СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2007 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения различных объектов, находящихся в зоне наблюдения.

Известны способы обнаружения объектов, заключающиеся в радиолокации искомых объектов "на просвет" с анализом принимаемого интерференционного сигнала, что реализуется путем излучения в зону наблюдения электромагнитного сигнала, приеме сигнала и принятия решения об обнаружении объекта в зоне наблюдения в результате анализа принятого интерференционного электромагнитного сигнала (см. патент РФ №2124220, МПК G 01 S 13/06, приоритет от 29.10.1997 г., патент РФ №2195683, МПК G 01 S 3/72, G 01 S 3/74, приоритет от 28.12.2000 г., патент РФ №2133480, МПК G 01 S 3/72, G 01 S 7/42, приоритет от 02.02.1998 г.).

Из известных, наиболее близким по технической сущности является способ обнаружения объекта "на просвет" (см. патент РФ №2133480, МПК G 01 S 3/72, G 01 S 7/42, приоритет от 02.02.1998 г.), заключающийся в бистатической радиолокации объектов в зоне наблюдения путем облучения такой зоны электромагнитным сигналом, который отражается рассеивателем, расположенным за предполагаемым местонахождением объекта, с одновременным излучением второго сигнала, рассеиваемого объектом, приеме электромагнитного сигнала и второго сигнала, определении интерференционного сигнала, возникающего при сложении электромагнитного сигнала и второго сигнала, и принятии решения об обнаружении объекта в зоне наблюдения по анализу интерференционного сигнала.

Недостатком данного способа обнаружения объекта является обязательность разнесенной структуры радиолокационной системы (бистатический, двухпозиционный вариант расположения РЛС), что обусловлено необходимостью учета помехового (для данного способа) фактора - дифракции электромагнитного сигнала вследствие взаимодействия электромагнитного сигнала с облучаемым объектом. Кроме того, для данного способа, при обнаружении объектов, возможна двойная дифракция электромагнитного сигнала на облучаемом объекте (на луче "излучатель-рассеиватель" и на луче "рассеиватель-приемник"). Такая двойная дифракция также является помеховым фактором, затрудняющим обнаружение искомых объектов. При этом бистатическая радиолокация связана с очевидными техническими затруднениями при практической реализации за счет разнесенного расположения устройств излучения и приема сигналов. Кроме того, алгоритм радиолокации включает излучение и прием второго сигнала, что значительно усложняет техническое исполнение излучающего звена РЛС и, соответственно, усложняет практическую реализацию данного способа радиолокации.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение возможности реализации моностатического варианта радиолокационной системы, а также устранение помехового фактора, обусловленного дифракцией радиолокационного сигнала на искомом объекте.

Технический результат выражается в возможности упрощения радиолокационной системы за счет реализации моностатического варианта ее построения, а также в увеличении достоверности локации объектов за счет устранения помехового фактора (при анализе принятого сигнала), вызванного дифракцией радиолокационного сигнала на искомом объекте.

Результат достигается тем, что в способе обнаружения объекта, включающем излучение в зону наблюдения электромагнитного сигнала, отражающегося от объекта и от рассеивателя, расположенного за местом нахождения объекта, и принятие решения об обнаружении объекта, осуществляют прием сигнала, формируемого в месте приема в виде интерференционной картины, как результат сложения сигнала, отраженного от объекта, и сигнала, отраженного от рассеивателя, при этом длительность излучаемого сигнала выбирают исходя из требования об одновременном присутствии упомянутых отраженных сигналов в месте приема, которое может быть как разнесено, так и совмещено с местом излучения, а решение об обнаружении объекта принимают по факту наличия упомянутой интерференционной картины.

На дату подачи материалов заявки авторам не известно техническое решение, совокупность существенных отличительных признаков которого совпадает с заявляемой.

Обнаружение объекта осуществляется следующим образом.

Зону наблюдения облучают (сканируют) электромагнитным (радиолокационным) сигналом, который отражается от рассеивателя, располагающегося (в случае использования рассеивателей естественного происхождения, например, тропосферных неоднородностей) или расположенного (в случае использования рассеивателей искусственного происхождения, например, радиоголографической антенны, выполненной соответственно патенту РФ №2099880, МПК Н 04 В 7/22, БИ №35, 1997) за предполагаемым местонахождением искомого объекта. Названное рассеивание производится, в том числе, в направлении излучателя, что позволяет использовать моностатический вариант расположения радиолокационной станции.

При отсутствии объекта в зоне наблюдения РЛС принимает только рассеянный электромагнитный сигнал без образования какой-либо интерференционной картины. То есть, отсутствие интерференционной картины, принимаемой РЛС, показывает отсутствие объекта в зоне наблюдения.

В случае присутствия объекта в зоне наблюдения электромагнитный сигнал взаимодействует (при сканировании соответствующего объема пространства в зоне наблюдения, в котором находится искомый объект) с объектом, рассеиваясь на нем (вне зависимости от ЭПР объекта), в том числе, в направлении излучателя, определяемый как "сигнал, отраженный от объекта". Далее электромагнитный сигнал распространяется в пространстве до отражения на рассеивателе, расположенном за местонахождением объекта (в т.ч. в направлении излучателя, что определяется как "сигнал, отраженный от рассеивателя"). Вследствие рассеяния (отражения) в направлении излучателя отраженные сигналы складываются в пространстве (в месте приема) при распространении в направлении излучателя (приемника), что формирует интерференционную картину в месте приема. Фиксирование названной интерференционной картины влечет принятие решения об обнаружении объекта в зоне наблюдения.

Электромагнитный сигнал должен иметь длительность, достаточную для того, чтобы обеспечить одновременное присутствие в месте приема сигнала, отраженного от объекта, (при нахождении такого объекта в объеме зоны наблюдения, ближайшем к излучателю), и сигнала, отраженного от рассеивателя. То есть, длительность излучаемого электромагнитного сигнала должна быть не меньше, чем время прохождения сигнала удвоенного расстояния «объект-рассеиватель» при названных условиях. Это обеспечивает возможность пространственного сложения упомянутых отраженных сигналов и, соответственно, формирование интерференционной картины в месте приема.

При этом интерференционная картина может носить пространственный характер (что, в этом случае, влечет необходимость ее фиксирования на антенной решетке, состоящей из независимых элементов). Интерференционная составляющая названной картины является, в данном случае, следствием дифракции сигнала, наличие которой позволяет производить пространственное сложение (требующееся для проявления интерференции и образования интерференционной картины - см., например, статью "Интерференция волн", с.285. Новый иллюстрированный энциклопедический словарь. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000) поля электромагнитного сигнала с полем второго сигнала (возникающих на облучаемом объекте, в частности, как граничные или краевые волны, см., например, с.80 статьи Ньюмен Э.Х., Марефка Р.Дж. Обзор работ по методу моментов и равномерной теории дифракции, ведущихся в университете шт. Огайо // ТИИЭР. - 1989. - т.77. - №5, Тематический выпуск "Эффективная площадь отражения сложных радиолокационных объектов", с.76-85). Таким образом, устраняется помеховый фактор - дифракция электромагнитного сигнала на облучаемом объекте. Более того, дифракция электромагнитного сигнала используется для формирования интерференционной картины в месте приема.

Учитывая возможность двойной дифракции электромагнитного сигнала на облучаемом объекте (при распространении на пути "излучатель-рассеиватель" и на пути "рассеиватель-приемник", в случае моностатического построения РЛС, при скоростях (времени) перемещения объекта, меньших времени распространения электромагнитного сигнала по пути "объект-рассеиватель-объект"), следует отметить, что такая дифракция также не является помеховым фактором для рассматриваемого способа радиолокации. Более того, двойная дифракция обеспечивает возможность радиолокационного обнаружения объектов вне зависимости от значения ЭПР им присущих, т.к. двойная дифракция задействует как нижнюю, так и верхнюю полусферы облучаемого объекта.

Согласно описанному способу обнаружения объектов обеспечивается возможность моностатического построения радиолокационной системы, а также устраняется помеховый фактор в процессе обнаружения объекта, обусловленный дифракцией (или двойной дифракцией) радиолокационного сигнала на искомом объекте. Данный помеховый фактор в описанном способе обнаружения объектов используется в качестве дополнительного обеспечения формирования интерференционной картины, что увеличивает достоверность принятия решения о наличии объекта в зоне наблюдения.

Настоящий способ обнаружения объекта разработан при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант №05-02-08106).

Изобретение направлено на обеспечение возможности реализации моностатического варианта построения радиолокационной системы и устранение помехового фактора, обусловленного дифракцией радиолокационного сигнала на искомом объекте. Указанный технический результат достигается тем, что в способе обнаружения объекта, включающем излучение в зону наблюдения электромагнитного сигнала, отражающегося от объекта и от рассеивателя, расположенного за местом нахождения объекта, и принятие решения об обнаружении объекта, осуществляют прием сигнала, формируемого в месте приема, в виде интерференционной картины, как результат сложения сигнала, отраженного от объекта, и сигнала, отраженного от рассеивателя, при этом длительность излучаемого сигнала выбирают исходя из требования об одновременном присутствии упомянутых отраженных сигналов в месте приема, которое может быть как разнесено, так и совмещено с местом излучения, а решение об обнаружении объекта принимают по факту наличия упомянутой интерференционной картины.

Способ обнаружения объекта, включающий излучение в зону наблюдения электромагнитного сигнала, отражающегося от объекта и от рассеивателя, расположенного за местом нахождения объекта, и принятие решения об обнаружении объекта, отличающийся тем, что осуществляют прием сигнала, формируемого в месте приема в виде интерференционной картины как результат сложения сигнала, отраженного от объекта, и сигнала, отраженного от рассеивателя, при этом длительность излучаемого сигнала выбирают исходя из требования об одновременном присутствии упомянутых отраженных сигналов в месте приема, которое может быть как разнесено, так и совмещено с местом излучения, а решение об обнаружении объекта принимают по факту наличия упомянутой интерференционной картины.