RU2660450C1 - Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры - Google Patents

Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры Download PDF

Info

Publication number
RU2660450C1
RU2660450C1 RU2017118735A RU2017118735A RU2660450C1 RU 2660450 C1 RU2660450 C1 RU 2660450C1 RU 2017118735 A RU2017118735 A RU 2017118735A RU 2017118735 A RU2017118735 A RU 2017118735A RU 2660450 C1 RU2660450 C1 RU 2660450C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
radar
input
range
processor
Prior art date
Application number
RU2017118735A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Эдуардович Кочнев
Сергей Леонидович Антонов
Евгений Евгеньевич Колтышев
Владимир Тадэушевич Янковский
Алексей Юрьевич Фролов
Владимир Никитич Антипов
Сергей Вениаминович Валов
Владимир Витальевич Мухин
Original Assignee
Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
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 "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" filed Critical Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
Priority to RU2017118735A priority Critical patent/RU2660450C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2660450C1 publication Critical patent/RU2660450C1/ru

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
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • 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
    • G01S13/342—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 using sinusoidal modulation
    • 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • 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
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures

Abstract

Изобретение относится к системам радиовидения, обеспечивающим получение изображений объектов сцены, сравнимое по детальности с оптическим, и может быть использовано при синтезе апертуры в радиолокационных станциях (РЛС) с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом. Достигаемый технический результат - повышение скрытности работы РЛС с одновременным упрощением процедуры компенсации миграции сигнала цели по дальности и фазе. Указанный результат достигается за счет работы РЛС в непрерывном режиме, приеме отраженного сигнала с получением сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, демодуляции сигнала биений с помощью эталонного опорного сигнала, компенсирующего миграцию сигналов сцены по дальности и фазе на интервале синтеза апертуры, после которой выполняются сжатие сигналов по дальности и селекция сигналов элементов сцены в равномерной сетке доплеровских частот. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам радиовидения, обеспечивающим получение изображений объектов сцены, сравнимых по детальности с оптическим.
Получение высокого разрешения по углу в системах радиовидения обеспечивается большим временем наблюдения объектов сцены, при этом за время наблюдения изменения дальности элемента сцены, связанные с движением летательного аппарата (ЛА), могут переходить из одной строки дальности в другую, изменяется и фаза траекторного сигнала, и задержка его огибающей. Неучет изменений дальности и фазы сигнала, отраженного элементом сцены за время наблюдения, приводит к искажению изображения сцены и снижению разрешения.
Закон изменения дальности объект сцены - антенна радиолокационной станции (РЛС) на интервале наблюдения может быть описан степенным рядом. При возможности его ограничения второй степенью, схема обработки траекторного сигнала упрощается, включает линейную компенсацию изменения задержки огибающей сигнала цели и согласованную фильтрацию пачечного сигнала цели, фаза которого равна сумме линейного и квадратичного законов. Для геометрии визирования фиг. 1 значение текущей фазы определяется выражением [1, с. 255]:
Figure 00000001
где ϕ() - текущая фаза сигнала, отраженного объектом сцены;
λ - длина волны;
V - скорость ЛА;
ТП - период повторения модуляции зондирующего сигнала;
θН - угол между вектором скорости V платформы и вектором, соединяющим фазовый центр синтезируемой антенны с центром облучаемой сцены;
RH - дальность центра синтезируемой апертуры до центра облучаемой сцены;
n - номер периода повторения модуляции зондирующего сигнала на интервале синтеза апертуры, отсчитанной от центра пачки отраженных сигналов, принятых на интервале синтеза апертуры;
Figure 00000002
- постоянная начальная фаза.
При
Figure 00000003
где T - время синтеза апертуры;
Figure 00000004
- линейное разрешение по азимуту;
δr - разрешение по дальности,
миграцию дальности можно учитывать только в фазе отраженного сигнала цели.
Таким образом, обязательным атрибутом РЛС с синтезом апертуры является компенсация изменения дальности элемент сцены - антенна РЛС на интервале синтеза апертуры (интерполяция) и согласованная фильтрация пачечного сигнала цели.
Известна РЛС бокового обзора, применяющая линейно частотно модулированный (ЛЧМ) сигнал и синтез апертуры, [2], в которой:
получают на участке синтеза апертуры не сжатый по дальности кадр траекторного сигнала A0 (m,n) в координатах дальность - период;
преобразуют его с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) в частотную область, получают кадр S0(m,j), где j - индекс доплеровской частоты;
выполняют компенсацию миграции огибающей сигналов, отраженных элементами сцены, в частотной области с помощью двумерного фильтра HM(m,j)=HM(m-m0,
Figure 00000005
, γ), m0 - индекс дальности центра сцены относительно центра синтезируемой апертуры, fj - доплеровская частота, λ - длина волны зондирующего сигнала, V - скорость антенны РЛС в центре синтезируемой апертуры, γ - крутизна девиации ЛЧМ зондирующего сигнала, получают кадр SКМ(m,j)=S0(m,j)HM *(m,j);
выполняют сжатие столбцов кадра SКМ(m,j) по дальности с помощью БПФ, фильтра с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), соответствующей спектру модуляции зондирующего сигнала, и обратного преобразования Фурье, получают кадр SСЖ(m,j);
компенсируют изменения доплеровской частоты сигналов сцены на интервале синтеза в частотной области путем фильтрации кадра SСЖ(m,j) двумерным фильтром: SРЛИ(m,j)=SСЖ(m,j)Н* КФ(m,j), где H* КФ(m,j) - АЧХ двумерного фильтра, определяемая отличием дальностей элементов сцены относительно центра сцены, крутизной девиации частоты зондирующего сигнала γ и значением af;
преобразуют кадр РЛИ SРЛИ(m,j) из области дальность - доплер в область дальность - кросс дальность с помощью обратного БПФ.
Данный алгоритм один из широко используемых в РЛС с импульсным сигналом и синтезом апертуры. Здесь процедура компенсации миграции огибающих сигналов элементов сцены по дальности выполняется отдельно от процедуры компенсации изменений доплеровской частоты, не учитывает особенности работы РЛС с непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом, что приводит к дополнительным вычислительным и временным затратам при обработке сигнала. Скрытность работы РЛС за счет импульсного режима работы ниже чем в РЛС, использующей непрерывный сигнал.
Аналогов РЛС, использующей непрерывный ЛЧМ сигнал с атрибутами, соответствующими синтезу апертуры, не обнаружено, поэтому в качестве прототипа предлагаемой РЛС взята импульсная РЛС [3, fig. 1, 2], в которой приемопередатчик через передающую антенну излучает импульсный ЛЧМ-сигнал, а принимает отраженный через приемную.
Отраженный сигнал в приемопередатчике переносится на промежуточную частоту и выводится на первый вход синхронного детектора, в дальнейшем тексте называемого демодулятором, выполняющего демодуляцию фазы траекторного сигнала, связанную с ЛЧМ-модуляцией зондирующего сигнала и задержкой сигнала, отраженного центром визируемой сцены.
Квадратурный демодулирующий сигнал приходит на второй и третий входы демодулятора с синтезатора сигнала, в дальнейшем называемом синтезатором сигнала демодуляции, управляемого процессором. Демодулирующий сигнал на интервале между зондирующими импульсами формируется на промежуточной частоте путем сдвига фазы эталонного ЛЧМ-сигнала, выдаваемого с третьего выхода приемопередатчика, на величину, соответствующую данным компенсатора движения о дальности центра сцены относительно антенны РЛС в точках зондирования. Квадратуры демодулированного отраженного сигнала оцифровываются двумя аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и записываются в память.
После записи демодулированного сигнала производится выдача его из памяти в матричный фазовращатель (rotation matrix for deramping). Порядок выдачи определяется адресами, формируемыми процессором и поступающими в память. В матричном фазовращателе по данным процессора производится демодуляция фазы, связанная с ЛЧМ доплеровской частотой сигнала, отраженного центром сцены на участке синтеза апертуры. Сигнал с выхода матричного фазовращателя поступает в сигнальный процессор в виде кадра амплитуд. В сигнальном процессоре выполняются взвешивание кадра двумерным окном, снижающим уровень боковых лепестков по дальности и доплеровской частоте, сжатие сигнала по дальности, многоканальная доплеровская фильтрация с помощью БПФ и вычисление модулей амплитуд сигналов элементов сцены (кадра РЛИ) в координатах дальность - доплеровская частота.
Далее выполняется инвариантное картографирование (преобразование кадра дальность - доплер в кадр прямоугольной системы, ось X которой параллельна вектору скорости ЛА, ось Y ортогональна оси X и находится в горизонтальной плоскости). Инвариантные кадры РЛИ через процессор поступают в процессор РЛИ, где производится накопление последовательностей РЛИ сцены. Накопленное РЛИ выдается потребителю. Накоплением инвариантных РЛИ получают качественный кадр РЛИ сцены при нелинейных траекториях носителя РЛС.
Управление синтезатором сигнала демодуляции и матричным фазовращателем производится следующим образом. На компенсатор движения с ИНС приходят данные о местоположении, скорости и угловом положении платформы РЛС, размещенной на летательном аппарате. По этим данным на участке синтеза апертуры, данным координат центра сцены и фазового центра антенны относительно платформы РЛС компенсатор движения: определяет дальность антенны РЛС в точках измерений ИНС до центра сцены, аппроксимирует кривую дальности рядом Тейлора, по которой находит значения дальности антенны до центра сцены в точках зондирования с периодом ТП.
По данным дальности центра сцены в точках зондирования процессор рассчитывает сигнал демодуляции фазы принятого сигнала на промежуточной частоте, на каждом периоде повторения и вводит его в синтезатор сигнала демодуляции. Этим компенсируется миграция огибающей сигнала, отраженного центром сцены, по дальности. Кроме того, по этим же данным процессор вычисляет сигнал компенсации изменений фазы, траекторного сигнала, управляющего матричным фазовращателем.
Формирование зондирующего сигнала в приемопередатчике производится за счет переноса ЛЧМ-сигнала когерентного гетеродина на несущую частоту с помощью смесителя и стабилизированного гетеродина, последующего усиления по мощности на интервале сигнала импульсной модуляции. Управление когерентным гетеродином приемопередатчика производится процессором через цифроаналоговый преобразователь. Управление импульсным модулятором приемопередатчика так же производится от процессора.
Эталонный ЛЧМ-сигнал промежуточной частоты, формируемый когерентным гетеродином, выводится на синтезатор сигнала демодуляции. Принятый сигнал с помощью второго смесителя и стабильного гетеродина переносится на промежуточную частоту, далее выводится на демодулятор.
Недостатком РЛС является сниженная скрытность работы РЛС за счет импульсного режима, выполнение компенсации миграции отраженного сигнала по дальности и фазе разными блоками (демодулятором и матричным фазовращателем), что увеличивает сложность ее выполнения.
Целью предлагаемого изобретения является повышение скрытности работы РЛС с одновременным упрощением процедуры компенсации миграции сигнала цели по дальности и фазе.
Заявленная цель реализуется за счет работы РЛС в непрерывном режиме, приеме отраженного сигнала с получением сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, демодуляции сигнала биений с помощью эталонного опорного сигнала, компенсирующего миграцию сигналов сцены по дальности и фазе на интервале синтеза апертуры, после которой выполняются сжатие сигналов по дальности и селекция сигналов элементов сцены в равномерной сетке доплеровских частот.
Устройство предлагаемой РЛС содержит последовательно соединенные сигнальный процессор, преобразователь координат, процессор, когерентный приемопередатчик и передающую антенну, первый и второй АЦП, подключенные к первому и второму входам запоминающего устройства соответственно, демодулятор, приемную антенну, подключенную к первому входу когерентного приемопередатчика, когерентный приемопередатчик содержит усилитель мощности, выход которого соединен с третьим выходом когерентного приемопередатчика, отличающееся тем, что первый и второй выходы когерентного приемопередатчика соединены со входами первого и второго АЦП соответственно, выход запоминающего устройства через демодулятор соединен со входом сигнального процессора, второй выход процессора соединен с вторым входом демодулятора, когерентный приемопередатчик излучает непрерывный периодический ЛЧМ сигнал и принимает отраженный с получением сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, в когерентный приемопередатчик введены последовательно соединенные генератор ЛЧМ-сигнала и квадратурный смеситель, первый и второй полосовой фильтр,
первый вход когерентного приемопередатчика соединен с третьим входом квадратурного смесителя, второй выход генератора ЛЧМ соединен с вторым входом квадратурного смесителя, третий выход генератора ЛЧМ соединен с входом усилителя мощности, второй вход когерентного приемопередатчика соединен с входом генератора ЛЧМ, первый и второй выходы квадратурного смесителя через первый и второй полосовые фильтры соединены с первым и вторым выходом когерентного приемопередатчика соответственно,
преобразователь координат преобразует кадр РЛИ из системы координат дальность-доплеровская частота в систему координат дальность - угол;
первый вход процессора используется для приема текущих данных с ИНС о текущем положении платформы РЛС, ее скорости и угловом положении,
четвертый выход процессора соединен со вторым входом преобразователя координат,
третий выход процессора используется для выдачи измеренного РЛИ потребителю,
процессор принимает данные ИНС о координатах платформы РЛС, рассчитывает с учетом данных ИНС дальность антенны РЛС относительно центра облученной сцены во всех точках синтезируемой апертуры, эквидистантно разнесенных по времени периодом выборки сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, рассчитывает и выдает в преобразователь координат модуль скорости антенны в центре синтезируемой апертуры VH и угловое положение ΘН между вектором скорости
Figure 00000006
и направлением вектора
Figure 00000007
, соединяющим фазовый центр синтезируемой апертуры с центром облучаемой сцены, выдает РЛИ сцены в координатах дальность - угол потребителю, выполняет расчет эталонного сигнала демодуляции сигнала биений с учетом компенсации миграции огибающих отраженных сигналов сцены по дальности.
Сущность предлагаемой РЛС поясняется дальнейшим описанием и чертежами.
На фиг. 1 представлена геометрия визирования.
На фиг. 2 представлена структура РЛС.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
1 - приемная антенна (А1);
2 - когерентный приемопередатчик (КПП);
3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП1);
4 - запоминающее устройство (ЗУ);
5 - второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП2);
6 - демодулятор (ДМ);
7 - передающая антенна (А2);
8 - преобразователь координат (ПК);
9 - сигнальный процессор (СПРЦ);
10 - процессор (ПРЦ).
На фиг. 2 последовательно соединены приемная антенна 1, квадратурный смеситель 2.1, первый полосовой фильтр 2.2, первый АЦП 3, запоминающее устройство 4, демодулятор 6, сигнальный процессор 9, преобразователь координат 8, процессор 10, генератор ЛЧМ 2.3, усилитель мощности 2.5, передающая антенна 7, второй выход квадратурного смесителя через последовательно подключенные второй полосовой фильтр 2.4 и второй АЦП 5 соединен со вторым входом запоминающего устройства 4, первый и второй выходы генератора ЛЧМ 2.3 соединены с одноименными входами квадратурного смесителя 2.1, четвертый выход процессора 10 соединен со вторым входом преобразователя координат 8, второй выход процессора 10 соединен со вторым входом демодулятора 6, первый вход процессора 10 использован для приема текущих данных о координатах платформы РЛС, ее скорости и углового положения, третий выход процессора 10 является выходом РЛС, через который потребителю выдается измеренное РЛИ.
Элементы 3-6 и 8-10 устройства, изображенного на фиг. 2, могут быть выполнены на основе единой бортовой вычислительной машины. Элементы когерентного приемо-передатчика 2 широко используются в радиолокации и не требуют пояснения.
Как уже отмечалось, предлагаемая РЛС работает с непрерывным, периодическим ЛЧМ сигналом, при приеме образуют сигнал биений отраженного сигнала с зондирующим. Определим эталонный сигнал демодуляции сигнала биений, соответствующего отражением зондирующего от элемента сцены в центре кадра РЛИ. Учтем, что:
Фаза зондирующего непрерывного, периодического, модулированного по частоте по закону ЛЧМ-сигнала ϕ(t) описывается выражением:
Figure 00000008
где f0 - несущая частота зондирующего сигнала;
γ - крутизна девиации частоты зондирующего сигнала;
[]modTП - число по модулю ТП.
Фаза сигнала, отраженного центром РЛИ сцены при равноускоренном движении относительно антенны РЛС:
Figure 00000009
где
Figure 00000010
rH(t) - текущая дальность антенны РЛС относительно центра РЛИ сцены;
ϕ0 - случайный постоянный сдвиг фазы, связанный с природой отражения и задержками сигнала в приемном тракте;
с - скорость света.
Фаза сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим без учета ϕ0 в этом случае равна
Figure 00000011
Данное выражение определяет закон демодуляции сигнала биений в предлагаемой РЛС с периодическим, непрерывным ЛЧМ-сигналом. Особенность его в том, что оно определяет одновременно и компенсацию миграции огибающей сигнала, отраженного центром РЛИ сцены по дальности, и изменений фазы траекторного сигнала, связанных с ЛЧМ доплеровской частотой. При этом компенсацию миграции сигнала по дальности и фазе можно выполнять одновременно одним устройством.
Геометрия визирования сцены при активной работе РЛС на участке синтеза апертуры приведена на фиг. 1. В соответствии со схемой на фиг. 2 РЛС работает следующим образом. До начала активной работы процессор 10 вводит в генератор ЛЧМ 2.3 требуемые параметры непрерывного ЛЧМ сигнала (крутизну девиации несущей частоты γ и период повторения ТП). В активном режиме сигнал генератора ЛЧМ 2.3 после усиления усилителем мощности 2.5 поступает в передающую антенну 7 и излучается в направлении зондируемой сцены. Отраженный сигнал принимается приемной антенной 1, ориентированной аналогично приемной антенне 7. С приемной антенны 1 отраженный сигнал поступает в квадратурный смеситель 2.1, на первый и второй входы которого приходит квадратурный сигнал с генератора ЛЧМ 2.3. Квадратурные сигналы биений с выходов квадратурного смесителя 2.1 последовательно подвергаются полосовой фильтрации в фильтрах 2.2 и 2.4, оцифровке в АЦП 3 и 5 с тактом выборки ТВ и записи в записывающем устройстве 4 в виде комплексных чисел U(k).
Амплитудно-частотная характеристика полосовых фильтров 2.2 и 2.4 селектирует сигнал биений, соответствующий расчетному диапазону дальностей отраженного сигнала, и выполняет роль регулятора амплитуды принятого сигнала по дальности.
Такт выборки сигнала биений ТВ и период повторения ТП выбираются в соответствии с условием
Figure 00000012
где RMAX - максимальная дальность элементов РЛИ;
с - скорость света;
γ - крутизна девиации частоты модуляции зондирующего сигнала;
K - целое число.
На интервале записи траекторного сигнала процессор 10 через первый вход принимает данные ИНС о координатах платформы РЛС: местоположении (X,Y,Z), составляющих скорости (VX,VY,VZ), угле крена γК, тангажа θT и рысканья ψP. По ним процессор 10 вычисляет дальность центра облучаемой сцены до фазового центра синтезируемой антенны РЛС RH и угла ΘH между вектором скорости антенны
Figure 00000013
в фазовом центре синтезируемой апертуры и вектором
Figure 00000014
, соединяющим фазовый центр синтезируемой апертуры антенны с центром облучаемой сцены. Далее процессор 10 вычисляет эталонный сигнал демодуляции сигнала биений Q(k):
Figure 00000015
где
Figure 00000016
Figure 00000017
k - номер выборки сигнала биений,
Figure 00000018
;
N - число периодов модуляции зондирующего сигнала на интервале синтеза апертуры.
Демодулятор 6 по Q(k) и записанному в запоминающем устройстве 4 сигналу биений U(k) вычисляет демодулированный сигнал UD(k)
Figure 00000019
Следующий этап обработки - получение кадра РЛИ в координатах дальность-доплеровская частота - выполняется сигнальным процессором 9 в следующей последовательности:
- преобразование демодулированного сигнала биений UD(k) в кадр
Figure 00000020
, где каждому k соответствуют l и n, удовлетворяющие уравнению k=nK+l,
Figure 00000021
- номер выборки сигнала в пределах периода повторения, n - номер периода повторения модуляции зондирующего сигнала на интервале синтеза апертуры;
- выполнение двумерной весовой обработки кадра
Figure 00000022
по дальности и периоду повторения, обеспечивающей при последующей обработке снижение боковых лепестков сигналов РЛИ по дальности и доплеровской частоте с получением кадра
Figure 00000023
;
- сжатие сигнала по дальности путем выполнения БПФ над всеми столбцами кадра
Figure 00000024
с получением кадра сжатых по дальности сигналов A(m,n):
Figure 00000025
где F1 - оператор прямого преобразования Фурье сигнала, записанного в столбце периода повторения n;
- селекция сигналов элементов сцены по углу многочастотной доплеровской фильтрацией с помощью БПФ, получение кадра комплексных амплитуд сигналов, отраженных элементами сцены S(m,j) в координатах дальность - доплер по выражению:
Figure 00000026
где Fn - оператор прямого преобразования Фурье сигнала, записанного в строке дальности m;
j - индекс доплеровской спектральной составляющей сигнала fj;
- вычисление модулей амплитуды сигналов кадра S(m,j)
Figure 00000027
Вычисление кадра РЛИ в координатах дальность - угол B(m,u) производится преобразователем координат 8 на основании связи индекса азимутального угла u с доплером fj
Figure 00000028
где
Figure 00000029
PO [] - оператор округления значения [] до целого;
ΔU - дискрет округления по углу.
Значения скорости VH и угла ΘH, используемые при расчетах по выражениям (15) и (16), приходят на второй вход преобразователя координат 8 с процессора 10. Одиночные кадры РЛИ B(m,u) принимаются процессором 10 и выдаются потребителю через третий выход.
Предложенное устройство РЛС с непрерывным ЛЧМ-сигналом имеет повышенную скрытность за счет использования сигнала с меньшей мощностью, не требует выполнения компенсации миграции сигналов элементов сцены по дальности и фазе разными узлами. Это упрощает процедуру обработки сигнала, сокращает время компенсации.
Проведено моделирование обработки сигнала в РЛС с непрерывным ЛЧМ-сигналом при синтезе апертуры. Результаты подтвердили эффективность предложенного решения при вычислениях РЛИ с высоким разрешением по дальности и углу.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, предлагаемая РЛС с непрерывным ЛЧМ-сигналом и синтезом апертуры может быть изготовлена по существующей известной технологии на базе известных устройств, используемых в радиолокации и вычислительной технике.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авиационные системы радиовидения. Монография. / Под ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: «Радиотехника», 2015.
2. Патент США 5237329. Method of correcting range migration in image generation in synthetic aperture radar.
3. Патент США 5469167. Synthetic aperture radar for nonlinear trajectories using range relative Doppler processing and invariant mapping.

Claims (1)

  1. Радиолокационная станция (РЛС) с непрерывным периодическим линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом, использующая синтез апертуры, содержащая последовательно соединенные сигнальный процессор, преобразователь координат, первый выход процессора, второй вход когерентного приемопередатчика и передающую антенну, первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенные к первому и второму входам запоминающего устройства соответственно, демодулятор, приемную антенну, подключенную к первому входу когерентного приемопередатчика, когерентный приемопередатчик содержит усилитель мощности, выход которого соединен с третьим выходом когерентного приемопередатчика, отличающаяся тем, что первый и второй выходы когерентного приемопередатчика соединены с входами первого и второго АЦП соответственно, выход запоминающего устройства через демодулятор соединен со входом сигнального процессора, второй выход процессора соединен со вторым входом демодулятора, когерентный приемопередатчик излучает непрерывный периодический ЛЧМ-сигнал и принимает отраженный с получением сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, в когерентный приемопередатчик введены последовательно соединенные генератор ЛЧМ-сигнала и квадратурный смеситель, первый и второй полосовой фильтр, первый вход когерентного приемопередатчика соединен с третьим входом квадратурного смесителя, второй выход генератора ЛЧМ соединен со вторым входом квадратурного смесителя, третий выход генератора ЛЧМ соединен со входом усилителя мощности, второй вход когерентного приемопередатчика соединен со входом генератора ЛЧМ, первый и второй выходы квадратурного смесителя через первый и второй полосовые фильтры соединены с первым и вторым выходом когерентного приемопередатчика соответственно, преобразователь координат преобразует кадр радиолокационного изображения (РЛИ) из системы координат дальность-доплеровская частота в систему координат дальность - угол; первый вход процессора используется для приема текущих данных с инерциальной навигационной системы (ИНС) о текущем положении платформы РЛС, ее скорости и угловом положении, четвертый выход процессора соединен со вторым входом преобразователя координат, третий выход процессора используется для выдачи измеренного РЛИ потребителю, процессор принимает данные ИНС о координатах платформы РЛС, рассчитывает с учетом данных ИНС дальность антенны РЛС относительно центра облученной сцены во всех точках синтезируемой апертуры, эквидистантно разнесенных по времени периодом выборки сигнала биений отраженного сигнала с зондирующим, рассчитывает и выдает в преобразователь координат модуль скорости антенны в центре синтезируемой апертуры VH и угловое положение ΘH между вектором скорости
    Figure 00000030
    и направлением вектора
    Figure 00000031
    , соединяющим фазовый центр синтезируемой апертуры с центром облучаемой сцены, выдает РЛИ сцены в координатах дальность - угол потребителю, выполняет расчет эталонного сигнала демодуляции с учетом компенсации миграции огибающих отраженных сигналов сцены по дальности.
RU2017118735A 2017-05-29 2017-05-29 Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры RU2660450C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118735A RU2660450C1 (ru) 2017-05-29 2017-05-29 Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118735A RU2660450C1 (ru) 2017-05-29 2017-05-29 Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660450C1 true RU2660450C1 (ru) 2018-07-06

Family

ID=62815665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118735A RU2660450C1 (ru) 2017-05-29 2017-05-29 Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660450C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699828C1 (ru) * 2018-07-24 2019-09-11 Акционерное общество"ОКБ-Планета", АО "ОКБ-Планета" Устройство согласованной фильтрации произвольных отраженных ЛЧМ сигналов в реальном масштабе времени
CN112987024A (zh) * 2019-08-23 2021-06-18 长沙天仪空间科技研究院有限公司 一种基于合成孔径激光雷达的成像装置及方法
RU2765727C1 (ru) * 2021-04-26 2022-02-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Частотный способ измерения дальности с измерением частоты биений голографической измерительной системой
RU2771834C1 (ru) * 2021-07-07 2022-05-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Способ одновременных полнополяризационных доплеровских измерений в СВЧ-диапазоне

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469167A (en) * 1993-10-18 1995-11-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Synthetic aperture radar for nonlinear trajectories using range relative doppler processing and invariant mapping
RU2143708C1 (ru) * 1998-12-25 1999-12-27 Коночкин Анатолий Иванович Способ формирования радиолокационного изображения объекта и устройство формирования радиолокационного изображения
US6781541B1 (en) * 2003-07-30 2004-08-24 Raytheon Company Estimation and correction of phase for focusing search mode SAR images formed by range migration algorithm
JP2009074918A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Nec Corp 合成開口レーダ及びコンパクト・ポラリメトリｓａｒ処理方法、プログラム
RU2480782C1 (ru) * 2011-10-06 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Способ и устройство разрешения движущихся целей по угловым направлениям в обзорных рлс
JP2013250122A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置及びレーダ信号処理装置
RU2510685C2 (ru) * 2012-02-29 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Радиолокационная станция с синтезированием апертуры и квазинепрерывным излучением

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469167A (en) * 1993-10-18 1995-11-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Synthetic aperture radar for nonlinear trajectories using range relative doppler processing and invariant mapping
RU2143708C1 (ru) * 1998-12-25 1999-12-27 Коночкин Анатолий Иванович Способ формирования радиолокационного изображения объекта и устройство формирования радиолокационного изображения
US6781541B1 (en) * 2003-07-30 2004-08-24 Raytheon Company Estimation and correction of phase for focusing search mode SAR images formed by range migration algorithm
JP2009074918A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Nec Corp 合成開口レーダ及びコンパクト・ポラリメトリｓａｒ処理方法、プログラム
RU2480782C1 (ru) * 2011-10-06 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Способ и устройство разрешения движущихся целей по угловым направлениям в обзорных рлс
RU2510685C2 (ru) * 2012-02-29 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Радиолокационная станция с синтезированием апертуры и квазинепрерывным излучением
JP2013250122A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置及びレーダ信号処理装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699828C1 (ru) * 2018-07-24 2019-09-11 Акционерное общество"ОКБ-Планета", АО "ОКБ-Планета" Устройство согласованной фильтрации произвольных отраженных ЛЧМ сигналов в реальном масштабе времени
CN112987024A (zh) * 2019-08-23 2021-06-18 长沙天仪空间科技研究院有限公司 一种基于合成孔径激光雷达的成像装置及方法
CN112987024B (zh) * 2019-08-23 2023-10-13 长沙天仪空间科技研究院有限公司 一种基于合成孔径激光雷达的成像装置及方法
RU2765727C1 (ru) * 2021-04-26 2022-02-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Частотный способ измерения дальности с измерением частоты биений голографической измерительной системой
RU2774156C1 (ru) * 2021-05-27 2022-06-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский военный ордена Жукова институт войск национальной гвардии Российской Федерации" Радиолокационная станция с непрерывным излучением широкополосного линейно-частотно-модулированного сигнала при широкоугольном электронном сканировании диаграммы направленности антенны
RU2771834C1 (ru) * 2021-07-07 2022-05-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Способ одновременных полнополяризационных доплеровских измерений в СВЧ-диапазоне
RU216552U1 (ru) * 2022-11-08 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Модифицированный инвариантный амплитудный модулятор с двумя опорными сигналами

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4134113A (en) Monopulse motion compensation for a synthetic aperture radar
CN111443339B (zh) 一种双基sar空变校正成像方法、装置、设备及存储介质
EP2930532B1 (en) Simultaneous forward and inverse synthetic aperture imaging ladar
JP4496954B2 (ja) 干渉型レーダー
CN110892288A (zh) 采用合成多普勒处理的直接检测激光雷达系统和方法
CN109964143B (zh) 用于处理由相干激光雷达引起的信号的方法及相关激光雷达系统
JP6366880B2 (ja) レーザレーダ装置
US7978124B2 (en) Method and system for motion compensation for hand held MTI radar sensor
US10379136B2 (en) Laser radar device
JP5251591B2 (ja) パルス圧縮装置
JP2006308285A (ja) 干渉型レーダ
RU2660450C1 (ru) Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры
JP2015230284A (ja) レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
RU2416105C1 (ru) Способ определения параметров движения воздушных объектов в обзорных радиолокаторах за счет использования когерентных свойств отраженных сигналов
JP6546109B2 (ja) レーダ装置
RU2271019C1 (ru) Способ компенсации фазовых набегов сигнала в бортовой радиолокационной системе и бортовая радиолокационная система с синтезированной апертурой антенны для летательных аппаратов
RU2643168C2 (ru) Способ измерения высоты, истинной скорости летательного аппарата и наклона вектора скорости летательного аппарата относительно горизонта, устройство бортовой радиолокационной станции, использующее способ
CN110308445B (zh) 一种基于车载数字阵调频连续波雷达的成像方法
JP4893883B2 (ja) 電波高度速度測定装置及び電波を用いた高度速度測定方法
JP6573748B2 (ja) レーダ装置
CN116699572A (zh) 基于二次补偿的相干激光雷达振动误差补偿方法
GB1568291A (en) Sidelooking radar systems
RU2792971C1 (ru) Способ обработки цифрового радиолокационного сигнала и радиолокатор обнаружения препятствий высокого разрешения
RU2551896C2 (ru) Способ однолучевого измерения высоты и составляющих скорости летательного аппарата и устройство радиовысотомера, реализующего способ
RU2801361C1 (ru) Способ формирования радиолокационных изображений в рлс с синтезированной апертурой антенны