Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности

(5) 5 6 13 00 АТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОП К АВ ЩФЗС д ВИДЕТЕЛЬСТВУ РСКОМ Ленина и ордейаавиационный инскидзе овой обработки сигенгейма, - М.: Мир, ифровая обработка нных от земной по- АН СССР "Исследо- а", 1981, й. 4, с. 86,С) О С)(71) Московский орденаОктябрьской Революциититут им. Серго Орджон(56) Применение цифрналов./Под ред, Э, Опп1980, с. 268.Оноприенко Е,И. Црадиосигналов, отражеверхности.М,: Журналвание Земли из Космосрис. 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 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 М-. канального приемника, вторые входы смесителей и синхронных детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходами гетеродина, вход которого являетсяодним из выходов М-канального приемника и соединен с вторым выходом когерентного передатчика, выходы приемных антвнн соединены с соответствующими входами М- канального приемника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, приемные антенны расположены на линии, перпендикулярной заданному вектору скорости подвижного объекта, 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 выходов М-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 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 соединен с первым входом первого пере- множителя 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 пере- множителей 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, 1090137Изобретение 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 10 электрическая схема предложенного пространственноо-временного измерителя диаграммы рассеяния случайной поверхности; на фиг, 2 - структурная электрическая схема менной корреляции сигналов.Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности содержит когерентный передатчик 1,20 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 25 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,30 вторые элементы 16 задержки, К-е элементы 17 задержки, первые перемножители 18;вторые перемножители 19, К-е перемножи тели 20 и.(К+ 1)-е перемножители 21. Пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной. поверхности работает следующим образом. 40 Подвижкой объект, на борту которогоустановлен пространственно-временной измеритель диаграммы рассеяния случайной поверхности, совершает горизонтальный полет, причем вектор скорости подвижного объекта .перпендикулярен линии расположения приемных антенн 3. Когерентный 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 50 антенной 2 и приемными антеннами 3, Отраженные от земной случайной поверхности сигналы принимаются приемными антеннами 3 и постуйают на входы М-ка-. нальнеого приемника 4, Широкие диаграммы направленности передающей и М-канального блока пространственно-вре 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 10.Поступившие на входы М-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 равнаУф.=Д - 3) ЧЩЛ,где М - эффективная ширина диаграммы рассеянного случайной поверхности; Ч - вектор скорости подвижного объекта; Х - длина волны.Полосу фильтров 8 нижних частот выбирают .примерно равной или несколько большей ширины спектра допплеровских флуюктуаций отраженных сигналов. Напримеоэ при Ъ 0,1 м, ( Ьб)макс =.1 рад, и Ч = 810 м/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(Йкв)мин =1/(2 ЬУфл)макс =(2-3)10 С,(2)Выходной цифровой сигнал аналого-цифровых преобразователей 9 поступает на входы М-канального блока 11 оценок пространственно-временной корреляции сиг-. налов, в котором формируются цифровые сигналы, пропорциональные "мгновенным" значениям пространственно-временной корреляции, в дискретные моменты времени Ь при дискретных значениях задержки г для всех чисел а и 1 с, то есть1090137 В(Ьъ, тк ь) = 01(х 1 тп) Ов(Л хт тп -ткЦЗ) где и = О, 1, 2, 3,пи - номера. отсчетов х сов ,-(Оц 2 Ч г + 0 Лк и) нст щ тк) с игналов;5 где Оп, Ч 1 - дискретные значения аргументовПи = Ти/ Йкв - количество отсчетов на 0 и Ч при ц = О, + 1. + 2, ч+ омакс. интервале измерения т, и)= О, ч 1, + 2, + 3, , +)макс;Таким образом, формирование сигна- С 1 - коэффициент пропорциональнолов, пропорциональных В( Ьп, .хк, тп), осу- . сти, определяющий калибровку пространстществляется одновременно и идентично во 10 венно-временного измерителя случайной всех каналах М-канального блока 11.оценок поверхности; пространственно-временной корреляции, вХ-.длина волны; каждом из которых цифровые сигналы, Ч - модуль вектора скорости подвижновзятце в моменты времени тп, последова- го объекта; тельно задерживаются на интервалы вре .0 и Ч - нормированные декартовы координаты, Выходной сигнал Фурье-преобмени тк = Ьгкь .где Ь принимает . разователя нормализуется в блоке 14нормализации В соответствии со следуюкаждои задержки все сигналы перемножа ются с одним сигналом, считывающимся опорным, который рационально взять при С (О Ч) 1+ (У + Ч РОЧ в = 1 или а = М, то есть сигнал, принятый Япер( 9 пр любой крайней приемной антенной 3, причем отсчитанный также в моменты времени 2 где Ср(0, Ч) - измеряемая диаграмма рассе 1 п для всех и.= 1, 2, 3, , Пи, Сигналы с: яния в нормированных декартовых коордивыхода М-канального блока 11 оценок про- натах странственно-временной корреляции сиг- С., - постоянная калибровки; налов, пропорциональные "мгновенным"Р(0 Ч) = бр(Ч, 0)(бз(0, Ч) - простра значениям корреляции, отдельно усредня- венная плотность потока. ются по и в блоке 12 усреднения оценок Таким образом, операция нормировки учиобразуя на выходах этого блока сигналы,.тывает Форму диаграммы передающей анпропорциональные пространственно-вре- теннц 2 япер(0, Ч), Форму диаграммы менной корреляции, определяемой выраже- приемных антенн 3 дпр(0Ч), размеры отранием жающих площадок оз(0Ч), дальность действия до Отражающих площадок.1. и -- мп .Технико-экономический эффект пред- В(хп тк) = ,Я В(хв, тк, тп); (4) ложенного пространственно-временногоизмерителя диаграммы рассеяния случай 40 ной поверхности заключзея В поВышенииЭти сигналы в цифровом. виде поступа- быстродвйСтвия ИамЕРений, так по Сравнвют на входы Фурье-преобразователя одно-. нию с базовым объектом предложенное усвременно для всех гп и К в котором тройство обладает на порядок большим осуществляется операция в соответствии с . быстродействием, кроме того, предложен- выражением 45 ныЙ пространственно Временной иэмери Р 04 ч) =" Х Х В("х М тель диаграммы рассеяния случайной поверхности позволяет уменьшить габарик=о м=1ты и массу устройства,1090137Риг. уСоставительРедактор Л.Письман Техред М.Моргентал Корректор М.МаксимишинеЗаказ 570 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035; Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгородгарин