Диссертация (1102680), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для расчета удельной ЭПР земных покровов проводились калибровочныеизмерения с использованием трехгранных уголковых отражателей, устанавливаемых наразличных расстояниях. В результате экспериментальных исследований в летний и осенний20периоды показано, что наличие листвы и травяного покрова приводит к ослаблению обратногоотражения.В работе [11] рассматриваются перспективы применения сверхкоротких импульсов вавиационных бортовых радиолокационных системах.В работах [12, 48–49, 55, 59–60] представлены разработки СШП радаров для медицинскихприменений – дистанционного и бесконтактного определения физиологических параметровчеловека (дыхание и сердечная деятельность).
Длительность излучаемого импульса в некоторыхиз описываемых образцов радаров составляет 2 нс. Разработан СШП радар для обнаружениядвижущихся и неподвижных людей, находящихся за преградами. В работе описаны результатыизмерений, полученные с радара, расположенного на расстоянии 1 м от кирпичной стенытолщиной 50 см.
Представлены сигналы от движущегося человека и от дыхания неподвижногочеловека (движения грудной клетки), находящихся за кирпичной стеной. Такой радарспециального назначения позволяет обнаруживать террористов в помещениях при проведенииконтртеррористических операций. Этот радар имеет и гражданское применение при проведенииспасательных мероприятий по оперативному обнаружению живых людей в завалах жилыхдомов.
Также создан СШП радар для измерения скорости и местоположения железнодорожныхвагонов на путях сортировочной станции.В работе [61] теоретически исследована моноимпульсная локация объектов сиспользованием мощных радиоимпульсов наносекундной длительности. Оценена энергетикарадиоканала на основе формулы радиолокации. Приведены результаты расчета дальностиработы короткоимпульсного локатора в зависимости от мощности излучаемого сигнала. В работе[62] исследован спектр сверхширокополосного зондирующего импульса при моноимпульснойлокации.1.3.
Сверхширокополосные многочастотные радиолокаторыКак было изложено выше, одним из направлений сверхширокополосной радиолокацииявляется использование многочастотных сигналов с последовательным или одновременнымизлучением частотных компонент [4, 13]. В [63] описывается радар, использующиймногочастотный сигнал с неортогональными компонентами. Отдельными генераторамиформируются одновременно 8 излучаемых несущих частот. Данные сигналы смешиваются ссинусоидальным сигналом, сгенерированным схемой прямого цифрового синтеза частоты дляполучения дополнительного сдвига по частоте на каждой несущей (поочередно применяется 16сдвигов). Таким образом, было обеспечено перекрытие диапазона частот 400–4845МГц с шагомпо частоте 35 МГц.
Импульсный отклик получался путем обратного преобразования Фурье21накопленного частотного отклика. Разрешение по дальности составило 3 см. Максимальнаядальность действия: 4.3 м (обусловлена шагом перестройки частоты). Время сканирования: 2 мс.Для существенного повышения скорости сканирования и дальности действия РЛС можетбытьиспользовансигналOFDM(OrtogonalFrequencyDivisionMultiplexing–мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов), содержащийодновременно множество несущих частот [64–65]. Сигналы на данных поднесущих являютсяортогональными по частоте, что позволяет проводить независимое измерение комплексногокоэффициента передачи канала на поднесущих.Сигналы OFDM нашли широкое применение в системах беспроводной связи [66–68].
Темне менее, такие сигналы лишь в последнее время начали применяться в радиолокации [4, 13, 64–65, 69–70].В [69] предложена радиолокационная система, состоящая из OFDM-приемопередатчика иантенны с частотным сканированием. Направление излучения и приема такой антенны зависитот частоты сигнала. Сигнал OFDM используется для обеспечения сканирования по углу:направление излучения и приема для каждой поднесущей OFDM будет различным, такимобразом, возможно одновременное измерение импульсного отклика для множества углов.
Накаждой поднесущей используется стандартный радиолокационный сигнал (радиоимпульс,сигнал с ЛЧМ и др.).В [70] исследуется детектирование наличия/отсутствия цели в определенном направлениипри наличии радиолокационных помех (сигналов, отраженных от посторонних статичныхобъектов). Сигнал представляет собой импульс OFDM с адаптивными параметрами. Данныйсигнал используется для повышения характеристик детектирования по сравнению содночастотным зондированием: наличие множества несущих позволяет уменьшить вероятностьложнойтревогииувеличитьвероятностьправильногообнаружения.Решениеоналичии/отсутствии цели принимается на основе принципа максимального правдоподобия. Сиспользованием статистического моделирования методом Монте-Карло показано, чтоприменение OFDM-сигналов по сравнению с ЛЧМ позволяет увеличить вероятностьправильного обнаружения более чем в 2 раза.
В [70] не рассматривается определение расстояниядо цели и скорости ее движения, построение импульсных откликов.В [64–65] описываются возможности по комбинированию радаров и систем передачиинформации, использующих OFDM. В качестве зондирующего сигнала используется выборкарадиочастотного сигнала телекоммуникационной системы, модулированного передаваемыминформационным сигналом.
Данный сигнал после отражения от объектов принимаетсяприемником, осуществляющим сравнение переданного и принятого сигналов. Расстояние доцели соответствует сдвигу фазы на каждой несущей OFDM, а скорость движения – сдвигу22частоты. Эти параметры оцениваются в соответствии с принципом максимальногоправдоподобия. Осуществляется построение временного отклика при помощи обратногопреобразования Фурье. В [64] приводятся результаты экспериментальных испытаний описаннойсистемы – диаграмма распределения скоростей и расстояний до объектов, в качестве которыхвыступали движущийся автомобиль и неподвижный уголковый отражатель, находящиеся в полезрения системы.
Система успешно различала объекты и осуществляла определение скоростидвижения.Недостатком описанных в [64–65] систем является небольшая ширина полосы частот,ограниченная тактовой частотой аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогово (ЦАП)преобразователей, и, соответственно, невысокое разрешение по дальности.В работе [4] теоретически исследованы свойства многочастотных СШП-сигналов,полученыобобщенныефункциинеопределенностиприменительнокклассическимодноканальным и пространственно многоканальным радиолокационным системам.В работе [71] применительно к задаче зондирования через преграды сравнивается два типарадаров: короткоимпульсный и со ступенчато-частотной модуляцией.
При анализе обеих системрассматриваются такие параметры, как: ширина зондирующего импульса (соответственно,ширина полосы для частотного радара), интервал дискретизации, отношение сигнал/шум иколичество уровней дискретизации. В качестве результатов работы представлены минимальныезначения, необходимые для каждой системы.В работе [72] рассматривается построение радара с зондирующими квазинепрерывнымисигналами со ступенчато-частотной модуляцией. Приведена блок-схема такого радара.Исследуется метод разделения по дальности множественных целей с одинаковой скоростью.1.4. Сверхширокополосные радиолокаторы с синтезированием апертурыВ [19–20] рассматриваются принципы построения и приводятся результаты разработкибортовых широкополосных/сверхширокополосных систем с синтезированной апертурой,имеющих высокое разрешение (порядка одного метра) в поперечном направлении.Теоретическим и экспериментальным исследованиям радиолокационных характеристикобъектов при зондировании сверхширокополосными сигналами посвящена работа [8].
В нейприведены результаты инверсного синтезирования радиолокационных изображений целей.Описаны методы калибровки радиолокационных изображений с использованием эталонныхобъектов. Представлены инверсно синтезированные радиоизображения макетов беспилотноголетательного аппарата в масштабе 1:4 с разрешением 7 см по продольной и поперечнойкоординатам, а также модели самонаводящегося снаряда с разрешением 5 мм по обеимкоординатам.23В работе [73] при помощи СШП радара с зондирующими видеоимпульсамидлительностью 30 пс (полоса 0.85 – 22 ГГц) и алгоритма инверсного синтеза апертуры полученырадиоизображеия объектов (металлической пластины с отверстиями, ножниц и другие) сразрешением менее чем 1 мм.
В представленной работе измерения проводились в закрытомпомещении, паразитные сигналы (развязка между передающей и приемной антеннами,отражения от стен и потолка) были исключены при помощи метода временной обработки или“Time Domain”. Для повышения точности измерений выполнялась калибровка оборудования припомощи измерения отклика от сферы диаметром 5 см. Также выполнялась процедуракомпенсации импульсного дрейфа путем уменьшения фазовой ошибки. В результате, временнойджиттер составил менее чем 3 пс, что соответствует пространственному размеру 1 мм.В [74] представлены результаты разработки СШП системы с режимом синтеза апертуры.В качестве источника и приемника сигнала выступает векторный анализатор цепей.
Вэкспериментальных исследованиях использовалась полоса перестройки частоты 6 ГГц с шагом1.25 МГц. Максимальная дальность распространения составила 800 нс *c/2. Разрешение подальности составило 2.5 см. Передающая и приемная антенны устанавливались на мобильныйробот, двигающийся по прямой линии. В результате, были получены радиоизображения двухцилиндров и пластин, устанавливаемых перед стеной и за ней, и изображение самой стены. Такжебыли проведены эксперименты по обнаружению алюминиевых вставок внутри гипсокартоннойстены и деревянных вставок в гипсовой стене.Работы [75–76] посвящены исследованию особенностей формирования трехмерныхрадиолокационных изображений.
В качестве зондируемой цели был выбран объект кубическойформы, находящийся на фоне поглотителей СВЧ диапазона.1.5. Распознавание целиСущественный вклад в области радиолокационного распознавания воздушных целей внесЯ.Д. Ширман [77]. Под руководством Ширмана в 1957 – 1958 гг. была создана первая РЛС сосжатием импульсов. Передатчик излучал ЛЧМ импульсы длительностью 6 мкс с девиациейчастоты 5 МГц. В 1962 – 1964 гг. проводятся локационные эксперименты с зондирующими ЛЧМимпульсами с шириной спектра 72 МГц и длительностью 2 мкс (коэффициент сжатия 144).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
