone Radar with Range Determination and Method of Use | |
| Chen et al. | HF radio-frequency interference mitigation | |
| US8121222B2 (en) | Systems and methods for construction of time-frequency surfaces and detection of signals | |
| US20080220732A1 (en) | Method for Stabilising Time Position of an Ultrabandwidth Signal and a Live Object Monitoring Locator for Carrying Out Said Method | |
| US11067679B2 (en) | Narrow-band radar device and operation method thereof | |
| RU2474839C1 (ru) | Способ и устройство нелинейной радиолокации | |
| RU2524401C1 (ru) | Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов | |
| RU2524399C1 (ru) | Способ обнаружения малоразмерных подвижных объектов | |
| Sachs et al. | Ultrawideband pseudonoise sensors | |
| RU2529483C1 (ru) | Способ скрытной радиолокации подвижных объектов | |
| RU2296345C2 (ru) | Способ разрешения целей по дальности радиолокационной станцией и импульсная радиолокационная станция со сжатием импульсов и восстановлением сигналов | |
| Jin et al. | Automotive radar interference mitigation with fast-time-frequency mode retrieval | |
| RU2621319C1 (ru) | Способ и устройство измерения дальности в двухчастотном нелинейном радиолокаторе | |
| Belgibaev et al. | Software-Defined Radio Ionosonde for Diagnostics of Wideband HF Channels with the Use of USRP Platform | |
| US9052370B2 (en) | Detection processing for NQR system | |
| Mazzaro et al. | Multitone harmonic radar | |
| RU2557250C1 (ru) | Способ скрытной радиолокации подвижных объектов | |
| Suryana et al. | Design and implementation of S-Band MIMO FMCW radar | |
| RU2643199C1 (ru) | Способ улучшения характеристик нелинейного радиолокатора | |
| RU2471200C1 (ru) | Способ пассивного обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов | |
| US10514443B2 (en) | Method for evaluating radar radiation, and radar apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180120 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181106 |