РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ ЗАДАННОГО КЛАССА Российский патент 1994 года по МПК G01S3/02 

Изобретение относится к методам обнаружения сигналов и может быть использовано для обнаружения аномалий типа вулканов, облачности, растительного, ледяного и снежного покровов и других органических веществ, ветровых волнений, течений на поверхности моря, температурных распределений и других образований естественного и искусственного происхождения. Эти аномалии обнаруживаются на фоне подстилающей поверхности, например, нефтяное пятно - на фоне относительно чистой (незагрязненной) морской поверхности.

Характерной особенностью этих образований являются не только изменения дисперсий отраженного сигнала, сигнала собственного радиотеплового излучения и распределения частоты доплеровского смещения, но и изменения величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и собственного радиотеплового излучения. В связи с чем касс аномалий определяется совместным изменением дисперсии отраженного и радиотеплового сигналов, распределения частоты доплеровского смещения σ _1ζ²,σ _1z²,σ _1ω² относительно фоновых значений σ _0ζ²,σ _0z²,σ _0ω² с учетом величины коэффициента взаимной корреляции отраженного и радиотеплового сигналов.

Известен способ обнаружения объектов, выбранный в качестве прототипа, включающий облучение сигналом выбранного участка, прием отраженного сигнала, одновременный с приемом отраженного сигнала, прием излучаемого исследуемым участком поверхности радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку принятых сигналов.

Недостатком известного способа является то, что он не учитывает различия аномалий по изменению величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и собственного радиотеплового излучения, т.е. аномальные образования одного и того же класса по величине изменений дисперсий отраженного и радиотеплового сигналов и распределения частоты доплеровского смещения, но с определенным значением для величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и радиотеплового излучения, могут приводить к дополнительным ложным проявлениям при обнаружении, например, таких аномалий, для которых коэффициент взаимной корреляции не равен нулю.

Целью изобретения является повышение эффективности обнаружения аномалий заданного класса.

Цель достигается тем, что в известном способе дополнительно, после приема отраженного сигнала, осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного отраженного сигнала на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат принятого радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного радиотеплового сигнала на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, переумножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90^о, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую, дифференцирования результата деления и перемножения дифференцированного сигнала с сигналом, получаемым как отношение квадрата сигнала первой квадратурной составляющей на сумму квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, накопление возведенного в квадрат результирующего сигнала, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение сигнала с порогом, формирование второго дополнительного сигнала путем перемножения принятых отраженного и радиотеплового сигналов и его накопления, умножения второго дополнительного сигнала на четвертый весовой коэффициент и перед сравнением с порогом осуществляют суммирование умноженных на весовые коэффициенты отраженного радиотеплового первого и второго дополнительных сигналов, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса.

П р и м е р. Принятый отраженный сигнал представляют в виде:
U_отр=U_n cos[ω_о t+ϕ_о+ϕ(t)] , где ω_о - несущая частота;
ϕ_о - начальная фаза,
ϕ(t)=ω_д(t)˙t- фазовый набег,
ω_д- частота доплеровского смещения, возводя в квадрат этот сигнал и накапливая его, получают дисперсию отраженного сигнала:
S_ζ= σ2i

_ζ= U2о_тр(t)dt, i=0 или 1.. Возводя в квадрат сигнал собственного радиотеплового излучения U_изл(t) и накапливая его, получают дисперсию этого сигнала
S_Z= σ2i_Z= U2и_зл(t)dt Умножая сигнал U_отр на облучаемый сигнал U_обл = U_o cos ( ω_о t + ϕ_о), получают новый сигнал 0,5 U_n U_o {cos [2ω_о t + 2ϕ_о + ϕ(t)] и, фильтруя его, оставляют часть U₁= =0,5 U_n U_o cos ϕ(t), которая соответствует первой квадратурной составляющей отраженного сигнала. Умножая сигнал U_отр на облучаемый сигнал, сдвинутый по фазе на 90^о U_обл¹ = U_o cos ( ω_оt +ϕ_о+ 90^o) получают новый сигнал U_n U_o {sin [2 ω_о t + 2 ϕ_о + ϕ (t)]+ + sin ϕ(t)] и, фильтруя его, составляют часть 0,5 U_n U_o sin ϕ(t), которая соответствует второй квадратурной составляющей отраженного сигнала. Разделяя U₂/U₁, дифференцируя его и умножая на сигнал , получают результирующий сигнал
U₃ = · ,, который соответствует значению частоты доплеровского смещения. Далее формируется дополнительный сигнал S_ω=σ2i_ω= U23dt- U₃dt, который соответствует дисперсии распределения частоты доплеровского смещения. Весовые коэффициенты а, b, с и d для умножения накопленных отраженного, радиотеплового, первого и второго дополнительного сигналов определяются из выражений
a = ; b = ;;
c = , d = .. Перемножая сигналы U_отр и U_изл и накапливая результат, получают второй дополнительный сигнал S_ρ = U_отр(t)·U_изл(t)dt. σ_0ζ², σ_0z², σ_0ω² и ρ_о- фоновые значения дисперсий отраженного и радиотеплового сигналов, распределения частоты доплеровского смещения и коэффициента взаимной корреляции соответственно. σ_1ζ², σ_1z², σ_1ω²и ρ ₁- значения этих параметров в случае аномалий.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы процесса, соответствующего обнаружению аномалий типа: σ_1ζ²> σ_0ζ², σ_1z²> σ_0z², ρ₁>ρ₀, σ_1ω²>> σ_0ω².

Анализ результатов, приведенных на фиг. 2, показывает, что данный способ обеспечивает предварительную фильтрацию аномалий других классов, уменьшая количество ионных обнаружений. Следовательно, данный способ повышает эффективность обнаружения.

Изобретение относится к методам обнаружения и может быть использовано для обнаружения аномалий типа вулканов, облачности, ледяного и снежного покровов, нефтяных пятен и других органических веществ, ветровых волнений, течений на поверхности моря, температурных распределений и других образований искусственного и собственного происхождения. Цель изобретения - повышение эффективности обнаружения аномалий заданного класса. Способ обнаружения включает облучение исследуемого участка поверхности, прием отраженного сигнала, одновременно с приемом отраженного сигнала осуществляют прием излучаемого исследуемым участком радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку сигналов, дополнительно осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и его умножение на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и его умножение на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, переумножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90°, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую дифференцирования результата деления и умножения дифференцированного сигнала на сигнал, получаемый как отношение квадрата первой квадратурной составляющей к сумме квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, его накопление, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование первого дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение с порогом, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса. 2 ил.

РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ ЗАДАННОГО КЛАССА, включающий облучение исследуемого участка, прием отраженного сигнала, одновременно с приемом отраженного сигнала осуществление приема излучаемого исследуемым участком радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку двух принятых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения аномалий заданного класса, осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного отраженного сигнала на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного радиотеплового сигнала на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90^o, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую, дифференцирования результата деления и умножения дифференцированного сигнала на сигнал, получаемый как отношение квадрата сигнала первой квадратурной составляющей к сумме квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю, при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, накопление возведенного в квадрат результирующего сигнала, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование первого дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение сигнала с порогом, формирование второго дополнительного сигнала путем перемножения принятых отраженного и радиотеплового сигналов и его накопления, умножение второго дополнительного сигнала на четвертый весовой коэффициент и перед сравнением с порогом, осуществляют суммирование умноженных на весовые коэффициенты отраженного, радиотеплового, первого и второго дополнительных сигналов, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса.