RU2624630C1 - Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2624630C1
RU2624630C1 RU2016135864A RU2016135864A RU2624630C1 RU 2624630 C1 RU2624630 C1 RU 2624630C1 RU 2016135864 A RU2016135864 A RU 2016135864A RU 2016135864 A RU2016135864 A RU 2016135864A RU 2624630 C1 RU2624630 C1 RU 2624630C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplitude
frequency
input
multiplier
radar
Prior art date
Application number
RU2016135864A
Other languages
English (en)
Inventor
Леонид Борисович Рязанцев
Владимир Павлович Лихачев
Иван Федорович Купряшкин
Виктор Вячеславович Беляев
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2016135864A priority Critical patent/RU2624630C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2624630C1 publication Critical patent/RU2624630C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9027Pattern recognition for feature extraction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9029SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах непрерывного излучения, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения в процессе дистанционного зондирования земной (водной) поверхности. Достигаемый технический результат - выравнивание среднего уровня яркости радиолокационного изображения в направлении дальней границы зоны обзора, увеличение дальности действия радиолокационной станции. Указанный результат достигается за счет выравнивания амплитудно-частотного спектра сигнала перед его оцифровкой, при этом после выравнивания уменьшается динамический диапазон амплитуды сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя, что, в свою очередь, приводит к снижению минимального уровня сигнала, который может быть оцифрован с его помощью. Для практической реализации способа цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения в устройство, содержащее последовательно соединенные приемное устройство и умножитель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и цифровой процессор, а также передающее устройство, выход которого соединен со вторым входом умножителя, дополнительно введена частотная корректирующая цепь, вход которой соединен с выходом умножителя, а выход - со входом аналого-цифрового преобразователя, при этом амплитудно-частотная характеристика частотной корректирующей цепи имеет обратно пропорциональную зависимость относительно закона изменения амплитуд частотных составляющих от дальности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах непрерывного излучения, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения (РЛИ) в процессе дистанционного зондирования земной (водной) поверхности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ цифровой обработки сигналов (прототип), основанный на реализации алгоритма цифрового синтезирования апертуры антенны в радиолокационной станции (РЛС) непрерывного излучения сигнала с линейной частотной модуляцией [1. Антипов В.Н., Колтышев Е.Е., Мухин В.В., Печенников А.В., Фролов А.Ю., Янковский В.Т. Радиолокационная система беспилотного летательного аппарата. Радиотехника, 2006. №7. С. 14-20].
Способ включает: зондирование земной (водной) поверхности, прием, демодуляцию, оцифровку сигналов, с последующим сжатием сигналов в цифровом процессоре по дальности и азимуту.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство (прототип), содержащее последовательно соединенные приемное устройство, умножитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой процессор, а также передающее устройство, выход которого соединен со вторым входом умножителя.
Недостатком способа и устройства цифровой обработки сигналов в РЛС с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения является низкий уровень яркости формируемых РЛИ в направлении дальней границы зоны обзора, снижающий их информативность и усложняющий дешифрирование [2. Школьный Л.А. РЛС воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. С. 237]. Другим недостатком является малая дальность действия РЛС, обусловленная высоким динамическим диапазоном (ДД) принимаемых сигналов по сравнению с ДД АЦП.
Техническим результатом данного изобретения является выравнивание среднего уровня яркости РЛИ в направлении дальней границы зоны обзора за счет выравнивания амплитудно-частотного спектра сигнала перед его оцифровкой. Выравнивание амплитудно-частотного спектра также приводит к увеличению дальности действия РЛС за счет того, что после выравнивания уменьшается ДД амплитуды сигнала на входе АЦП, что, в свою очередь, приводит к снижению минимального уровня сигнала, который может быть оцифрован с помощью АЦП.
Технический результат достигается тем, что в известном способе формирования РЛИ, состоящем в зондировании земной (водной) поверхности, приеме, демодуляции, оцифровке и сжатии сигналов по дальности и азимуту дополнительно перед оцифровкой сигнала амплитуды частотных составляющих амплитудно-частотного спектра сигнала корректируют обратно пропорционально закону изменения амплитуд частотных составляющих от дальности.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве формирования РЛИ, содержащем последовательно соединенные приемное устройство и умножитель, последовательно соединенные АЦП и цифровой процессор, а также передающее устройство, выход которого соединен со вторым входом умножителя, дополнительно введена частотная корректирующая цепь, вход которой соединен с выходом умножителя, а выход - со входом аналого-цифрового преобразователя, при этом амплитудно-частотная характеристика частотной корректирующей цепи имеет обратно пропорциональную зависимость относительно закона изменения амплитуд частотных составляющих от дальности.
Сущность способа заключается в следующем. В РЛС с непрерывным излучением с линейной частотной модуляцией реализуется частотный способ измерения дальности до цели [3. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М.: «Сов. радио», 1970. С. 365]. При этом дальность действия ограничивается динамическим диапазоном АЦП, который не должен быть меньше ДД амплитуды сигнала на его входе. Верхняя граница ДД соответствует суммарной амплитуде сигнала, представляющего собой сумму сигналов, отраженных от всех элементов разрешения в пределах зоны обзора, а нижняя - амплитуде сигнала, отраженного от отдельного элемента разрешения, расположенного на ее дальней границе. Известно, что в РЛС с непрерывным излучением после демодуляции принятого сигнала на выходе умножителя формируется сигнал, частота биений которого прямо пропорциональна дальности до объекта локации, а амплитуда - обратно пропорциональна ее квадрату [4. Caner Özdemir. Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging with MATLAB Algorithms. John Wiley&Sons, 2012. C. 42, 54]. Осуществление частотной коррекции амплитуд частотных составляющих амплитудно-частотного спектра сигнала на выходе умножителя обратно пропорционально закону изменения амплитуд сигналов от дальности обеспечивает равномерность амплитудно-частотного спектра сигнала на входе АЦП, что приводит к выравниванию яркости РЛИ в пределах зоны обзора и уменьшению амплитуды сигналов, отраженных от близкорасположенных элементов разрешения. В результате снижается верхняя граница ДД принимаемых сигналов вследствие уменьшения амплитуды суммарного сигнала, отраженного от всех элементов разрешения в пределах зоны обзора, обеспечивая тем самым возможность оцифровки более слабых сигналов, приходящих с больших дальностей. Значение верхней частоты амплитудно-частотной характеристики частотной корректирующей цепи определяется выражением fmax=2RmaxΔf/(Тпс), где Rmax - максимальная дальность действия радиолокатора, Δf - ширина спектра зондирующего сигнала, Тп - период частотной модуляции и с - скорость света.
Коррекция амплитуды частотных составляющих амплитудно-частотного спектра перед оцифровкой сигнала по закону, обратно пропорциональному закону изменения амплитуд частотных составляющих от дальности, может быть выполнена, например, с применением активных или пассивных фильтров [5. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. М.: «Радио и связь», 1983. С. 27, 46].
На фигуре представлена структурная схема устройства для осуществления способа цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения.
Устройство состоит из приемного устройства 1, умножителя 2, частотной корректирующей цепи 3, аналого-цифрового преобразователя 4, цифрового процессора 5, передающего устройства 6.
Последовательно соединенные приемное устройство 1, умножитель 2, частотная корректирующая цепь 3, аналого-цифровой преобразователь 4 подключены к цифровому процессору 5, а выход передающего устройства 6 соединен со вторым входом умножителя 2.
Частотная корректирующая цепь 3 предназначена для частотной коррекции амплитуд принятых сигналов на выходе умножителя и может быть выполнена, например, на пассивных или активных фильтрах [5. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. М.: «Радио и связь», 1983. С. 27, 46].
Работа устройства, реализующего способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны, не отличается от работы устройства способа-прототипа за исключением того, что перед оцифровкой сигналов в АЦП производится дополнительная частотная коррекция сигналов частотной корректирующей цепью 3, которая выравнивает амплитуды частотных составляющих амплитудно-частотного спектра сигнала на выходе умножителя обратно пропорционально закону изменения амплитуд сигналов от дальности. В результате обеспечивается равномерность амплитудно-частотного спектра сигнала на входе АЦП. Это приводит к выравниванию яркости РЛИ в пределах зоны обзора и уменьшению амплитуды сигналов, отраженных от близкорасположенных элементов разрешения. Следствием этого является снижение верхней границы ДД принимаемых сигналов из-за уменьшения амплитуды суммарного сигнала, отраженного от всех элементов разрешения в пределах зоны обзора. Тем самым обеспечивается возможность оцифровки более слабых сигналов, приходящих с бóльших дальностей.

Claims (2)

1. Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения, заключающийся в зондировании земной (водной) поверхности, приеме, демодуляции, оцифровке и сжатии сигналов по дальности и азимуту, отличающийся тем, что дополнительно перед оцифровкой сигнала амплитуды частотных составляющих амплитудно-частотного спектра сигнала корректируют обратно пропорционально закону изменения амплитуд частотных составляющих от дальности.
2. Устройство цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения, содержащее последовательно соединенные приемное устройство и умножитель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и цифровой процессор, а также передающее устройство, выход которого соединен со вторым входом умножителя, отличающееся тем, что дополнительно введена частотная корректирующая цепь, вход которой соединен с выходом умножителя, а выход - со входом аналого-цифрового преобразователя, при этом амплитудно-частотная характеристика частотной корректирующей цепи имеет обратно пропорциональную зависимость относительно закона изменения амплитуд частотных составляющих от дальности.
RU2016135864A 2016-09-05 2016-09-05 Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления RU2624630C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135864A RU2624630C1 (ru) 2016-09-05 2016-09-05 Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135864A RU2624630C1 (ru) 2016-09-05 2016-09-05 Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2624630C1 true RU2624630C1 (ru) 2017-07-05

Family

ID=59312554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016135864A RU2624630C1 (ru) 2016-09-05 2016-09-05 Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624630C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740782C1 (ru) * 2019-11-26 2021-01-21 Александр Петрович Сонин Способ радиолокационной съёмки Земли и околоземного пространства радиолокатором с синтезированной апертурой антенны в неоднозначной по дальности полосе с селекцией движущихся целей на фоне отражений от подстилающей поверхности и радиолокатор с синтезированной апертурой антенны для его реализации

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU843259A1 (ru) * 1978-09-05 1981-06-30 Предприятие П/Я А-7306 Устройство коррекции амплитудно-час-ТОТНОй ХАРАКТЕРиСТиКи
US5418536A (en) * 1981-12-21 1995-05-23 Westinghouse Electric Corporation Bandwidth and amplitude insensitive frequency discriminator
US6222618B1 (en) * 1995-07-25 2001-04-24 Textron Systems Corporation Passive ranging to source of known spectral emission
JP2008058059A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Nissan Motor Co Ltd 物体識別装置
RU2425395C2 (ru) * 2010-07-21 2011-07-27 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Устройство классификации радиолокационных объектов наблюдения по интенсивности амплитудных флюктуаций
RU2549163C1 (ru) * 2013-10-22 2015-04-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ подавления боковых лепестков автокорреляционных функций шумоподобных сигналов

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU843259A1 (ru) * 1978-09-05 1981-06-30 Предприятие П/Я А-7306 Устройство коррекции амплитудно-час-ТОТНОй ХАРАКТЕРиСТиКи
US5418536A (en) * 1981-12-21 1995-05-23 Westinghouse Electric Corporation Bandwidth and amplitude insensitive frequency discriminator
US6222618B1 (en) * 1995-07-25 2001-04-24 Textron Systems Corporation Passive ranging to source of known spectral emission
JP2008058059A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Nissan Motor Co Ltd 物体識別装置
RU2425395C2 (ru) * 2010-07-21 2011-07-27 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов Устройство классификации радиолокационных объектов наблюдения по интенсивности амплитудных флюктуаций
RU2549163C1 (ru) * 2013-10-22 2015-04-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ подавления боковых лепестков автокорреляционных функций шумоподобных сигналов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНТИПОВ В.Н. и др. Радиолокационная система беспилотного летательного аппарата. Радиотехника, 2006, N 7, с.14-20. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740782C1 (ru) * 2019-11-26 2021-01-21 Александр Петрович Сонин Способ радиолокационной съёмки Земли и околоземного пространства радиолокатором с синтезированной апертурой антенны в неоднозначной по дальности полосе с селекцией движущихся целей на фоне отражений от подстилающей поверхности и радиолокатор с синтезированной апертурой антенны для его реализации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9952311B2 (en) Radar apparatus and method of reducing interference
US9529081B2 (en) Using frequency diversity to detect objects
CN110366689B (zh) 雷达装置
CN111707992B (zh) 雷达数据处理***和方法
JP2010197178A (ja) パルス圧縮装置
JP6462365B2 (ja) レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
CN104483669A (zh) 一种基于微波成像技术的危险品有源探测方法及装置
RU2624630C1 (ru) Способ цифровой обработки сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны непрерывного излучения и устройство для его осуществления
RU2660450C1 (ru) Устройство радиолокационной станции с непрерывным линейно-частотно-модулированным сигналом и синтезом апертуры
RU2315332C1 (ru) Радиолокационная станция
US20170242118A1 (en) Method and system for fmcw radar altimeter system height measurement resolution improvement
JP2013160548A (ja) 二重偏波レーダ装置および偏波間位相差補正方法
GB2529063A (en) Detecting device, detecting method and program
JP2009216680A (ja) 距離測定方法及び距離測定装置
Aberman et al. Adaptive frequency allocation in radar imaging: Towards cognitive SAR
Caddemi et al. A study on dynamic threshold for the crosstalk reduction in frequency-modulated radars
RU2480788C2 (ru) Радиолокационная система дистанционного зондирования земли
RU2740782C1 (ru) Способ радиолокационной съёмки Земли и околоземного пространства радиолокатором с синтезированной апертурой антенны в неоднозначной по дальности полосе с селекцией движущихся целей на фоне отражений от подстилающей поверхности и радиолокатор с синтезированной апертурой антенны для его реализации
CN112703420B (zh) 回波信号的处理方法及装置
RU2471200C1 (ru) Способ пассивного обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов
RU2011137466A (ru) Способ и система для дистанционного обнаружения объектов
RU2429501C1 (ru) Способ обнаружения и пеленгования воздушных объектов
RU150255U1 (ru) Устройство распознавания объектов по дальномерному портрету с использованием двоичного квантования
WO2020107234A1 (zh) 雷达***及波形生成方法
Saeedi A new hybrid method for synthetic aperture radar deceptive jamming

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180906