Результат интеллектуальной деятельности: Способ увеличения дальности радиовидения без увеличения уровня излучаемой мощности

Изобретение относится к области радиовидения и может быть использовано при проектировании радиотехнических комплексов обнаружения предметных помех движению транспортных средств, действие которых основано на восстановлении «оптического» изображения объекта по его радиоголограмме.

Известен способ формирования радиоголограммы (Сафронов Г.С., Сафронова А.П. Введение в радиоголографию. М., «Сов. Радио», 1973, с. 12, с. 213, рис. 3.8), основанный на облучении объекта полностью поляризованной электромагнитной волной W₁, формировании радиоголограммы объекта путем последовательной во времени регистрации дискретного амплитудно-фазового распределения отраженной от объекта электромагнитной волны W₂ по некоторой пространственной области, при этом фаза отраженной электромагнитной волны W₂ измеряется относительно фазы источника возбуждения электромагнитной волны W₁, а для снижения уровня помех на выходе отдельного канала регистрации используется супергетеродинный метод усиления и детектирования слабых сигналов.

К недостаткам способа относится большая интегральную мощность зондирующего сигнала, пропорциональная четвертой степени дальности обнаружения объекта, и малая дальность обнаружения при приемлемой мощности облучающей волны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования радиоголограммы объекта является способ (разработанный в московском авиационном институте (МАИ) kaf407@mai.ru), заключающийся в облучении переднего по направлению движения перемещающегося аппарата сектора пространства, приеме и обработке отраженного от препятствия сигнала. Способ основан на установке облучателя переднего обзора и приемника отраженного сигнала малогабаритной интегрированной всепогодной информационно-измерительной бортовой системы радиовидения на перемещающемся объекте. Система предназначена для обзора переднего сектора местности в условиях ограниченной оптической видимости (тумана, снега, дождя, пыли, высокой задымленности и т.п.), когда контроль пути следования перемещающегося аппарата по данным других оптических, ИК- и прочих датчиков затруднен либо невозможен. Применение способа обеспечивает предупреждение столкновений перемещающегося аппарата с препятствиями в условиях плохой видимости.

Недостатком способа является ограниченная дальность действия, определяемая приемлемой мощностью зондирующего сигнала, которая, например, при необходимой дальности обнаружения, определяемой тормозным путем перемещающегося аппарата 1,5 км, указывает для прототипа величину около 65 Вт непрерывной СВЧ мощности на частоте 39 ГГц, что чрезвычайно много.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является увеличение дальности радиовидимости без увеличения уровня излучаемой мощности.

Техническим результатом изобретения является увеличение дальности формирования радиоголограммы объекта (радиовидимости объекта) на пути следования передвигающегося аппарата при сохранении низкого уровня излучаемой мощности.

Это достигается тем, что в известном способе формирования радиоголограммы объекта, заключающемся в облучении переднего по направлению движения перемещающегося аппарата сектора пространства, приеме и обработке отраженного от препятствия сигнала, облучение и прием осуществляют по крайней мере с одного беспилотного автономного аппарата с радиоканалом приема и передачи данных между ним и перемещающимся аппаратом, в направлении движения перемещающегося аппарата перед ним на удалении, меньшем дистанции устойчивого радиоканала приема и передачи данных между перемещающимся и беспилотным автономным аппаратами, осуществляют движение беспилотного автономного аппарата, облучают передний по направлению движения перемещающегося аппарата сектор пространства, производят прием отраженного от препятствия сигнала, а данные облучающего, отраженного от препятствия сигнала и обработанные данные передают по радиоканалу на перемещающийся аппарат и принимают решение об обнаружении препятствия.

Сущность предлагаемого способа заключается в уменьшении расстояния между объектом наблюдения и апертурой его облучения и приема, которая установлена на беспилотном автономном аппарате, который, в свою очередь, выдвинут к объекту наблюдения по направлению движения перемещаемого аппарата. При этом, в соответствии с основным уравнением радиолокации, уменьшается необходимая интегральная мощность зондирующего сигнала, пропорциональная четвертой степени дальности обнаружения объекта. Протяженная область наблюдения за вероятными объектами на пути следования передвигающегося аппарата обеспечена системой беспилотных автономных аппаратов, которая формируется их разнесенным вдоль направления движения взаимным положением и удалением от передвигающегося аппарата, каждый из которых находится на удалении, меньшем дистанции устойчивого радиоканала приема и передачи данных между перемещающимся и беспилотным автономным аппаратами.

Радиоголограмма формируется облучением объекта (препятствия), приемом отраженного от него сигнала, сравнением облучающего и отраженного сигналов и формированием радиобраза (радиоголограммы) объекта наблюдения. Радиообраз формируется в перемещающемся аппарате.

Система разнесенных вдоль направления движения передвигающегося аппарата беспилотных автономных аппаратов, которая формируется их взаимным положением и удалением от передвигающегося аппарата, обеспечивает наблюдение за вероятными помеховыми объектами на всем пути следования передвигающегося аппарата в пределах действия установленных на каждом из них бортовых систем радиовидения. Участок пути следования передвигающегося аппарата, обеспеченный действием системы радиовидения беспилотных автономных аппаратов, выбран из условия эффективного действия системы торможения передвигающегося аппарата.

К примеру, применение предложенного способа формирования радиоголограммы объекта на железнодорожном транспорте при тормозном пути 1 км с использованием малогабаритной интегрированной всепогодной информационно-измерительной бортовой системы радиовидения, работающей в пределах от 1 до 250 м, требует создания системы как минимум из четырех беспилотных автономных аппаратов, каждый из которых перекрывает участок пространства от 1 до 250 м. При этом достаточная мощность сигнала облучателя на каждом автономном беспилотном аппарате составит около 100 мВт.

С увеличением мощности сигнала беспилотных автономных аппаратов можно уменьшить их число, а при уменьшении мощности сигналов облучения объекта - число требуемых для формирования радиоголограммы препятствия беспилотных автономных аппаратов возрастает.

Беспилотные автономные аппараты на железнодорожном транспорте можно реализовать на основе, например, системы автономных объектов, движущихся по рельсам с опережением перед локомотивом (например, дрезин), но более эффективным является применение в качестве беспилотных автономных аппаратов - беспилотных мультикоптеров, оснащенных малогабаритными интегрированными всепогодными информационно-измерительными бортовыми системами радиовидения. В последнем случае, ориентируясь на дальность радиообзора в пределах нескольких десятков метров, необходимая интегральная мощность передатчика малогабаритной интегрированной всепогодной информационно-измерительной бортовой системы радиовидения составит около нескольких десятков мВт. Это приемлемо для установки на беспилотных мультикоптерах с ограниченным ресурсом энергоотдачи.

Система беспроводной передачи данных с беспилотных автономных аппаратов на передвигающийся аппарат, который снабжен оборудованием для приема данных с беспилотных автономных аппаратов, обеспечивает на передвигающемся аппарате возможность формирования картины объектов на пути его следования, необходимую для принятия решения о прекращении движения (торможении).

Применение предложенного способа обеспечивает увеличение дальности радиовидимости объекта на пути следования передвигающегося аппарата при сохранении низкого уровня излучаемой мощности.