Диссертация (1102680), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Измеряетсякомплексная частотная характеристика среды, умножается на спектр эквивалентного короткогозондирующего импульса и выполняется обратное преобразование Фурье во временную область.В результате, вычисляются дальностные портреты (огибающая временной формы отраженногосигнала), эквивалентные тем, что получаются при зондировании сцены короткими импульсами.Дальностные портреты, измеренные косвенно, при каждом угле поворота антенной системыпозволяют получать радиоизображения сканируемых сцен.В ходе работы получены радиоизображения урбанизированной местности внутри и внездания. Полученные радиоизображения достаточно точно совпадают с картой местности.

Принебольшой мощности зондирующего сигнала (~100 мВт) была продемонстрирована устойчиваяработа радара на расстояниях до 60 м.Реализованный метод имеет большую энергию зондирующего сигнала и высокуючувствительность и, как следствие, – высокий динамический диапазон. Также имеется рядконструктивных схемотехнических преимуществ перед короткоимпульсными радарами.116ГЛАВА 5.

Режим радиовидения на сверхширокополосном радаре сзондирующими многочастотными сигналамиВведениеВ главе 4 были описаны результаты локационных экспериментов по зондированию сценквазинепрерывными монохроматическими сигналами, дискретно перестраиваемыми по частотев сверхширокой полосе частот.

Недостатки коротких импульсов были преодоленыиспользованием многочастотных сигналов с СЧМ модуляцией. Полученные радиоизображениядостаточно точно совпадают с картой местности. Учитывая преимущества использованиямногочастотных сигналов, в настоящей главе представлены результаты разработки исоздания автоматизированного экспериментального макета радара с полосой перестройки от8 до 12 ГГц, функционирующего в режиме радиовидения.

Приведены результаты экспериментови обозначена перспектива дальнейшего развития.5.1. Описание экспериментального макета радараЭкспериментальный макет состоит из антенной системы, векторного анализатора цепей(ВАЦ) и управляющего персонального компьютера с программным обеспечением. Фотографияэкспериментального макета приведена на рисунке 5.1а, трехмерный чертеж – на рисунке 5.1б,схема – на рисунке 5.1в, а фотографии основных механических узлов – на рисунке 5.2.АС представляет собой опорно-поворотное устройство с двумя рупорными антеннами П623 (передающей и приемной) и электронным блоком управления (БУ).

ОПУ имеет возможностьповорота по азимуту в секторе углов 175 градусов и по углу места в секторе 50 градусов.Рупорные антенны имеют полосу частот 0.85–17.44 ГГц. Ширина диаграммы направленностиантенны в области частоты 10 ГГц составляет около 10 градусов.ВАЦRohde&SchwarzZVA-24путемпоследовательнойперестройкичастотызондирующего монохроматического сигнала позволяет измерять комплексную (амплитуда ифаза) частотную характеристику в диапазоне частот от 10 МГц до 24 ГГц.ПК в автоматическом режиме управляет всей системой (рисунок 5.1в), установленное нанем разработанное программное обеспечение позволяет: 1) управлять ОПУ АС; 2) управлятьВАЦ через порт Ethernet; 3) обрабатывать цифровые данные с ВАЦ (метод обработки был описанв разделах 4.1 и 4.2); 4) выполнять получевую отрисовку в реальном масштабе времени.1175.2.

Описание программного интерфейсаПрограммный интерфейс управления радаром позволяет устанавливать:Параметры вращения ОПУ АС: пределы сканирования по азимуту и углу места, шагсканирования, динамические параметры (скорость и ускорение вращения);Параметры зондирующего сигнала: диапазон перестройки по частоте, шаг по частоте,полосу измерения несущей, мощность, возможность накопления сигнала;Вид оконной функции, используемой при обработке: окно Блэкмена–Харриса (4-хчленное, -92 дБ), окно Гаусса, окно Ханна или прямоугольное окно;Параметры отображения секторального индикатора: дальность (минимальная имаксимальная) и параметры шкалы цветов распределения интенсивности отраженногосигнала.Программный интерфейс оснащен управляющими кнопками:Калибровка ОПУ – позволяет калибровать ОПУ по азимуту и углу места по концевымвыключателям с последующей установкой поворотных частей в нулевые положения;Стоп – позволяет останавливать устройство в процессе калибровки;Сканирование – интерфейс переключается в режим секторального индикатора радара ивыполняется сканирование по ранее заданным параметрам;Снятие тока удержания – позволяет снимать ток удержания с шаговых двигателей длявозможности ручного поворота ОПУ АС;Определение нулевой дальности – позволяет для выбранного шага сканированияопределить нулевую дальность для использования ее в дальнейших измерениях ииндикации;Снятие тока удержания по азимуту – необходимо для возможности ручной установкиОПУ АС в произвольное положение для дальнейшей Нормировки амплитуды попредположительно максимальному значению.

Тем самым во время работы радара будетотрисовыватьсярадиолокационноеизображениесучетомпредварительногонормировочного значения, а после выполнения сканирования изображение будетперенормировываться по абсолютному максимуму.Разработаннаясистемаполностьюавтоматизированаипозволяетполучатьрадиолокационные изображения в реальном масштабе времени. Фотография программногоинтерфейса управления радаром приведена на рисунке 5.3.118а)б)в)Рисунок 5.1. Сверхширокополосный многочастотный радар: а) фотография экспериментального макета, б)трехмерный чертеж ОПУ АС, в) структурная схема радара.119Рисунок 5.2. Фотографии узлов ОПУ АС.120Рисунок 5.3.

Программный интерфейс управления радаром.1215.3. Обнаружение беспилотных летательных аппаратовВ работе проводились испытания по обнаружению зависшего в воздухе беспилотноголетательного аппарата (БПЛА) на фоне урбанизированной местности. Роль БПЛА выполняликвадрокоптер с линейным размером около 35 см и гексокоптер с размером около 80 см.Зондирующий сигнал перестраивался в полосе частот 8–12 ГГц. Сканирование в угловом секторе60 градусов выполнялось примерно за одну минуту.На рисунке 5.4 представлены радиоизображения а) сцены местности и б) той же сцены сБПЛА, зависшем в воздухе на высоте около 3м.

На рисунке 5.4б на дальности 20м и углах азимутаот -5 до -25 градусов видно отражение от БПЛА, а на дальности около 26 м и углах азимута от 0до 10 градусов присутствует отражение от оператора (дистанционно управляющего летательнымаппаратом), находящегося в этой позиции в момент сканирования.На рисунке 5.5 представлено радиоизображение сцены местности и зависшего в воздухеБПЛА (квадрокоптер), полученное при фиксированном угле места 25 градусов, на дальностиоколо 30м и высоте 16м (высота определялась при помощи приемника спутниковогопозиционирования, установленного на БПЛА), углы азимута – от -8 до -23 градусов.На рисунке 5.6 представлены радиоизображения (при угле места 25 градусов) а) сценыместности; б) БПЛА (квадрокоптер), зависшего в воздухе на дальности около 50м и высоте 23м;в) БПЛА (гексокоптер), зависшего в воздухе на дальности около 60м и высоте 25м.

На рисунке5.7 представлены радиоизображения (при угле места 25 градусов) а) сцены местности и б) БПЛА(гексокоптер), зависшего в воздухе на дальности около 70м и высоте 30м.БПЛА различных размеров устойчиво обнаруживались на дальностях около 100м,проведение испытаний на больших расстояниях не позволила плотная застройка местности.122а)б)Рисунок 5.4. Обнаружение БПЛА: а) сцена местности без БПЛА; б) зависший в воздухе БПЛА на дальности около20м (азимут от -5 до -25 градусов).Рисунок 5.5.

Обнаружение БПЛА, зависшего в воздухе на дальности около 30м (азимут от -8 до -23 градусов).123а)б)в)Рисунок 5.6. Обнаружение БПЛА: а) сцена без БПЛА; б) БПЛА (квадрокоптер) на дальности около 50м; в) БПЛА(гексокоптер) на дальности около 60м.124а)б)Рисунок 5.7. Обнаружение БПЛА: а) сцена без БПЛА; б) БПЛА (гексокоптер) на дальности около 70м.1255.4. Сканирование сцены местности с разных ракурсовНа рисунке 5.8 представлены результаты сканирования сцены в полосе перестройкизондирующего сигнала: б) 9.5–10.5 ГГц, в) 8–12 ГГц – с ракурса, как на фотографии на рисунке5.8а. На полученном радиоизображении (рисунки 5.8б и 5.8в) видны четкие отражения от окон сметаллическими решетками (№5).

Также можно отметить, что на высоте нескольких метров надобъектом (№1) имеется шесть равноудаленных оконных проемов с соответствующимиуглублениями в стене здания, которые эффективно отражают ЭМ излучение. Это четко видно нарадиоизображениях.На радиоизображениях (рисунки 5.8б и 5.8в) можно отметить наличие многократныхпереотражений, которые могут быть удалены при помощи дополнительного сканирования сдругой позиции и наложением полученных изображений друг на друга. На рисунках 5.9.1 и 5.9.2представлены результаты (полоса перестройки зондирующего сигнала 9.5–10.5 ГГц),полученные при перемещении экспериментального макета радара вдоль прямой линии длиной35 м и сканировании сцены через каждые 5 м. На радиоизображениях видно, что отражения отстационарных объектов сцены неподвижны, а переотражения появляются в разных местах взависимости от позиции, с которой выполняется сканирование.

Характеристики

Список файлов диссертации