×
24.07.2018
218.016.73f5

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ОТСЧЕТОВ В МНОГОКАНАЛЬНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ РЛС

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002661913
Дата охранного документа
23.07.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым импульсно-доплеровским радиолокационным станциям (РЛС), работающим в режиме узкополосной доплеровской фильтрации и предназначенным для наблюдения за наземными или воздушными объектами. Достигаемый технический результат - выделение спектральных отсчетов в доплеровских спектрах измерительных каналов в условиях колебания частоты. Указанный результат достигается за счет того, что в доплеровских спектрах измерительных каналов выделяются по определенному правилу наиболее правдоподобные непересекающиеся группы спектральных отсчетов, соответствующие объектам. Комплексные измерения каждой выделенной группы используются далее для определения пространственных координат этих объектов.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым импульсно-доплеровским радиолокационным станциям (РЛС), работающим в режиме узкополосной доплеровской фильтрации [1] и предназначенным для наблюдения за наземными или воздушными объектами. Традиционно в таких РЛС используется один пространственно-измерительный канал первичной обработки принимаемых антенной отраженных сигналов. На выходе тракта первичной обработки в каждом элементе разрешения дальности и доплеровской частоты получается комплексное измерение, амплитуда которого свидетельствует о наличии или отсутствии объекта отражения в пространственном объеме элемента разрешения.

Однако по двум координатам - дальность и доплеровская частоты невозможно определить пространственные координаты объекта. Существуют способы [2, 3] измерения пространственных координат элементов земной поверхности или объектов на поверхности, основанные на использовании нескольких пространственно-измерительных (в дальнейшем - измерительных) каналов первичной обработки по числу пространственно разнесенных приемных элементов антенной системы (АС). Запаздывание или опережение по фазе сигналов, принимаемых в приемных элементах АС, дает информацию о пространственном положении наземных или воздушных объектов.

Рассмотрим в качестве прототипа способ измерения координат элементов земной поверхности (или объектов на поверхности) в бортовой четырехканальной доплеровской РЛС [2]. Способ заключается в формировании на заданном промежутке времени синтезирования радиолокационного изображения участка земной поверхности в виде совокупности комплексных амплитуд (измерений) сигналов отражения в элементах разрешения дальности и доплеровской частоты одновременно в четырех измерительных каналах, определении тех частот, на которых амплитуда сигнала превышает порог обнаружения, и последующей обработке совокупности полученных измерений, приводящей к определению пространственных координат отражающих элементов земной поверхности.

К аналогичным действиям приводит и способ [3] формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской РЛС, который также можно рассматривать в качестве прототипа. Отличие [2] и [3] заключается лишь в разных правилах обработки четырех комплексных амплитуд. Определение доплеровских частот в [2] и [3], на которых амплитуда отраженного сигнала превышает порог обнаружения одновременно в четырех каналах, сопровождается выделением спектральных отсчетов (комплексных измерений), соответствующих этим частотам.

Рассмотренные способы-прототипы обладают следующим недостатком. При определении доплеровских частот, на которых амплитуда сигнала превышает порог обнаружения одновременно во всех измерительных каналах, предполагается, что флуктуация доплеровской частоты в каналах отсутствует. В действительности из-за колебаний доплеровской частоты при приеме отраженных сигналов в пространственно разнесенных элементах АС происходит «растекание» частот в соседних элементах разрешения частоты. Это приводит к появлению ложных спектральных отсчетов в доплеровских спектрах и изменению их амплитуды. Возникает проблема выделения в нескольких измерительных каналах спектральных отсчетов, соответствующих одним и тем же отражающим элементам - объектам, в условиях колебания частоты.

Технический результат направлен на устранение указанного недостатка.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа выделения спектральных отсчетов в многоканальной доплеровской радиолокационной станции (РЛС), заключающегося в выделении в доплеровских спектрах измерительных каналов РЛС спектральных отсчетов (комплексных измерений), соответствующих разным объектам отражения, и обработке полученных измерений, приводящей к определению пространственных координат объектов, отличающийся тем, что при выделении спектральных отсчетов в доплеровских спектрах измерительных каналов РЛС, в условиях колебания доплеровской частоты, формируют непересекающиеся группы спектральных отсчетов, взятых по одному из каждого спектра, и выбирают по критерию наименьшей суммы квадратов отклонения параметров групп относительно их среднего значения наиболее правдоподобные группы, соответствующие разным объектам отражения, выделенные отсчеты используют при определении пространственных координат объектов. Алгоритмически способ заключается в следующем.

1. В каждом q-м измерительном канале (, Q - число каналов) амплитуды доплеровских спектров , (N - количество частот в спектре) сравниваются с порогом р обнаружения полезного сигнала. Если , то формируется k-й элемент множества спектральных отсчетов в q-м канале Ωq, , (mq≤N, mq - число таких отсчетов). В результате образуются множества Ωq, . Параметры элементов множеств Ωq запоминаются как координаты точек в 3-мерном пространстве: x1(k,q)=jq(k) - доплеровская частота, - амплитуда спектрального отсчета, - его фаза (аргумент комплексного измерения).

2. На первом шаге q=1 рассматривается множество Ω1. Каждый k-й элемент этого множества дает начало ρ-й группы, для нее устанавливаются начальные значения показателя правдоподобия и оценок координат центра ρ-й группы:

I(ρ,1)=0, , .

Номера k-x элементов запоминаются в массиве K(ρ, 1)=р, .

3. Для последующих множеств Ωq (q=2, 3, …, Q) выполняются следующие операции.

3.1. Каждой ρ-й группе , полученной на предыдущем (q-1)-м шаге, ставятся в соответствие k-е элементы множества Ωq . Выбору подлежат лишь те элементы, частота которых x1 (k,q)=jq(k) удовлетворяет условию:

,

то есть попадает в доверительный интервал ρ-й группы, сформированной на предыдущем шаге. Интервал строится относительно экстраполированного значения частоты ρ-й группы на q-й шаг . Величина отклонения Δj выбирается с учетом возможных колебаний частоты (например: Δj=1 или 2).

Для таких k-x элементов вычисляется показатель правдоподобия, имеющий смысл суммы квадратов отклонений L-x координат точек относительно их среднего значения, взятых с определенными весами μLL>0), и вычисляемый по рекуррентной формуле

.

Веса μLL>0) выбираются эмпирически.

3.2. Показатель Ik сравнивается с порогом αq, который выбирается с учетом статистических свойств величины Ik. Если Ik≤αq, то k-й элемент множества Ωq присоединяется к ρ-й группе и она получает свое продолжение с новым порядковым номером g на q-м шаге (g=1, 2, …). Для g-й группы запоминается показатель качества: I(g,q)=Ik, уточняются оценки средних значений L-x координат по рекуррентной формуле

, ,

и запоминается номер присоединенного элемента: K(g,q)=k.

3.3. Если к ρ-й группе, полученной на предыдущем (q-1)-м шаге, не присоединен ни один из элементов множества Ωq , то эта группа считается неперспективной и не получает дальнейшего продолжения.

3.4. После выполнения операций п.п. 3.1-3.3 формируется nq наиболее перспективных групп с оценками параметров , , , показателями правдоподобия I(g,q) и номерами K(g,q) присоединенных к g-м группам элементов множества Ωq.

4. Для последнего номера q=Q после выполнения операций раздела 3 выделяются n наилучших непересекающихся ρ-x групп с наименьшими показателями I(gp,Q), . Выделение групп производится последовательно в порядке увеличения показателей I(g1,Q),I(g2,Q), … где g1 - номер первой выделенной группы, g2 - номер второй и т.д. После выделения ρ-й группы (ρ=1, 2, …) из оставшихся групп исключаются те, номера элементов которых совпадают с номерами элементов выделенной группы. Для этого используется массив запомненных номеров K(g,q), , . Допускается минимально количество π одинаковых элементов групп (например, π=1).

Операции п. 4 заканчиваются после выделения очередной ρ-й группы по признаку отсутствия оставшихся групп, при этом оценкой n является последний номер ρ: n=ρ.

5. Спектральные отсчеты , , , kρ=K(gρ,q), выделенных элементов множеств Ω1, Ω2, …, ΩQ передаются на алгоритмы оценивания координат.

Замечание. Возможно упрощение. Для этого вводятся ограничения:

а) к ρ-й группе, сформированной на (q-1)-м шаге, можно отнести только один k-й элемент множества Ωq, доставляющий показателю Ik наименьшее значение;

б) выбранный k-й элемент не может быть привязан к другой g-й группе.

Это исключает возможность размножения вариантов, но нарушает оптимальность выбора на последнем Q-м шаге в смысле критерия правдоподобия. Также отпадает необходимость проверки пересечений выбранных групп, так как каждый элемент множества Ωq в этом случае не может войти в состав более чем одной группы.

Выводы. Предложенный способ позволяет выделять спектральные отсчеты в доплеровских спектрах, полученных в нескольких измерительных каналах, в условиях колебания доплеровской частоты. Выделенные спектральные отсчеты, отнесенные к разным объектам отражения, подвергаются операциям определения пространственных координат объектов. Способ может быть использован в существующих доплеровских системах наблюдения за наземными и воздушными объектами.

Источники информации

1. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: учеб. пособие для вузов / под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2005, 368 с.

2. Патент RU 2534224 C1. Способ измерения координат элементов земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской РЛС.

3. Патент RU 2572357. Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской РЛС.

Способ выделения спектральных отсчетов в многоканальной доплеровской радиолокационной станции (РЛС), заключающийся в выделении в доплеровских спектрах измерительных каналов РЛС спектральных отсчетов (комплексных измерений), соответствующих разным объектам отражения, и обработке полученных измерений, приводящей к определению пространственных координат объектов, отличающийся тем, что при выделении спектральных отсчетов в доплеровских спектрах измерительных каналов РЛС, в условиях колебания доплеровской частоты, формируют непересекающиеся группы спектральных отсчетов, взятых по одному из каждого спектра, и выбирают по критерию наименьшей суммы квадратов отклонения параметров групп относительно их среднего значения наиболее правдоподобные группы, соответствующие разным объектам отражения, выделенные отсчеты используют при определении пространственных координат объектов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 88 items.
25.08.2017
№217.015.aafb

Способ восстановления изображений в двухканальной сканирующей системе

Изобретение относится к пассивным двухканальным сканирующим системам наблюдения с двумя приемниками, работающими в оптическом, инфракрасном или миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат направлен на восстановление пропущенных строк и столбцов искомой матрицы изображения с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612323
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0f

Способ формирования изображений объектов в двухканальной радиометрической системе

Изобретение относится к пассивным системам радионаблюдений за объектами с помощью двухканального сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн, и может быть использовано также в оптических системах инфракрасного диапазона. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612193
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.c638

Ионный источник для электростатического ракетного двигателя

Изобретение относится к области электростатических ионных двигателей. Ионный источник содержит ионные и электронные эмиттеры, изготовленные из серебра высокой степени чистоты в виде конусов или пирамид, выполняющих роль резервуаров рабочего вещества, причем поверхность ионных эмиттеров покрыта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618761
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.d0ba

Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д. Способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621386
Дата охранного документа: 05.06.2017
26.08.2017
№217.015.de01

Автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для автокомпенсации доплеровских сдвигов фазы пассивных помех. Предложен автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех, содержащий блок оценивания фазы, первый блок задержки, первый и второй блоки комплексного умножения, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624795
Дата охранного документа: 06.07.2017
26.08.2017
№217.015.de06

Способ обработки последовательности изображений для автоматического обнаружения танкера и оценивания его траекторных параметров при дозаправке в воздухе на фоне звездного неба

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в бортовых системах технического зрения, предназначенных для дозаправки в воздухе летательных аппаратов, в том числе и беспилотных, методом штанга-конус на фоне звездного неба. Технический результат –...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624828
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.df5a

Способ определения знака разности частот и устройство для его реализации

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке разности частот двух импульсных колебаний. Технический результат - повышение быстродействия. Способ определения знака разности частот основан на анализе знака и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625054
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df6a

Способ формирования периодических двуполярных колебаний с заданным фазовым сдвигом и устройство для его реализации

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для формирования периодических колебаний с заданным фазовым сдвигом. Достигаемый технический результат - реализация регулируемого фазового сдвига двуполярных колебаний одинаковых частот в диапазоне [0, 2] с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625047
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.e15e

Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля импульсного электронного пучка

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625601
Дата охранного документа: 17.07.2017
26.08.2017
№217.015.edba

Вычислитель для компенсации помех

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Технический результат заключается в повышении эффективности выделения сигналов движущихся целей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628907
Дата охранного документа: 22.08.2017
Showing 1-10 of 31 items.
27.11.2014
№216.013.0b00

Способ измерения координат элементов земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью (радиовидению) на базе четырехканальной доплеровской радиолокационной станции с четырехэлементной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - измерение координат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534224
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.01.2015
№216.013.1fb5

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности и воздушной обстановки с помощью антенной решетки

Изобретение относится к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью и воздушной обстановкой, работающим в режиме реального луча на базе плоской антенной решетки. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения объектов отражения в зоне обзора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539558
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.04.2015
№216.013.3c77

Способ измерения угловых координат воздушных целей с помощью доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным станциям (РЛС) наблюдения за воздушной обстановкой, работающим в режиме узкополосной доплеровской фильтрации. Технический результат направлен на однозначное измерение угловых координат обнаруженных воздушных целей в зоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546967
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.11.2015
№216.013.9550

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой доплеровской рлс с линейной антенной решеткой

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам (РЛС) наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции с линейной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в зоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569843
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.01.2016
№216.013.9f10

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции (РЛС) с четырехэлементной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572357
Дата охранного документа: 10.01.2016
13.01.2017
№217.015.7b59

Способ восстановления изображений объектов по разреженной матрице радиометрических наблюдений

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к радиотеплолокационным системам наблюдения за объектами с помощью радиометра со сканирующей по азимуту и углу места антенной. Достигаемый технический результат направлен на восстановление изображений объектов при шаге сканирования антенны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600573
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.8d73

Способ восстановления изображений при неизвестной аппаратной функции

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к радиотеплолокационным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра, а также может быть использовано в радиолокации, радиоастрономии и в оптико-электронных системах. Достигаемый технический результат - нахождение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604720
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.aafb

Способ восстановления изображений в двухканальной сканирующей системе

Изобретение относится к пассивным двухканальным сканирующим системам наблюдения с двумя приемниками, работающими в оптическом, инфракрасном или миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат направлен на восстановление пропущенных строк и столбцов искомой матрицы изображения с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612323
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0f

Способ формирования изображений объектов в двухканальной радиометрической системе

Изобретение относится к пассивным системам радионаблюдений за объектами с помощью двухканального сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн, и может быть использовано также в оптических системах инфракрасного диапазона. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612193
Дата охранного документа: 03.03.2017
26.08.2017
№217.015.d622

Способ определения аппаратной функции радиометра

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к пассивным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра, и может быть использовано для получения радиотеплового изображения различных объектов. Технический результат изобретения заключается в определении корректной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622899
Дата охранного документа: 21.06.2017
+ добавить свой РИД