СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПЕРЕДНЕЙ ЗОНЕ ОБЗОРА БОРТОВОЙ РЛС Российский патент 2011 года по МПК G01S13/89 

Изобретение относится к бортовым радиолокационным станциям [1] с синтезированной апертурой антенны, предназначенным для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) контролируемого участка земной поверхности в координатах дальность - азимут по курсу движения летательного аппарата (ЛА) с малой скоростью (маловысотный полет) или с зависшего вертолета.

Известен способ наблюдения земной поверхности при повышении разрешающей способности бортовой радиолокационной станции (БРЛС), основанный на синтезировании апертуры антенны методом опорной функции [1, с.145], [2, с.34].

Наиболее близким по технической сущности является способ [2, с.34], который заключается в следующем.

1. ЛА движется с постоянной скоростью по траектории параллельно контролируемому участку земной поверхности, при этом осуществляется боковой обзор.

2. На заданном промежутке времени синтезирования длительностью Тс принимается траекторный сигнал, который после прохождения тракта первичной обработки в измерительном канале РЛС представлен совокупностью IJN комплексных амплитуд в i-x элементах разрешения дальности ( I - число элементов по дальности), j-x синтезируемых элементах разрешения азимута ( J - число таких элементов) и k-x номерах зондирования (, N - число зондирований за время Т_с).

3. Независимо в i-x элементах дальности для каждого j-го синтезируемого элемента азимута вычисляются оценки комплексных амплитуд методом корреляции принимаемого сигнала с опорной функцией по формуле:

где - весовая (опорная) функция, комплексно сопряженная с сигналом и вычисляемая заранее [1, 2].

4. Берутся модули комплексных оценок , совокупность которых {U(i,j)} представляет амплитудное РЛИ в зоне обзора РЛС с повышенным в J раз разрешением по азимуту, которое отображается на экране индикатора.

Однако данный способ обладает следующим недостатком: он не позволяет получать РЛИ при наблюдении в передней зоне обзора по следующим причинам.

1. При наблюдении вперед при малых углах синтезирования и при малой скорости движения ЛА значительно увеличивается время синтезирования Т_с [1, 2], что недопустимо при маловысотном полете из-за соображений безопасности полета. В результате наблюдение становится невозможным.

2. При наблюдении вперед размер зоны обзора по азимуту ограничен шириной ДНА.

3. При наблюдении вперед с зависшего вертолета синтезирование апертуры невозможно из-за нулевой скорости ЛА (так же, как при боковом и переднебоковом обзоре).

Технический результат направлен на формирование РЛИ в расширенной передней зоне обзора при синтезировании апертуры РЛС с борта ЛА, движущегося с малой скоростью, или с зависшего вертолета.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что способ наблюдения земной поверхности в передней зоне обзора бортовой РЛС заключается в формировании РЛИ участка земной поверхности в виде совокупности комплексных амплитуд , сигнала, прошедшего тракт первичной обработки в измерительном канале РЛС, в i-х элементах разрешения дальности ( где I - число элементов дальности) и j-x синтезируемых элементах разрешения азимута (), где J - число элементов азимута), отличающийся тем, что при обзоре в передней зоне меняют положение носовой части ЛА влево или вправо на несколько метров относительно первоначального положения (при движении ЛА "змейкой" или при наблюдении вперед с зависшего вертолета) и в процессе изменения положения носовой части осуществляют N-кратное зондирование контролируемого участка земной поверхности, далее вычисляют в i-x элементах дальности для каждого j-го синтезируемого элемента азимута оценки комплексных амплитуд методом корреляции принимаемых при k-х зондированиях сигналов с опорной функцией по формуле (1), затем берут модули комплексных оценок , совокупность которых {U(i,j)} представляет амплитудное РЛИ поверхности в передней зоне обзора РЛС, отображаемое на экране индикатора.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Летательный аппарат при наблюдении земной поверхности, двигаясь по курсу маловысотного полета с малой скоростью, или при зависании (вертолета) меняет положение носовой части, поворачиваясь в горизонтальной плоскости с постоянной угловой скоростью так, чтобы диаграмма направленности антенны (ДНА) РЛС просматривала расширенный (по сравнению с шириной ДНА) контролируемый участок земной поверхности.

2. В процессе поворота ЛА на определенный угол вокруг своей оси относительно курса полета наблюдаемая в элементах разрешения дальности поверхность осуществляет относительное движение (относительно ЛА) по дуге окружности подобно относительному прямолинейному движению поверхности в элементах дальности при ее наблюдении параллельным курсом в режиме бокового обзора. Такое относительное движение создает необходимое условие для синтезирования апертуры антенны.

3. Предусматривается изменение положения носовой части ЛА при его движении на малой скорости по траектории, называемой "змейкой".

4. Для дополнительного расширения зоны обзора РЛС (дополнительно к повороту ЛА) возможно сканирование антенны, меняющей угловое положение ДНА.

5. При движении ЛА указанным способом, приводящим к изменению углового положения ДНА, на промежутке времени синтезирования осуществляется N зондирований контролируемого участка земной поверхности и принимается траекторный сигнал, который после прохождения тракта первичной обработки представлен совокупностью IJN комплексных амплитуд в i-x элементах разрешения дальности , j-x синтезируемых элементах разрешения азимута и k-x номерах зондирования .

6. Независимо в i-x элементах дальности для каждого j-го синтезируемого элемента азимута вычисляются оценки комплексных амплитуд методом корреляции принимаемых сигналов с опорной функцией по формуле (1).

7. Берутся модули полученных оценок, совокупность которых {u{i,j)} представляет амплитудное РЛИ расширенной зоны обзора РЛС с повышенным в J раз разрешением по азимуту, которое отображается на экране индикатора.

Предложенный способ позволяет наблюдать наземную обстановку в расширенной передней зоне обзора с повышенным разрешением по азимуту на основе синтезирования апертуры бортовой РЛС для медленно движущегося ЛА или зависшего вертолета при специальном движении носовой частью ЛА.

Источники информации

1. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: учеб. пособие для вузов / под ред. Г.С.Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2005. 368 с.

2. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / А.Н.Антипов, В.Т.Горяинов, А.Н.Кулин и др. Под ред. В.Т.Горяинова. М.: Радио и связь, 1988. 304 с.

Изобретение относится к бортовым радиолокационным станциям с синтезированной апертурой антенны, предназначенным для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) контролируемого участка земной поверхности в координатах дальность-азимут по курсу движения летательного аппарата (ЛА) с малой скоростью (маловысотный полет) или с зависшего вертолета. Достигаемый технический результат - формирование РЛИ в расширенной передней зоне обзора при синтезировании апертуры РЛС с борта ЛА, движущегося с малой скоростью, или с зависшего вертолета. Заявленный способ наблюдения земной поверхности в передней зоне обзора бортовой РЛС для медленно движущегося ЛА или зависшего вертолета заключается в формировании РЛИ земной поверхности в координатах дальность - азимут и отличается тем, что синтезирование осуществляется в расширенной зоне обзора по азимуту на основе специального движения носовой частью ЛА.

Способ наблюдения земной поверхности в передней зоне обзора бортовой радиолокационной станции (РЛС), заключающийся в формировании радиолокационного изображения (РЛИ) участка земной поверхности в виде совокупности комплексных амплитуд сигнала, прошедшего тракт первичной обработки в измерительном канале РЛС, в i-x элементах разрешения дальности
( где I - число элементов дальности) и j-х синтезируемых элементах разрешения азимута (, где J - число элементов азимута), отличающийся тем, что при обзоре в передней зоне меняют положение носовой части летательного аппарата (ЛА) влево или вправо на несколько метров относительно первоначального положения (при движении ЛА "змейкой" или при наблюдении вперед с зависшего вертолета) и в процессе изменения положения носовой части осуществляют N-кратное зондирование контролируемого участка земной поверхности, далее вычисляют в i-x элементах дальности для каждого j-го синтезируемого элемента азимута оценки комплексных амплитуд методом корреляции принимаемых при k-х зондированиях сигналов с опорной функцией
по формуле:

где - весовая (опорная) функция, комплексно сопряженная с принимаемым при k-м зондировании сигналом и вычисляемая заранее, затем берут модули комплексных оценок , совокупность которых {U/(i,j)} представляет амплитудное РЛИ поверхности в передней зоне обзора РЛС, отображаемое на экране индикатора.