СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЦЕЛЕЙ Российский патент 2006 года по МПК G01S13/534 

Изобретение относится к способам селекции пространственно ориентированных протяженных целей в облаке дипольных отражателей и может найти применение в поляриметрических радиолокаторах.

Известны способы и устройства селекции целей, предназначенные для использования в поляриметрических радиолокаторах - Dual quadrature polarization radar system, патент США № 4005425, дата публикации: 14.11.75; Способ измерения параметров поляризации векторного сигнала, патент РФ № 2168744, дата публикации: 2001.06.10, Устройство для измерения поляризационной матрицы рассеяния, а.с. СССР № 156137, 1981 г.; Устройство для обнаружения целей в облаках диполей, а.с. СССР, № 326176, № 329666, 1991 г.; Способ измерения параметров поляризации векторного сигнала, патент РФ № 2168744, дата публикации: 2001.06.10.

В качестве прототипа изобретения может быть рассмотрен способ, предложенный С.П.Лукьяновым в статье «Эффективность поляризационных радиолокаторов в задаче обнаружения стабильных целей на фоне пассивных помех», «Журнал радиоэлектроники» №5, 2000. Предлагается проведение измерений параметров матрицы рассеяния (МР) или ее инвариантов для каждой цели и вычисление на этой основе поляризационных параметров: инвариантного - степени анизотропии (μ) и динамического - угла ориентации собственного базиса цели относительно измерительного (α), по величинам которых предлагается выработка решения о протяженности объекта локации и его ориентации в пространстве.

Общим недостатком аналогов и прототипа изобретения является необходимость обнаружения и измерения параметров поляризационной матрицы рассеяния для всех целей, находящихся в зоне действия РЛС. Для относительно малого количества целей эти решения позволяют достичь требуемого результата в рамках существующих и перспективных вычислительных средств. При использовании достаточно большого количества дипольных отражателей (до 5...10 кассет по 10⁶...10⁸ диполей в каждой в зависимости от диапазона работы РЛС) использование предлагаемых технических решений является нереальным по причине недостаточной производительности вычислительных средств.

Сущность предлагаемого способа селекции пространственно ориентированной протяженной цели на фоне совокупности элементарных отражателей основана на выделении относительно стабильной во времени детерминированной эллиптической составляющей отраженного сигнала на фоне суперпозиции линейно и эллиптически поляризованных сигналов, вращающихся во времени.

Физической основой работы предлагаемого способа селекции пространственно ориентированной протяженной цели является то, что при облучении элементарного (дипольного) отражателя сигналом круговой поляризации он возвращает линейно поляризованный сигнал с наклоном поляризационного вектора, соответствующим положению этого отражателя в пространстве. Облучение любого протяженного тела сигналом круговой поляризации возвращает эллиптически поляризованный сигнал с наклоном главной оси поляризационного эллипса, соответствующим положению этого тела в пространстве. Пространственная ориентация цели в пространстве определяет неизменность углового положения большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала за достаточный для анализа промежуток времени.

Положительный эффект, заключающийся в селекции протяженной, ориентированной в пространстве цели в облаке диполей, без проведения процессов обнаружения и распознавания всех целей в облаке сложной цели, достигается тем, что цель облучается зондирующим сигналом круговой поляризации, приемная система обеспечивает прием линейных ортогональных составляющих сигналов, отраженных от целей, решение об обнаружении протяженной ориентированной в пространстве цели вырабатывается на основе проведения двухэтапной процедуры, на первом этапе которой проводится обнаружение пространственно протяженной цели путем сравнения накопленных в дальностных каналах радиолокатора фазовых сдвигов между принятыми ортогональными составляющими отраженных сигналов от целей на различных дальностях с выбранным критерием, решение об обнаружении пространственно ориентированного протяженного объекта вырабатывается на основе определения относительной неизменности углового положения большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала за выбранный промежуток времени.

Пример осуществления изобретения приведен на чертеже.

Сигналы от целей, облучаемых зондирующим сигналом круговой поляризации, принимаются с помощью антенны 1, соединенной с СВЧ трактом. Этот тракт соединяется переходной секцией разделения принимаемого сигнала на две ортогональные поляризации 2 с СВЧ трактами. К каждому из этих трактов подключена смесительная камера 3. Гетеродин 4 используется один на два канала с тем, чтобы сохранить при преобразовании неизменность разности фаз между ортогональными компонентами. Сигналы промежуточной частоты с выхода соответствующих смесителей 3 подаются на усилители промежуточной частоты 5 с одинаковыми частотными и фазовыми характеристиками, а затем после детектирования амплитудным детектором 6 поступают на устройства регистрации. Для регистрации относительной фазы используется третий канал, представляющий собой два фазовых детектора 7, на которые в качестве опорного напряжения подаются сигналы промежуточной частоты одного канала, а в качестве сигнала - напряжение промежуточной частоты второго. При этом опорное напряжение на один из фазовых детекторов подается через фазосдвигающую цепочку 8 со сдвигом по фазе на 90°. В результате на выходе одного фазового детектора будет постоянное напряжение, пропорциональное синусу разности фаз Ф_ху, а на выходе второго - косинусу этой разности.

Подобное построение способа обработки позволяет для каждого элемента разрешения по дальности получить матрицу 4-х измерений: амплитуды сигналов, принятых ортогональными антеннами E_x(t), E_y(t) и относительной фазы (разности фаз) сигналов, принимаемых ортогональными компонентами, в форме синуса и косинуса разности фаз Sin(Ф_ху) и Cos(Ф_ху), которые впоследствии используются для вычисления собственно разности фаз Ф_ху в специальном счетно-решающем устройстве 9. Накопление сигналов от целей и их сравнение с порогом обнаружения осуществляется в интегрирующих фильтрах матрицы каналов по дальности 10.

Для каждого канала дальности матрицы 10, в котором разность фаз Ф_ху превысила установленный порог, с помощью специального счетно-решающего устройства 11 вычисляется величина угла поворота большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала в форме арктангенса и арккотангенса амплитуд сигналов, принятых ортогональными антеннами E_x(t), E_y(t) - Arctg(E_x(t)/E_y(t)) и A_RCCTG(E_y(t)/E_x(t)), который с помощью счетно-решающего устройства 12 проверяется на сохранение своей величины в пределах критериального интервала за критериальный промежуток времени (ΔΨ_xy=Ψ_ху ⁱ-Ψ_ху ⁱ⁺¹≤δΨ_xy), после чего делается вывод об обнаружении пространственно ориентированного протяженного тела.

Алгоритмически предлагаемый способ селекции целей предполагает:

1) хронизацию сигналов, принятых ортогональными антеннами, по каналам дальности в каждом зондировании;

2) в каждом дальностном канале за счет амплитудного и фазового детектирования по схеме, приведенной на чертеже, получают сигналы, соответствующие амплитудам и синус - косинусным составляющим разности фаз;

3) в каждом амплитудном и фазовом канале осуществляется накопление сигнала в дальностной матрице фильтров;

4) накопленный сигнал в каждом фазовом фильтре по дальности сравнивается с порогом, при этом обеспечивается обнаружение протяженных целей, обеспечивающих эллиптическую поляризацию отраженной волны;

5) для каждого канала дальности, в котором в i-ом зондировании разность фаз Ф_ху превысила установленный порог, вычисляется величина угла поворота большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала.

6) для каждого канала дальности, в котором в i-ом зондировании разность фаз Ф_ху превысила установленный порог и вычислена величина угла поворота большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала, осуществляется проверка на сохранение величины угла поворота большой оси поляризационного эллипса в пределах критериального интервала за критериальный промежуток времени, после чего делается вывод об обнаружении пространственно ориентированного протяженного тела.

Изобретение относится к селекции протяженных целей. Технический результат заключается в селекции протяженной, ориентированной в пространстве цели в облаке диполей без проведения процессов обнаружения и распознавания всех целей в облаке сложной цели и достигается путем облучения целей зондирующим сигналом круговой поляризации, при этом приемная система осуществляет прием линейных ортогональных составляющих отраженных от целей сигналов, а обработка принятых сигналов осуществляется двухэтапной процедурой, на первом этапе которой в качестве параметра, по величине которого путем сравнения с выбранным критерием вырабатывается решение об обнаружении протяженного объекта, используется фазовый сдвиг между принятыми ортогональными составляющими сигналов, отраженных от целей, на втором этапе для всех обнаруженных целей со значимой величиной фазового сдвига между отраженными сигналами на ортогональных поляризациях путем анализа амплитуд этих сигналов оценивается относительная стабильность во времени большой оси поляризационного эллипса отраженного сигнала. 1 ил.

Способ селекции пространственно ориентированных протяженных целей в облаке дипольных отражателей для применения в поляриметрических радиолокаторах, основанный на измерении и анализе поляризационных параметров, по которым вырабатывается решение об обнаружении цели, отличающийся тем, что цели облучают сигналом круговой поляризации, отраженные от целей сигналы принимаются на линейных ортогональных поляризациях, при этом обработку принятых сигналов осуществляют в два этапа, на первом этапе в качестве поляризационного параметра обнаружения используют фазовый сдвиг между принятыми на ортогональных поляризациях сигналами, который сравнивается с установленным порогом, при этом для каждого канала дальности, в котором разность фаз превысила установленный порог вычисляется величина угла поворота большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала в форме арктангенса и арккотангенса амплитуд сигналов, принятых ортогональными антеннами, на втором этапе для каждого канала дальности, в котором разность фаз превысила установленный порог и вычислена величина угла поворота большой оси поляризационного эллипса отраженного от цели сигнала осуществляется проверка на сохранение величины угла поворота большой оси поляризационного эллипса в пределах критериального интервала за критериальный промежуток времени, после чего делается вывод об обнаружении пространственно ориентированной протяженной цели.