СПОСОБ ФРОНТАЛЬНОГО СИНТЕЗИРОВАНИЯ АПЕРТУРЫ АНТЕННЫ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С ИСКЛЮЧЕНИЕМ СЛЕПЫХ ЗОН В ПЕРЕДНЕЙ ЗОНЕ С ПОМОЩЬЮ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2015 года по МПК G01S13/90 

Изобретение относится к многопозиционным бортовым радиолокационным станциям с синтезированной апертурой антенны, может быть использовано в системах дистанционного зондирования Земли для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности в координатах дальность-азимут по курсу движения летательного аппарата (ЛА).

Известны способы получения РЛИ в передней зоне из литературы, в т.ч. патентной (1, 2, 3, 4).

Эти способы хорошо отработаны и широко используются в настоящее время. Однако им присущи следующие ограничения:

1) низкая разрешающая способность по угловой координате;

2) наличие слепых зон при фронтальном синтезировании (при азимутальном угле ±10° из-за незначительной разницы в этой зоне доплеровского смещения частоты отраженного сигнала);

3) недостаточная информативность однопозиционных систем.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому изобретению следует отнести способ по патенту на изобретение РФ №2278398 (5).

Последовательность операций при реализации запатентованного метода следующая:

1. С борта N передающих позиций (ПРД) излучают N независимых ортогональных сигналов S₁…S_N.

2. Ориентируют диаграммы направленности (ДН) всех N передающих позиций на заданный участок земной поверхности.

3. Диаграмму направленности первой приемной антенны направляют в сторону заданного участка земной поверхности, а ДН второй слабонаправленной приемной антенны ориентируют по направлению на N передающих позиций.

4. На борту приемной позиции при помощи антенны, сориентированной в направлении заданного участка земной поверхности, принимают N ортогональных сигналов S_1OTP…S_NOTP, отраженных от наблюдаемого участка земной поверхности.

5. На борту приемной позиции при помощи антенны, сориентированной по направлению передающей позиции, принимают N ортогональных сигналов прямого распространения S_1ПР…S_NПР, непосредственно поступающих c N передающих позиций.

6. Из сигналов прямого распространения S_1ПР…S_NПР выделяют информацию о состоянии каждого передатчика и его носителя и о состоянии среды распространения.

7. На борту приемной позиции для каждой из соответствующих друг другу N пар прямых и отраженных сигналов записывают N радиолокационных голограмм, соответствующих N различным ракурсам облучения наблюдаемого участка земной поверхности каждым из носителей передатчика.

8. На борту приемной позиции синтезируют одновременно N разноракурсных радиолокационных изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности.

9. Производят совместный анализ набора из N разноракурсных РЛИ.

Решение по патенту включает сходные признаки: от 2 до N двухантенных систем, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи. Основными ограничениями данного метода являются:

1. Невозможность данного метода формировать протяженное РЛИ в передней зоне обзора.

2. Низкая разрешающая способность по азимутальной координате.

Причем за счет использования двухантенной системы возможно сократить количество приемопередающих позиций (ППП) на борту ЛА в составе многопозиционной радиолокационной системы.

Предлагается способ, позволяющий избежать указанных ограничений.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. В отличие от прототипа, способ реализуется с использованием N совмещенных ППП, расположенных на каждом из N летательных аппаратов. Кроме того, используется алгоритм синтезирования апертуры при переднебоковом обзоре, что позволяет повысить разрешающую способность по угловой координате. Предлагаемый способ позволяет функционировать в реальном масштабе времени.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является исключение слепых зон при фронтальном синтезировании апертуры для формирования радиолокационного изображения земной поверхности в передней зоне с высоким разрешением по угловой координате в реальном масштабе времени.

Данная задача решается за счет того, что предлагаемое изобретение

«Способ фронтального синтезирования апертуры антенны при обзоре земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы, включающий от 2-х до N двухантенных систем с фазированными решетками, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи,

отличающийся тем, что

многопозиционная радиолокационная система

представляет собой группу однопозиционных радиолокационных систем, являющихся приемопередающими позициями (ППП), расположенными на бортах летательных аппаратов (ЛА), устройство для обеспечения канала связи между ППП, при этом

фронтальный участок земной поверхности синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двухантенной системы каждой из ППП посредством переднебокового обзора, причем ППП находятся на расстоянии d друг от друга и расположены таким образом, что облучаемые зоны переднебокового обзора перекрываются,

отраженные радиолокационные сигналы, принятые двухантенными системами, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора каждого ЛА, используют для синтезирования наблюдаемого участка земной поверхности, где находится центр управления и производится обработка информации,

собираемой посредством систем связи от других ППП, в результате чего происходит формирование итогового фронтального радиолокационного изображения высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, при этом исключаются слепые зоны по ходу движения каждого ЛА».

Технический результат - получение радиолокационных изображений высокого разрешения РЛИ в реальном масштабе времени, в передней зоне обзора земной поверхности при синтезировании апертуры РЛС с борта N ЛА, исключая слепые зоны, при помощи многопозиционной бортовой РЛС.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлено: фиг. 1 - структурная схема передней зоны земной поверхности, количество ППП от 2-х до N; фиг. 2 - структурная схема приемопередающей позиции, в которую входит двухантенная система, бортовая радиолокационная станция, устройство синхронизации, устройство для обеспечения канала связи для обмена информацией между ППП и центром обработки и управления информации; фиг. 3 - структурная схема обмена и передачи информации между многопозиционной радиолокационной системой и центром обработки и управления информации; фиг. 4 - структурная схема центра управления и обработки информации.

Предлагаемый способ функционирует следующим образом. С блока управления команд поступает сигнал на устройство для обеспечения каналов связи. Система связи посылает управляющие сигналы по каналам связи на борт ЛА, где по этим командам устройство управления ППП формирует траекторию движения ЛА для достижения необходимого расположения ППП, в частности для достижения необходимого расстояния между ЛА. Кроме того, управляющие команды задают параметры для настройки двухантенной системы, синхронизатора, передатчика и приемника. После синхронного излучения сигналы, переотразившиеся на двухантенную систему, поступают в соответствующий приемник, далее на процессор обработки данных, где формируется РЛИ, и далее вместе с навигационными данными, параметрами антенны, передатчика поступают на устройство, обеспечивающее канал связи. С каждой из N ППП на систему связи центра управления и обработки поступает информация, которая обрабатывается на процессоре данных, который и формирует окончательное РЛИ в передней зоне обзора.

На фиг. 1 показано, как с ППП двухантенными системами синхронно облучают участок земной поверхности зондирующими сигналами таким образом, чтобы облучить с перекрытием весь передний фронт земной поверхности, используя переднебоковой обзор с перекрытием зон наблюдения соседних ППП.

Следует отметить, что центр обработки и управления может базироваться на одном из ЛА с дополнительной аппаратурой в соответствии с фиг. 4 или на наземном пункте.

В качестве носителя ППП может использоваться пилотируемый самолет, беспилотный ЛА.

Источники информации

1. Радиолокационные станции обзора Земли / под. ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.

2. Многофункциональные радиолокационные системы под ред. Б.Г. Татарского, М., ООО «Дрофа», 2007 г., стр. 24, 25, 174-195.

3. Способ наблюдения земной поверхности в передней зоне обзора бортовой рлс - патент РФ №2419109 МПК G01S 13/89, опубл. 20.05.2011.

4. Способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией - патент РФ №2423724, МПК G01S 13/89, опубл. 10.07.2011.

5. Способ получения радиолокационного изображения земной поверхности при помощи многопозиционной радиолокационной системы с синтезированной апертурой антенны - патент РФ №2278398, МПК G01S 13/90, В08В 9/04, опубл. 20.06.2006.

Изобретение относится к многопозиционным бортовым радиолокационным станциям (РЛС) и может быть использовано для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности по угловой координате. Указанный результат достигается за счет того, что фронтальный участок земной поверхности (ФУЗП) посредством переднебокового обзора синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двух антенн, которые находятся на борту летательного аппарата (ЛА), при этом приемопередающие позиции, в зависимости от протяженности облучаемого ФУЗП, находятся на расстоянии d друг от друга таким образом, что облучаемые соседние зоны имеют перекрытие, и отраженные сигналы, принятые двумя антеннами, на борту каждого из N ЛА, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора, накапливают отраженные сигналы, и при их обработке формируют два РЛИ высокого разрешения от облучаемых участков земной поверхности в направлении облучения двух антенн путем использования алгоритма синтезирования апертуры, после чего на одном из N ЛА, где N - количество ЛА, по каналу связи синтезируют РЛИ от каждого из N ЛА, тем самым получают РЛИ высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, исключая слепые зоны. 4 ил.

Способ фронтального синтезирования апертуры антенны при обзоре земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы, включающий от 2-х до N двухантенных систем с фазированными решетками, бортовые радиолокационные станции, устройства для обеспечения канала связи,
отличающийся тем, что
многопозиционная радиолокационная система
представляет собой группу однопозиционных радиолокационных систем, являющихся приемопередающими позициями (ППП), расположенными на бортах летательных аппаратов (ЛА), устройство для обеспечения канала связи между ППП, при этом
фронтальный участок земной поверхности синхронно облучают зондирующими сигналами с помощью двухантенной системы каждой из ППП посредством переднебокового обзора, причем ППП находятся на расстоянии d друг от друга и расположены таким образом, что облучаемые зоны переднебокового обзора перекрываются,
отраженные радиолокационные сигналы, принятые двухантенными системами, сориентированные по заданному направлению для левого и правого переднебокового обзора каждого ЛА, используют для синтезирования наблюдаемого участка земной поверхности, где находится центр управления и производится обработка информации,
собираемой посредством систем связи от других ППП, в результате чего происходит формирование итогового фронтального радиолокационного изображения высокого разрешения в реальном масштабе времени в передней зоне, при этом исключаются слепые зоны по ходу движения каждого ЛА.