Способ измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой

Авторы патента:

Достовалов Михаил Юрьевич (RU)

Халиков Заур Анверович (RU)

Переслегин Сергей Владимирович (RU)

Ивонин Дмитрий Валерьевич (RU)

Захаров Александр Иванович (RU)

Шапрон Бартран Жорж Альбер (FR)

G01S13/90 - с использованием устройств синтетической апертуры

Владельцы патента RU 2537788:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" (RU)

Способ измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой относится к радиолокации поверхности Земли с летательных аппаратов и может быть использован для одновременного формирования яркостных и скоростных портретов поверхности с высоким разрешением, точной привязкой к координатам местности и помехоустойчивостью. Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение географической привязки изображений движущихся объектов к местности и подавление сигналов неподвижных отражателей, находящихся в области азимутального синтеза. Указанный результат достигается тем, что используют дифференциальный (разностно-частотный) метод обработки последовательности когерентных импульсов, образующих азимутальную строку изображения в радиолокаторе с синтезированной апертурой (РСА). Реализация способа предусматривает использование двух синтезаторов, на входы которых подаются прямой и задержанный на два периода следования сигналы. Причем оба внешних сигнала, а также опорный (синтезирующий) сигнал подвергаются дифференцированию перед поступлением в синтезаторы. Синтезированные таким образом комплексно-сопряженные сигналы коррелируют с образованием на выходе коррелятора двух сигналов, калиброванных по эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) и радиальной скорости отражателя. 4 ил.

Изобретение относится к радиолокации поверхности Земли с летательных аппаратов и может быть использовано для одновременного формирования яркостных (амплитудных) и скоростных портретов поверхности, включающей малоразмерные движущиеся объекты, с высоким пространственным разрешением, привязкой к координатам местности и помехоустойчивостью. Подобная задача характерна при формировании в РСА (радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой) изображений морских течений на фоне взволнованной поверхности, речных течений при сильных отражениях от береговых сооружений, а также при измерении скорости и определения местоположения локальных движущихся объектов на поверхности суши или океана.

Известны способы обработки сигналов в РСА, позволяющие измерять скорости объектов на поверхности Земли. В работах [1, 2] предлагаются способы обработки, позволяющие определять обе (радиальную и тангенциальную) составляющие скорости отражателя с самолета - но только при высоких значениях скорости, достаточных для смещения отражателя на десятки элементов продольного и поперечного разрешения за время синтезирования. Известен способ обработки, позволяющий восстанавливать радиальную скорость морских мезомасштабных течений по смещению медианы доплеровского спектра, форма которого обусловлена интерференцией элементарных отражателей шероховатой поверхности при перемещении антенны и случайным характером морских волн [3, 4]. В этом случае, напротив, измеряемая скорость мала, и для ее измерения необходимо накапливать независимые отсчеты сигнала на площадках, включающих несколько тысяч элементов разрешения. Наконец, разработан и введен в действие космический аппарат TerraSAR-X, использующий интерферометр с продольной антенной базой для формирования скоростных портретов поверхности Земли [7, 8, 11].

Во многих работах, использующих измерительные свойства аэрокосмических РСА, за основу принимается способ обработки, при котором синтезирующий (опорный) сигнал компенсирует изменение фазы принимаемого сигнала, обусловленного движущимся радиально отражателем при тангенциальном перемещении антенны [5]. Пренебрегая эффектом «миграции дальности» в идеальном случае одиночного (точечного) отражателя, процесс синтезирования описывается интегралом свертки при формировании азимутальной строки U(x) радиолокационного изображения:

$U (x) = \frac{U_{0}}{D_{x}} \int_{- L_{x} / 2}^{L_{x} / 2} \exp {- j [Δ Ψ (x, u)]} d u$ ,

где $Δ Ψ (x, u) = ϕ_{0} - \frac{2 π f_{d y}}{W_{x}} (x - u) + \frac{k}{R_{n}} {(x - u)}^{2} - \frac{k u^{2}}{R_{n}} (1)$ ,

U₀ и φ₀ - неизменные начальная амплитуда и фаза отражателя, $f_{d y} = \frac{2 V_{y} \sin γ_{n}}{λ}$ - доплеровский сдвиг, вызываемый радиальной скоростью V_y отражателя, R_n и γ_n - наклонная дальность и угол визирования отражателя, D_x и L_x - размеры реального и синтезированного раскрывов антенны, k=2π/λ, λ - длина волны сигнала, u - аргумент функции свертки. В результате подобной операции для каждой строки дальности R_n получается азимутальный сигнальный отклик:

$U (x) = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp [- \frac{π}{2 r_{x}^{2}} {(x - x_{V})}^{2}] \exp {j [ϕ_{Σ} + \frac{2 k x}{R_{n}} (x - x_{V})]} (2)$

где х - азимутальные разрешения реальной и синтезированной апертур, $x_{V} = \frac{V_{y} R_{n} \sin γ_{n}}{W_{x}}$ - сдвиг оси синтеза, обусловленный применяемым алгоритмом.

Таким образом, сдвиг оси синтеза и наличие непредсказуемой фазы φ₀ исключает возможность измерения скорости в РСА по фазе сигнала в центре амплитудного пика (x=x_V). Если же использовать коррелятор, т.е. сравнивать фазы сигналов, один из которых задержан на два периода следования импульсов (2T_r), то на основании (2) отклики каждого из двух каналов записываются в виде:

$U_{1, 2} (t \mp T_{r}) = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp [- \frac{π W_{x}^{2}}{2 r_{x}^{2}} {(t \mp T_{r} - t_{V})}^{2}] \exp {j [ϕ_{0} + \frac{2 k W_{x}^{2}}{R_{n}} (t \mp T_{r}) (x \mp T_{r} - x_{V})]} (3)$

На выходе коррелятора получаем азимутальный отклик

$\begin{array}{l} U_{c o r} (t) = {[U_{1} (t - T_{r}) \times U_{2}^{*} (t + T_{r})]}^{1 / 2} = \\ = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp [- \frac{π W_{x}^{2}}{2 r_{x}^{2}} {(t - t_{V})}^{2}] \exp (- \frac{π W_{x}^{2} T_{r}^{2}}{2 r_{x}^{2}}) \exp [- 4 k j \frac{W_{x}^{2} T_{r}}{R_{n}} (2 t - t_{V})] (4) \end{array}$ ,

так что в центре пика (t=t_V) имеем фазу $ψ_{n} = \frac{8 π T_{r} V_{y} \sin γ_{n}}{λ} = 4 π T_{r} f_{d y}$ . Таким образом, в отклике (4) исключена начальная фаза φ₀, и в центре амплитудного пика содержится информация о скорости отражателя, но сам пик сдвигается по азимутальной оси на величину $t_{V} = \frac{x_{V}}{W_{x}} = \frac{V_{y} R_{n} \sin γ_{n}}{W_{x}^{2}}$ .

Принимая допустимое значение модуля коэффициента корреляции $ρ_{n} = \exp (- \frac{π W_{x}^{2} T_{r}^{2}}{2 r_{x}^{2}}) \geq \exp (- \frac{π}{8})$ , имеем ограничение на величину продольного разрешения РСА: r_x≥2W_xT_r, что соответствует возможности полной фокусировки апертуры. В центре амплитудного пика при полной фокусировке получим отклик $U_{c o r} = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp (- \frac{π}{8}) \exp (j 4 π T_{r} f_{d y})$ . Крутизна фазоскоростной характеристики составит

$\frac{\partial Ψ_{n}}{\partial V_{y}} = \frac{8 π T_{r} \sin γ_{n}}{λ} (5)$ ,

которая, как видим, определяется длиной волны, периодом следования импульсов и углом визирования и не зависит от скорости аппарата.

На фиг.1 представлены графики, построенные на оси x для модулей и фаз сигналов на выходе коррелятора, построенные на основе выражения (4) при параметрах космического интерференционного РСА аппарата TerraSAR-X (W_x=8·10³ м/с, H=6,5·10³ м, γ_n=30⁰, λ=3-10^-2 м, D_x=4 м, r_x0=6·10³ м). Расстоянию l_x=2 м между фазовыми центрами антенны в данном случае эквивалентен период следования T_r=l_x/2W_x=0,125 мс. Расчеты сделаны при разрешении r_x=4 м, задавая V_y=0 и 1 м/с. Видно, что при наличии радиальной скорости появляется фазовый сдвиг в центре амплитудного пика, но появляется и тангенциальный сдвиг пика, достигая 50 м, или ~12 элементов продольного разрешения r_x. Морской корабль, движущийся радиально со скоростью 15 узлов (~8 м/с), в РЛ изображении должен смещаться на полкилометра по оси движения аппарата (т.е. на величину x_v>>r_x практически вдоль меридиана при движении корабля вдоль параллели).

Таким образом, при данном способе синтеза в интерференционном РСА (ИРСА) возможно измерить скорость отражателя V_y по изменению фазы отраженного сигнала, как это издавна используется в радиолокационных системах СДЦ (селекции движущихся целей), работающих без синтезирования [9]. В то же время известно, что глубокое подавление сигналов от неподвижных отражателей в системах СДЦ осуществляется путем использования разностно-частотного алгоритма, реализуемого методом черезпериодного вычитания фаз принимаемого и опорного сигналов. Применительно к РСА это означает, что алгоритм синтеза должен выполнять свертку с опорным сигналом не по фазам, а по их производным, т.е по текущим доплеровским частотам. Дифференцируя исходную разность фаз (1) в функции времени t=x/W_x найдем новый алгоритм в виде:

$U (t) = U_{0} \frac{W_{x}}{D_{x}} \int_{- τ_{x} / 2}^{τ_{x} / 2} \exp {- j t \frac{\partial Δ Ψ (t, τ)}{\partial d}} d τ = U_{0} \frac{W_{x}}{D_{x}} \int_{- τ_{x} / 2}^{τ_{x} / 2} \exp {- j t [\frac{2 k W_{x}^{2}}{R_{n}} (t - τ) - 2 π f_{d y}]} d τ (6)$

где $f_{d y} = \frac{2 V_{y} \sin γ_{n}}{λ}$ , $τ_{s} = \frac{L_{x}}{W_{x}}$ . Азимутальный отклик РСА на временной оси при этом составляет

$U (t) = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp (- \frac{π W_{x}^{2} t^{2}}{2 r_{x}^{2}}) \exp [- j \frac{4 π W_{x}^{2}}{λ R_{n}} t (t - t_{v})] (7)$

Таким образом, при синтезировании апертуры по разностно-частотному алгоритму азимутальный сдвиг отметки движущегося отражателя на яркостном изображении в РСА исчезает, фаза в центре амплитудного пика не зависит от φ₀, однако определение скорости по фазе остается невозможным. Повторяя прежние преобразования для двухканального способа измерения скорости, для синтезированных откликов (7) получим следующий отклик на выходе коррелятора:

$U_{c o r} (t) = {[U_{1} (t - T_{r}) \times U_{2}^{*} (t + T_{r})]}^{1 / 2} = U_{0} \frac{r_{x 0}}{r_{x}} \exp (- \frac{π W_{x}^{2}}{2 r_{x}^{2}}) \exp (- \frac{π W_{x}^{2} T_{r}^{2}}{2 r_{x}^{2}}) \exp [- j \frac{4 k W_{x}^{2} T_{r}}{R_{n}} (t - t_{V})] (8)$ ,

т.е. в центре амплитудного пика (t=0) на выходе коррелятора получим тот же самый фазовый сдвиг, что и при синтезе по разностно-фазовому алгоритму (см. выражение (4)) - но без сдвига самого пика по оси синтеза:

$ψ_{n} = \frac{8 π T_{r} V_{y} \sin γ_{n}}{λ} = 4 π T_{r} f_{d y} (9)$

Соответствующие графики на оси x построены на фиг.2 и фиг.3 для тех же параметров космического РСА, что и на фиг.1. Видно, что при наличии скорости V_y появляется фазовый сдвиг, но смещения амплитудного пика при этом не происходит.

Функциональное представление разностно-частотного алгоритма синтеза:

$U (n) = \frac{U_{0}}{2} \sum_{m = - M / 2}^{m = M / 2} \exp {j 2 π n [Δ Ψ_{x} (n) - Δ Ψ_{u} (m)]} (10)$

Здесь n и m - порядковые числа импульсов внешнего и опорного сигналов, ΔΨ_x и ΔΨ_u - межимпульсные приращения их фаз, T_r=D_x/4W_x - период следования импульсов, M=L_x/W_xT_r - число суммируемых импульсов. В соответствии с выражением (9) при свертке внешнего сигнала с опорным необходимо умножать полученную за период следования разность фаз внешнего и опорного сигналов на текущее число n синтезируемых импульсов, т.к. n=t/T_r. Видно, что при такой замене показатель экспоненты превращается в разность межимпульсных приращений частот внешнего и опорного сигналов, помноженную на текущее время синтеза.

Приведенные расчеты показывают следующее. Во-первых, применение в ИРСА коррелятора, сравнивающего сигналы двух антенн с разносом их фазовых центров вдоль линии полета [7, 8] - с успехом может быть заменено коррелятором, использующим задержку сигнала на два периода следования импульсов. Именно такой способ применяется в радиолокационных системах с селекцией движущихся целей (СДЦ) для глубокого подавления сигналов от неподвижных отражателей, попадающих в луч антенны, в том числе и по боковым ее лепесткам [9]. Во-вторых, осуществление подобного способа в РСА означает переход от разностно-фазового алгоритма синтеза к разностно-частотному. Его преимущества заключаются, помимо компенсации начальной фазы сигнала отражателя, еще и в исключении азимутального сдвига отметки движущегося отражателя в яркостном изображении местности.

Таким образом, предлагаемый способ измерения скорости отражателя в РСА позволяет одновременно формировать скоростное и яркостное изображения местности с привязкой яркостного изображения подвижных отражателей к географическим координатам местности. Наконец, одновременное (двухканальное) формирование яркостного и скоростного изображений должно позволить, введя пороговое значение измеряемой скорости (V_y)_пор, исключить из каждого (или из обоих) изображений неподвижные отражатели, находящиеся в пределах области синтеза (L_x) и на той же строке дальности (R_n). Это достигается введением ключевых (отсекающих) каскадов при формировании азимутальной строки в яркостном и скоростном каналах.

Сопоставление предлагаемого способа формирования скоростных изображений в РСА с имеющимися патентами близкого состава и назначения [10-13] показывает следующее. В патенте [10], который и является прототипом, также предлагается использовать одну антенну с последующим разделением на два канала, независимым их синтезированием и измерением доплеровского частотного сдвига, определяющего разность фаз на выходе перемножителя при визировании радиально движущегося отражателя (see Fig 11, page 12 and Fig.12, page 13). Однако, как указывалось выше, необходимым условием селекции движущегося отражателя, при наличии на той же строке дальности (и в пределах азимутальной области синтеза) отражателей стационарных, является применение согласованного фильтра, которым в данном случае должен служить разностно-частотный алгоритм синтеза, что нами и предлагается. В патенте [11] обосновывается принцип действия и состав ныне действующего радиолокационного космического комплекса TerraSAR-X, в котором, как выяснилось впоследствии [8], в скоростном канале не обеспечивается подавление сигналов от неподвижных отражателей. В патенте [12] обосновывается принцип действия и состав недавно запущенного двухаппаратного космического комплекса Tandem TerraSAR-X, в патенте [13] предлагается принцип действия интерферометра, специально предназначенного для измерения высоты быстродвижущихся морских волн.

Технический результат заключается в обеспечении географической привязки изображений движущихся объектов к местности и подавлении сигналов неподвижных отражателей, находящихся в области азимутального синтеза.

Функциональная схема осуществления способа представлена фиг.4, где обозначены: 1 - антенна РСА; 2 - СВЧ приемник с выходом импульсного сигнала на несущей частоте f₀; 3 - задержка на период следования импульсов; 4 - задержка на два периода следования; 5 - фазоинвертор; 6 - генератор опорного радиосигнала на частоте f₀, модулированного в соответствии с дальностью R_n; 7 - амплитудно-частотный модулятор и синхронизатор; 8 - квадратурный фазовый детектор; 9 - синтезатор; 10 - накопитель с введением числа накапливаемых импульсов m_x=L_x/W_xT_r; 11 - коррелятор отстоящих во времени синтезированных азимутальных откликов с вычислением амплитуды и фазы результирующего отклика; 12 - вычислитель формирования азимутальной строки в амплитудном и скоростном изображениях с отсечкой (по необходимости) сигналов от неподвижных отражателей; a - ввод наклонной дальности; b - синхронизация, c - ввод числа накапливаемых импульсов; d - выход на двухканальный дисплей.

Измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой происходит следующим образом. Сигнал от антенны (1) поступает в СВЧ приемник (2), с выхода которого на несущей частоте f₀ он поступает на входы двух межпериодных автокорреляторов, состоящих из элементов задержки на период следования (3), фазоинверторов (5) и квадратурных фазовых детекторов (8), причем на вход второго автокоррелятора сигнал поступает через элемент задержки на два периода следования (4). Опорный (синтезирующий) сигнал на той же частоте f₀ формируется в элементе (6) с соответствующими параметрами амплитудной и частотной модуляции, обеспечиваемыми модулятором-синхронизатором (7), поступает на аналогичный сигнальному межпериодный автокоррелятор (3, 5, 8) и далее на входы видеочастотных синтезаторов (9). Прямой и задержанный сигналы с выходов квадратурных детекторов (8) поступают на те же синтезаторы (9), куда подается сигнал с выхода опорного квадратурного детектора (8). С выходов синтезаторов (9) сигналы поступают на входы когерентных накопителей заданного числа импульсов m_x (10), с выходов накопителей сдвинутые во времени синтезированные сигналы поступают на вход коррелятора (11), осуществляющего их комплексно-сопряженное перемножение и вычисляющего модуль и фазу результирующего сигнала, с выхода коррелятора калиброванные по интенсивности и скорости сигналы поступают на вычислитель (12), формирующий азимутальную строку РЛ изображения с выходом на двухканальный дисплей и осуществляющего функцию отсечки неподвижных отражателей в одном или в обоих каналах.

Источники информации

1. Объекты радиолокации. Обнаружение и распознавание. Под ред. А.В. Соколова / М., Радиотехника, 2007, глава 4: Радиолокационное изображение цели при апертурном синтезе со сверхвысоким разрешением радиолокатора с синтезированной апертурой, с.117-128.

2. Pettersson M.I. Detection of Moving Targets in Wideband SAR // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 2004, v.40, №3, pp.780-786.

3. Достовалов М.Ю., Неронский Л.Б., Переслегин С.В. Исследование поля скорости океанских течений по фазометрическим данным, полученным РСА космического аппарата «ERS» // Океанология, 2003, т.43, №3, с.473-480.

4. Neronsky L.B., Dostovalov M.Ju., Pereslegin S.V. The extended algorithms for Doppler centroid estimation // Proc. EUSAR-2004, Ulm, Germany, May 2004, v.2, pp.709-712.

5. Неронский Л.Б. Оценка разрешающей способности РЛС с синтезированной апертурой по переходным характеристикам и интервалу корреляции выходного сигнала // Радиотехника и электроника, 1975, №2, с.271-279.

6. Romeiser R., Runge H., Flament P. Towards an Operational Spacebome System for High Resolution Current Measurements in Coastal Areas // Oceans 2003 Proc., 2003, v.3, pp.1524-1530.

7. Gabele M., Brautigam В., Shuize D., Steinbrecher U., Nuria Т., Youns M. Fore and Aft Channel Reconstruction in the TerraSAR-X Dual Receive Antenna Mode // IEEE Trans. on Geosciense Remote Sensing, 2010, v.48. No 2, pp.795-806.

8. Romeiser R., Suchand S., Hartmut R., Steinbrecher U., Grimier S. First Analysis of TerraSAR-X Along-Track InSAR-Derived Current Fields // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, v.48. No 2, pp.820-829.

9. Верба B.C. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. M., Радиотехника, 2008, 432 с.

10. Takashi Fujimura. Along-track interferometric synthetic aperture radar / US Patent, Number 5.945.937, Data of patent Aug. 31, 1999.

11. Martin Suss, Werner Wiesbeck. Side-looking synthetic aperture radar system / ER Patent, Number 1.241.487. B1, Data of filing 15.03.2001.

12. Alberto Moreira, Gerhard Krieger, Josef Mittermayier. Satellite configuration for interferometric and/or tomographic remote sensing by means of synthetic aperture radar / US Patent, Number 6.667.884 B2, Date of Patent Jan. 13, 2004.

13. Paul Vincent. Using dynamic interferometric synthetic aperture radar (INSAR) to image fast-moving surface waves / US Patent, Number 6.911.931 B2, Data of patent Jun. 28, 2005.

Способ измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой, использующий азимутальный синтез двух принимаемых последовательно сигналов, отличающийся тем, что первый сигнал задерживают относительно второго на два периода следования импульсов, применяют черезпериодное вычитание фаз (дифференцирование) первого, второго и опорного сигналов в автокорреляторах, азимутальный синтез дифференцированных первого и второго сигналов, осуществляют в синтезаторах с подачей на них дифференцированного опорного сигнала, комплексно-сопряженные выходные сигналы синтезаторов подают на вход коррелятора, осуществляют калибровку квадрата модуля и фазы сигнала на выходе коррелятора, пропорциональных эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) и радиальной скорости отражателя, калиброванные сигналы подают на вычислитель, где формируется азимутальная строка амплитудного и скоростного радиолокационных изображений местности, и, при необходимости, производят отсечку сигналов неподвижных отражателей или же выборку отражателей с заданной скоростью.

Изобретение относится к геодезической системе глобального позицирования, обеспечивающей воздушно-базированное определение географических координат сопряженных точек изображения из изображений радара с синтезированной апертурой (SAR), при этом SAR изображения представлены в форме изображений Slant Range, и позиция съемки каждого SAR изображения известна, при этом из координат сопряженных точек изображения на SAR изображениях и соответствующих селекторных импульсов дальности определяют соответственно расстояние между каждой ячейкой разрешения на земной поверхности и каждой позицией съемки соответствующего SAR изображения, и на основании определенных расстояний и соотнесенных позиций съемки SAR изображений с применением эллипсоида WGS84 определяют географические координаты сопряженных точек изображения на SAR изображениях.

Радиолокационная система для летательных аппаратов // 2531255

Изобретение предназначено для обнаружения и определения координат с высокой точностью наземных неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности в широком азимутальном секторе.

Способ получения радиолокационного изображения участка земной поверхности и радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны (варианты) // 2526850

Изобретения могут быть использованы для получения радиолокационных изображений (РЛИ) земной поверхности с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА), размещаемых на космических аппаратах (КА).

Идентификация и анализ устойчивых рассеивателей в последовательности изображений, полученных с помощью sar // 2518903

Изобретение относится к способу идентификации и анализа устойчивых рассеивателей (PS) в последовательности цифровых изображений, полученных с помощью радиолокатора с синтезированием апертуры (SAR).

Радиолокационная станция с синтезированием апертуры и квазинепрерывным излучением // 2510685

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиолокационных системах, установленных на подвижных объектах для картографирования земной (морской) поверхности а также поверхностей других планет.

Способ оценки высоты полета летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности // 2499279

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим наведение на наземные цели или посадку ЛА по радиолокационным изображениям земной поверхности.

Блок приема и синхронизации // 2497148

Изобретение относится к приемному тракту радиолокационных систем и предназначено для обеспечения высокопроизводительной первичной цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени.

Устройство искажения радиолокационного изображения объекта // 2486538

Изобретение относится к области радиоподавления радиолокационных станций (РЛС), в частности, может быть использовано при разработке станций помех РЛС с синтезированной апертурой антенны (PCА).

Устройство искажения радиолокационного изображения объекта // 2486537

Радиолокационная система и способ для радиолокатора с синтезированной апертурой // 2485545

Высокоскоростная радиолиния передачи информации с космических аппаратов дистанционного зондирования земли с адаптивной бортовой аппаратурой // 2551900

Изобретение относится к радиоканалам передачи цифровой информации, конкретно, к космическим высокоскоростным радиолиниям (ВРЛ) передачи данных наблюдения с космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Техническими результатами являются повышение скорости передачи данных зондирования путем адаптации (оптимизации) бортовой аппаратуры ВРЛ к параметрам текущего сеанса связи за счет оптимизации использования энергетического бюджета, а также повышение оперативности ВРЛ за счет использования «памяти» радиоканала для организации передачи данных потребителям в последовательности, заданной оператором системы ДЗЗ. Суть изобретения заключена в установке перед каждым сеансом связи сигнально-кодовой структуры передаваемого потока, оптимальной к конкретным параметрам приемных технических средств и условиям сеанса для обеспечения максимального уровня сигнала на входе наземного приемника, допустимого международным регламентом радиосвязи, и поддержания его в течение сеанса связи вне зависимости от дальности путем скачкообразного изменения уровня мощности регулируемого усилителя по сигналам от формирователя дальности. Избирательная передача данных обеспечивается с помощью каталога данных, формируемого в процессе записи данных в «память» ВРЛ, через который оператор системы ДЗЗ управляет процессом сброса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ фронтального синтезирования апертуры антенны земной поверхности с исключением слепых зон в передней зоне с помощью многопозиционной радиолокационной системы // 2560082

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 навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности // 2564552

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА). Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильного определения положения ЛА по радиолокационным изображениям (РЛИ) земной поверхности и расширение условий возможного применения бортовых радиолокационных средств ЛА, обеспечивающих возможность навигации ЛА по РЛИ земной поверхности. Технический результат изобретения достигается путем формирования в полете ЛА радиолокационного изображения земной поверхности в системе координат ″наклонная дальность - доплеровская частота″, преобразования этого изображения в набор РЛИ в нормальной земной системе координат с учетом априорно формируемых поправок к данным о высоте полета ЛА, счисляемым навигационным комплексом летательного аппарата, и последующей взаимокорреляционной обработки сформированных РЛИ с заранее подготовленным опорным (эталонным) радиолокационным изображением. 5 ил.

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой доплеровской рлс с линейной антенной решеткой // 2569843

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам (РЛС) наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции с линейной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в зоне видимости РЛС в виде совокупности пространственных координат отражающих элементов поверхности при меньшем числе каналов обработки и для более широкой диаграммы направленности антенны. Способ заключается в определении пространственных координат отражающих элементов поверхности, расположенных в элементах разрешения дальности и доплеровской частоты, и основан на совместном применении селекции по доплеровской частоте и амплитудного метода измерения координат. 4 табл.

Способ экспериментальной проверки информационных и идентификационных возможностей доплеровских портретов воздушных объектов // 2571957

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для проверки идентификационных возможностей векторных одночастотных признаков распознавания объектов, к которым, в частности, относятся и доплеровские портреты воздушных объектов (ДП ВО). Достигаемый технический результат - повышение качества проверки идентификационных возможностей ДП ВО. Указанный результат обеспечивается привлечением к натурным экспериментам с реальными ВО дополнительной радиолокационной станции (РЛС), несущая частота которой отличается от частоты основной, используемой в экспериментах РЛС. Обе РЛС переводят в режим автоматического сопровождения по угловым координатам и дальности, и после отождествления отметок от ВО синхронно регистрируют отраженные ВО сигналы с помощью двухканального аналого-цифрового преобразователя, а затем сохраняют их в запоминающем устройстве в виде генеральных массивов амплитудно-фазовых отражений. Из генеральных массивов с параметрами отраженных сигналов выделяют синхронные и равные по числу элементов (длительности соответствующего интервала инверсного синтезирования) частные выборки отражений, из которых методом дискретного преобразования Фурье формируют комплексные спектральные вектора доплеровских портретов ВО и выделяют их огибающие, позволяющие сравнивать динамику эволюций структуры ДП, полученных в разных по частоте РЛС. 1 ил.

Радиолокационный способ определения высоты полета летательного аппарата // 2588105

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения высоты полета летательного аппарата над земной, водной поверхностью, над поверхностью различных планет, а также при взлете и посадке. Достигаемый технический результат - снижение погрешности измерения высоты при изменении направления излучения, балльности, появлении брызг, перемещении поверхности слоя воды. Сущность изобретения в том, что измерение высоты полета осуществляется способом, основанным на измерении протяженности облучаемой площадки с помощью радиовысотомера или бортового радиолокатора. В связи с тем что измерение дальности до каких либо радиолокационных отражателей, расположенных в пределах диаграммы направленности бортовой антенны не осуществляется, имеет место устранение причины появления погрешностей в известных радиовысотомерах. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов признаков идентификации с использованием метода сверхразрешения // 2589737

Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов (ДпП ВО) признаков идентификации, а именно частоты и амплитуды спектральных откликов, соответствующих рассеивающим центрам (РЦ) ВО. Достигаемый технический результат - высокая разрешающая способность по частоте, способствующая повышению информативности признаков идентификации, заключенных в структуре ДпП. Для достижения указанного результата методом линейного предсказания проводят проверку структуры ДпП ВО на возможное наличие в ней дополнительных спектральных составляющих, соответствующих РЦ на освещенной поверхности ВО, которые при проведении стандартной операции дискретного преобразования Фурье с комплексными значениями отражательной характеристики ВО по причине низкой разрешающей способности не выявляются. Данный способ позволяет в сформированных ДпП ВО наблюдать дополнительные спектральные отклики, что свидетельствует о повышении поперечного разрешения по частоте Доплера. 17 ил.

Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования с помощью такого устройства // 2595303

Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения, в миллиметровом диапазоне волн, которое обеспечивает реализацию способа исследования объекта, включает в себя модуль трансивера миллиметрового диапазона, содержащий антенную решетку, направляющее устройство рельсового типа, с которым соединен модуль трансивера. При этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование. При этом сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения выполнено с возможностью осуществления трехмерного сканирования. Направление сканирования может варьироваться путем изменения ориентации направляющего устройства рельсового типа. Технический результат заключается в упрощении конструкции и ускорении процесса сканирования объекта при помощи длин волн миллиметрового диапазона. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Радиокомплекс для систем дистанционного зондирования земли, устанавливаемых на космические аппараты // 2604355

Изобретение относится к космическим радиоканалам передачи цифровой информации. Сущность заявленного радиокомплекса заключается в организации радиоканала передачи оперативной управляющей информации (ОУИ) «Земля - КА» введением в бортовые и наземные программно-аппаратные средства на пунктах приема целевой информации радиокомплекса устройств формирования и передачи ОУИ на Земле и приема и выделения ОУИ на КА, что позволит минимизировать взаимодействие с центром управления полетами и сокращать время от приема заявок на дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) от потребителей и формирования программы зондирования до получения результатов ее реализации на КА, в течение текущего сеанса связи адаптировать во введенных на КА перестраиваемых блоках кодирования и модуляции сигнально-кодовую структуру информации к его условиям, избирательно запрашивать из всего объема информации наиболее информационно емкие данные зондирования (ДЗ) с помощью введенных на КА устройств анализа ДЗ и каталога ДЗ, а в наземную аппаратуру - устройств восстановления структуры бортового информационного потока. Радиокомплекс также содержит устройства обнаружения ошибок и перезапросов, повышающие достоверность данных путем перезапроса по каналу «Земля - КА» ошибочной информации. При этом бортовая и наземная аппаратура содержит многочастотные передающие и приемные устройства, многоволновые антенные облучатели при общем рефлекторе и блоки высокочастотных фильтров для максимизации скорости передачи данных путем их одновременной передачи в нескольких частотных диапазонах. Кроме того, радиокомплекс содержит аппаратуру автосопровождения на КА, упрощающую требования к КА в части программно-временного сопровождения бортовых антенн в сеансе связи с Землей. Достигаемый технический результат - увеличение объема передаваемых в сеансе ДЗ, повышение оперативности процессов планирования и проведения ДЗЗ, оптимизация процесса сброса ДЗ, а также повышение автономности функционирования радиокомплекса, что повышает эффективность системы ДЗЗ в целом. 3 ил.

Способ развертывания фазы при интерферометрической обработке информации от космических систем радиолокационного наблюдения земли // 2612322

Изобретение относится к области космического радиолокационного зондирования Земли, в частности к способу двумерного развертывания фазы при получении цифровых моделей рельефа земной поверхности по интерферометрическим парам радиолокационных изображений. Достигаемый технический результат - повышение точности цифровых моделей рельефа, формируемых в результате интерферометрической обработки, за счет предотвращения распространения ошибок развертывания фазы на значительную часть интерферограммы. Указанный результат достигается за счет того, что способ развертывания фазы включает восстановление градиента фазы на основе минимизации стоимости потоков в транспортной сети, ассоциированной с интерферограммой, только вдоль коротких линий разрыва фазы, соответствующих путям проведения потоков малой стоимости; выделение участков на интерферограмме, содержащих длинные линии разрыва фазы, осуществляемое в два этапа: сначала на основе анализа сюжета путем выявления наиболее резких изменений величины и направления наклона фазовой поверхности, а затем по паразитному градиенту, возникающему при восстановлении фазовой поверхности по весовому критерию наименьших квадратов; игнорирование градиента фазы на выделенных участках при восстановлении поверхности развернутой фазы; привлечение низкодетальной опорной информации о рельефе для восстановления среднего уровня фазы в крупных областях, изолированных участками с проигнорированным градиентом. 2 ил.