RU2638559C1 - Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений - Google Patents

Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений Download PDF

Info

Publication number
RU2638559C1
RU2638559C1 RU2017103707A RU2017103707A RU2638559C1 RU 2638559 C1 RU2638559 C1 RU 2638559C1 RU 2017103707 A RU2017103707 A RU 2017103707A RU 2017103707 A RU2017103707 A RU 2017103707A RU 2638559 C1 RU2638559 C1 RU 2638559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio signals
polarization
scattering matrix
matrix
polarization scattering
Prior art date
Application number
RU2017103707A
Other languages
English (en)
Inventor
Вячеслав Викторович Андросов
Андрей Александрович Ермаков
Дмитрий Николаевич Кривченков
Сергей Юрьевич Татарников
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод"
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 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" filed Critical Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод"
Priority to RU2017103707A priority Critical patent/RU2638559C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2638559C1 publication Critical patent/RU2638559C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • 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
    • G01S13/04—Systems determining presence of a target
    • 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
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • 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
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах с зондирующими сигналами, кодированными по фазе (фазокодоманипулированными сигналами), для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта за счет компенсации возникающих искажений (погрешности измерения). Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов, при этом для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции, после чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта, при этом измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах с зондирующими сигналами, кодированными по фазе (фазокодоманипулированными сигналами), для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.
Из уровня техники известен способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта, заключающийся в том, что одновременно излучают на ортогональных поляризациях одинаковые по структуре радиосигналы на разных несущих частотах, принимают ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Одинаковые по поляризации составляющие отраженных радиосигналов, принятые каждым приемным каналом, разделяют за счет использования фильтров, настроенных на частоты, соответствующие частотам излученных радиосигналов, измеряют амплитуды и фазы каждой из выделенных ортогонально поляризованных составляющих отраженных радиосигналов и получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта [Д.Б. Канарейкин, М.В. Павлов, В.А. Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Сов. Радио, 1966, с. 118-124, с. 282-293].
В качестве прототипа для заявляемого изобретения выбран способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта [Патент RU №2204842, МПК G01S 13/00, опубликован 20.05.2003], в котором излучают одновременно на ортогональных поляризациях соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы на одной несущей частоте, одновременно принимают все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов, измеряют параметры выходного радиосигнала каждого согласованного фильтра, определяющие соответствующий элемент поляризационной матрицы рассеяния объекта, и получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта.
Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в наличии методической погрешности измерения (искажений) поляризационной матрицы рассеяния объекта, обусловленной неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, обеспечивающих излучение и прием радиосигналов. Физическая реализация идентичных двух передающих и двух приемных каналов затруднительна, кроме того каждый из каналов изменяет свои параметры во времени, которые зависят от температуры и других внешних факторов.
Технический результат, на который направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта за счет компенсации возникающих искажений (погрешности измерения).
Технический результат достигается тем, что в способе измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы. Принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов. Для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции. После чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта. Измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют.
Сущность заявляемого способа измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений состоит в том, что при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы (осуществляют облучение объекта). После этого принимают одновременно все (четыре) ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов двумя, соответствующими по поляризации, каналами приемника. Для разделения одинаково поляризованных составляющих отраженных радиосигналов выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов. Для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты. После этого измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта. Измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта объединяют.
Весовые коэффициенты находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции:
- по контрольным целям с известными поляризационными характеристиками;
- по шумам на входе приемных каналов;
- по «пролазу» зондирующего сигнала из передающего в приемный канал в моменты излучения;
- по фоновым отражениям от земной поверхности (в бортовых РЛС).
В однопозиционных радиолокационных станциях объединение кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния в простейшем случае реализуемо, как вычисление:
- среднего арифметического кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния;
- квадратного корня из произведения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния.
Компенсация искажений, возникающих по причине неидентичности передающих и приемных каналов при измерении поляризационной матрицы рассеяния объекта реализуема с помощью устройства, структурная схема которого представлена на рисунке.
Данное устройство состоит из первого умножителя (У11) 1, второго умножителя (У12) 2, третьего умножителя (У21) 3, четвертого умножителя (У22) 4, сумматора (СХ) 5, делителя на «два» (ДХ) 6 и элемента памяти (ЭП) 7.
Первые входы У11 1, У12 2, У21 3 и У22 4 являются входами устройства (на схеме - «вход 11», «вход 12», «вход 21» и «вход 22»). Первый, второй, третий и четвертый выходы ЭП 7 соединены со вторыми входами У11 1, У12 2, У21 3 и У22 4 соответственно. Выход У12 2 соединен с первым входом СХ 5, со вторым входом которого соединен выход У21 3. Выход СХ 5 соединен с входом ДХ 6. Выходы У11 1, ДХ 6 и У22 4 являются выходами устройства (на схеме - «выход 11», «выход Х» и «выход 22» соответственно).
Работает устройство при измерении поляризационной матрицы рассеяния объекта следующим образом.
Принимаются все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Выходные радиосигналы двух ортогональных по поляризации каналов приемника поступают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных радиосигналов. Радиосигналы с выходов согласованных фильтров подают на входы представленного устройства обработки. При этом У11 1, У12 2, У21 3 и У22 4 осуществляют умножение радиосигналов на весовые коэффициенты, содержащиеся в ЭП 7. Весовые коэффициенты находят по объекту локации до излучения зондирующих радиосигналов и выполняют предварительную их запись в ЭП 7. Результаты умножения с У11 1 и У22 4 поступают на «выход 11» и «выход 22» схемы соответственно, а результаты умножения с У12 2 и У21 3 (кроссовые составляющие) - на соответствующие входы СХ 5, который осуществляет их суммирование. После их суммирования результат делится на «два» при помощи ДХ 6, с выхода которого объединенный результат обработки кроссовых составляющих поступает на «выход Х» схемы. В данном случае использование СХ 5 и ДХ 6 является одним из вариантов объединения кроссовых составляющих (вычисление среднего арифметического кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния). Результаты обработки сигналов на выходах устройства («выход 11», «выход Х» и «выход 22») будут соответствовать измеренным значениям поляризационных составляющих, отраженных от объекта радиосигналов, которые определяют поляризационную матрицу рассеяния объекта в однопозиционных радиолокационных станциях, с учетом равенства кроссовых составляющих.
Таким образом, использование весовых коэффициентов и объединения результатов обработки кроссовых составляющих принятых радиосигналов позволяет компенсировать искажения, обусловленные неидентичностью передающих и приемных каналов, и, следовательно, значительно повысить точность измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта.
Промышленная применимость данного способа возможна, исходя из того, что все используемые операции практически реализуемы в аналоговой и цифровой технике, а также программным способом в вычислительной технике.

Claims (1)

  1. Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений, заключающийся в том, что при зондировании на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают соответствующие ортогональные по структуре радиосигналы, принимают одновременно все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на фильтры, каждый из которых согласован с одним из излученных ортогональных по структуре радиосигналов, отличающийся тем, что для компенсации искажений, обусловленных неидентичностью используемых передающих и приемных каналов, радиосигналы на выходах согласованных фильтров умножают на весовые коэффициенты, которые находят до излучения зондирующих радиосигналов по объекту локации на основе анализа результатов работы радиолокационной станции по контрольным целям с известными поляризационными характеристиками, а также по шумам на входе приемных каналов, по просачиванию зондирующего сигнала из передающего в приемный канал в моменты излучения, по фоновым отражениям, после чего измеряют на выходах умножителей параметры радиосигналов, определяющие соответствующие элементы поляризационной матрицы рассеяния объекта, объединяя измеренные значения кроссовых элементов поляризационной матрицы рассеяния объекта, с учетом их равенства.
RU2017103707A 2017-02-03 2017-02-03 Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений RU2638559C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103707A RU2638559C1 (ru) 2017-02-03 2017-02-03 Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103707A RU2638559C1 (ru) 2017-02-03 2017-02-03 Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638559C1 true RU2638559C1 (ru) 2017-12-14

Family

ID=60718576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017103707A RU2638559C1 (ru) 2017-02-03 2017-02-03 Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638559C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111596271A (zh) * 2020-06-01 2020-08-28 中国科学院空天信息创新研究院 基于有源定标器参考矩阵的合成孔径雷达极化定标方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311192A (en) * 1989-01-03 1994-05-10 Hughes Aircraft Company Polarization ECCM technique for radar systems
EP0701144A1 (en) * 1994-09-06 1996-03-13 Rockwell International Corporation Radar terrain bounce jamming detector
RU2187129C1 (ru) * 2001-04-17 2002-08-10 Белгородский государственный университет Способ и устройство измерения поляризационной матрицы рассеивания объекта
RU2204842C2 (ru) * 2001-05-04 2003-05-20 Белгородский государственный университет Способ и устройство для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта
US20070152867A1 (en) * 2006-01-03 2007-07-05 Mitch Randall Polarization and frequency diverse radar system for complete polarimetric characterization of scatterers with increased scanning speed
RU2331896C1 (ru) * 2006-10-30 2008-08-20 Георгий Галиуллович Валеев Способ и устройство измерения элементов матрицы рассеяния (варианты)
RU2533789C1 (ru) * 2013-07-18 2014-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) Способ определения поляризационных характеристик среды распространения высокочастотных сигналов

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311192A (en) * 1989-01-03 1994-05-10 Hughes Aircraft Company Polarization ECCM technique for radar systems
EP0701144A1 (en) * 1994-09-06 1996-03-13 Rockwell International Corporation Radar terrain bounce jamming detector
RU2187129C1 (ru) * 2001-04-17 2002-08-10 Белгородский государственный университет Способ и устройство измерения поляризационной матрицы рассеивания объекта
RU2204842C2 (ru) * 2001-05-04 2003-05-20 Белгородский государственный университет Способ и устройство для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта
US20070152867A1 (en) * 2006-01-03 2007-07-05 Mitch Randall Polarization and frequency diverse radar system for complete polarimetric characterization of scatterers with increased scanning speed
RU2331896C1 (ru) * 2006-10-30 2008-08-20 Георгий Галиуллович Валеев Способ и устройство измерения элементов матрицы рассеяния (варианты)
RU2533789C1 (ru) * 2013-07-18 2014-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) Способ определения поляризационных характеристик среды распространения высокочастотных сигналов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111596271A (zh) * 2020-06-01 2020-08-28 中国科学院空天信息创新研究院 基于有源定标器参考矩阵的合成孔径雷达极化定标方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130016003A1 (en) Beam forming device and method using frequency-dependent calibration
US9548806B2 (en) Radio measurement method and radio measurement apparatus using multi-antenna channel multiplex
CN109633578B (zh) 一种双通道高精度相位标校系统及方法
Krasnov et al. Basics and first experiments demonstrating isolation improvements in the agile polarimetric FM-CW radar–PARSAX
US20090322592A1 (en) Radar apparatus
RU2003120811A (ru) Способ и система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов (варианты)
CN110850380A (zh) 一种天气雷达数字标定单元实现方法
RU2529355C2 (ru) Способ определения пространственного распределения ионосферных неоднородностей
CN103257340B (zh) 一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法
RU2638559C1 (ru) Способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта с компенсацией искажений
RU2752249C2 (ru) Многоканальный пеленгатор радиосигналов ВЧ диапазона
RU2416807C2 (ru) Способ для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов и система для его осуществления
RU2641615C2 (ru) Способ и устройство для калибровки приемной активной фазированной антенной решетки
RU2631422C1 (ru) Корреляционно-фазовый пеленгатор
RU2713503C1 (ru) Способ углового сверхразрешения в приемных цифровых антенных решетках
RU2309425C2 (ru) Способ калибровки радиопеленгатора-дальномера
RU2618520C1 (ru) Способ угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов
RU2294546C2 (ru) Способ идентификации радиоизлучения
RU2589036C1 (ru) Радиолокатор с непрерывным шумовым сигналом и способ расширения диапазона измеряемых дальностей в радиолокаторе с непрерывным сигналом
RU2510708C1 (ru) Способ пеленгации источника радиоизлучения
CN104181530B (zh) 一种极化隔离度指标确定方法及装置
RU2530542C1 (ru) Способ и устройство измерения угловой высоты объекта поиска в обзорных нелинейных радиолокаторах
RU138273U1 (ru) Прибор частотной селекции радиоизлучающих целей корабельного радиолокационного комплекса
CN106019246B (zh) 一种基于内部目标的主动太赫兹快速安检仪实时校正方法
Babur et al. Improved calibration technique for the transmit beamforming by a coherent MIMO radar with collocated antennas