ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ МНОГОКАНАЛЬНОГО ПОДПОВЕРХНОСТНОГО РАДАРА

August 2, 2012 by admin Комментировать »

Домбек М. Г, Андриянов А. В. Нижегородский Государственный Технический Университет 603600, Н. Новгород, ГСП-41, Россия Тел.: (8312) 367880; e-mail: dombek@nntu.nnov.ru


Аннотация В работе рассмотрена методика коррекции результатов измерений подповерхностного зондирования с помощью многоканальной антенной решетки. Компенсация паразитного сигнала связи антенн, методом вычитания, составила около 30 дБ при центральной частоте зондирования 2 ГГц.

I.  Ведение

Перспективным направлением подповерхностного зондирования является использование многоканальных радаров[1]. При этом существенно повышается производительность и появляется новая возможность получения дополнительной информации за счет обработки сигналов от нескольких пространственно разнесенных антенн.

Основное отличие аппаратной части многоканального радара заключается в использовании антенной решетки (АР) для излучения и приема зондирующих сигналов. В процессе движения необходимо стабилизировать положение антенной решетки и устранять паразитное прохождение сигналов. При этом программное обеспечение многоканального радара обладает рядом особенностей, связанных с необходимостью учитывать взаимодействие антенн и осуществлять одновременный анализ сигналов от нескольких каналов. В работе рассмотрены методы стабилизации положения регистрируемых сигналов, необходимые для калибровки АР с целью компенсации паразитных сигналов и для управления ее пространственным положением.

II.  Основная часть

Для компенсации помеховых сигналов перекрестных связей антенн, нами используется следующая методика:

– антенный блок разворачивается в свободное от отражающих объектов пространство;

–  сигналы, регистрируемые со всех каналов, запоминаются в ОЗУ;

–     из сигнала каждого канала вычитается, запомненный (фоновый) сигнал.

Процесс взятия фоновой реализации выполняется при включении прибора.

Использование метода требует удержания средней линии сигналов и задержки сигнала генератора зондирующих импульсов (ГЗИ), по некоторой опорной реализации, при этом решающее значение имеет амплитудная и временная стабильность сигналов.

Для стабилизации сигналов нами используется регулировка задержки и положения нулевой линии стробоскопического преобразователя (СП), реализованная через программируемые регистры.

Стабилизируемые значения сигналов, которые будут удерживаться, фиксируются при запуске программы. При этом рассчитываются параметры кСп, /<гаидля алгоритма регулировки

Расстояние элементов антенного блока до поверхности, рассчитывается по следующей формуле:

h = {h-h)’c>                                                                  (3)

где t1 задержка сигнала, отраженного от раскрыва антенны;

t2 задержка сигнала, отраженного от земной поверхности;

с скорость распространения электромагнитных колебаний в свободном пространстве.

В обобщенном виде алгоритм стабилизации плоскости АР выглядит следующим образом:

– вычисляется среднее значение высоты АР:

где hCp усредненное расстояние до эквивалентной поверхности, параллельной плоскости АР

N число элементов АР;

–  на последнем шаге вычисляем коррекцию для исполнительных механизмов (ИМ), осуществляющих выравнивание АР.

Для ИМ, закрепленных за края АР коррекция вычисляется поформуле:

где hK0P величина изменения высоты краев антенной решетки, ИМ стабилизаторов.

III.  Выводы

В работе рассмотрена методика коррекции результатов измерений подповерхностного зондирования с помощью многоканальной антенной решетки. Компенсация паразитного сигнала связи антенн, методом вычитания, составила около ЗОдБ при центральной частоте зондирования 2 ГГц.

Погрешность измерения задержки импульсных сигналов, методом нахождения пересечения касательной со средней линией составила 10 пс.

IV. Список литературы

[1]  Андриянов А. В., Пушников Н. А. О перспективах применения многоканального радара при обследовании автомобильных дорог. Материалы международной научнопрактической конференции «Георадары-дороги 2002». Архангельск, 26-28 ноября 2002 г., с.46-48.

SUBSURFACE MULTI-CHANNEL RADAR DATA PROCESSING

Andriyanov A. V., Dombek M. G.

Nizhny Novgorod State Technical University GSP-41, Nizhny Novgorod, Russia, 603600 phone: +7 (8312) 367880 e-mail: dombek@nntu.nnov.ru

Abstract A promising area in subsurface sensing is the implementation of multi-channel radars [1], which substantially increases efficiency and offers opportunities for obtaining additional data as a result of signal processing from several spaced antennas.

A peculiar feature of multi-channel radar equipment is the implementation of antenna arrays for emission and reception of sensing signals. During flight the position of arrays has to be stabilized and signal feedthrough has to be eliminated. The multi-channel radar software has certain peculiarities due to the necessity of taking into account the interaction of antennas and analyzing simultaneously signals arriving from several channels. The paper discusses the techniques of stabilizing the positions of registered signals necessary for array calibration in order to eliminate spurious signals and to control the spatial position ofthe array.

We have used the following techniques to compensate for the spurious signals of antenna cross-talk coupling:

the antenna unit rotates in the space free from reflecting objects;

signals recorded from all channels are stored in RAM; from each channel signal the saved (background) signal is subtracted.

The process of background sampling is performed at the device activation.

This technique requires retaining the signal centerline and signal delay of the sensing pulse oscillator (SPO) at a certain reference instantiation. Here the frequency and temporal stability of signals is of paramount importance.

To stabilize signals we control the SPO delay and the zero line offset of a stroboscopic converter (SC) through programmed registers. Stabilized signal values to be retained are read at the program launch.

If multi-channel antenna arrays are used, the parallelism between the array plane and the earth surface should be retained, as well as the distance between the array and the earth surface. We have implemented an algorithm of the array plane rotation based on the data about the distance from the ground for each element of the array. This data may be obtained from reflectograms for each channel.

The main problem here is that the pulse origin lies below a self-noise level. We have applied a technique to determine the delay which implies finding the intersection between the tangent and the centerline (see Fig. 1). The threshold value for the point С is selected to be 5-10 times larger than the self-noise level of the recording unit. The threshold value ofthe point В is selected as YB = 2YC.

This paper deals with corrective techniques for measurements data obtained in the process of subsurface sensing implementing multi-channel antenna arrays. The compensation of spurious signals was about 30dB at the central sensing frequency of 2GHz. The measurement inaccuracy of pulse signal delay when using the technique of intersecting tangents and centerlines was 10ps.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты