Диссертация (1102680), страница 24
Текст из файла (страница 24)
В результате, это позволяет получить радиоизображение цели в координатах«угол–дальность». Радиоизображение, при этом, формируется на первичном индикаторе радарабез дополнительной обработки, из дальностных портретов, измеряемых в процессе сканированияпо углу. Таким образом, достоинством короткоимпульсной локации является сравнительнаяпростота обработки сигналов.2. Разработана и собрана экспериментальная установка для проведения локационныхизмерений с зондирующими радиоимпульсами длительностью до 1.5 нс на несущей частоте 10ГГц. Проведены эксперименты по сканированию модельных объектов радиоимпульсамиразличной длительности (1.5 нс, 3 нс и 6 нс).
Исследована форма отраженного сигнала и характерполучаемых радиоизображений в зависимости от длительности зондирующих радиоимпульсов ихарактеристик облучаемых объектов.2.1. Проведены эксперименты по сканированию протяженного модельного объекта,установленного под разными ракурсами, радиоимпульсами различной длительности (1.5 нс, 3 нси 6 нс).
Экспериментальные результаты представлены на графиках в координатах: угол –временная задержка. Предложена теоретическая модель на основе принципа Гюйгенса–Френеля,позволившая качественно объяснить экспериментальные результаты.Показано, что при зондировании объекта радиоимпульсами длительностью 1.5 нс еголокальные центры рассеивания (два конца) разрешаются по времени, и форма отраженногосигнала представляет собой два импульса, разнесенных по временной шкале.
При постепенномувеличении длительности зондирующего радиоимпульса отражения от центров рассеиванияначинают сливаться и радиовидение становится невозможным.Картина отраженного сигнала в координатах: угол места – временная задержка –позволяет определить ракурс расположения цели и расстояния до ее отдельных элементов –центров рассеивания.В результате показано, что форма отраженного сигнала зависит от длительностизондирующего радиоимпульса и расстояния между локальными центрами рассеивания.1372.2.Экспериментальноисследованымеханизмыотражениярадиоимпульсовнаносекундной длительности от модельных объектов.Если расстояние между отражательными элементами объекта составляет порядка однойдлиныволныЭМизлучения,тогданаприемникенаносекундногорадарабудутзарегистрированы отражения только от концов объекта, и картины радиовидения не получится.Показано, что отражательные элементы цели могут быть пространственно разрешены вслучае, если расстояние между ними составляет несколько длин волн (возможность разрешения).Если расстояние между отражательными элементами объекта составляет несколько длин волнЭМ излучения и сравнимо/или больше разрешающей способности (по дальности) зондирующегорадиоимпульса,тогдапоявляетсявозможностьполучитьдостаточноинформативноерадиоизображение в координатах: угол – дальность.При использовании более длинного зондирующегорадиоимпульса происходитинтерференция отраженного сигнала от ближайших отражательных элементов и возникаетпространственное размазывание отклика.При использовании достаточно короткого зондирующего радиоимпульса возможнополучить информацию об “отражательной структуре” цели.
Степень дискретности изображениябудет зависеть от длительности импульса.3. Использование зондирующих коротких радиоимпульсов имеет ряд недостатков: малаяэнергияизлучаемогосигнала;сложностьсозданиягенераторовмощныхимпульсовдлительностью порядка 1 нс; необходимость применения в приемном тракте высокоскоростныхдетекторов высокой чувствительности; необходимость высокоскоростного аналого-цифровогопреобразования высокой разрядности и некоторые другие. Эти недостатки могут бытьпреодоленыприпомощииспользованиязондирующихмногочастотныхсигналов:квазинепрерывных монохроматических сигналов, дискретно перестраиваемых по частоте всверхширокой полосе частот, или сигналов с одновременным излучением частотных компонент.Для этого измеряется комплексная частотная характеристика среды между передатчиком иприемником, умножается на спектр эквивалентного (длительность обратно пропорциональнаширинеполосыперестройки)зондирующегорадиоимпульса,выполняетсяобратноепреобразование Фурье.
В результате, вычисляются дальностные портреты (огибающаявременной формы отраженного сигнала), эквивалентные тем, что получаются при зондированиисцены короткими импульсами. Дальностные портреты, измеренные косвенно, при каждом углеповорота антенной системы позволяют получать радиоизображения сканируемых сцен.В связи с этим разработан и создан автоматизированный экспериментальный макетсистемы радиовидения, функционирующий на основе метода последовательного излучения138частотных компонент в полосе частот 8–12 ГГц, и приведены результаты зондирования реальныхобъектов.4. Получены радиоизображения урбанизированной местности внутри и вне здания,которые достаточно точно совпадают с картой местности.
Проведены испытания пообнаружению малоразмерных целей. При небольшой мощности зондирующего сигнала (~100мВт) была продемонстрирована устойчивая работа радара на расстояниях до 100 м.Реализованный метод имеет большую энергию зондирующего сигнала и высокуючувствительность и, как следствие, – высокий динамический диапазон. Также имеется рядконструктивных схемотехнических преимуществ перед короткоимпульсными системами. Времясканирования пространства при одновременном излучении частотных компонент может бытьуменьшено до нескольких секунд.5. Создание экспериментального макета системы радиовидения со ступенчато-частотноймодуляцией показывает, что системы с зондирующими многочастотными сигналами (приодновременном излучении частотных компонент) могут быть использованы в урбанизированнойсреде, например, для обеспечения безопасности движения, в территориально распределенныхсистемах охраны, в том числе для обнаружения людей и БПЛА малых размеров.
Также могутбыть созданы компактные переносные радары рюкзачного типа для работы в горной и лесистойместности в условиях плохой видимости.139СПИСОК СОКРАЩЕНИЙАС – антенная системаАЦП – аналого-цифровой преобразовательБПФ – быстрое преобразование ФурьеБПЛА – беспилотный летательный аппаратБУ – блок управленияВАЦ – векторный анализатор цепейДНА – диаграмма направленности антенныДОР – диаграмма обратного рассеянияКВП – коаксиально-волноводный переходЛЧМ – линейно-частотная модуляцияМО – модельный объектНО – направленный ответвительОПУ – опорно-поворотное устройствоПК – персональный компьютерПП – подстилающая поверхностьПФ – полосовой фильтрРЭБ – радиоэлектронная борьбаСВЧ – сверхвысокие частотыСЧМ – ступенчато-частотная модуляцияСШП – сверхширокополосныйУО – уголковый отражательФАР – фазированная антенная решеткаЦАП – цифро-аналоговый преобразовательЭМ – электромагнитныйЭПР – эффективная поверхность рассеиванияOFDM – Ortogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с ортогональнымчастотным разделением каналов140ЛИТЕРАТУРА1.
Пирогов Ю.А., Гладун В.В., Тищенко Д.А., Тимановский А.Л., Шлемин И.В., Джен С.Ф.Сверхразрешение в системах радиовидения миллиметрового диапазона. // Журналрадиоэлектроники:электронныйжурнал,2004.№3.URL:http://jre.cplire.ru/jre/mar04/3/text.html2. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационныхизмерений. – М.: Радио и связь, 1989.
– 192 с.3. Скосырев В.Н., Ананенков А.Е. Применение сверхкороткоимпульсных сигналов в РЛСмалой дальности. – М.: Эдитус, 2015. – 138 с.4. Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационныхсистем. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012.
– 279 с.5. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. – М.: Радио и связь,1985.6. Wehner D.R. High-Resolution Radar. – 2nd edition. – Boston, London: Artech House, 1995.7. Обнаружение и распознавание объектов радиолокации. Коллективная монография / Подред. А.В. Соколова. – М.: Радиотехника, 2006. – 176 с.8.
Радиолокационные характеристики объектов. Методы исследования. (Научная серия«Конфликтно-устойчивые радиоэлектронные системы») Монография / Под ред. С.М.Нестерова. – М.: Радиотехника, 2015. – 312 с.9. Бадулин Н.Н., Бацула А.П., Губанов В.П., Климов А.И., Коровин С.Д., Мельников А.И.Радиолокатор с наносекундным зондирующим импульсом.
// Приборы и техникаэксперимента, 1998. №6. С. 111–114.10. Ultrawideband Radar Applications and Design // Edited by James D. Taylor. – Boca Raton,London, New York: CRC Press, 2012.11. Меркулов В.И., Сузанский Д.Н., Чернов В.С. Перспективы применения сверхкороткихимпульсных сигналов в авиационных бортовых радиолокационных системах. // Антенны,2014. Выпуск 10 (209). С.
11–20.12. Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары. Особенности и возможности. //Радиотехника и электроника, 2009. Т. 54, №1. С. 5–31.13. Jankiraman M. Design of Multi-Frequency CW Radars. – Raleigh, NC: SciTech Publishing Inc.,2007. pp. 351.14. Стрюков Б.А., Лукьянчиков А.В., Маринец А.А., Федоров Н.А.
Короткоимпульсныелокационные системы. // Зарубежная радиоэлектроника, 1989. №8. С. 42–59.15. Осипов М.Л. Сверхширокополосная радиолокация. // Радиотехника, 1995. №3. С. 3–6.14116. Скосырев В.Н., Осипов М.Л. Особенности и свойства короткоимпульсной радиолокации.// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Спец.
выпуск «Радиоэлектроника», 1999. №4. С. 21–30.17. Скосырев В.Н., Нуждин В.М., Коновальцев А.В., Ананенков А.Е. Технологиясверхкороткоимпульсной радиолокации. Состояние и тенденции развития. // сб.“Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике”, 2006, Муром.18. Скосырев В.Н.
Повышение информативности радиолокационных систем на основетехнологий сверхширокополосных сигналов. // Журнал радиоэлектроники: электронныйжурнал, 2012. №7. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jul12/9/text.html19. Авиационные системы радиовидения. (Научная серия «Бортовые аэронавигационныесистемы») Монография / Под ред. Г.С. Кондратенкова. – М.: «Радиотехника», 2015. – 648с.20. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования / Под ред. В.С.Вербы.
– М.: Радиотехника, 2010. – 680 с.21. Анисимов Н.В., Гладун В.В., Котов А.В., Криворучко В.И., Павлов Р.А., Пирогов Ю.А.,Тищенко Д.А. Пассивная система ближнего радиовидения. // IV Всероссийская научнотехническая конференция “Радиолокация и радиосвязь”, 2010. С. 232–236.22. Гладун В.В., Котов А.В., Криворучко В.И., Павлов Р.А., Пирогов Ю.А., Тищенко Д.А.Системаближнегопассивногорадиоэлектроники:радиовиденияэлектронный3-ммжурнал,диапазона.2010.№7.//ЖурналURL:http://jre.cplire.ru/jre/jul10/2/text.html23.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
