нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны

Классы МПК:G01S13/90 с использованием устройств синтетической апертуры
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-07-07
публикация патента:

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к области техники нелинейной радиолокации, и может использоваться для поиска и обнаружения объектов с нелинейными электрическими свойствами. Достигаемый технический результат изобретения заключается в реализации алгоритма синтезирования апертуры антенны в нелинейной радиолокационной станции (РЛС) и достижении углового разрешения, близкого к потенциальному. Сущность изобретения заключается в измерении средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории вдоль осей абсцисс, ординат, аппликат и реализации в каждом из каналов обработки эхо-сигналов нелинейной РЛС известного алгоритма синтезирования апертуры антенны с учетом результатов измерения. 3 ил.

нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

Формула изобретения

Нелинейная радиолокационная станция (РЛС) с синтезированной апертурой антенны, состоящая из передатчика, передающей антенны и двух идентичных каналов обработки сигналов на частотах второй 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и третьей 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 гармоник зондирующего сигнала (ЗС), каждый из которых содержит последовательно соединенные приемную антенну и приемник, а также устройство индикации, отличающаяся тем, что дополнительно введены опорный генератор, синтезатор частот и блок компенсации траекторных нестабильностей, предназначенный для формирования соответствующего корректирующего сигнала рассогласования на основании измеренной средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, а в каждый из каналов - устройство сдвига фазы, первый и второй фазовые детекторы, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования синусной составляющей опорной функции, второй вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования косинусной составляющей опорной функции, цифровая система обработки, предназначенная для формирования радиолокационного изображения объекта с нелинейными электрическими свойствами, при этом выход опорного генератора подключен ко входу синтезатора частот и ко вторым входам приемников первого и второго канала, первый выход синтезатора частот подключен ко входу передатчика, выход которого соединен со входом передающей антенны, второй выход синтезатора частот подключен в каждом канале ко второму входу первого фазового детектора и входу устройства сдвига фазы, выход устройства сдвига фазы каждого канала соединен со вторым входом второго фазового детектора соответствующего канала, выход приемника каждого канала подключен к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответствующего канала, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответствующих каналов, выходы которых в каждом из каналов подключены соответственно к первому и второму входам цифровой системы обработки соответствующего канала, входы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала соединены с выходом блока компенсации траекторных нестабильностей, выходы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала подключены соответственно к третьему и четвертому входам цифровой системы обработки соответствующего канала, выходы цифровых систем обработки первого и второго каналов соединены соответственно с первым и вторым входами устройства индикации, а блок компенсации траекторных нестабильностей содержит генератор тактовых импульсов, устройство масштабирования, устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат на основании измерений средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, таймер, запоминающее устройство, блок ключей, состоящий из трех ключей, устройство вычитания, блок суммирования, состоящий из трех устройств суммирования, блок запоминающих устройств, состоящий из трех запоминающих устройств, блок масштабирования, состоящий из трех устройств масштабирования, блок умножения кодов, состоящий из трех умножителей кодов, сумматор и преобразователь кодов, при этом генератор тактовых импульсов и устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединены последовательно, сумматор, преобразователь кодов, устройство масштабирования и запоминающее устройство соединены последовательно, кроме того, первый, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат подключены к первым входам соответствующих ключей блока ключей, вторые входы которых соединены с выходом таймера, первый выход устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединен также со вторым входом устройства вычитания, выходы первого, второго и третьего ключей блока ключей соединены с первыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования, выходы которых подключены ко входам соответствующих запоминающих устройств блока запоминающих устройств, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования и со входами соответствующих устройств масштабирования блока масштабирования, выход каждого устройства масштабирования блока масштабирования подключен к первому и второму входам соответствующих умножителей кодов блока умножения кодов, выходы первого, второго и третьего умножителей кодов блока умножения кодов соединены с соответствующими входами сумматора, выход запоминающего устройства подключен к первому входу устройства вычитания, а выход устройства вычитания, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат, выход преобразователя кодов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока компенсации траекторных нестабильностей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к области техники нелинейной радиолокации, и может использоваться для поиска и обнаружения объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОЭНС).

Известна РСА [1, с.182-185], состоящая из последовательно соединенных антенного устройства, приемопередатчика, фазовых детекторов, аналого-цифровых преобразователей, цифровой системы обработки, процессора системы индикации, системы индикации, а также системы регистрации и системы передачи по широкополосному каналу, принцип действия которой основан на формировании синтезированного раскрыва антенны больших размеров с использованием реальной антенны малых размеров. При этом для уменьшения влияния случайных пространственных отклонений носителя РСА от заданной траектории (траекторных нестабильностей) на результаты ее функционирования применяется система компенсации траекторных нестабильностей [2, с.212-213], основанная на комплексном использовании двух инерциальных навигационных систем - штатной инерциальной навигационной системы с коррекцией от радиотехнических датчиков (ГЛОНАСС, ДИСС или РЛС в режиме измерения скорости и угла сноса) и широкополосной инерциальной навигационной системы с системой акселерометров и датчиков угловых скоростей (микронавигация). Однако РСА не позволяет вести поиск и обнаружение ОЭНС, так как обработка эхо-сигналов от радиолокационных целей производится только на несущей частоте зондирующего сигнала (ЗС) нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0.

Наиболее близкой по технической сущности (прототипом к предполагаемому изобретению) является нелинейная РЛС (НРЛС), например [3], состоящая из передатчика, передающей антенны и двух идентичных каналов обработки сигналов на частотах второй 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и третьей 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 гармоник ЗС, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемную антенну и приемник, а также устройства индикации. Принцип работы НРЛС основан на приеме сигналов отклика от ОЭНС на частотах 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0, их обработке и индикации уровней. Это обеспечивается тем, что обычно ОЭНС с полупроводниковыми компонентами имеют на второй гармонике уровень сигналов отклика на 20-30 дБ более высокий, чем на третьей гармонике [3-5]. Для ОЭНС контактного типа, как правило, выполняется обратное соотношение. Недостатками нелинейной РЛС являются отсутствие учета влияния траекторных нестабильностей на процесс ее функционирования [3] и ненадежность признака сравнения уровней сигналов отклика от ОЭНС на второй и третьей гармониках ЗС вследствие сильной зависимости изменения рассеянной ОЭНС мощности на гармониках ЗС от положения ОЭНС относительно направления зондирования и номера гармоники ЗС [4, с.15].

Задача, на решение которой направлена заявляемая нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны, состоит в повышении угловой разрешающей способности нелинейной РЛС.

Технический результат изобретения выражается в реализации алгоритма синтезирования апертуры антенны в нелинейной РЛС и достижении углового разрешения, близкого к потенциальному.

Технический результат достигается тем, что в известной НРЛС, состоящей из передатчика, передающей антенны и двух идентичных каналов обработки сигналов на частотах второй 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и третьей 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 гармоник ЗС, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемную антенну и приемник, а также устройства индикации, дополнительно введены опорный генератор, синтезатор частот и блок компенсации траекторных нестабильностей, предназначенный для формирования соответствующего корректирующего сигнала рассогласования на основании измеренной средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, а в каждый из каналов - устройство сдвига фазы, первый и второй фазовые детекторы, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования синусной составляющей опорной функции, второй вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования косинусной составляющей опорной функции, цифровая система обработки, предназначенная для формирования радиолокационного изображения объектов с нелинейными электрическими свойствами, при этом выход опорного генератора подключен ко входу синтезатора частот и ко вторым входам приемников первого и второго канала, первый выход синтезатора частот подключен ко входу передатчика, выход которого соединен со входом передающей антенны, второй выход синтезатора частот подключен в каждом канале ко второму входу первого фазового детектора и входу устройства сдвига фазы, выход устройства сдвига фазы каждого канала соединен со вторым входом второго фазового детектора соответствующего канала, выход приемника каждого канала подключен к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответствующего канала, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответствующих каналов, выходы которых в каждом из каналов подключены соответственно к первому и второму входам цифровой системы обработки соответствующего канала, входы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала соединены с выходом блока компенсации траекторных нестабильностей, выходы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала подключены соответственно к третьему и четвертому входам цифровой системы обработки соответствующего канала, выходы цифровых систем обработки первого и второго каналов соединены соответственно с первым и вторым входами устройства индикации, а блок компенсации траекторных нестабильностей содержит генератор тактовых импульсов, устройство масштабирования, устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат на основании измеренной средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, таймер, запоминающее устройство, блок ключей, состоящий из трех ключей, устройство вычитания, блок суммирования, состоящий из трех устройств суммирования, блок запоминающих устройств, состоящий из трех запоминающих устройств, блок масштабирования, состоящий из трех устройств масштабирования, блок умножения кодов, состоящий из трех умножителей кодов, сумматор и преобразователь кодов, при этом генератор тактовых импульсов и устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединены последовательно, сумматор, преобразователь кодов, устройство масштабирования и запоминающее устройство соединены последовательно, кроме того, первый, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат подключены к первым входам соответствующих ключей блока ключей, вторые входы которых соединены с выходом таймера, первый выход устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединен также со вторым входом устройства вычитания, выходы первого, второго и третьего ключей блока ключей соединены с первыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования, выходы которых подключены ко входам соответствующих запоминающих устройств блока запоминающих устройств, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования и со входами соответствующих устройств масштабирования блока масштабирования, выход каждого устройства масштабирования блока масштабирования подключен к первому и второму входам соответствующих умножителей кодов блока умножения кодов, выходы первого, второго и третьего умножителей кодов блока умножения кодов соединены с соответствующими входами сумматора, выход запоминающего устройства подключен к первому входу устройства вычитания, а выход устройства вычитания, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат, выход преобразователя кодов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока компенсации траекторных нестабильностей.

Сущность изобретения заключается в измерении средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории вдоль осей абсцисс, ординат, аппликат и реализации в каждом из каналов обработки эхо-сигналов нелинейной РЛС известного алгоритма синтезирования апертуры антенны [2, с.135-159] с учетом результатов измерения, что позволяет достичь угловой разрешающей способности, близкой к потенциальной.

Структурная схема предложенной нелинейной РЛС с синтезированной апертурой антенны приведена на фиг.1.

Предложенная нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны состоит из передатчика 5, передающей антенны 1, приемных антенн первого и второго каналов 2 и 4, приемников первого и второго каналов 7 и 8, устройства индикации 26, опорного генератора 3, синтезатора частот 6, блока компенсации траекторных нестабильностей 19, устройств сдвига фазы первого и второго каналов 9 и 10, первого и второго фазовых детекторов первого канала 11 и 12, первого и второго фазовых детекторов второго канала 13 и 14, первого и второго аналого-цифровых преобразователей первого канала 15 и 16, первого и второго аналого-цифровых преобразователей второго канала 17 и 18, первого и второго вычислителей опорной функции первого канала 20 и 21, первого и второго вычислителей опорной функции второго канала 22 и 23, цифровых систем обработки первого и второго каналов 24 и 25, соединенных, как показано на фиг.1.

Передатчик 5 формирует зондирующий сигнал на частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 с заданными параметрами (мощность, вид модуляции и т.д.). Передающая антенна 1 предназначена для излучения зондирующего сигнала на частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0. Приемные антенны первого и второго каналов 2 и 4 служат для приема эхо-сигналов от ОЭНС на частотах 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 соответственно. Приемники первого и второго каналов 7 и 8 переносят сигналы, принятые на частотах 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0, на промежуточную частоту нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр и усиливают их. Опорный генератор 3 вырабатывает сигнал стабильной частоты нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ог. Синтезатор частот 6 формирует на своих первом и втором выходах соответственно сигналы несущей нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и промежуточной нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр частот. Устройства сдвига фазы первого и второго каналов 9 и 10 осуществляют сдвиг фазы опорного сигнала в каждом из каналов на нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 /2. Первые фазовые детекторы первого и второго каналов 11 и 13 выделяют синусные составляющие сигналов в соответствующих каналах, а вторые фазовые детекторы первого и второго каналов 12 и 14 - косинусные. Первый и второй аналого-цифровые преобразователи каждого канала 15, 16, 17 и 18 предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Блок компенсации траекторных нестабильностей 19 отслеживает случайные отклонения носителя НРЛС от заданной траектории и формирует соответствующий сигнал рассогласования для коррекции опорной функции. Первые вычислители опорных функций первого и второго каналов 20 и 22 формируют синусные составляющие опорных функций, вторые вычислители опорных функций первого и второго каналов 21 и 23 - косинусные составляющие опорных функций соответствующих каналов с учетом сигналов рассогласования, поступающих из блока компенсации траекториях нестабильностей 19. Цифровые системы обработки первого и второго каналов 24 и 25 служат для формирования РЛИ ОЭНС по сигналам, принятым на частотах 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0. Устройство индикации 26 необходимо для отображения РЛИ с требуемой яркостью, динамическим диапазоном и масштабом.

Заявляемая нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны работает следующим образом. В течение временного интервала синтезирования апертуры антенны Ts обеспечивается прямолинейное движение носителя нелинейной РЛС с постоянной скоростью (наиболее важный для практики случай) [2, с.36]. Для обеспечения когерентности сигнал опорного генератора 3 на частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ог подается на вторые входы приемников первого и второго каналов 7 и 8, являющиеся входами внешнего опорного генератора, а также на вход синтезатора частот 6, который формирует сигналы несущей нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и промежуточной нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр частот. По сигналу на частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0, поступающему с первого выхода синтезатора частот 6 на вход передатчика 5, формируется ЗС с требуемыми параметрами на частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0. Сформированный таким образом сигнал подается на вход передающей антенны 1 и излучается в заданную область пространства. Сигнал на промежуточной частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр со второго выхода синтезатора частот 6 поступает на вторые входы первых фазовых детекторов первого и второго каналов 11 и 13, а также на входы устройств сдвига фазы первого и второго каналов 9 и 10. Кроме того, сигнал на промежуточной частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр поступает также с выхода приемника каждого канала на первый вход первого фазового детектора соответствующего канала. Выходной сигнал устройства сдвига фазы каждого канала 9 и 10 подается на второй вход второго фазового детектора соответствующего канала 12 и 14. Так как опорные сигналы на промежуточной частоте нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 пр на вторых входах первого и второго фазовых детекторов каждого канала 11 и 12, 13 и 14 имеют сдвиг по фазе нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 /2, на выходах первых фазовых детекторов каждого канала 11 и 13 формируются синусные составляющие поступающих из приемников первого и второго каналов 7 и 8 сигналов, а на выходах вторых фазовых детекторов 12 и 14 - косинусные составляющие. Сформированные квадратурные составляющие преобразуются в цифровой вид с помощью первого и второго аналого-цифровых преобразователей каждого канала 15, 17 и 16, 18 и подаются соответственно на первый и второй входы цифровой системы обработки соответствующего канала 24 и 25. Сигнал рассогласования, вырабатываемый блоком компенсации траекторных нестабильностей 19, поступает в каждом из каналов на входы первого и второго вычислителей опорной функции 20, 22 и 21, 23. Первые и вторые вычислители опорной функции каждого канала 20, 22 и 21, 23 формируют соответственно синусную и косинусную составляющие опорной функции, которые поступают соответственно на третий и четвертый входы цифровой системы обработки соответствующего канала 24 и 25. В цифровых системах обработки первого и второго каналов 24 и 25 реализуется известный алгоритм синтезирования апертуры антенны [2, с.135-159] и в результате формируются РЛИ ОЭНС по сигналам, принятым на частотах 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 соответственно. Сформированные таким образом РЛИ поступают с выходов цифровых систем обработки первого и второго каналов 24 и 25 на соответствующие входы устройства индикации 26, с помощью которого производится визуальное отображение РЛИ.

Блок компенсации траекторных нестабильностей может быть выполнен, например, в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг.2.

Блок компенсации траекторных нестабильностей включает генератор тактовых импульсов 1, устройство масштабирования 2, устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3, таймер 4, запоминающее устройство 5, блок ключей 6, устройство вычитания 7, блок суммирования 8, блок запоминающих устройств 9, блок масштабирования 10, блок умножения кодов 11, сумматор 12, преобразователь кодов 13, соединенных, как показано на фиг.2.

Генератор тактовых импульсов 1 предназначен для формирования последовательности импульсов заданной длительности нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и с периодом Ти. Таймер 4 служит для поддержания блока ключей 6 в открытом состоянии в течение заданного интервала времени Tt. Устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3 формирует на первом, втором и третьем выходах сигналы, соответствующие перемещению носителя НРЛС за время Ти вдоль осей абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 xi, ординат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 yi и аппликат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 zi соответственно, где нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Блок ключей 6 обеспечивает прохождение сигналов с первого, второго и третьего входов устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3 на выход соответствующего ключа блока ключей 6. Блок суммирования 8 служит для суммирования сигналов, имеющихся на первых и вторых входах каждого устройства суммирования блока суммирования 8. Блок запоминающих устройств 9 необходим для хранения результата суммы, полученного в блоке суммирования 8. Блок масштабирования 10 усредняет результаты суммирования нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 сигналов и формирует на первом, втором и третьем выходах сигналы, соответствующие средним значениям перемещений носителя НРЛС вдоль осей абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ординат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и аппликат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Блок умножения кодов 11 предназначен для возведения в квадрат значений нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Сумматор 12 служит для реализации математической операции нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

Преобразователь кодов 13 выполняет математическую операцию вычисления средней скорости перемещения носителя НРЛС

нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

Устройство масштабирования 2 необходимо для вычисления эталонного значения перемещения носителя НРЛС вдоль оси абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 В запоминающем устройстве 5 хранится полученное значение нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 x0. В устройстве вычитания 7 осуществляется математическая операция вычитания значения текущего перемещения носителя НРЛС вдоль оси абсцисс прямоугольной системы координат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 xi из эталонного значения нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 х0.

Блок компенсации траекторных нестабильностей работает следующим образом. Сначала измеряется средняя скорость движения носителя НРЛС.

Включение режима измерения скорости осуществляется вручную с помощью включения таймера 4, по окончании работы которого производится автоматическое отключение, т.е. продолжительность режима измерения значения нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 определяется временем Tt. В режиме измерения средней скорости тактовые импульсы длительностью нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и с периодом Ти, вырабатываемые генератором тактовых импульсов 1, поступают на вход устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3, которое при движении носителя НРЛС формирует на своих первом, втором и третьем выходах значение перемещений вдоль осей абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 xi, ординат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 уi и аппликат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 zi соответственно. В течение времени Tt сигнал с выхода таймера 4 поддерживает блок ключей 6 в открытом состоянии, в результате чего сигналы с первого, второго и третьего выходов устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3, поступающие на первые входы соответствующих ключей блока ключей 6, подаются на первые входы соответствующих устройств суммирования блока суммирования 8. Блок суммирования 8 совместно с блоком запоминающих устройств 9 суммируют цифровые коды перемещений вдоль осей абсцисс, ординат и аппликат, которые затем с выходов первого, второго и третьего запоминающих устройств второго блока запоминающих устройств 9 соответственно поступают на входы соответствующих устройств масштабирования блока масштабирования 10, в которых осуществляется умножение поступивших сигналов на цифровой код величины нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и получение в результате средних значений перемещений за интервал времени Ти вдоль осей абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ординат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и аппликат нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Полученные таким образом сигналы поступают затем в блок умножения кодов 11 и сумматор 12 с целью получения суммы квадратов указанных сигналов нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 которая поступает в преобразователь кодов 13, где в соответствии с (1) преобразуется в значение средней скорости нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Полученное значение нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 подается на вход устройства масштабирования 2, где путем его умножения на величину Ти формируется эталонное значение перемещения носителя НРЛС вдоль оси абсцисс нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Сигнал нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 x0 с выхода устройства масштабирования 2 поступает на вход запоминающего устройства 5, где запоминается и хранится до момента следующего определения средней скорости нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 По окончании измерения нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 при функционировании нелинейной РЛС с синтезированной апертурой антенны, сигнал нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 х0 с выхода запоминающего устройства 5 подается на первый вход устройства вычитания 7, на второй вход которого поступает сигнал с первого выхода устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат 3. В устройстве вычитания 7 осуществляются математические операции формирования сигналов, пропорциональных отклонению параметров движения носителя НРЛС вдоль оси абсцисс прямоугольной системы координат от заданных параметров опорной траектории нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 xi=нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 x0-нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 xi.

Потенциальное улучшение К угловой разрешающей способности НРЛС при синтезировании апертуры антенны было теоретически исследовано в соответствии с выражением [2, с.17, 37]

нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

где нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 lp и нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 l - соответственно угловые разрешающие способности НРЛС без использования и с использованием алгоритма синтезирования апертуры антенны; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ЗС - длина волны ЗС; R - расстояние между НРЛС и ОЭНС; d - размер реальной приемной антенны; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 - номер гармоники ЗС; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 - скорость движения носителя НРЛС; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 н - угол наблюдения ОЭНС. Расчеты, проведенные для случая использования в нелинейном локаторе «Люкс» [3] метода синтезирования апертуры антенны при размерах реальных приемных антенн d=0,25 м для режима бокового обзора пространства (нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 н=нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 /2), а также при нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Ts=2 с, R=3 м, нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ЗС=0,3 м, свидетельствуют об улучшении углового разрешения на второй и третьей гармониках ЗС в 32 и 48 раз соответственно.

Эффективность функционирования блока компенсации траекторных нестабильностей можно оценить, воспользовавшись оценкой искажений РЛИ ОЭНС при отсутствии компенсации траекторных нестабильностей для случая прямолинейного равномерного движения носителя вдоль координаты х при фиксированных координатах у=у0, z=z 0. В этих целях рассчитаем импульсные отклики нелинейной РЛС с синтезированной апертурой антенны (РЛИ ОЭНС) для случаев отсутствия и наличия случайных отклонений носителя НРЛС от заданной траектории [2, с.18 6]

нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

где U(t+нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ) - траекторный сигнал; Ts - временной интервал СА антенны; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 - временной сдвиг; h(t) - опорная функция.

В качестве опорной h(t) выбирается взвешенная функция, комплексно сопряженная с сигналом, отраженным от нелинейной цели

нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509

где H(t) - действительная весовая функция; нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 - изменение текущего расстояния между НРЛС и ОЭНС.

Полагая в случае компенсации траекторных нестабильностей нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 x1=0, а в случае ее отсутствия - нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 и задаваясь, например, значениями H(t)=1, нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 Ts=2 с, R=3 м, нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ЗС=0,3 м, n=2, х=1 м, x0=0 м, получим в соответствии с (3) импульсные отклики J1(r) и нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 представленные после нормировки соответствующими графическими зависимостями 1 и 2 на фиг.3. Как показывает расчет, ширина главного лепестка импульсного отклика нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 в 1,15 раза больше, чем J1 (нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 ). Это означает, что блок компенсации траекторных нестабильностей, выполненный в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг.2, при заданных условиях позволяет улучшить разрешающую способность нелинейной РЛС с синтезированной апертурой антенны по угловой координате на 15%.

Таким образом, в предложенной нелинейной РЛС с синтезированной апертурой антенны повышается угловая разрешающая способность за счет формирования антенного раскрыва больших размеров на заданной траектории перемещения носителя НРЛС, а блок компенсации траекторных нестабильностей, выполненный в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг.2, обеспечивает потенциально достижимую угловую разрешающую способность (ее потенциальное улучшение в соответствии с выражением (2)) за счет уменьшения искажений РЛИ, обусловленных расширением главного лепестка импульсного отклика (3).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестна нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны, отличающаяся от известной НРЛС, состоящей из передатчика, передающей антенны и двух идентичных каналов обработки сигналов на частотах второй 2нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 и третьей 3нелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 0 гармоник ЗС, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемную антенну и приемник, а также устройства индикации, тем, что дополнительно введены опорный генератор, синтезатор частот и блок компенсации траекторных нестабильностей, предназначенный для формирования соответствующего корректирующего сигнала рассогласования на основании измеренной средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, а в каждый из каналов - устройство сдвига фазы, первый и второй фазовые детекторы, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования синусной составляющей опорной функции, второй вычислитель опорной функции, предназначенный для формирования косинусной составляющей опорной функции, цифровая система обработки, при этом выход опорного генератора подключен ко входу синтезатора частот и ко вторым входам приемников первого и второго канала, первый выход синтезатора частот подключен ко входу передатчика, выход которого соединен со входом передающей антенны, второй выход синтезатора частот подключен в каждом канале ко второму входу первого фазового детектора и входу устройства сдвига фазы, выход устройства сдвига фазы каждого канала соединен со вторым входом второго фазового детектора соответствующего канала, выход приемника каждого канала подключен к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответствующего канала, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответствующих каналов, выходы которых в каждом из каналов подключены соответственно к первому и второму входам цифровой системы обработки соответствующего канала, входы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала соединены с выходом блока компенсации траекторных нестабильностей, выходы первого и второго вычислителей опорной функции каждого канала подключены соответственно к третьему и четвертому входам цифровой системы обработки соответствующего канала, выходы цифровых систем обработки первого и второго каналов соединены соответственно с первым и вторым входами устройства индикации, а блок компенсации траекторных нестабильностей содержит генератор тактовых импульсов, устройство масштабирования, устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат на основании измеренной средней скорости движения и случайных отклонений носителя нелинейной РЛС от заданной траектории, таймер, запоминающее устройство, блок ключей, состоящий из трех ключей, устройство вычитания, блок суммирования, состоящий из трех устройств суммирования, блок запоминающих устройств, состоящий из трех запоминающих устройств, блок масштабирования, состоящий из трех устройств масштабирования, блок умножения кодов, состоящий из трех умножителей кодов, сумматор и преобразователь кодов, при этом генератор тактовых импульсов и устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединены последовательно, сумматор, преобразователь кодов, устройство масштабирования и запоминающее устройство соединены последовательно, кроме того, первый, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат подключены к первым входам соответствующих ключей блока ключей, вторые входы которых соединены с выходом таймера, первый выход устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат соединен также со вторым входом устройства вычитания, выходы первого, второго и третьего ключей блока ключей соединены с первыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования, выходы которых подключены ко входам соответствующих запоминающих устройств блока запоминающих устройств, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих устройств суммирования блока суммирования и со входами соответствующих устройств масштабирования блока масштабирования, выход каждого устройства масштабирования блока масштабирования подключен к первому и второму входам соответствующих умножителей кодов блока умножения кодов, выходы первого, второго и третьего умножителей кодов блока умножения кодов соединены с соответствующими входами сумматора, выход запоминающего устройства подключен к первому входу устройства вычитания, а выход устройства вычитания, второй и третий выходы устройства определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат, выход преобразователя кодов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока компенсации траекторных нестабильностей.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны позволяет достичь угловой разрешающей способности, близкой к потенциальной.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства, применяемые в РСА [1-2, 6-8], а также оборудование и материалы СВЧ-диапазона широко распространенной технологии [9-10].

Блок компенсации траекторных нестабильностей может быть выполнен с использованием типовых импульсных и цифровых устройств [7-8, 11-13].

Так, устройство определения направления перемещения по осям прямоугольной системы координат может быть выполнено, например, на базе оптического манипулятора типа «мышь» [12, с.545-546] при условии фиксации координаты у=у0 =h0, где h0 - высота размещения плоской поверхности для перемещения оптического манипулятора типа «мышь» над уровнем пола в помещении, где используется нелинейная РЛС с синтезированной апертурой антенны. Генератор тактовых импульсов может быть построен как транзисторный блокинг-генератор [13, с.187-195] или как блокинг-генератор на интегральных микросхемах [13, с.195]. Для реализации блока ключей могут быть избраны транзисторные ключи [13, с.68-81]. Таймер выполняется однотактным [13, с.307-309]. Основой запоминающего устройства и блока запоминающих устройств могут служить полупроводниковые оперативные [13, с.297-303] или постоянные [13, с.303-305] запоминающие устройства. Сумматор и блок суммирования могут быть построены с использованием схемы сумматора параллельного действия [13, с.277-278]. Блок масштабирования, устройство масштабирования и преобразователь кодов могут быть выполнены по известной схеме преобразователя кодов [13, с.311-313]. Устройство вычитания предполагается построить на базе сумматоров, осуществляющих вычитание [13, с.284]. Блок умножения кодов выполняется на базе известных устройств для умножения кодов [13, с.327-328].

Источники информации

1. Антипов В.Н., Горяинов В.Т., Кулин А.Н. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. / Под ред. В.Т.Горяинова. - М.: Радио и связь, 1988.

2. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. - М.: Радиотехника, 2005.

3. Нелинейный локатор «Люкс». Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Новоком, 2005.

4. Горбачев А.А., Колданов А.П., Ларцов С. В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Признаки распознавания нелинейных рассеивателей электромагнитных волн // Нелинейная радиолокация. Сборник статей. Часть 1. / Под. Ред. Горбачева А.А., Колданова А.П., Потапова А.А., Чигина Е.П. - М.: Радиотехника, 2005. - С.15-23.

5. Семенов Д.В., Ткачев Д.В. Нелинейная радиолокация: концепция NR // Специальная техника. / НИИ специальной техники МВД России, 1999, № 1-2. - С.17-22.

6. Кондратенков Г.С., Потехин В.А., Реутов А.П., Феоктистов Ю.А. Радиолокационные станции обзора Земли. / Под ред. Г.С.Кондратенкова. - М.: Радио и связь, 1983.

7. Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства: Учебник для институтов связи. - М.: Связь, 1973.

8. Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Импульсные и цифровые устройства: Цифровые узлы и их проектирование на микросхемах. - Л.: ВАС, 1980.

9. Справочник по радиолокации. / Под ред. М.Сколника, Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах). / Под общей ред. К.Н.Трофимова; Том 2. Радиолокационные антенные устройства. - М.: Сов. радио, 1979.

10. Дулин В.Н. Электронные и квантовые приборы СВЧ: Учебное пособие для студентов высших технических учебных заведений. Издание 2-е, переработанное. - М.: Энергия, 1972.

11. С точки зрения оптических мышейнелинейная рлс с синтезированной апертурой антенны, патент № 2397509 //URL:http://www.iXBT.com.

12. Симонович С.В. и др. Большая книга персонального компьютера. - М.: ОЛМА Медиа Груп, 2007.

13. Браммер Ю.А. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. для студентов электрорадиоприборостроительных сред. спец. учеб. заведений. / Ю.А.Браммер, И.Н.Пащук. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2002.

Класс G01S13/90 с использованием устройств синтетической апертуры

способ получения радиолокационного изображения участка земной поверхности и радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны (варианты) -  патент 2526850 (27.08.2014)
идентификация и анализ устойчивых рассеивателей в последовательности изображений, полученных с помощью sar -  патент 2518903 (10.06.2014)
радиолокационная станция с синтезированием апертуры и квазинепрерывным излучением -  патент 2510685 (10.04.2014)
способ оценки высоты полета летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности -  патент 2499279 (20.11.2013)
блок приема и синхронизации -  патент 2497148 (27.10.2013)
устройство искажения радиолокационного изображения объекта -  патент 2486538 (27.06.2013)
устройство искажения радиолокационного изображения объекта -  патент 2486537 (27.06.2013)
радиолокационная система и способ для радиолокатора с синтезированной апертурой -  патент 2485545 (20.06.2013)
способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности -  патент 2483324 (27.05.2013)
радиолокационная система дистанционного зондирования земли -  патент 2480788 (27.04.2013)
Наверх