Диссертация (1102680), страница 2
Текст из файла (страница 2)
115ГЛАВА 5. Режим радиовидения на сверхширокополосном радаре с зондирующимимногочастотными сигналами ............................................................................................................ 116Введение ..........................................................................................................................................
1165.1. Описание экспериментального макета радара ..................................................................... 1165.2. Описание программного интерфейса .................................................................................... 1175.3. Обнаружение беспилотных летательных аппаратов ............................................................ 12145.4. Сканирование сцены местности с разных ракурсов ............................................................ 1255.5. Одновременное излучение частотных компонент ............................................................... 1295.6. Использование зондирующих ансамблей ортогональных сигналов ..................................
1305.7. Сверхразрешение в активном радиовидении........................................................................ 1315.8. Измерение аппаратной функции антенны ............................................................................ 132Результаты и выводы......................................................................................................................
135ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................................. 136СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................................................ 139ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................................................................
140БЛАГОДАРНОСТИ ........................................................................................................................... 1485ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияЗондирование объектов может быть пассивным и активным. В первом случаеиспользуются естественное отражение или собственное излучение. Системы, построенные наоснове пассивного зондирования, как правило, функционируют в инфракрасном, террагерцовомили миллиметровом диапазонах длин волн и, прежде всего, должны обладать приемниками свысокой чувствительностью.
В качестве примера можно привести работу [1], где изложенырезультаты разработки пассивной системы радиовидения трехмиллиметрового диапазона длинволн и представлены радиоизображения главного здания МГУ имени М.В. Ломоносова.Пассивные системы имеют высокую скрытность, вследствие отсутствия зондирующего сигнала,однако, в зависимости от метеоусловий могут быть малоэффективны. В свою очередь, активныесистемы в отличие от пассивных используют зондирующие сигналы и вследствие этого болееустойчивы к различным погодным условиям. Использование в радарах зондирующих сигналов сширокой и сверхширокой полосой частот позволяет создавать новые высокоинформативныерадиолокационные системы [2–6], функционирующие в режиме радиовидения цели [3, 6–8].Такие системы часто называют активными системами радиовидения. В качестве сигналов сосверхширокой полосой частот могут выступать радио/видео импульсы наносекунднойдлительности [2–4, 9–11].
Зондирующий короткий радиоимпульс при отражении от целираспадается на последовательность импульсов, каждый из которых соответствует отдельным ееэлементам [6, 12–13]. В результате, огибающая отраженного сигнала представляет собой наборимпульсов различной амплитуды, где положение импульсов на временной шкале содержитинформацию о геометрии цели, а значения амплитуд импульсов определяются величинойэффективной поверхности рассеивания отдельных ее элементов.
При сканировании по углупоявляется возможность восстановить форму цели.Цель работыЭкспериментальноеисследованиедвухнаправленийвсверхширокополосномзондировании коротким радиоимпульсом и широкополосным радиосигналом с большой базой.Были решены следующие задачи:1.1. Для проведения измерений разработана лабораторная установка трехсантиметровогодиапазона с зондирующими наносекундными радиоимпульсами.1.2.
Экспериментально исследована зависимость характера получаемого радиоизображенияв координатах «угол–дальность» от длительности зондирующих импульсов приоблучении модельных объектов простой геометрической формы.61.2.1. Проведены эксперименты по сканированию протяженного модельного объекта,установленного под разными ракурсами, радиоимпульсами различной длительности;построена вычислительная модель на основе принципа Гюйгенса–Френеля,позволившая качественно объяснить экспериментальные результаты.1.2.2. Проведены эксперименты с модельными объектами при различном количествеотражательных элементов и различном их взаимном геометрическом положении.2.1. Разработанисозданавтоматизированныйэкспериментальныймакетсверхширокополосной системы с зондирующими многочастотными сигналами.2.2.
Проведены эксперименты по сканированию реальных сцен (подстилающей поверхности)и по обнаружению малоразмерных целей на фоне (отражений от подстилающейповерхности) урбанизированной местности.Научная новизна1. Исследованы особенности отражения радиоимпульсов наносекундной длительности отмодельных объектов различной формы и различной конфигурации “отражательнойструктуры”.Экспериментальнополученыколичественныехарактеристики,описывающие возможность получения радиоизображения цели и степень егоинформативности.2. Впервыеприпомощииспользованиязондирующихмногочастотныхсверхширокополосных сигналов построены высокоинформативные радиоизображениясцен внутри зданий и в условиях плотно застроенной местности.3.
Экспериментально показана возможность обнаружения малоразмерных целей на фонемешающих отражений от объектов урбанизированной среды при помощи зондированиясверхширокополосными многочастотными сигналами.Практическая значимость работыПоказано, что радиолокационные системы с зондирующими многочастотными сигналамимогут быть использованы в урбанизированной среде, например, для обеспечения безопасностидвижения, в территориально распределенных системах охраны, в том числе для обнаружениялюдей и беспилотных летательных аппаратов малых размеров.
Также могут быть созданыкомпактные переносные системы рюкзачного типа для работы в горной и лесистой местности вусловиях плохой видимости. В результате, сверхширокополосный радар в совокупности свысоким угловым разрешением (например, при реализации алгоритма сверхразрешения) можетвыполнять функцию системы активного радиовидения.7Методология и методы исследованияИсследованиеособенностейпостроениясистемыактивногорадиовиденияосуществлялось на основе использования зондирующих сверхширокополосных сигналов двухтипов: наносекундных радиоимпульсов и многочастотных сигналов.
Эксперименты позондированию наносекундными радиоимпульсами проводились с модельными объектамиразличной формы и конфигурации “отражательной структуры”. Зондирование многочастотнымисигналами осуществлялось по реальным сценам (подстилающей поверхности) и помалоразмерным объектам и людям.Экспериментальные исследования проводились с использованием в качестве устройствгенерации и приема СВЧ излучения стандартного аналого–цифрового оборудования, чтопозволило сосредоточиться на особенностях работы экспериментального макета, не вдаваясь приэтом в детали разработки отдельных его блоков.Для проведения измерений был создан автоматизированный экспериментальный макетсверхширокополосной системы радиовидения.Положения, выносимые на защиту1.
Существенными факторами получения радиоизображений в системе с зондирующимирадиоимпульсами наносекундной длительности являются следующие:a. Если расстояние d между отражательными элементами объекта (с линейнымразмером L ) составляет d 0.1 , а пространственная длина l зондирующегорадиоимпульса l 2 L , тогда на приемнике наносекундного радара будутзарегистрированы отражения только от концов объекта, выступающих в данномслучае в роли рассеивателей, и картины радиовидения не получится.b. Если расстояние d между отражательными элементами объекта составляет0.1 d 3 , тогда могут быть пространственно разрешены отражательныеэлементы(илигруппыпространственнаядлинаотражательныхlэлементов)зондирующегоцели,длярадиоимпульсакоторыхсоставляет2 l 2 d 2 L .c.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
