Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности

Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИАГРАММЫ РАССЕЯНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, содержаищий соединенные последовате льно когерентный передатчик и передающую антенну, М приемных антенн и М-канальный приемник, который включает в себя гетеродин и каждый канал которого содержит соединенные последовательно смеситель, усилитель промежуточной частоты, синхронный детектор, фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, первые входы смесителей и выходы аналогоцифровых преобразователей являются соответствующими входами и выходами Мканального приемника, вторые входы смеси телей и синхронных детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходами гетеродина, вход которого является одним из выходов М-канального приемника и соединен с вторым выходом когерентного передатчика , выходы приемных антенн соединены с соответствующими входами Мканального приемника, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия , приемные антенны расположены на линии , перпендикулярной заданному вектору скорости подвижного обьекта, на котором расположен пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности, в который введены М-канальный блок оценок пространственно-временной корреляции сигналов, блок усреднения оценок, фурье-преобразователь и блок нормализации, М вь)ходов М-канального приемника соединены с соответствующими входами М-канального блока оценок пространственно-временной корреляции сигналов, (К+1)М выходов которого соединены с соответствукзщими входами блока усреднения оценок, выходы которого соединены с соответствующими входами Фурье-преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормализации , выход которого является выходом пространственно-временного измерителя. (Л 2. Измерительно п. 1, отличающийс с я тем, что М-канальный блок оценок пространственно-временной корреляции сигналов содержит в каждом канале соединенные последовательно К элементов задержки и К+1 перемножителей, вход первого элемента задержки каждого канала о ю о соединен с первым входом первого перемножителя канала и является соответствующим входом М-канального блока оценок пространственно-временной корреляции СА сигналов, выходами которого являются выVI ходы всех его перемножителей, вход каждого последующего перемнржителя соединен с выходом предыдущего элемента задержки своего канала, а вторые входы всех перемножителей М-канального блока оценок пространственно-временной корреляции сигналов соединены с входом первого элемента задержки канала, соответствующего одной из крайних приемных антенн пространственно-временного измерителя диаграммы рассеяния случайной поверхности.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 S 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3407362/09 (22) 22.03.82

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 30.12.92. Бюл. hb 48 (71) Московский ордена Ленина и ордейа

Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е.И, Оноприенко (56) Применение цифровой обработки сигналов./Под ред, Э. Оппенгейма. — M.: Мир, 1980, с. 268.

Оноприенко E,È. Цифровая обработка радиосигналов, отраженных от земной поверхности. M. Журнал АН СССР "Исследование Земли из Космоса", 1981, й. 4, с. 86, рис. 2. (54)(57) 1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИАГРАММЫ РАССЕЯНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, содержащий соединенные последовательно когерентный передатчик и передающую антенну, М приемных антенн и М-канальный приемник, который включает в себя reтеродин и каждый канал которого содержит соединенные последовательно смеситель, усилитель промежуточной частоты, синхронный детектор, фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, первые входы смесителей и выходы аналогоцифровых преобразователей являются соответствующими входами и выходами Мканального приемника, вторые входы смесителей и синхронных детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходами гетеродина, вход которого является одним из выходов М-канального приемника и соединен с вторым выходом когерентного передатчика, выходы приемных антвнн соединены с соответствующими входами Мканального приемника, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, приемные антенны расположены на ли„„5U 1090137 A l нии, перпендикулярной заданному вектору скорости подвижного объекта, на котором расположен пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности,. в который введены M-канальный блок оценок пространственно-временной корреляции сигналов, блок усреднения оценок, фурье-преобразователь и блок нормализации, М выходов M-канального приемника соединены с соответствующими входами М-канального блока оценок пространственно-временной корреляции сигналов, (К+1)М выходов которого соединены с соответствующими входами блока усреднения оценок, выходы которого соединены с соответствующими входами Фурье-преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормализации, выход которого является выходом пространственно-временного измерителя.

2. Измерительпо и. 1, отл ича ю щи йс я тем, что M-канальный блок оценок пространственно-временной корреляции . сигналов содержит в каждом канале соединенные последовательно К элементов задержки и К+1 перемножителей, вход первого элемента задержки каждого канала соединен с первым входом первого перемножителя канала и является соответствующим входом М-канального блока оценок пространственно-временной корреляции сигналов, выходами которого являются выходы всех его перемножителей, вход каждого последующего перемножителя соединен с выходом предыдущего элемента задержки своего канала, а вторые входы всех перемножителей M-канального блока оценок пространственно-временной корреляции сигналов соединены с входом первого элемента задержки канала, соответствующего одной из крайних приемных антенн пространственно-временного измерителя диаграммы рассеяния случайной поверхности.

1090137

20

30

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может использоваться в измерительной аппаратуре для радиолокации земной поверхности при измерении ее радиолокационных характеристик.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема предложенного пространственноо-временного измерителя диаграммы рассеяния случайной поверхности; на фиг. 2 — структурная электрическая схема

M-канального блока пространственно-временной корреляции сигналов.

Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности содержит когерентный передатчик 1, передающую антенну 2, приемные антенны

3, М-канальный приемник 4, смесители 5, усилители 6.промежуточной частоты, синхронные детекторы 7, фильтры 8 нижних частот, аналого-цифровые преобразователи 9, гетеродин 10, М-канальный блок.11 оценок пространственно-временной корреляции сигналов, блок 12 усреднения оценок, Фурье-:преобразователь 13 и блок 14 нормализации. .М-канальный блок оценок пространственно-временной. корреляции сигналов содержит первые элементы 15 задержки, вторые элементы 16 задержки, К-е элементы

17 задержки, первые перемножители 18; вторые перемножители 19, К-е перемнажи- 35 тели 20 и.(К+ 1)-е перемножители 21.

Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной. поверхности работает следующим образом. 40

Подвижкой объект, на борту -которого установлен пространственно-временной измеритель. диаграммы рассеяния случайной поверхности, совершает горизонтальный полет, причем вектор скорости подвижного объекта .перпендикулярен линии расположения приемных антенн 3. Ко герентный передатчик 1 через передающую антенну 2 излучает по направлению к земной поверхности сверхвысокочастотные квазинепрерывные колебания, которые представляют собой импульсные сигналы с малой скважностью 2 — 30, что обеспечивает необходимую развязку между передающей антенной 2 и приемными антеннами 3. Отра>кенные от земной случайной поверхности сигналы принимаются приемными антеннами 3 и постуйают на входы М-ка-. нальнеого приемника 4, Широкие диаграммы направленности передающей и приемных антенн 2 и 3 обеспечивают одновременный прием сигналов в широком диапазоне углов, то есть максимальное быстродействие. Число приемных антенн М определяется необходимой точностью пространственной дискретизации, так при М = 20 ошибка дискретизации не превышает 107;.

Поступившие на входы M-канального приемника 4 отраженные от земной поверхности сигналы преобразовываются в смесителях 5 в сигналы промежуточной частоты, усиливаются в усилителях б промежуточной частоты и подвергаются синхронному детектированию в синхронных детекторах 7, выходной сигнал которого поступает на входы фильтров 8 нижних частот.

Поскольку на вторые входы смесителей 5 и синхронных детекторов 7 поступают с выходов гетеродина 10 сигналы, когерентные сигналам передатчика 1, на выходе синхронных детекторов 7 образуются допплеровские флюктуации отраженных сигналов, ширина спектра которых равна

Уф. =(2 — 3).V Щ Л, где М вЂ” эффективная ширина диаграммы рассеянного случайной поверхности; V — вектор скорости подвижного. объекта; il — длина волны.

Полосу фильтров 8 нижних частот выбирают

-примерно равной или несколько большей ширины спектра допплеровских флуюктуаций отраженных сигналов. Напримео при

Ъ 0,1 M. (Л6р)мз»с =.1 рад, и V = 8 10 M/с, использование искусственного спутника в качестве подвижного объекта, ширина спектра допплеровских флюктуаций будет находиться в пределах 160 240 кГц. Выходные сигналы фильтров 8.нижних частот поступают на аналого-цифровые преобразователи

9, в которых он преобразуется в цифровой код с минимальным шагом временного квантования (ф»в)мин = 1/(2 Жфл)мв»с = (2 - 3) 10 С, (2) Выходной цифровой сигнал аналого-цифровых преобразователей 9 поступает на входы M-канального блока 11 оценок пространственно-временной корреляции сиг-. налов, в котором формируются цифровые сигналы, пропорциональные "мгновенным" значениям пространственно-временной корреляции. в дискретные моменты времени t при дискретных значениях задержки г» для всех чисел m и k, то есть

1090137

В(<иь тк tn) = 01(Х1, tn) Um(Л Хпь t> -тк),(3) где и = О, 1, 2, 3, .... n> — номера. отсчетов х cos --,г-(0ц.2.V г + 01Лк.,) 1.п =Ми

В(х, rg} =,, В(х„, rg, ти); (4) п =-1 с игналов;

5 где Ug, Vj — дискретные значения аргументов

Пи = Ти/ Л кв количество отсчетов На 0 vt Vприg = О, +1. + 2, + 3...Д + омакс. интервале измерения t, и J =О, ч-1, + 2, +.3, ..., +)макс;

Таким образом, формирование сигна- C1 — коэффициент пропорциональнолов, пропорциональных В(Ь< и, .гк, ти), осу- . сти, определяющий калибровку пространстществляется одновременно и идентично во 10 венно-временного измерителя случайной всех каналах M-канального блока 11.оценок поверхности; пространственно-временной корреляции, в Х-.длина волны; каждом из которых цифровые сигналы, Ч вЂ” модуль вектора скорости подвижновзятые в моменты времени t„, последова- го объекта; тельно задерживаются на интервалы вре- 15 .U и Ч вЂ” нормированные декартовы координаты. Выходной сигнал Фурье-преобмени тк = Ьгк, .где к1 принимает . разователя нормализуется в блоке 14 нормализации в соответствии со следуюкаждои задержки все сигналы перемножа- 20 ются с одним сигналом, считывающимся

Ko opb1A рациональнО взять npv C (U V) С, 1+(У+Ч

m = 1 или m = М, то есть сигнал, принятый ЯиеР(ЪР р любой крайней приемной антенной 3, причем отсчитанный также в моменты времени 25 где Cp(U V) — измеряема диаграмма paccetn для всех n = 1, 2, 3, ..., Пи. Сигналы с: ЯниЯ в ноРмированных декартовых кооРдивыхода М-канального блока 11 оценок пространственно-временной корреляции сиг- С вЂ” постоянная калибровки; налов, пропорциональные "мгновенным" P(U V) = dP(V U)(ds(U V) — пр с Р значениям корреляции, отдельно усредня- 30 венная пло™ость потока. ются по и в блоке 12 усреднения оценок, Таким обРаэом, опеРац Я ноРмировки Учиобразуя на выходах этого блока сигналы, .тывает фоРмУ диагРаммы пеРедающей анпропорциональные пространственно-вре- тен н ы 2 gnep(U V) форму диаграммы менной корреляции., определяемой выраже- приемных антенн 3 дир(0 Ч), размеры отранием 35 жающих площадок бз(0 V},,öaëüíîñòü действия до отражающих площадок. .Технико-экономический эффект предложенного пространственно-временного измерителя диаграммы рассеяния случай40

Эти сигналы в цифровом. виде поступа- быстродействия измерений, так по сравнеют на входы Фурье-преобразователя одно-. нию с базовым объектом предложенное усвременно для всех m и k, s котором тройство обладает на порядок большим осуществляется операция в соответствии с . быстродействием, кроме того, предложенвыражением 45 нь|й простран твенно временной измери

-тель диаграммы рассеяния случайной поверхности позволяет уменьшить габариты и массу устройства, 1090137

Риг.1

Составитель

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M.Ìàêñèìèøèíåi.

Редактор Л.Письман

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 570 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5