RU2776865C1 - Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой - Google Patents

Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой Download PDF

Info

Publication number
RU2776865C1
RU2776865C1 RU2021127692A RU2021127692A RU2776865C1 RU 2776865 C1 RU2776865 C1 RU 2776865C1 RU 2021127692 A RU2021127692 A RU 2021127692A RU 2021127692 A RU2021127692 A RU 2021127692A RU 2776865 C1 RU2776865 C1 RU 2776865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
array
azimuth
complex
compensated
Prior art date
Application number
RU2021127692A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Иванович Бабокин
Александр Романович Горбай
Евгений Федорович Толстов
Юрий Иванович Леонов
Андрей Викторович Пастухов
Виталий Григорьевич Степин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2776865C1 publication Critical patent/RU2776865C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в бортовых радиолокационных станциях (БРЛС) для определения азимутального положения наземных движущихся объектов. Техническим результатом является подавление мешающих отражений сигнала от земной поверхности. Заявленный способ основан на телескопическом обзоре участка земной поверхности, с излучением импульсного когерентного радиолокационного сигнала и приемом отраженных сигналов s1(t), s2(t) первой и второй подрешетками антенной решетки со смещенными по азимуту фазовыми центрами бортовой радиолокационной станции, когерентном накоплении принятых сигналы s1(t), s2(t), синтезе апертуры антенны по каждому из сигналов s1(t) и s2(t) в виде двух массивов комплексных амплитуд сигналов
Figure 00000100
и
Figure 00000101
в координатах i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности. После синтеза апертур антенны
Figure 00000102
и
Figure 00000103
определяют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000104
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли, компенсируют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000105
относительно неподвижной поверхности земли с формированием массива комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000106
Далее в полученном комплексном сигнале
Figure 00000107
компенсируют начальную фазу сигнала, вызванную отражением от движущегося объекта, и таким образом формируют массив комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000108
. Затем формируют массив комплексных амплитуд итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000109
усреднением по соседним азимутальным элементам массива комплексных амплитуд
Figure 00000110
рассчитывают пороговое значение по всем отсчетам массива комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000111
для всех отсчетов скомпенсированного сигнала
Figure 00000112
сравнивают их действительную часть с пороговым значением, при превышении порога действительной частью отсчета скомпенсированного сигнала фиксируют наличие движущегося объекта в соответствующем отсчете азимута i и дальности k. Определяют соответствующее ему азимутальное значение αiд, после обнаружения движущегося объекта определяют его радиальную скорость, определяют азимутальное смещение движущегося объекта δα по значению радиальной скорости, определяют азимутальное положение движущегося объекта αИП коррекцией азимутального значения αiд на величину δα. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в бортовых радиолокационных станциях (БРЛС) для определения азимутального положения наземных движущихся объектов.
Известен «Способ обнаружения наземных движущихся целей» [RU 2042151, опубликовано 20.08.1995, МПК G01S 13/52]. Способ включает в себя режекцию низкочастотной помехи в когерентно принятом отраженном сигнале, выделение огибающей, накопление сигналов и сравнение их с адаптивным порогом. После выделения огибающей сигнала определяют ее корреляционную функцию, выделяют огибающую корреляционной функции, режектируют помеховые составляющие огибающей корреляционной функции, накапливают сигналы прорежектированной огибающей корреляционной функции, а в качестве порога используют промасштабированный в соответствии с заданным уровнем ложной тревоги нулевой отсчет огибающей корреляционной функции.
Известен «Способ обнаружения наземных движущихся целей бортовой радиолокационной станцией» [RU 2691771, опубликовано 18.06.2019, МПК G01S 15/00]. В процессе сканирования в заданном секторе обзора лучом диаграммы направленности антенны (ДНА) на передачу когерентно излучают импульсный сигнал, принимают отраженный от земной поверхности импульсный сигнал двумя независимыми лучами ДНА на прием, разнесенными по азимуту, причем луч ДНА на передачу перекрывает по ширине лучи ДНА на прием. Принятые по каждому лучу ДНА сигналы стробируют по дальности, осуществляют их аналого-цифровое преобразование, когерентно накапливают принятые сигналы во всем секторе обзора, определяют и компенсируют временную задержку между сигналами, принятыми по каждому независимому лучу ДНА, отраженными от одного и того же участка земной поверхности. После завершения накопления сигналов из них формируют два массива отсчетов сигналов, определяют крутизну частотной модуляции накопленных сигналов, а компенсацию временной задержки между отсчетами массивов сигналов осуществляют одновременно с устранением частотной модуляции сигналов, путем их гетеродинирования. Затем преобразуют скомпенсированные массивы сигналов в частотную область, определяют разность фаз между преобразованными в частотную область массивами сигналов для всех частот и стробов дальности, рассчитывают пороговое значение разности фаз по всем отсчетам массивов сигналов, сравнивают значения разности фаз для всех частот и стробов дальности с пороговым значением, при превышении разностью фаз порогового значения фиксируют наличие движущейся цели в отсчете сигнала на соответствующей частоте и в соответствующем стробе дальности.
Наиболее близким по технической сущности является способ селекции движущихся целей в радиолокаторе с синтезированной апертурой антенны (РСА) с моноимпульсной антенной, описанный в монографии [«Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли» Учебное пособие для ВУЗов под ред. Г.С. Кондратенкова, М.: Радиотехника, 2005 г. стр. 312-318, рис. 8.10]. В указанном способе БРЛС осуществляет обзор одного и того же участка земной поверхности (телескопический обзор) с излучением импульсного когерентного радиолокационного сигнала двухканальной моноимпульсной антенной и приемом отраженного сигнала. В приемнике БРЛС когерентно накапливают сигналы, принятые по суммарному и разностному каналам моноимпульсной антенны. В блоке цифровой обработки синтезируют апертуру по каждому из накопленных сигналов в виде отсчетов массивов комплексных амплитуд на выходе доплеровских фильтров. Затем из массива комплексных амплитуд суммарного канала поэлементно вычитают массив комплексных амплитуд разностного канала, отсчеты которого домножены на коэффициенты компенсации. Затем осуществляют детектирование (взятие модуля комплексной амплитуды) полученного массива комплексных амплитуд, а затем поэлементное сравнение с пороговым значением. При превышении порога фиксируют наличие движущейся цели.
Недостатками указанных решений является низкая точность определения азимутального положения наземных движущихся объектов.
Технической проблемой решаемой предлагаемым изобретением является повышение точности определения азимутального положения обнаруженных наземных движущихся объектов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является подавление мешающих отражений сигнала от земной поверхности.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что осуществляют телескопический обзор участка земной поверхности, с излучением импульсного когерентного радиолокационного сигнала и приемом отраженных сигналов s1(t), s2(t) антенной решеткой бортовой радиолокационной станции, когерентно накапливают принятые сигналы s1(t), s2(t), синтезируют апертуру антенны по каждому из сигналов s1(t) и s2 (t) в виде двух массивов комплексных амплитуд сигналов
Figure 00000001
и
Figure 00000002
в координатах i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности.
Новым в заявляемом способе является то, что прием сигналов s1(t), s2(t) осуществляют соответственно первой и второй подрешеткой антенной решетки со смещенными по азимуту фазовыми центрами бортовой радиолокационной станции, а после синтеза апертур антенны
Figure 00000003
и
Figure 00000004
определяют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000005
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли. Затем компенсируют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000006
относительно неподвижной поверхности земли с формированием массива комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000007
Далее в полученном комплексном сигнале
Figure 00000008
компенсируют начальную фазу сигнала, вызванную отражением от движущегося объекта, поэлементным вычитанием из скомпенсированного массива
Figure 00000009
массива комплексных амплитуд второй синтезированной апертуры
Figure 00000010
и последующим умножением на комплексно-сопряженный сигнал первой синтезированной апертуры антенны
Figure 00000011
и таким образом формируют массив комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000012
по формуле:
Figure 00000013
где
Figure 00000014
- массив комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала,
Figure 00000015
- массив комплексных амплитуд второй синтезированной апертуры,
Figure 00000016
- комплексно-сопряженный массив комплексных амплитуд первой синтезированной апертуры. Затем формируют массив комплексных амплитуд итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000017
усреднением по соседним азимутальным элементам массива комплексных амплитуд
Figure 00000018
рассчитывают пороговое значение по всем отсчетам массива комплексных амплитуд итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000019
Для всех отсчетов итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000020
сравнивают их действительную часть с пороговым значением, при превышении порога действительной частью отсчета фиксируют наличие движущегося объекта в соответствующем отсчете азимута i и дальности k и определяют соответствующее ему азимутальное значение αiд. После обнаружения движущегося объекта определяют его радиальную скорость по формуле:
Figure 00000021
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, Vпут - путевая скорость носителя бортовой радиолокационной станции, α0 - азимут центра зоны обзора,
Figure 00000022
- аргумент соответствующей комплексной амплитуды. Далее определяют азимутальное смещение движущегося объекта δα по формуле:
Figure 00000023
где vрад - радиальная скорость движущегося объекта, Vпут - путевая скорость носителя бортовой радиолокационной станции, α0 - азимут центра зоны обзора. Определяют азимутальное положение движущегося объекта αИП коррекцией азимутального значения αiд на величину δα. Прием отраженных сигналов осуществляют подрешетками антенной решетки со смещенными фазовыми центрами на половину диаметра антенной решетки. Отклонение фазы сигнала Δϕ[i,k] первой синтезированной апертуры
Figure 00000024
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли определяют по формуле:
Figure 00000025
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, βk - угол места ДНА подрешетки для k-го отсчета по дальности, αi - азимутальное направление ДНА первой подрешетки для i-го отсчета по азимуту. Отклонение фазы Δϕ[i,k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000026
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли, компенсируют гетеродинированием сигнала
Figure 00000027
по формуле
Figure 00000028
где i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности, j - мнимая единица. Пороговое значение задают как среднее значение действительных частей всех отсчетов скомпенсированного сигнала
Figure 00000029
, умноженного на поправочный коэффициент Kп, значение которого подбирают при настройке бортовой радиолокационной станции в зависимости от ее реализации и в дальнейшем его не изменяют.
На Фиг. 1 представлена функциональная схема радиолокационной станции, осуществляющей способ.
На Фиг. 2 схематично изображен процесс обзора земной поверхности.
На Фиг. 3 приведена блок-схема алгоритма обработки накопленного радиолокационного сигнала.
На Фиг. 4 приведены РЛИ с отметками движущихся объектов по заявляемому способу и способу прототипа.
Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой может быть реализован, например, в импульсно-доплеровской БРЛС в режиме работы воздух-поверхность, состоящей из антенной решетки (1) со смещенными по азимуту фазовыми центрами, передатчика (2), двухканального приемника (3), процессора управления (4), процессора сигналов (5). Первый выход процессора управления (4) соединен с первым входом антенной решетки (1), второй выход процессора управления (4) соединен с входом передатчика (2), выход которого соединен со вторым входом антенной решетки (1). Третий выход процессора управления (4) подключен к третьему входу двухканального приемника (3). Первый выход антенной решетки (1) соединен с первым входом двухканального приемника (3), второй выход антенной решетки (1) соединен со вторым входом двухканального приемника (3). Первый выход двухканального приемника (3) подключен к первому входу процессора сигналов (5), второй выход двухканального приемника (3) подключен ко второму входу процессора сигналов (5). Вход-выход процессора сигналов (5) соединен с входом-выходом процессора управления (4). Выход процессора сигналов (5) является внешним выходом БРЛС.
Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой работает следующим образом.
Процессор управления (4) задает параметры управления антенной решетке (1) для телескопического обзора соответствующей зоны обзора. В качестве антенной решетки (1) со смещенными по азимуту фазовыми центрами может использоваться фазированная антенная решетка, состоящая из двух подрешеток, и осуществляющая излучение сигнала диаграммой направленности (ДН) сформированной всей апертурой решетки, а прием двумя независимыми ДН, каждая из которых сформирована отдельной подрешеткой. Величина смещения фазовых центров двух подрешеток определяется характеристиками и параметрами антенной решетки (1), например, может использоваться смещение на половину диаметра антенной решетки (1).
Антенная решетка (1) формирует однолучевую ДН на передачу и излучает, сформированный передатчиком (2), когерентный импульсный радиолокационный сигнал в направлении земной поверхности. В качестве излучаемого сигнала могут использоваться как простые радиоимпульсы, так и сложные модулированные импульсные сигналы - фазокодоманипулированные (ФКМ) или линейно частотно-модулированные (ЛЧМ) и т.д. Первая и вторая подрешетки антенной решетки (1) формируют независимые ДНА на прием и принимают отраженные от земной поверхности сигналы s1(t) и s2(t). Схематично прием этих сигналов подрешетками антенной решетки (1) в процессе обзора поверхности приведен на Фиг. 2. С первого и второго выходов антенной решетки (1) сигналы s1(t) и s2(t) от первой и второй подрешеток поступают на первый и второй входы двухканального приемника (3), где осуществляется аналоговая обработка сигналов s1(t) и s2(t), например усиление, фильтрация и т.д., а затем их аналого-цифровое преобразование. Далее полученные отсчеты сигналов
Figure 00000030
и
Figure 00000031
в цифровом виде, где n - номер излученного импульса, k - номер отсчета по дальности, когерентно накапливают в процессоре сигналов (5). После завершения накопления сигналов
Figure 00000030
и
Figure 00000032
в процессоре сигналов (5) запускается их обработка. Алгоритм обработки сигналов
Figure 00000033
и
Figure 00000034
приведен на Фиг. 3.
В процессоре сигналов (5) осуществляют синтезирование апертуры антенны по каждому из сигналов
Figure 00000035
и
Figure 00000036
В результате синтезирования апертуры антенны формируют два двумерных массива комплексных амплитуд сигналов
Figure 00000037
и
Figure 00000038
где i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности. Основными операциями синтезирования апертуры антенны являются обработка сигнала согласованным фильтром, весовая обработка сигнала, компенсация квадратичного и линейного фазового набегов вызванного движением носителя бортовой радиолокационной станции, быстрое преобразование Фурье. Подробное описание различных алгоритмов синтезирования апертуры антенны приведено, например, в монографиях [«Многофункциональные радиолокационные системы» под ред. Б.Г. Татарского, М.: Дрофа, 2007 г. стр. 181-190, рис. 7.9, 7.10] и [«Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли» Учебное пособие для ВУЗов под ред. Г.С. Кондратенкова, М.: Радиотехника, 2005 г. стр. 174-195, рис. 6.11].
Следующим этапом обработки сигнала является определение отклонения фазы Δϕ[i,k] сигнала
Figure 00000039
принятого первой подрешеткой, вызванного отражением сигнала от неподвижной поверхности земли, относительно сигнала
Figure 00000040
принятого второй подрешеткой. Для этого в процессоре сигналов для каждого отсчета комплексной амплитуды определяют отклонение фазы Δϕ[i, k] по соотношению:
Figure 00000041
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, βk - угол места ДН первой подрешетки для k-го отсчета по дальности, αi - азимутальное направление ДН первой подрешетки антенной решетки (1) для i-го отсчета по азимуту.
Затем компенсируют отклонение фазы Δϕ[i,k] сигнала
Figure 00000042
Для этого осуществляют в процессоре сигналов (5) гетеродинирование сигнала
Figure 00000043
функцией, параметром которой является рассчитанное выше отклонение фазы:
Figure 00000044
где i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности, j - мнимая единица.
Следующим этапом является компенсация начальной фазы
Figure 00000045
сигнала, отраженного от обнаруживаемого движущегося объекта и принятого первой подрешеткой для каждого отсчета по азимуту и дальности. Для этого в процессоре сигналов (5) осуществляют поэлементное вычитание из скомпенсированного массива комплексных амплитуд
Figure 00000046
массива комплексных амплитуд второй синтезированной апертуры
Figure 00000047
с последующим умножением на комплексно-сопряженный сигнал первой синтезированной апертуры антенны
Figure 00000048
по формуле:
Figure 00000049
Комплексные амплитуды содержат в себе информацию об амплитуде и фазе сигнала, и таким образом, позволяют произвести компенсацию начальной фазы
Figure 00000045
сигнала, отраженного от обнаруживаемого движущегося объекта.
Разность
Figure 00000050
можно представить в виде амплитуды АДО сигнала отраженного от движущегося объекта и суммы фаз δϕДО - отклонение фазы, вызванное отражением сигнала от движущегося объекта относительно неподвижной земной поверхности, и
Figure 00000045
- начальной фазы сигнала отраженного от обнаруживаемого движущегося объекта.
Комплексно-сопряженный сигнал можно представить в виде
Figure 00000051
Figure 00000052
где Аф - амплитуда сигнала отраженного от неподвижной поверхности земли (фона),
Figure 00000053
- начальная фаза сигнала, отраженного от неподвижной поверхности земли (фона).
После компенсации по формуле (1) итоговый сигнал представляет собой сумму сигнала, отраженного от движущегося объекта
Figure 00000054
и шумоподобного сигнала
Figure 00000055
из-за случайного характера фазы ϕ0ф.
Figure 00000056
Шумоподобный сигнал подавляется операцией усреднения, например, с помощью обработки функцией «скользящее окно». Для каждого отсчета комплексного сигнала
Figure 00000057
по азимуту i вычисляется среднее значение нескольких соседних отсчетов L, например по пяти соседним отсчетам (L=5). Для каждого i-го отсчета такое «скользящее окно» может быть реализовано по формуле:
Figure 00000058
Отсчеты полученного скомпенсированного массива комплексных амплитуд сигнала
Figure 00000059
зависят только от отклонения фазы, вызванного отражением сигнала от движущегося объекта относительно неподвижной земной поверхности
Figure 00000060
Для определения отсчета сигнала, соответствующего отражению от движущегося объекта, сравнивают действительную часть отсчетов комплексных амплитуд сигнала
Figure 00000061
с пороговым значением h0. Пороговое значение h0 задают как среднее значение действительных частей всех отсчетов скомпенсированного сигнала, умноженного на поправочный коэффициент KП. Значения коэффициента KП подбирают при настройке БРЛС в зависимости от реализации антенного, приемо-передающего трактов и т.д., и в дальнейшем не изменяют. В примере радиолокационных изображений (РЛИ) на Фиг. 4 KП=2.5.
Для всех отсчетов скомпенсированного сигнала
Figure 00000062
в процессоре сигналов (5) сравнивают их действительную часть с пороговым значением h0, определенным в виде среднего значения действительной части комплексных амплитуд, умноженного на поправочный коэффициент Kп;
Figure 00000063
где I - общее количество азимутальных отсчетов, полученное при синтезировании апертуры, K - общее количество отсчетов по дальности, полученное в процессе приема сигналов, KП - поправочный коэффициент.
При превышении порога h0 действительной частью отсчета скомпенсированного сигнала
Figure 00000064
фиксируют наличие движущегося объекта в соответствующем отсчете азимута и дальности i, k.
Определенная таким образом i-ая азимутальная позиция является неточной, так как содержит смещение δα, вызванное наличием доплеровского сдвига по частоте в сигнале, отраженном от движущегося объекта. Положение движущегося объекта, соответствующее этой азимутальной позиции αiд, обозначено на Фиг. 2 как «КП ДО» («кажущееся положение»). Поэтому нужно скомпенсировать смещение δα и определить значение азимута αИП, соответствующее истинному положению движущегося объекта, обозначенному на Фиг. 2 как «ИП ДО».
Для этого, зная о наличии движущегося объекта, в отсчетах по азимуту и дальности i, k, определяют его радиальную скорость vрад в процессоре сигналов (5) по соотношению:
Figure 00000065
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, Vпут - путевая скорость носителя радиолокатора, α0 - азимут центра зоны обзора,
Figure 00000066
- аргумент соответствующей комплексной амплитуды.
Определив значение радиальной скорости объекта, определяют смещение δα по формуле
Figure 00000067
где vрад - радиальная скорость движущегося объекта, Vпут - путевая скорость носителя бортовой радиолокационной станции, α0 - азимут центра зоны обзора.
Затем определяют истинное значение его азимутального положения αИП, путем учета смещения δα, вызванного его движением по формуле:
Figure 00000068
αiд - i-я азимутальная позиция, в которой обнаружен движущийся объект.
Данный расчет можно выполнить в процессоре управления (4), осуществив передачу рассчитанного значения vрад из процессора сигналов (5). Значение αiд определяется пересчетом из номера азимутальной позиции i по формуле
Figure 00000069
где
Figure 00000070
- азимут левой границы зоны обзора
Figure 00000071
Δα - ширина зоны обзора по азимуту, α0 - азимут центра зоны обзора, I - общее количество азимутальных отсчетов, полученное при синтезировании апертуры, iд - номер азимутального отсчета, в котором обнаружен движущийся объект. Параметры
Figure 00000072
Δα задаются в процессоре управления (4) для управления ДН антенной решетки (1).
Далее информация о наличии и координатах движущихся объектов из процессора сигналов (5) поступает в систему индикации для отображения оператору.
На Фиг. 4 приведены два РЛИ в координатах дальность-азимут города Коломна с отметками движущихся объектов, полученных по способу прототипа и заявляемому способу. Как видно на РЛИ, полученном по предлагаемому способу (обозначено 1), движущиеся объекты сгруппированы точно на дорогах (Озерское шоссе, Автомост), движущиеся железнодорожные составы на ж/д путях, в отличие от РЛИ прототипа (обозначено 2), где движущиеся объекты смещены относительно дорог.
Таким образом, за счет компенсации фазовых отклонений сигнала путем совместной обработки сигналов, принятых двумя подрешетками антенной решетки со смещенными по азимуту фазовыми центрами, осуществляется подавление мешающих отражений, обнаружение движущихся объектов на фоне земной поверхности и последующее определение их азимутального положения с высокой точностью.

Claims (11)

1. Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой, заключающийся в том, что осуществляют телескопический обзор участка земной поверхности, с излучением импульсного когерентного радиолокационного сигнала и приемом отраженных сигналов s1(t), s2(t) антенной решеткой бортовой радиолокационной станции, когерентно накапливают принятые сигналы s1(t), s2(t), синтезируют апертуру антенны по каждому из сигналов s1(t) и s2(t) в виде двух массивов комплексных амплитуд сигналов
Figure 00000073
и
Figure 00000074
в координатах i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности, отличающийся тем, что прием сигналов s1(t), s2(t) осуществляют соответственно первой и второй подрешеткой антенной решетки со смещенными по азимуту фазовыми центрами бортовой радиолокационной станции, а после синтеза апертур антенны
Figure 00000075
и
Figure 00000076
определяют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000077
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли, компенсируют отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000078
относительно неподвижной поверхности земли с формированием массива комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000079
далее в полученном комплексном сигнале
Figure 00000080
компенсируют начальную фазу сигнала, вызванную отражением от движущегося объекта, поэлементным вычитанием из скомпенсированного массива
Figure 00000080
массива комплексных амплитуд второй синтезированной апертуры
Figure 00000081
и последующим умножением на комплексно-сопряженный сигнал первой синтезированной апертуры антенны
Figure 00000082
и таким образом формируют массив комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала
Figure 00000083
по формуле:
Figure 00000084
где
Figure 00000085
- массив комплексных амплитуд скомпенсированного сигнала,
Figure 00000086
- массив комплексных амплитуд второй синтезированной апертуры,
Figure 00000087
- комплексно-сопряженный массив комплексных амплитуд первой синтезированной апертуры, затем формируют массив комплексных амплитуд итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000088
усреднением по соседним азимутальным элементам массива комплексных амплитуд
Figure 00000089
рассчитывают пороговое значение по всем отсчетам массива комплексных амплитуд итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000090
для всех отсчетов итогового скомпенсированного сигнала
Figure 00000091
сравнивают их действительную часть с пороговым значением, при превышении порога действительной частью отсчета фиксируют наличие движущегося объекта в соответствующем отсчете азимута i и дальности k и определяют соответствующее ему азимутальное значение αiд, после обнаружения движущегося объекта определяют его радиальную скорость по формуле:
Figure 00000092
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, Vпут - путевая скорость носителя бортовой радиолокационной станции, α0 - азимут центра зоны обзора,
Figure 00000093
- аргумент соответствующей комплексной амплитуды, определяют азимутальное смещение движущегося объекта δα по формуле:
Figure 00000094
где vрад - радиальная скорость движущегося объекта, Vпут - путевая скорость носителя бортовой радиолокационной станции, α0 - азимут центра зоны обзора, определяют азимутальное положение движущегося объекта αИП коррекцией азимутального значения αiд на величину δα.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прием отраженных сигналов осуществляют подрешетками антенной решетки со смещенными фазовыми центрами на половину диаметра антенной решетки.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонение фазы сигнала Δϕ [i, k] первой синтезированной апертуры
Figure 00000095
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли определяют по формуле:
Figure 00000096
где λ - длина волны излучаемого сигнала, d - расстояние между фазовыми центрами подрешеток, βk - угол места ДНА первой подрешетки для k-го отсчета по дальности, αi - азимутальное направление ДНА первой подрешетки для i-го отсчета по азимуту.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонение фазы Δϕ[i, k] сигнала первой синтезированной апертуры
Figure 00000097
вызванное отражением от неподвижной поверхности земли, компенсируют гетеродинированием сигнала
Figure 00000098
по формуле
Figure 00000099
где i - номер отсчета по азимуту, k - номер отсчета по дальности, j - мнимая единица.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что пороговое значение задают как среднее значение действительных частей всех отсчетов скомпенсированного сигнала
Figure 00000090
умноженного на поправочный коэффициент KП, значение которого подбирают при настройке бортовой радиолокационной станции в зависимости от ее реализации и в дальнейшем его не изменяют.
RU2021127692A 2021-09-20 Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой RU2776865C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776865C1 true RU2776865C1 (ru) 2022-07-28

Family

ID=

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4924229A (en) * 1989-09-14 1990-05-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Phase correction system for automatic focusing of synthetic aperture radar
RU2042151C1 (ru) * 1989-04-11 1995-08-20 Научно-исследовательский институт "Стрела" Способ обнаружения наземных движущихся целей и устройство для его осуществления
US6046695A (en) * 1996-07-11 2000-04-04 Science Application International Corporation Phase gradient auto-focus for SAR images
RU2205423C2 (ru) * 1998-07-07 2003-05-27 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище Способ и устройство селекции движущихся наземных целей в трехканальной цифровой рса
EP2284569A1 (en) * 2009-07-16 2011-02-16 EADS Deutschland GmbH Automatic focussing of SAR raw data based on the estimation of the phase error function
RU2534224C1 (ru) * 2013-04-25 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Способ измерения координат элементов земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс
DE102017205649B3 (de) * 2017-04-03 2018-03-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur rechnergestützten Verarbeitung von SAR-Rohdaten
RU2691771C1 (ru) * 2018-10-22 2019-06-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ обнаружения наземных движущихся целей бортовой радиолокационной станцией
RU2697662C1 (ru) * 2019-01-09 2019-08-16 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ измерения угловых координат целей радиолокационной станцией с цифровой антенной решеткой
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

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042151C1 (ru) * 1989-04-11 1995-08-20 Научно-исследовательский институт "Стрела" Способ обнаружения наземных движущихся целей и устройство для его осуществления
US4924229A (en) * 1989-09-14 1990-05-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Phase correction system for automatic focusing of synthetic aperture radar
US6046695A (en) * 1996-07-11 2000-04-04 Science Application International Corporation Phase gradient auto-focus for SAR images
RU2205423C2 (ru) * 1998-07-07 2003-05-27 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище Способ и устройство селекции движущихся наземных целей в трехканальной цифровой рса
EP2284569A1 (en) * 2009-07-16 2011-02-16 EADS Deutschland GmbH Automatic focussing of SAR raw data based on the estimation of the phase error function
RU2534224C1 (ru) * 2013-04-25 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Способ измерения координат элементов земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс
DE102017205649B3 (de) * 2017-04-03 2018-03-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur rechnergestützten Verarbeitung von SAR-Rohdaten
RU2691771C1 (ru) * 2018-10-22 2019-06-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ обнаружения наземных движущихся целей бортовой радиолокационной станцией
RU2697662C1 (ru) * 2019-01-09 2019-08-16 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ измерения угловых координат целей радиолокационной станцией с цифровой антенной решеткой
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
JP6920198B2 (ja) 水平方向にデジタルビーム形成を行ないオフセットされた送信器の位相を比較することにより垂直方向の物体測定を行なう撮像レーダセンサ
EP0446678B1 (en) Polystatic correlating radar
Zhang et al. Super resolution DOA based on relative motion for FMCW automotive radar
US10107895B2 (en) Amplitude calibration of a stepped-chirp signal for a synthetic aperture radar
US6188348B1 (en) Radar ice sounder with parallel doppler processing
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
KR102176025B1 (ko) 환경 검출을 위한 차량 레이더
US20050179579A1 (en) Radar receiver motion compensation system and method
WO2008093036A2 (en) Adaptive radar
CN106526583B (zh) 一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法
Cafforio et al. Full resolution focusing of SEASAT SAR images in the frequency-wave number domain
RU2480782C1 (ru) Способ и устройство разрешения движущихся целей по угловым направлениям в обзорных рлс
JP2021513657A (ja) 自動車用の角度分解型で広帯域のレーダセンサ
Baumgartner et al. Multi-channel SAR for ground moving target indication
Dillon et al. Resolution measurement for synthetic aperture sonar
CN113009473B (zh) 一种多波束凝视雷达低仰角目标测高方法、装置及介质
US6982668B1 (en) Tangential velocity measurement using interferometric MTI radar
US11860299B2 (en) Method and device for generating a modulated continuous-wave radar signal
RU2776865C1 (ru) Способ определения азимутального положения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой
Lv et al. Coherence improving algorithm for airborne multichannel SAR-GMTI
US11360202B2 (en) FMCW radar sensor
RU2775565C1 (ru) Способ обнаружения наземных движущихся объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой
RU2786678C1 (ru) Способ определения скорости и направления движения наземных объектов бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой
RU2798822C1 (ru) Способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией с антенной решеткой
RU2691771C1 (ru) Способ обнаружения наземных движущихся целей бортовой радиолокационной станцией