RU2695077C1 - Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations - Google Patents

Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations Download PDF

Info

Publication number
RU2695077C1
RU2695077C1 RU2019102649A RU2019102649A RU2695077C1 RU 2695077 C1 RU2695077 C1 RU 2695077C1 RU 2019102649 A RU2019102649 A RU 2019102649A RU 2019102649 A RU2019102649 A RU 2019102649A RU 2695077 C1 RU2695077 C1 RU 2695077C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
output
outputs
radio signals
orthogonal
Prior art date
Application number
RU2019102649A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Владимирович Рогов
Дмитрий Александрович Скрябин
Алексей Владимирович Зюзин
Константин Евгеньевич Хайбутов
Максим Евгеньевич Хайбутов
Андрей Владимирович Полторацкий
Original Assignee
Иван Владимирович Рогов
Дмитрий Александрович Скрябин
Алексей Владимирович Зюзин
Константин Евгеньевич Хайбутов
Максим Евгеньевич Хайбутов
Андрей Владимирович Полторацкий
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 Иван Владимирович Рогов, Дмитрий Александрович Скрябин, Алексей Владимирович Зюзин, Константин Евгеньевич Хайбутов, Максим Евгеньевич Хайбутов, Андрей Владимирович Полторацкий filed Critical Иван Владимирович Рогов
Priority to RU2019102649A priority Critical patent/RU2695077C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695077C1 publication Critical patent/RU2695077C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details 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

Abstract

FIELD: radar ranging and radio navigation.
SUBSTANCE: invention relates to radiolocation and can be used to estimate characteristics of scattering of electromagnetic waves by an object, to recognize differences in given characteristics between objects moving at different speeds, detection, evaluation of coordinates and recognition of objects. Said result is achieved by simultaneous measurement of all elements of polarization scattering matrix (PSM), which increases signal-to-noise ratio by two times, as well as due to elimination of method error of measurement error of PSM elements associated with measurement of its columns at different moments of time, which increases accuracy of result of processing vector radio signals in full polarization radar stations.
EFFECT: high accuracy of measuring PSM when processing vector radio signals in full polarization radar stations.
2 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для оценки характеристик рассеяния электромагнитных волн объектом, для распознавания различий в данных характеристиках между объектами, движущимися с различными скоростями, обнаружения, оценки координат и распознавания объектов. The invention relates to the field of radar and can be used to assess the characteristics of the scattering of electromagnetic waves by an object, to recognize differences in these characteristics between objects moving at different speeds, detection, estimation of coordinates and recognition of objects.

Уровень техникиThe level of technology

Известен способ измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта (ПМР), заключающийся в том, что одновременно излучают на ортогональных поляризациях одинаковые по структуре радиосигналы на разных несущих частотах, принимают соответствующие излученным 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 ПМР объекта [1, 2, 3].There is a method of measuring the polarization scattering matrix of an object (PMR), which consists in the fact that simultaneously radiating identical radio signals at different carrier frequencies at orthogonal polarizations, receive corresponding radiated orthogonally polarized components of the reflected radio signals reflected from the object, and equal polarized components of reflected radio signals the receive channel is shared through the use of filters tuned to frequencies corresponding to the frequencies emitted radio signals, measure the amplitudes and phases of each of the selected orthogonally polarized components of the reflected radio signals and get a set of measurement results that determines the measured value of the PMR object [1, 2, 3].

Здесь и далее полагается, что структура радиосигнала определяется видом и параметрами его модуляции, т. е. следует понимать, что одинаковые по структуре радиосигналы имеют одинаковые параметры заданного вида модуляции.Hereinafter, it is assumed that the structure of a radio signal is determined by the type and parameters of its modulation, that is, it should be understood that radio signals of the same structure have the same parameters of a given type of modulation.

Недостатком данного способа является методическая погрешность измерения элементов ПМР, вызванная в два раза большим диапазоном частот (для частотного разделения радиосигналов). Это объясняется тем, что ортогональные по поляризации радиосигналы излучаются на различных частотах, при этом известно [1, 2, 3], что ПМР объектов существенно зависят от частоты. Покажем это на конкретном примере.The disadvantage of this method is the methodological measurement error of the elements of the PMR, caused by twice the large frequency range (for frequency separation of radio signals). This is explained by the fact that radio signals orthogonal in polarization are emitted at different frequencies, and it is known [1, 2, 3] that the PMR of objects substantially depend on frequency. Let's show it on a concrete example.

Известно, что нормированная диаграмма обратного вторичного излучения объекта, состоящего из двух "блестящих точек", определяется формулой:It is known that the normalized diagram of the inverse secondary radiation of an object consisting of two "bright points" is determined by the formula:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (one)

где L - расстояние между точками, θ - угол между направлением на источник излучения и нормалью к линии, соединяющей "блестящие точки".where L is the distance between the points, θ is the angle between the direction of the radiation source and the normal to the line connecting the “bright points”.

Расчеты по этой формуле показывают, что при расстоянии между "блестящими точками", равном 15 м, ошибка в измерении амплитуды отраженного радиосигнала за счет разности между частотами облучения f1=3 ГГц и f2=3,003 ГГц может достигать (в зависимости от угла θ) 100% от измеряемой величины. Аналогично можно показать, что ошибки измерения фаз элементов ПМР на разных частотах также определяются методом измерения при прочих равных условиях.Calculations using this formula show that when the distance between the “bright dots” is 15 m, the error in measuring the amplitude of the reflected radio signal due to the difference between the exposure frequencies f1 = 3 GHz and f2 = 3.003 GHz can reach (depending on the angle θ) 100 % of the measured value. Similarly, it can be shown that the measurement errors of the phases of the PMR elements at different frequencies are also determined by the method of measurement, all other conditions being equal.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ измерения ПМР объекта [4], заключающийся в том, что в каждом периоде зондирования излучают последовательно два сдвинутых во времени ортогональных по структуре радиосигнала на соответствующих ортогональных поляризациях на одной несущей частоте, принимают все ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, выходные радиосигналы каждого соответствующего по поляризации канала приемника подают на входы двух корреляторов, в качестве опорных напряжений, на которые подают соответствующие излученным ортогональные по структуре радиосигналы, задержанные относительно излученных на время задержки отраженных радиосигналов, измеряют параметры выходного радиосигнала каждого коррелятора, определяющие соответствующий элемент ПМР объекта, и получают совокупность результатов измерений, которая определяет ее измеренное значение. Closest to the proposed well-known technical solution, selected as a prototype, is a method for measuring the PMR object [4], which consists in the fact that in each period of sounding emit two successively shifted in time orthogonal in structure of the radio signal on the corresponding orthogonal polarizations on one carrier frequency accept all orthogonally polarized components of the radio signals reflected from the object, the output radio signals of each receiver channel corresponding to the polarization serves the inputs of two correlators, as reference voltages, to which radio signals corresponding to the emitted are orthogonal in structure and delayed relative to the reflected radio signals emitted by the delay time, measure the output signal of each correlator and determine the corresponding element of the PMR of the object, and get a set of measurement results that determines its measured value.

Недостатком данного способа является низкая точность измерения элементов ПМР в результате отличия отражающих характеристик объекта при последовательном его облучении, так как за интервал времени между излучением первого и второго радиосигналов ориентация и положение объекта в пространстве изменятся. Исключением являются только объекты сферической формы. При последовательном во времени способе измерения ПМР объектов несферической формы, амплитуды и фазы ортогональных по поляризации составляющих отраженных радиосигналов, соответствующие элементам одного столбца этой матрицы, будут измерены в один момент времени, а амплитуды и фазы ортогональных по поляризации составляющих отраженных радиосигналов, соответствующие элементам другого - в другой. Поскольку отражающая способность объекта изменяется за время между измерениями, то величины ошибок измерений в первом приближении будут пропорциональны интервалу времени, необходимому для осуществления измерений всех элементов ПМР, т.е. величине сдвига сигналов во времени относительно друг друга, и скорости изменения отражающей способности объекта.The disadvantage of this method is the low accuracy of measurement of the PMR elements as a result of the difference in the reflecting characteristics of the object during its sequential irradiation, since during the time interval between the radiation of the first and second radio signals, the orientation and position of the object in space will change. The only exceptions are spherical objects. With a time-consistent method of measuring the PMR of objects of non-spherical shape, the amplitudes and phases of the reflected orthogonal components of the reflected radio signals corresponding to the elements of one column of this matrix will be measured at one time, and the amplitudes and phases of the reflected or even orthogonal components of the other signals of the other - in another. Since the reflectivity of an object changes during the time between measurements, the magnitude of measurement errors in the first approximation will be proportional to the time interval required for measuring all elements of the PMR, i.e. the magnitude of the signal shift in time relative to each other, and the rate of change of the reflectivity of the object.

Известно устройство измерения ПМР объекта, включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием-передача (ППП), два передатчика, работающих на достаточно близких частотах, два генератора высокочастотных колебаний (ГВЧК), четыре частотных фильтра (ЧФ), четыре смесителя, четыре согласованных фильтра - СФ и четыре амплитудных детектора (АД), два блока измерения разности фаз (БИФ), три сумматора и синхронизатор, причем выход синхронизатора подключен ко входам передатчиков, выходы которых через ППП подключены к соответствующим входам двухканальной по поляризации антенны, второй выход одного ППП подключен ко входам первого и третьего ЧФ, а другого ППП - ко входам второго и четвертого ЧФ, выход первого ЧФ через последовательно соединенные первый смеситель и первый СФ подключен к первому АД, выход второго ЧФ через второй смеситель и второй СФ подключен ко второму АД, выход третьего ЧФ через третий смеситель и третий СФ подключен к третьему АД, выход четвертого ЧФ через четвертый смеситель и четвертый СФ подключен к четвертому АД, выход первого ГВЧК подключен ко входам первого и второго смесителей, а выход второго ГВЧК подключен ко входам третьего и четвертого смесителей, выходы первого и второго СФ подключены к соответствующим входам первого БИФ, а выходы третьего и четвертого СФ подключены ко входам второго БИФ, выходы первого и второго АД подключены через первый сумматор, а выходы третьего и четвертого АД - через второй сумматор подключены ко входам третьего сумматора, выходы первого и второго БИФ, АД четырех приемных каналов и третьего сумматора являются выходами устройства [2, 3]. Известное устройство реализует способ одновременного измерения на разных частотах ПМР с относительной фазой.A device for measuring the PMR of an object is known, which includes a two-channel polarization antenna, two transmit-receive switches (PPP), two transmitters operating at fairly close frequencies, two high-frequency oscillators (PFC), four frequency filters (PF), four mixers, four matched filter - SF and four amplitude detectors (BP), two blocks measuring the phase difference (BIF), three adders and a synchronizer, and the output of the synchronizer is connected to the inputs of transmitters, the outputs of which through the PPT are connected to the corresponding their two-channel inputs for antenna polarization, the second output of one RFP is connected to the inputs of the first and third BSF, and the other RFP - to the inputs of the second and fourth BSF, the output of the first BSF through the first mixer connected in series and the first SF to the first BP, output of the second BS through the second mixer and the second SF are connected to the second HELL, the output of the third BS is through the third mixer and the third SF is connected to the third HELL, the output of the fourth BSF through the fourth mixer and the fourth SF is connected to the fourth HELL, the output of the first GHCHK is connected to The first and second mixers, and the output of the second GCHCHK are connected to the inputs of the third and fourth mixers, the outputs of the first and second SFs are connected to the corresponding inputs of the first BIF, and the outputs of the third and fourth SFs are connected to the inputs of the second BIF, the outputs of the first and second ADs are connected through the first the adder, and the outputs of the third and fourth HELL through the second adder are connected to the inputs of the third adder, the outputs of the first and second BIF, the HELL of the four receiving channels and the third adder are the outputs of the device [2, 3]. The known device implements the method of simultaneous measurement at different frequencies of the PMR with a relative phase.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения ПМР объектов, т.к. амплитуды и фазы ортогонально поляризованных компонентов отраженных от объектов радиосигналов, соответствующие элементам одного столбца ПМР, измеряют на одной частоте, а другого - на другой частоте.A disadvantage of this device is the low accuracy of measurement of PMR objects, because the amplitudes and phases of orthogonally polarized components reflected from objects of radio signals, corresponding to the elements of one PMR column, are measured at one frequency, and the other at another frequency.

В качестве прототипа выбрано устройство измерения ПМР объекта [5], включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием-передача (ППП), коммутатор каналов (КК), передатчик, формирователь ортогональных радиосигналов (ФОС), задающий генератор (ЗГ), синхронизатор, гетеродин, два смесителя, четыре согласованных фильтра (СФ), четыре блока квадратурных фазовых детекторов (БКФД) и аналого- цифровой преобразователь, причем первый выход синхронизатора подключен к первым входам ФОС, передатчика и КК, к второму входу передатчика подключен первый выход гетеродина, к третьему входу передатчика - выход ФОС, к второму входу которого подключен выход задающего генератора, выход передатчика подключен к входу КК, выходы которого через соответствующие ППП подключены к первому и второму входам двухканальной по поляризации антенны соответственно, вторые выходы ППП подключены к первым входам первого и второго смесителей, к вторым входам смесителей подключен второй выход гетеродина, выход первого смесителя через первый и третий СФ подключен к вторым входам первого и второго БКФД соответственно, выход второго смесителя через второй и четвертый СФ - к вторым входам третьего и четвертого БКФД соответственно, к первым входам всех БКФД подключен выход ЗГ, выходы всех БКФД и второй выход синхронизатора подключены к соответствующим входам АЦП, выходы которого являются выходами устройства.As a prototype, a device for measuring the PMR of an object [5] is selected, which includes a two-channel polarization antenna, two transmit and receive switches (PPP), a channel switch (CC), a transmitter, an orthogonal radio signal generator (FOS), a master oscillator (CG), a synchronizer, heterodyne, two mixers, four matched filters (SF), four blocks of quadrature phase detectors (BKFD) and an analog-to-digital converter, the first synchronizer output connected to the first inputs of the FOS, transmitter and QC, to the second input of the transmitter under The first output of the local oscillator is switched on, the output of the FOS is connected to the third input of the transmitter, the output of the master oscillator is connected to the second input, the transmitter output is connected to the CC input, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the two-channel polarization antenna through the corresponding RFP, respectively, the second outputs of the RFP are connected the first inputs of the first and second mixers, the second output of the local oscillator is connected to the second inputs of the mixers, the output of the first mixer through the first and third SFs is connected to the second inputs of the first and second B FD respectively, the output of the second mixer and the second through fourth SFs - to the second inputs of the third and fourth BKFD respectively to first inputs connected to the output of BKFD MH BKFD outputs of the synchronizer and a second output connected to the corresponding inputs of the ADC, whose outputs are the outputs of the device.

Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является методическая погрешность, получаемая при измерении ПМР объектов, вызванная тем, что амплитуды и фазы радиосигналов, соответствующие элементам одного столбца ПМР, измеряют в один момент времени, а амплитуды и фазы радиосигналов, соответствующие элементам ПМР другого столбца - через промежуток времени, на который сдвинуты сигналы друг относительно друга. При этом необходимость уменьшения длительности импульса в два раза для реализации последовательного измерения элементов одного и второго столбца ПМР приводит к уменьшению отношения радиосигнал-шум соответственно в два раза и уменьшению точности измерения элементов ПМР, связанного с таким ухудшением отношения радиосигнал-шум.The disadvantage of the device, selected as a prototype, is the methodological error obtained when measuring the PMR of objects, due to the fact that the amplitudes and phases of the radio signals corresponding to the elements of one column of the PMR are measured at one time, and the amplitudes and phases of the radio signals corresponding to the elements of the MRR of another column - through the time interval, on which the signals are shifted relative to each other. At the same time, the need to reduce the pulse duration by two times to implement sequential measurement of the elements of one and the second PMR column leads to a decrease in the radio signal-to-noise ratio, respectively, and a decrease in the measurement accuracy of the PMR elements associated with such deterioration of the radio signal-noise ratio.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

В основу изобретений положена техническая задача, заключающаяся в повышении точности измерения ПМР при обработке векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях за счет одновременного измерения всех элементов ПМР и вычитания получаемой при этом методической ошибки.The inventions are based on the technical task of improving the accuracy of measuring PMR when processing vector radio signals in full-polarization radar stations by simultaneously measuring all elements of the PMR and subtracting the resulting methodical error.

Поставленная задача решается тем, что в предложенном способе обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях (ПП РЛС) в каждом периоде зондирования на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях одновременно излучают два ортогональных по структуре векторных радиосигнала, запоминают начальные фазы излученных радиосигналов, принимают 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, из радиосигналов на выходе согласованных фильтров вычитают методическую ошибку, полученную в результате одновременного излучения и одновременного приема двух радиосигналов, при этом получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта, являющееся результатом обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях.The task is solved by the fact that in the proposed method of processing vector radio signals in full-polarization radar stations (PP radar) in each period of sounding on one carrier frequency on orthogonal polarizations, two orthogonal polarized signals are received by orthogonal polarizations. radio signals reflected from the object, the output radio signals of each polarization corresponding to the receive channel ka served on the filters, each of which is matched with one of the radiated orthogonal radio signals, the method output error resulting from simultaneous emission and simultaneous reception of two radio signals is subtracted from the radio signals at the output of matched filters, and a measurement result is obtained polarization scattering matrix of the object, which is the result of processing vector radio signals in full-polarization radar stations.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

На одной несущей частоте на ортогональных поляризациях излучают два ортогональных по структуре векторных радиосигнала, но, в отличие от прототипа, излучают их одновременно в каждом периоде. При этом, как и в прототипе, запоминают начальные фазы излученных радиосигналов. Затем принимают ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов. Далее 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 на выходе согласованных фильтров, в отличие от прототипа, вычитают методическую ошибку, образованную в результате одновременного излучения и одновременного приема двух радиосигналов. После вычислений получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта, являющееся результатом обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях.On the same carrier frequency on orthogonal polarizations, two vector radio signals orthogonal in structure are emitted, but, unlike the prototype, they radiate simultaneously in each period. In this case, as in the prototype, remember the initial phase of the emitted radio signals. Then, orthogonally polarized components of the radio signals reflected from the object are received. Next, the output radio signals of each polarization channel corresponding to the receiver channel are fed to the filters, each of which is matched with one of the radio signals that are radiated orthogonal in structure, while the output of the matched filters, unlike the prototype, is subtracted by the method error resulting from simultaneous emission and simultaneous receiving two radio signals. After the calculations, a set of measurement results is obtained, which determines the measured value of the polarization scattering matrix of the object, which is the result of processing the vector radio signals in full-polarization radar stations.

Предлагаемый способ в сравнении с прототипом приводит к следующему техническому результату. В отличие от прототипа, в предлагаемом способе реализуется одновременное излучение двумя каналами ортогональных по структуре сигналов удвоенной, по сравнению с прототипом, длительности, что позволяет достичь увеличения отношения сигнал-шум в два раза, так как не требуется двукратное уменьшение длительности импульса при последовательном излучении. Кроме того, устраняется методическая погрешность ошибки измерения элементов ПМР, связанная с измерением её столбцов в различные моменты времени, характерные для прототипа, что повышает точность измерения.The proposed method in comparison with the prototype leads to the following technical result. Unlike the prototype, the proposed method implements the simultaneous radiation of two channels orthogonal in terms of the structure of signals twice as long as the prototype, which makes it possible to achieve an increase in the signal-to-noise ratio by half, since it does not require a two-fold decrease in the pulse duration during sequential radiation. In addition, eliminates the methodological error of measurement of the elements of the PMR associated with the measurement of its columns at different points in time, characteristic of the prototype, which increases the measurement accuracy.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В каждом периоде зондирования лоцируемый объект облучают одновременно двумя, ортогональными по структуре векторными радиосигналами на соответствующих ортогональных поляризациях на одной несущей частоте, при этом запоминают начальные фазы излученных радиосигналов. Далее принимают 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 на выходе согласованных фильтров, в отличие от прототипа, вычитают методическую ошибку, образованную в результате одновременного излучения и одновременного приема двух радиосигналов. Далее, как и в прототипе, радиосигналы поступают на блоки квадратурных фазовых детекторов, на выходе которых при этом получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта, являющееся результатом обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях.In each sensing period, the locatable object is irradiated simultaneously with two orthogonal structural radio signals at the corresponding orthogonal polarizations on the same carrier frequency, and the initial phases of the radiated radio signals are memorized. Next, orthogonally polarized components of the radio signals reflected from the object are received, the radio signals of each corresponding receiver channel polarization are fed to the filters, each of which is matched with one of the radiated orthogonal radio signals orthogonal, while the output of the matched filters, unlike the prototype, is subtracted methodically an error resulting from the simultaneous emission and simultaneous reception of two radio signals. Further, as in the prototype, the radio signals arrive at blocks of quadrature phase detectors, the output of which at the same time produces a set of measurement results that determines the measured value of the object’s polarization scattering matrix, which is the result of processing the vector radio signals in full-polarization radar stations.

Для пояснения осуществления компенсации методической ошибки представим входные радиосигналы приемников следующим образом:To clarify the implementation of the compensation methodological error, we present the input radio signals of the receivers as follows:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

Figure 00000003
, (2)
Figure 00000003
, (2)

где

Figure 00000004
,
Figure 00000005
– радиосигналы на входе ортогонально поляризованных каналов;Where
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- radio signals at the input of orthogonal polarized channels;

Figure 00000006
,
Figure 00000007
– составляющие радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
, излученные и принятые в одноименных плоскостях поляризации;
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- components of radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
emitted and received in the same polarization planes;

Figure 00000010
,
Figure 00000011
– составляющие радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
, излученные и принятые в перекрестных плоскостях поляризации;
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- components of radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
emitted and received in polarization cross planes;

Figure 00000008
,
Figure 00000009
– излученные в ортогональных поляризациях ортогональные по структуре радиосигналы;
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- radiated in orthogonal polarizations orthogonal by the structure of the radio signals;

Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
– элементы ПМР
Figure 00000016
.
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
- elements of PMR
Figure 00000016
.

Тогда радиосигналы на выходе согласованных фильтров будут иметь следующий вид:Then the radio signals at the output of matched filters will have the following form:

Figure 00000017
, (3)
Figure 00000017
, (3)

где

Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
– авто- и взаимно-корреляционные функции радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
.Where
Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
- auto- and cross-correlation functions of radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
.

Решением данной системы уравнений являются элементы ПМР:The solution of this system of equations are the elements of the PMR:

Figure 00000022
(4)
Figure 00000022
(four)

Соответственно, в предложенном способе при измерении элементов ПМР учитывают данное решение системы уравнений, и методическая ошибка, вызванная одновременным излучением и одновременным приемом радиосигналов, компенсируется. Accordingly, in the proposed method, when measuring elements of the PMR, this solution of the system of equations is taken into account, and the methodological error caused by simultaneous radiation and simultaneous reception of radio signals is compensated.

Вычисленные таким образом значения ПМР и являются результатом обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станцияхThe calculated values of the PMR and are the result of processing vector radio signals in full-polarization radar stations

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на чертеже (Фиг. 1).The proposed method can be implemented, for example, using a device whose structural diagram is shown in the drawing (Fig. 1).

Предлагаемое устройство содержит двухканальную по поляризации антенну (А) 1, два переключателя прием-передача (ППП) 2 и 3, коммутатор каналов (КК) 4, передатчик 5, формирователь ортогональных сигналов (ФОС) 7, задающий генератор (ЗГ) 8, гетеродин 9, синхронизатор 10, первый смеситель 11, второй смеситель 12, четыре согласованных фильтра (СФ) 13, 14, 15, 16, четыре блока квадратурных фазовых детекторов (БКФД) 29, 30, 31, 32, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 33. В отличие от прототипа устройство содержит передатчик 6, четыре сумматора 17, 19, 21, 23, четыре аттенюатора 18, 20, 22, 24, четыре усилителя 25, 26, 27, 28.The proposed device contains a two-channel polarization antenna (A) 1, two switches receiving and transmitting (PPC) 2 and 3, a channel switch (CC) 4, a transmitter 5, a driver of orthogonal signals (FOS) 7, a master oscillator (CG) 8, a local oscillator 9, synchronizer 10, first mixer 11, second mixer 12, four matched filters (SF) 13, 14, 15, 16, four blocks of quadrature phase detectors (BKFD) 29, 30, 31, 32, analog-to-digital converter (ADC) 33. In contrast to the prototype, the device contains a transmitter 6, four adders 17, 19, 21, 23, four attenuators 18 , 20, 22, 24, four amplifiers 25, 26, 27, 28.

Выходы передатчиков 5 и 6 подключены к первому и второму входам КК, первый и второй выходы которого через соответствующие ППП 2 и 3 подключены к первому и второму входам А 1. Вторые выходы ППП 2 и 3 подключены к первым входам смесителей 11 и 12 соответственно. Первый выход синхронизатора 10 подключен к первым входам КК 4, передатчиков 5 и 6 и ФОС 7. Первый и второй выходы гетеродина 9 подключены к вторым входам передатчиков 5 и 6, а первый и второй выходы ФОС 7 подключены к третьим входам передатчиков 5 и 6. Выход ЗГ 8 подключен к второму входу ФОС 7 и к первым входам БКФД 29, 30, 31, 32. Третий выход гетеродина 9 подключен к вторым входам смесителей 11 и 12. Выход смесителя 11 подключен к входам СФ 13 и 14, выход смесителя 12 подключен к входам СФ 15 и 16. Выход СФ 13 подключен к первому входу сумматора 17 и входу аттенюатора 20. Выход СФ 14 подключен к первому входу сумматора 19 и входу аттенюатора 18. Выход СФ 15 подключен к первому входу сумматора 21 и входу аттенюатора 24. Выход СФ 16 подключен к первому сумматора 23 и входу аттенюатора 22. Выходы аттенюаторов 18, 20, 22, 24 подключены к вторым входам сумматоров 17, 19, 21, 23 соответственно. Выходы сумматоров 17, 19, 21, 23 подключены к входам усилителей 25, 26, 27, 28 соответственно. Выходы усилителей 25, 26, 27, 28 подключены к вторым входам БКФД 29, 30, 31, 32 соответственно. Второй выход синхронизатора 10 и выходы БКФД 29, 30, 31, 32 подключены к соответствующим входам АЦП 33, выходы которого являются выходами устройства.The outputs of the transmitters 5 and 6 are connected to the first and second inputs of QC, the first and second outputs of which through the corresponding RFP 2 and 3 are connected to the first and second inputs A 1. The second outputs of the RFP 2 and 3 are connected to the first inputs of mixers 11 and 12, respectively. The first output of the synchronizer 10 is connected to the first inputs of QC 4, transmitters 5 and 6 and FOS 7. The first and second outputs of the local oscillator 9 are connected to the second inputs of transmitters 5 and 6, and the first and second outputs of FOS 7 are connected to the third inputs of transmitters 5 and 6. The output of SG 8 is connected to the second input of the FOS 7 and to the first inputs of the BCFD 29, 30, 31, 32. The third output of the local oscillator 9 is connected to the second inputs of the mixers 11 and 12. The output of the mixer 11 is connected to the inputs of the SF 13 and 14, the output of the mixer 12 is connected to the inputs of the Federation Council 15 and 16. The output of the Federation Council 13 is connected to the first input of the adder 17 and the input of the attenuator 20. output SF 14 is connected to the first input of the adder 19 and the input of the attenuator 18. Output SF 15 is connected to the first input of the adder 21 and the attenuator 24. The output of the SF 16 is connected to the first adder 23 and the attenuator 22. The outputs of the attenuators 18, 20, 22, 24 connected to the second inputs of adders 17, 19, 21, 23, respectively. The outputs of the adders 17, 19, 21, 23 are connected to the inputs of amplifiers 25, 26, 27, 28, respectively. The outputs of the amplifiers 25, 26, 27, 28 are connected to the second inputs of BKFD 29, 30, 31, 32, respectively. The second output of the synchronizer 10 and the outputs BKFD 29, 30, 31, 32 are connected to the corresponding inputs of the ADC 33, the outputs of which are the outputs of the device.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

Задающий генератор 8 непрерывно вырабатывает напряжение промежуточной частоты, которое подается на второй вход ФОС 7. В каждом периоде зондирования ФОС 7 по тактовому синхроимпульсу, поступающему на его первый вход с первого выхода синхронизатора 10, вырабатывает одновременно в два канала на первый и второй свои выходы соответственно два ортогональных по структуре радиосигнала

Figure 00000008
и
Figure 00000009
таких, что их взаимная корреляционная функция стремится к нулю. В частности, в качестве таких ортогональных радиосигналов могут быть использованы две специально подобранные многофазные фазокодоманипулированные последовательности [6, 7]. Сформированные на промежуточной частоте ортогональные по структуре радиосигналы
Figure 00000008
и
Figure 00000009
поступают на третьи входы передатчиков 5 и 6, на вторые входы которых при этом подаются высокочастотные колебания с первого и второго выходов гетеродина 8 соответственно. В передатчиках осуществляется перенос поступающих колебаний на несущую частоту и усиление полученных радиосигналов по мощности. Импульсы синхронизатора 10, поступающие на первые входы передатчиков 5 и 6, обеспечивают синхронную работу КК 4, передатчиков 5 и 6 и ФОС 7. В каждом периоде зондирования КК 4 по синхроимпульсу, поступающему на его первый вход с первого выхода синхронизатора 10, одновременно, через соответствующие ППП 2 и 3, подключает выходные радиосигналы передатчиков 5 и 6 к соответствующим ортогональным по поляризации каналам А 1, которая излучает их в направлении лоцируемого объекта. Использование непрерывных колебаний ЗГ 8 и гетеродина 9 при одновременном формировании излучаемых и при одновременной обработке принимаемых сигналов обеспечивает запоминание начальных фаз радиосигналов, излучаемых на различных поляризациях. При приеме на каждый из ортогональных по поляризации каналов А 1 принимается сумма составляющих радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
, излученных и принятых в одноименных и перекрестных плоскостях поляризации (2). Эти суммы составляющих радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
через ППП 2 и 3 подаются на входы смесителей 11 и 12 соответственно, выход каждого из которых подключен к входам двух согласованных фильтров 13, 14 и 15, 16 соответственно. В каждой паре фильтров один фильтр согласован с радиосигналом
Figure 00000008
, а другой – с радиосигналом
Figure 00000009
, вырабатываемыми ФОС 7. Это позволяет на выходах четырех СФ 13, 14, 15, 16 одновременно получить четыре радиосигнала (3)
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
соответственно, то есть выделить отдельно каждую ортогонально поляризованную составляющую отраженного от объекта радиосигнала. The master oscillator 8 continuously generates an intermediate frequency voltage, which is fed to the second input of the FOS 7. In each sensing period of the FOS 7, a clock sync pulse arriving at its first input from the first output of the synchronizer 10 generates simultaneously two channels to the first and second outputs, respectively two orthogonal on the structure of the radio signal
Figure 00000008
and
Figure 00000009
such that their mutual correlation function tends to zero. In particular, two specially selected multiphase phase-coded manipulated sequences can be used as such orthogonal radio signals [6, 7]. Formed at an intermediate frequency orthogonal in structure radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
arrive at the third inputs of the transmitters 5 and 6, the second inputs of which are served high-frequency oscillations from the first and second outputs of the local oscillator 8, respectively. The transmitters transfer the incoming oscillations to the carrier frequency and amplify the received radio signals by power. The pulses of synchronizer 10, arriving at the first inputs of transmitters 5 and 6, ensure synchronous operation of QC 4, transmitters 5 and 6, and FOS 7. At each sensing period of QC 4 using a sync pulse arriving at its first input from the first output of synchronizer 10, simultaneously, through corresponding RFP 2 and 3, connects the radio output of transmitters 5 and 6 to the corresponding orthogonal polarization channels A1, which emits them in the direction of the object being located. The use of continuous oscillations of the SG 8 and the local oscillator 9 with the simultaneous formation of radiated and simultaneous processing of the received signals ensures the storage of the initial phases of the radio signals radiated at different polarizations. When receiving on each of the orthogonal by polarization channels And 1 is taken the sum of the components of the radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
emitted and received in the same and cross polarization planes (2). These amounts of radio components
Figure 00000008
and
Figure 00000009
through the SPT 2 and 3 are fed to the inputs of the mixers 11 and 12, respectively, the output of each of which is connected to the inputs of two matched filters 13, 14 and 15, 16, respectively. In each filter pair, one filter is matched to the radio signal.
Figure 00000008
and the other with a radio signal
Figure 00000009
produced by WCF. This allows four radio signals to be simultaneously received at the outputs of four SFs 13, 14, 15, 16 (3)
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
accordingly, that is, to separate separately each orthogonally polarized component of the radio signal reflected from the object.

Далее, из одновременно полученных составляющих

Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
(3) необходимо получить
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
– элементы ПМР
Figure 00000016
. Для этого, в соответствии с решением системы уравнений (4), схема устройства содержит четыре сумматора 17, 19, 21, 23, четыре аттенюатора 18, 20, 22, 24 и четыре усилителя 25, 26, 27, 28. Примем
Figure 00000027
, где K – больше единицы, так как взаимно-корреляционные функции
Figure 00000019
,
Figure 00000028
радиосигналов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
стремятся к нулю, соответственно K – коэффициент усиления усилителей 25, 26, 27, 28. Примем
Figure 00000029
,
Figure 00000030
, тогда данные коэффициенты в соответствии с вышесказанным будут являться коэффициентами аттенюаторов:
Figure 00000031
– для аттенюаторов 18 и 22, а
Figure 00000032
– для аттенюаторов 19 и 23. В сумматорах 17, 19, 21, 23 в соответствии с (4) получим следующие значения: для сумматора 17
Figure 00000033
, для сумматора 19
Figure 00000034
, для сумматора 21
Figure 00000035
, для сумматора 23
Figure 00000036
. Тогда, в соответствии решением (4) системы уравнений (3) и в соответствии со схемой устройства, изображенной на чертеже (Фиг. 1), при подключении выходов СФ 13, 14, 15, 16 к первым входам сумматоров 17, 19, 21, 23 соответственно и к входам аттенюаторов 20, 18, 24, 22 соответственно, выходов аттенюаторов 18, 20, 22, 24 к вторым входам сумматоров 17, 19, 21, 23, а выходов сумматоров 17, 19, 21, 23 к входам усилителей 25, 26, 27, 28, на выходах усилителей будут элементы ПМР
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
соответственно. Данные значения элементов ПМР с выходов усилителей 25, 26, 27, 28 подаются на вторые входы соответствующих БКФД 29, 30, 31, 32. При этом в качестве опорного напряжения на первые входы БКФД 29, 30, 31, 32 подается напряжение промежуточной частоты с выхода задающего генератора 8. Использование в качестве напряжения гетеродина в смесителях приемника 11 и 12 выходного напряжения гетеродина 9, а в качестве опорных напряжений для БКФД 29, 30, 31, 32 выходного напряжения задающего генератора 8, позволяет скомпенсировать случайные начальные фазы радиосигналов, одновременно излучаемых на разных поляризациях. Каждый БКФД имеет два выхода. По первому выходу выдается напряжение, пропорциональное произведениям амплитуд на косинус, а по второму - на синус разности фаз колебаний, поступающих на входы БКФД. Аналого-цифровой преобразователь 33 производит измерение напряжений сигналов, поступающих с выходов БКФД, осуществляя оцифровку их значений. По сигналам со второго выхода синхронизатора 10 измеренные значения амплитуд квадратурных составляющих, определяющих измеренные значения элементов ПМР объекта, выдаются потребителю.Further, from simultaneously obtained components
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
(3) need to get
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
- elements of PMR
Figure 00000016
. To do this, in accordance with the solution of the system of equations (4), the device circuit contains four adders 17, 19, 21, 23, four attenuators 18, 20, 22, 24 and four amplifiers 25, 26, 27, 28. We take
Figure 00000027
where K is greater than one, since the cross-correlation functions
Figure 00000019
,
Figure 00000028
radio signals
Figure 00000008
and
Figure 00000009
tend to zero, respectively, K is the gain of amplifiers 25, 26, 27, 28. We take
Figure 00000029
,
Figure 00000030
, then these coefficients in accordance with the above will be attenuator coefficients:
Figure 00000031
- for attenuators 18 and 22, and
Figure 00000032
- for attenuators 19 and 23. In the adders 17, 19, 21, 23 in accordance with (4) we obtain the following values: for the adder 17
Figure 00000033
for adder 19
Figure 00000034
for adder 21
Figure 00000035
for adder 23
Figure 00000036
. Then, in accordance with decision (4) of the system of equations (3) and in accordance with the device diagram shown in the drawing (FIG. 1), when the outputs of the SF 13, 14, 15, 16 are connected to the first inputs of adders 17, 19, 21, 23 respectively, and to the inputs of attenuators 20, 18, 24, 22, respectively, the outputs of attenuators 18, 20, 22, 24 to the second inputs of adders 17, 19, 21, 23, and the outputs of adders 17, 19, 21, 23 to the inputs of amplifiers 25 , 26, 27, 28, at the outputs of the amplifiers will be elements of the PMR
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
respectively. These values of the elements of the PMR from the outputs of the amplifiers 25, 26, 27, 28 are fed to the second inputs of the corresponding BCFD 29, 30, 31, 32. In this case, as a reference voltage, the first inputs of the BCFD 29, 30, 31, 32 are applied to the intermediate frequency c output of master oscillator 8. Use as a voltage of the local oscillator in mixers receiver 11 and 12 of the output voltage of the local oscillator 9, and as a reference voltage for BKFD 29, 30, 31, 32 of the output voltage of the master oscillator 8, allows you to compensate for random initial phases of radio signals, simultaneously but emitted at different polarizations. Each BKFD has two outputs. The first output provides a voltage proportional to the amplitude products for the cosine, and the second for the sine phase difference of the oscillations arriving at the inputs of the BCFD. Analog-to-digital Converter 33 measures the voltage of the signals coming from the outputs BKFD, digitizing their values. The signals from the second output of the synchronizer 10 measured values of the amplitudes of the quadrature components that determine the measured values of the elements of the PMR of the object, are given to the consumer.

Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом обладает следующими техническими преимуществами. В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве с помощью второго передатчика и измененной, по сравнению с прототипом, логики работы коммутатора каналов, формирователя ортогональных сигналов и синхронизатора, реализуется одновременное излучение двумя каналами ортогональных по структуре сигналов удвоенной, по сравнению с прототипом, длительности, что позволяет достичь увеличения отношения сигнал-шум в два раза, так как не требуется двукратное уменьшение длительности импульса при последовательном излучении. Кроме того, с помощью сумматоров, усилителей и аттенюаторов устраняется методическая погрешность ошибки измерения элементов ПМР, связанная с измерением её столбцов в различные моменты времени, характерные для прототипа, что повышает точность измерения ПМР и, соответственно, повышает точность результата обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях.The proposed device in comparison with the prototype has the following technical advantages. Unlike the prototype, in the proposed device with the help of the second transmitter and the changed, compared to the prototype, logic of the channel switch, shaper of orthogonal signals and synchronizer, two signals, which are orthogonal in structure to the signal doubled in duration, are emitted simultaneously, which allows you to achieve an increase in the signal-to-noise ratio by half, since it does not require a two-fold decrease in the pulse duration with successive radiation. In addition, using adders, amplifiers and attenuators eliminates the methodical error of measurement error of the PMR elements associated with the measurement of its columns at different points in time, characteristic of the prototype, which increases the accuracy of the measurement of the PMR and, accordingly, increases the accuracy of the result of processing the vector radio signals in full-polarization radar stations.

Промышленная применимость.Industrial Applicability.

Данные способ и устройство могут быть реализованы на современной элементной базе и с наибольшим эффектом могут быть применены в полнополяризационных радиолокационных станциях.These method and device can be implemented on modern element base and with the greatest effect can be applied in full-polarization radar stations.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Хойнен Д.Р. Измерение матрицы рассеяния // ТИИЭР. - 1965. - т.53, № 8. - С. 1074—1084.1. Hoinen D.R. Measurement of the scattering matrix // TIIER. - 1965. - Vol. 53, No. 8. - P. 1074-1084.

2. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: Сов.радио, 1966. - 440 с.2. Kanareikin D. B., Pavlov N. F., Potekhin V. A. Polarization of radar signals. - M .: Sov.radio, 1966. - 440 p.

3. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. - Ленинград: Судостроение, 1968. - 328 с.3. Kanareikin D. B., Potekhin V.A., Shishkin I.F. Marine polarimetry. - Leningrad: Shipbuilding, 1968. - 328 p.

4. Храбростин Б.В., Никитин В.М. Способ и устройство для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта // Патент РФ ИЗ № 2190239. 27.09.2002. Бюл. № 27.4. Hrabrostin B.V., Nikitin V.M. Method and device for measuring the polarization scattering matrix of an object // Patent of the Russian Federation IZ No. 2190239. 09/27/2002. Bul No. 27

5. Храбростин Б.В., Храбростин Д.Б Устройство для измерения поляризационной матрицы рассеяния объекта // Патент РФ ИЗ № 2183022. 27.05.2002. Бюл. № 15.5. Khrabrostin B.V., Khrabrostin D. B. A device for measuring the polarization scattering matrix of an object // Patent RF IZ No. 2183022. 27.05.2002. Bul No. 15

6. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. - М.: Сов.радио, 1971. - 568 с. 6. Cook H., Bernfeld M. Radar signals. - M .: Sov.radio, 1971. - 568 p.

7. Леухин А.Н. Теория синтеза дискретных фазокодированных последовательностей с одноуровневой периодической автокорреляционной функцией: уч.пособие. В 2 кн. Кн.1. – Йошкар-Ола: ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет», 2015. – 320 с. 7. Leukhin A.N. Theory of synthesis of discrete phase-coded sequences with a single-level periodic autocorrelation function: teaching manual. In 2 books. Kn.1. - Yoshkar-Ola: Mari State University, 2015. - 320 p.

Claims (2)

1. Способ обработки векторного сигнала в полнополяризационных радиолокационных станциях, заключающийся в том, что на одной несущей частоте на ортогональных поляризациях излучают ортогональные по структуре векторные радиосигналы, запоминают начальные фазы излученных радиосигналов, принимают 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, определяющие соответствующий элемент поляризационной матрицы рассеяния объекта, отличающийся тем, что в каждом периоде зондирования два ортогональных по структуре радиосигнала на соответствующих ортогональных поляризациях излучают одновременно и принимают одновременно; из сигналов на выходе согласованных фильтров вычитают методическую ошибку, полученную в результате одновременного излучения и одновременного приема двух сигналов, при этом получают совокупность результатов измерений, которая определяет измеренное значение поляризационной матрицы рассеяния объекта, являющееся результатом обработки векторных радиосигналов в полнополяризационных радиолокационных станциях.1. The method of processing a vector signal in full-polarization radar stations, which consists in the fact that the vector radio signals emitting orthogonal in structure on one carrier frequency at orthogonal polarizations, memorize the initial phases of the emitted radio signals, receive orthogonally polarized components of radio signals reflected from the object, the output radio signals of each corresponding signal polarization of the receiver channel is fed to the filters, each of which is matched with one of the radiated orthogonal the structure of radio signals are measured parameters of the output RF signal, determining a corresponding polarizing element of the scattering matrix of the object, characterized in that in each period of two orthogonal sensing structure on respective radio signal orthogonal polarizations simultaneously emit and receive simultaneously; The method error from the simultaneous emission and simultaneous reception of two signals is subtracted from the output signals of the matched filters, and a set of measurement results is obtained that determines the measured value of the object’s polarization scattering matrix resulting from processing the vector radio signals in full-polarization radar stations. 2. Устройство обработки векторного сигнала в полнополяризационных радиолокационных станциях, включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием-передача, коммутатор каналов, передатчик, формирователь ортогональных сигналов, задающий генератор, гетеродин, синхронизатор, два смесителя, четыре согласованных фильтра, четыре блока квадратурных фазовых детекторов, аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что устройство содержит второй передатчик, четыре сумматора, четыре усилителя и четыре аттенюатора, причем выходы передатчиков подключены к первому и второму входам коммутатора каналов, первый и второй выходы которого через соответствующие переключатели прием-передача подключены к первому и второму входам двухканальной по поляризации антенны, вторые выходы переключателей прием-передача подключены к первым входам первого и второго смесителей соответственно; первый выход синхронизатора подключен к первым входам коммутатора каналов, передатчиков и формирователя ортогональных сигналов; первый и второй выходы гетеродина подключены к вторым входам, а первый и второй выходы формирователя ортогональных сигналов – к третьим входам передатчиков; выход задающего генератора подключен к второму входу формирователя ортогональных сигналов и к первым входам блоков квадратурных фазовых детекторов, третий выход гетеродина подключен к вторым входам смесителей; выход первого смесителя подключен к входам первого и второго согласованных фильтров, выход второго смесителя подключен к входам третьего и четвертого согласованных фильтров; выход первого согласованного фильтра подключен к первому входу первого сумматора и входу второго аттенюатора, выход второго согласованного фильтра подключен к первому входу второго сумматора и входу первого аттенюатора, выход третьего согласованного фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и входу четвертого аттенюатора, выход четвертого согласованного фильтра подключен к первому входу третьего аттенюатора и входу четвертого сумматора; выходы четырех аттенюаторов подключены ко вторым входам соответствующих сумматоров, выходы которых подключены к входам соответствующих усилителей, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих блоков квадратурных фазовых детекторов; второй выход синхронизатора и выходы блоков квадратурных фазовых детекторов подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства.2. Vector signal processing device in full-polarization radar stations, including a dual-channel polarization antenna, two receive and transmit switches, a channel switch, a transmitter, an orthogonal signal generator, a master oscillator, a local oscillator, a synchronizer, two mixers, four matched filters, four quadrature phase blocks detectors, analog-to-digital converter, characterized in that the device contains a second transmitter, four adders, four amplifiers and four attenuators, Why are the outputs of the transmitters connected to the first and second inputs of the channel switch, the first and second outputs of which are connected to the first and second inputs of the two-channel polarization antenna through the respective transmit-receive switches; the second outputs of the transmit-receive switches are connected to the first inputs of the first and second mixers, respectively; the first output of the synchronizer is connected to the first inputs of the channel switch, the transmitters and the orthogonal signal generator; the first and second outputs of the local oscillator are connected to the second inputs, and the first and second outputs of the orthogonal shaper are connected to the third inputs of the transmitters; the output of the master oscillator is connected to the second input of the shaper of orthogonal signals and to the first inputs of quadrature phase detector units, the third output of the local oscillator is connected to the second inputs of the mixers; the output of the first mixer is connected to the inputs of the first and second matched filters, the output of the second mixer is connected to the inputs of the third and fourth matched filters; the output of the first matched filter is connected to the first input of the first adder and the input of the second attenuator, the output of the second matched filter is connected to the first input of the second adder and the input of the first attenuator, the output of the third matched filter is connected to the first input of the third adder and the input of the fourth attenuator, the output of the fourth matched filter is connected to the first input of the third attenuator and the input of the fourth adder; the outputs of the four attenuators are connected to the second inputs of the corresponding adders, the outputs of which are connected to the inputs of the respective amplifiers, the outputs of which are connected to the second inputs of the respective quadrature phase detector units; the second output of the synchronizer and the outputs of the quadrature phase detector blocks are connected to the corresponding inputs of the analog-to-digital converter, the outputs of which are the outputs of the device.
RU2019102649A 2019-01-30 2019-01-30 Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations RU2695077C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102649A RU2695077C1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102649A RU2695077C1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695077C1 true RU2695077C1 (en) 2019-07-19

Family

ID=67309502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019102649A RU2695077C1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2695077C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771834C1 (en) * 2021-07-07 2022-05-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Method for simultaneous full-polarization doppler measurements in the microwave range

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660044A (en) * 1983-08-29 1987-04-21 The Boeing Company Spinning linear polarization radar mapping method
JPH06213943A (en) * 1992-12-04 1994-08-05 Thomson Csf Apparatus for reception and processing of radar signal for radio-wave jamming analyzer
RU2183022C1 (en) * 2001-07-26 2002-05-27 Белгородский государственный университет Device measuring polarization matrix of scattering of object
RU2190239C1 (en) * 2001-07-16 2002-09-27 Белгородский государственный университет Method and device measuring polarization scattering matrix of object
WO2006079437A1 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Ericsson Ab Polarisation-controller driving method for optical fiber transmission systems and apparatus in accordance with said method
RU2546330C1 (en) * 2014-02-14 2015-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2624449C1 (en) * 2016-10-19 2017-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации Method of polarisation deprecition of radiosignals
JP6213943B1 (en) * 2016-05-19 2017-10-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 Blood pressure estimation device, blood pressure estimation method, and computer program

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660044A (en) * 1983-08-29 1987-04-21 The Boeing Company Spinning linear polarization radar mapping method
JPH06213943A (en) * 1992-12-04 1994-08-05 Thomson Csf Apparatus for reception and processing of radar signal for radio-wave jamming analyzer
RU2190239C1 (en) * 2001-07-16 2002-09-27 Белгородский государственный университет Method and device measuring polarization scattering matrix of object
RU2183022C1 (en) * 2001-07-26 2002-05-27 Белгородский государственный университет Device measuring polarization matrix of scattering of object
WO2006079437A1 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Ericsson Ab Polarisation-controller driving method for optical fiber transmission systems and apparatus in accordance with said method
RU2546330C1 (en) * 2014-02-14 2015-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
JP6213943B1 (en) * 2016-05-19 2017-10-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 Blood pressure estimation device, blood pressure estimation method, and computer program
RU2624449C1 (en) * 2016-10-19 2017-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации Method of polarisation deprecition of radiosignals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771834C1 (en) * 2021-07-07 2022-05-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Method for simultaneous full-polarization doppler measurements in the microwave range

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3611538A1 (en) Mimo radar coding for resolving velocity ambiguity
US10914818B2 (en) Angle-resolving FMCW radar sensor
US10557933B2 (en) Radar device and position-determination method
US7859450B2 (en) Detection and ranging appartus and detection and ranging method
AU2002333123B2 (en) Spread spectrum radar with leak compensation at baseband
AU2002333123A1 (en) Spread spectrum radar with leak compensation at baseband
RU2255352C2 (en) Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications)
US7961139B2 (en) Digital beam forming using frequency-modulated signals
RU2625567C1 (en) Device for imitation of a false radar objective at sensing with signals with linear frequency modulation
RU2474835C1 (en) Correlation-phase direction finder
RU2410650C2 (en) Method to measure level of material in reservoir
RU2695077C1 (en) Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations
RU2416807C2 (en) Method for radar measurement of velocity and coordinates of objects and system for implementing said method
RU2296432C1 (en) Method for autocorrelation receipt of noise-like signals
RU2099739C1 (en) Radar
RU2589036C1 (en) Radar with continuous noise signal and method of extending range of measured distances in radar with continuous signal
RU2187129C1 (en) Procedure and device measuring polarization matrix of scattering of object
RU2699240C1 (en) Method of determining coordinates of target in radar station with continuous emission
RU54679U1 (en) RADAR STATION
RU2204842C2 (en) Method and device for measuring object-scattering polarization matrix
JP5611294B2 (en) Detecting and ranging device
RU2190239C1 (en) Method and device measuring polarization scattering matrix of object
RU2715057C1 (en) Correlation-phase direction finder
RU194328U1 (en) SATELLITE RADIO ALTIMETER
RU2580507C2 (en) Radar method and doppler radar with transmitter for implementation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210131