×
09.06.2018
218.016.5c06

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В АКТИВНОЙ ЛОКАЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов с использованием инструментов сверхразрешения для применения в информационно-измерительных системах, основанных на обработке отраженного от объекта локации сигналов, то есть акустической локации и гидролокации, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости. Указанный результат достигается тем, что способ реализуется операциями приема эхосигналов отдельными элементами антенной решетки, предварительным их усилением, фильтрацией и оцифровкой, после чего цифровые сигналы фильтруют согласованными с формой зондирующих сигналов фильтрами и передают их в блоки обработки, обеспечивающие сверхразрешение по ключевым характеристикам эхосигналов и объектов, таких как частота, дальность, скорость и пеленг. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов, и может быть использовано в информационно-измерительных системах и системах РЛС, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей с использованием инструментов сверхразрешения на фоне импульсных, широкополосных и распределенных в пространстве помех в радиолокации, гидролокации или других аналогичных системах.

В настоящее время для повышения технических показателей РЛС, работающих в режимах пассивного распознавания слабоконтрастных целей, нередко при цифровой обработке сигналов используют устройства сверхразрешения - Кейпона, Берга, Борджотти-Лагунаса и др., которые позволяют значительно увеличить разрешение станции как по дальности, так и по углу, но из-за необходимости учета параметров исходной посылки реализация указанных алгоритмов при активных режимах работы РЛС весьма затруднительна.

Из уровня техники известна «МОБИЛЬНАЯ ТРЕХКООРДИНАТНАЯ РЛС ОБНАРУЖЕНИЯ» по патенту на полезную модель РФ №96664, в которой реализованы операции приема эхосигналов вибраторами активной фазированной антенной решетки, прохождения принятых эхосигналов через антенные переключатели и малошумящие усилители приемо-передающего модуля, оцифровки, а также цифровой обработки сигнальными процессорами, которые формируют диаграммы направленности и выдают необходимую информацию потребителям.

Указанный аналог имеет недостатки, в частности невысокую разрешающую способность, обусловленную невозможностью применения при цифровой обработке сигналов инструментов сверхразрешения как следствие невозможности обработки сигналов от каждого элемента антенны независимо, и невысокую помехоустойчивость, которая обусловлена неоптимальным приемом эхосигналов (отсутствием согласованных с зондирующим сигналом фильтров).

Также из уровня техники известно «УСТРОЙСТВО ПЕЛЕНГАЦИИ МАЛОЗАМЕТНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ» по патенту РФ на изобретение №2343500, в котором реализованы операции приема эхосигналов группами антенн, работающих в азимутальной плоскости, а также группами антенн, работающих в угломестной плоскости, построения двух корреляционных функций сигналов с двух групп антенн, и по указанным функциям определяют азимут и угол места цели.

Приведенному аналогу присущи все вышеуказанные недостатки.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение «СПОСОБ ПЕЛЕНГОВАНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ» по патенту US 6567034, включающий операции приема эхосигналов отдельными элементами антенной решетки, оцифровки и передачи их в блок обработки, реализующий сверхразрешение по ключевым характеристикам эхосигналов, при этом в блоке обработки формируют оценочную ковариационную матрицу цифровых данных, производят разложение сформированной матрицы по собственным векторам, а также преобразуют собственные векторы в соответствии с применяемым инструментом сверхразрешения для определения местоположения объекта.

Недостатком прототипа является невозможность его использования при активной локации, так как он разработан только для пассивной локации, а также неоптимальный прием эхосигналов (отсутствие согласованной фильтрации), которые ограничивают разрешающую способность определения местоположения объекта.

Техническим результатам изобретения является повышение разрешающей способности определения местоположения объектов при активной локации, повышение помехоустойчивости и чувствительности обнаружителя, а также обеспечение возможности применения в активной локации при цифровой обработке сигналов инструментов сверхразрешения по ключевым характеристикам эхосигналов объектов, а именно по дистанции, пеленгу и частоте.

В предлагаемом способе технический результат достигается тем, что после приема эхосигналов отдельными элементами антенной решетки, усиления, фильтрации, оцифровки (предварительная обработка сигнала) сигнал поступает на вход блока согласованной с зондирующим сигналом фильтрации на сигналы от каждого элемента антенной решетки, после чего поступает в блок обработки, реализующий сверхразрешение по ключевым характеристикам эхосигналов.

С выхода блока обработки данные передают в блок обнаружителя, в котором происходит обнаружение цели, или в интерфейс представления данных оператору и/или в различные по назначению автоматизированные системы управления с индикацией ключевых характеристик эхосигналов и объектов.

Новизной изобретения является новая совокупность известных из уровня техники операций, которая позволяет совместить преимущества использования оптимальной фильтрации эхосигналов (согласованный с зондирующим сигналом фильтр) и возможности инструментов сверхразрешения по ключевым характеристикам эхосигналов и объектов.

На фиг. 1 представлена блок-схема локатора, реализующего заявляемый способ локации, где 1 - элементы антенной решетки, 2 - блоки предварительной обработки эхосигналов, 3 - согласованные фильтры, 4 - блок обработки, 5 - обнаружитель, 6 - объект локации.

Каждый из блоков предварительной обработки эхосигналов 2 включает последовательно соединенные предварительные полосовые фильтры, усилители и АЦП.

В качестве согласованных фильтров 3 использованы либо линейные оптимальные фильтры, импульсные характеристики которых сформированы исходя из спектральных характеристик зондирующих сигналов, либо корреляционные приемники.

В блоках обработки 4 реализованы инструменты сверхразрешения эхосигналов по их параметрам и ключевым параметрам объектов 6 (частота, скорость, дальность и угол), такие как элементы сверхразрешения Берга, Кейпона, Борджотти-Лагунаса, отношения Рэлея и другие [1, 2].

В блоке обнаружителя 5 реализован критерий оптимального наблюдателя (Байес, Винер, Колмогоров, …), детектор огибающей по каждому наблюдаемому направлению или многомерный энергетический обнаружитель [3].

Локатор работает следующим образом.

Элементы антенной решетки 1 принимают эхосигнал от объекта 6 и передают их в блоки предварительной обработки 2, в которых сигналы усиливают, фильтруют полосовыми фильтрами и оцифровывают АЦП.

Цифровые сигналы с выходов блоков 2 поступают на вход согласованных фильтров 3 по каждому элементу 1 антенной решетки, импульсные характеристики фильтров согласованы со спектральными характеристиками зондирующих сигналов. Сигналы на выходе согласованных фильтров 3 реализуют оптимальное отношение энергии эхосигнала к энергии помех [4].

Результатом работы блоков 4 является пеленгационный рельеф, то есть отношение интенсивности сигнала в зависимости от направления сканирования. Для формирования пеленгационного рельефа инструментами сверхразрешения использовано скользящее окно длительностью, сопоставимой с длительностью эхосигнала. Такой подход позволяет для каждой дистанции сканирования получать свой пеленгационный рельеф, при этом на каждом рельефе будут присутствовать как помехи, так и полезный сигнал. Последовательность пеленгационных рельефов по дистанции сканирования обеспечивает получение трехмерного графика, в качестве осей содержащего углы сканирования, дистанцию сканирования и соответствующую каждой описанной координате точку пеленгационного рельефа, то есть интенсивность приходящего с данного направления и дистанции сигнала.

Критерием для обнаружения сигнала в блоке 5 является поиск ограниченного по времени и обособленного по углу пеленга сигнала. При сложной форме объекта локации 6 отраженный сигнал содержит несколько «бликов», что позволяет определить координаты каждого блика по дистанции и пеленгу, а также геометрию протяженных в пространстве объектов, например, морских надводных или подводных кораблей.

Далее с выхода обнаружителя 5 информацию в виде набора пеленгационных рельефов передают на интерфейс представления информации оператору или в автоматизированные системы управления (на чертеже не указаны), в которых выделяют и представляют первичные локационные параметры объекта 6 - дистанция, пеленг и скорость.

При изменении зондирующего сигнала изменяют импульсные характеристики согласованных фильтров 3, при этом операции по местоопределению объектов 6 повторяют в описанной последовательности.

Таким образом, добавление блока согласованной фильтрации 3 увеличивает отношение сигнал-помеха на входе блоков обработки 4, улучшает разрешающую способность гидролокатора при обнаружении объектов на фоне близко расположенных по пространству помех, а также повышает помехоустойчивость и чувствительность обнаружителя.

Использование согласованных фильтров 3 позволяет в активной локации при цифровой обработке сигналов применять инструменты сверхразрешения по ключевым характеристикам эхосигналов и объектов 6.

Внедрение вышеописанного способа в информационно-измерительные системы может значительно снизить их стоимость благодаря обеспечению возможности использования более простой и дешевой конфигурации антенной решетки при заданных ТТХ обнаружения объектов 6 за счет повышения разрешающей способности, помехоустойчивости и чувствительности.

В нашем техническом решении предлагается сверхразрешение по всем первичным ключевым координатам цели - дистанции, пеленгу и частоте, что достигается проведением дополнительной обработки сигнала, в том числе с использованием пеленгационных рельефов. Из уровня техники известны отдельно методы сверхразрешения по первичным координатам, которые используются в пассивной локации, отдельно известны согласованные с зондирующим сигналом фильтры, которые используются в активной локации, а наше техническое решение предлагает совместить эти решения для получения нового результата - повышение точности определения координат цели в активной локации. Сверхразрешение по углу места и пеленгу является существенным преимуществом перед конкурирующими радиолокационными и гидролокационными станциями и дает дополнительный технический результат в повышении точности определения не только дистанции, но и пеленга и частоты, то есть радиальной скорости объекта.

Источники информации

1. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. - М.: Радио и связь, 2003. - 200 с.

2. Roy R., Kailath Т. ESPRIT - estimation of signal parameters via rotational invariance techniques. "IEEE Trans. Acoust., Speech and Signal Process." 1989, Vol. 37, No. 7.

3. Малышкин Г.С. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов. Том 1. Оптимальные методы. - СПб.: Электроприбор, 2009. - 400 с.

4. Мюнье Ж., Делиль Ж.Ю. Пространственный анализ в пассивных локационных системах с помощью адаптивных методов. //ТИИЭР, 1987, т. 75, №11.

Способ обнаружения объектов в активной локации инструментами сверхразрешения, при котором эхосигнал принимают отдельные элементы антенной решетки, затем его усиливают, фильтруют, оцифровывают и передают в блок обработки, реализующий сверхразрешение эхосигнала по дистанции, отличающийся тем, что после предварительной обработки эхосигналы от отдельных элементов антенной решетки дополнительно фильтруют согласованными с формой зондирующих сигналов фильтрами, затем они поступают на входы блока обработки, в котором дополнительно реализованы элементы сверхразрешения по углам места, пеленга (пеленгационный рельеф) и по частоте, с выхода блока обработки уточненные ключевые характеристики каждого обнаруженного эхосигнала, а именно дистанция, пеленг и частота, поступают на автоматизированные системы управления.
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В АКТИВНОЙ ЛОКАЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 23.
25.08.2017
№217.015.ab55

Гидроакустический измеритель местоположения необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области средств позиционирования необитаемого подводного аппарата (НПА) по его гидроакустическому полю, в частности на мобильных полигонах для отработки НПА при отсутствии гидроакустического маяка на его борту. Для повышения точности измерения скорости шумящего НПА и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612329
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.c1fb

Корпус судна туннельного типа с демпфирующими пластинами

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструированию корпуса судна туннельного типа. Предложен корпус судна туннельного типа, имеющий надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным по крайней мере с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617876
Дата охранного документа: 28.04.2017
19.01.2018
№218.016.061a

Система пассивного отвода тепла реакторной установки

Система пассивного отвода тепла относится к области атомной энергетики, предназначена для отвода остаточных тепловыделений от реакторной установки и может быть использована в системах пассивного расхолаживания реакторных установок без потребления внешних источников энергии. Система пассивного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631057
Дата охранного документа: 18.09.2017
19.01.2018
№218.016.0679

Способ оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях

Изобретение относится к способу оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях. Для осуществления способа генерируют варианты функциональной и организационной структуры системы управления (СУ) бортовой интеллектуальной системой (БИС), моделируют режимы функционирования СУ БИС...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631127
Дата охранного документа: 19.09.2017
10.05.2018
№218.016.4b85

Секция корпуса подводного аппарата

Изобретение относится к области судостроения, а именно к конструкциям корпусов подводных аппаратов. Предложена секция корпуса подводного аппарата, содержащая наружный корпус и внутренний корпус. Наружный корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки из эластичного материала, которая закреплена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651941
Дата охранного документа: 24.04.2018
29.05.2018
№218.016.57be

Способ подводного пуска необитаемого подводного аппарата с плавучего объекта и пусковой комплекс для его реализации

Изобретение относится к области судостроения, в частности к устройствам пуска с надводных и подводных носителей самоходных необитаемых подводных аппаратов (НПА), и может быть установлено на судах различного назначения. Предложен способ подводного пуска НПА с плавучего объекта, согласно которому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654888
Дата охранного документа: 23.05.2018
20.06.2018
№218.016.648e

Способ сверхразрешения сигналов по времени в активной локации

Изобретение относится к области активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов в информационно-измерительных системах, системах РЛС и гидролокаторах, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей с использованием инструментов сверхразрешения на фоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658075
Дата охранного документа: 19.06.2018
29.03.2019
№219.016.edcb

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к судостроению, а именно к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая электроэнергетическая установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статоров которых через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683042
Дата охранного документа: 26.03.2019
22.06.2019
№219.017.8e3a

Поплавковая волновая электростанция

Изобретение относится к производству электроэнергии путем преобразования энергии волн. Поплавковая волновая электростанция содержит обтекаемые герметичные пары поплавков 1 и 2. Пара поплавков 1 является основанием носовой части. Пара поплавков 2 является основанием кормовой части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692187
Дата охранного документа: 21.06.2019
02.07.2019
№219.017.a339

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к судостроению, а именно к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая электроэнергетическая установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, на статоре которых размещены две...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692980
Дата охранного документа: 28.06.2019
Показаны записи 1-5 из 5.
20.06.2018
№218.016.648e

Способ сверхразрешения сигналов по времени в активной локации

Изобретение относится к области активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов в информационно-измерительных системах, системах РЛС и гидролокаторах, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей с использованием инструментов сверхразрешения на фоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658075
Дата охранного документа: 19.06.2018
29.03.2019
№219.016.f166

Стартстопная система связи

Изобретение относится к электросвязи и радиосвязи и может использоваться в проводных, радиорелейных и космических системах связи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости приема сигнала, обнаружение ошибки при наличии помех и обеспечение приема сигналов с достаточно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396722
Дата охранного документа: 10.08.2010
29.03.2019
№219.016.f5f1

Система радиосвязи с множественным доступом

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в системах радиосвязи, использующих шумоподобные сигналы, в том числе в системах с множественным доступом. Достигаемый технический результат - увеличение количества абонентов, работающих в общей полосе частот, при неизменной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002450452
Дата охранного документа: 10.05.2012
17.07.2019
№219.017.b507

Способ измерения плотности пульпы

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для определения плотности пульпы в потоке с широко измеряющимся диапазоном ее расхода, в частности для контроля плотности пульпы в процессе дноуглубительных или добычных работ на земснарядах. Способ измерения плотности пульпы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694448
Дата охранного документа: 15.07.2019
26.11.2019
№219.017.e697

Способ измерения массового расхода нефтепродуктов в трубопроводе

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, для измерения массового расхода перекачиваемых по трубопроводам жидких нефтепродуктов в потоке в широком диапазоне величин расхода, а также для определения типа измеряемого нефтепродукта. Техническим результатом предлагаемого способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707124
Дата охранного документа: 22.11.2019
+ добавить свой РИД