ПОЛЯРИЗАЦИОННО-СПЕКТРАЛЬНАЯ СЕЛЕКЦИЯ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ МОРЯ

February 7, 2013 by admin Комментировать »

Луценко В. И. Институт радиофизики и электроники НАН Украины Харьков, 61085, Украина тел.: (857) 7448340, e-mail: lutsenko@ire.kharkov.ua

Аннотация – Показана возможность повышения эффективности селекции надводных объектов при использовании поляризационно-спектральных особенностей рассеянных сигналов на ортогональных поляризациях

I.                                       Введение

Первые попытки использования поляризации для подавления пассивных помех состояли в применении волн круговой поляризации для борьбы с отражениями от гидрометеоров. Откпонение формы капель от сферической проявляется в эллиптичности поляризации рассеянного сигнала и как следствие в снижении эффективности его подавления. Еще сильнее, чем для осадков, деполяризован сигнал, отраженный от морской поверхности, а это означает, что проблематично улучшение наблюдаемости надводных объектов при использовании круговой поляризации излучения и приема. Последующее развитие методы поляризационной селекции получили в направлении адаптации поляризации антенны для подавления мешающих отражений от морской поверхности, а также применении поляризационно модулируемых сигналов для селекции и распознавания объектов радиолокационного наблюдения. Кроме того, проведенные исследования позволили установить существенную пространственную неоднородность поляризационных характеристик обратного рассеяния от морской поверхности. Это делает неэффективным применение методов адаптивной пространственно – поляризационной селекции, поскольку в этих методах постоянная контура, управления составляет по длительности, как правило, несколько элементов разрешения по дальности. Такой выбор предотвращает подавления сигналов надводных и воздушных объектов и это принципиально не позволяет осуществить эффективную компенсацию отражений от моря. Экспериментальное изучение особенностей поляризационно-спектральной структуры сигналов, отраженных от морской поверхности, гидрометеоров, участков суши, покрытых растительностью и надводных объектов, позволило установить, что для обнаруживаемых сигналов объектов характерен существенно более высокий уровень корреляции на ортогональных поляризация чем для помех. Это обстоятельство можно использовать для селекции малоскоростных объектов на фоне моря

II.                               Основная часть

Поскольку рассеянный объектом сигнал на поляризации, ортогональной излученной, частично когерентен сигналу на согласованной поляризации, то последний может использоваться в качестве опорного для реализации следящего узкополосного приема сигнала ортогонально поляризованной компоненты [1,2]. Осуществление взаимно корреляционной обработки сигналов на ортогональных поляризациях позволяет в значительной степени снять ограничения на времена когерентного накопления полезного сигнала, поскольку изменения скорости движения надводного объекта, например, из-за воздействия морских волн, проявляются одинаково на обеих поляризациях в виде флуктуаций доплеровского смещения частоты. В то время, как при узкополосной доплеровской фильтрации эти изменения приводят к появлению потерь при накоплении вследствие уходов сигнала из полосы пропускания фильтра СДЦ, то при гетеродинировании сигналом ортогонально поляризованной компоненты уходы частоты не влияют на эффективность накопления сигнала. Необходимо отметить, что такая обработка может быть реализована как на промежуточной, так и видео частоте. Отличие предлагаемого подхода от традиционных методов состоит в использовании не только информации об амплитуде сигналов рассеянных объектами и подстилающими поверхностями на ортогональных поляризациях, но и фазовых соотношений между ними. Поэтому такую обработку можно назвать поля- ризационно-спектральной. Используя когерентноимпульсную РЛС длиной волны излучения около

4   мм было проведено экспериментальное исследование возможности радиолокационного обнаружения пловцов с применением рассмотренного способа селекции. Район проведения измерений – прибрежная зона одной из бухт в районе г. Севастополя: волнение моря во время опыта было около 3 баллов. По трассе размеченной буйками на фиксированной дальности относительно РЛС перемещался пловец. На рис. 1а приведены записи сигнала от моря, полученные на волне 4 мм при излучении наклонной с углом 45°поляризации и реализации авто и взаимно корреляционной обработки ортогонально поляризованных компонент (кривые 1, 2, 3 соответственно). Обрабатывались принятые на ортогональных поляризациях сигналы с фиксированного по дальности и азимуту элемента разрешения РЛС. Полоса пропускания сглаживающего фильтра для всех трех случаев была одинаковой. Кривые 1,2 иллюстрируют изменение во времени дисперсии помех от моря на ортогональных поляризациях, что эквивалентно выходному эффекту квадратичного детектора, применяемого при обнаружении сигнала со случайной начальной фазой. Кривая 3 иллюстрирует изменение во времени коэффициента взаимной корреляции ортогонально поляризованных компонент. Из сопоставления кривых 1, 2 и 3 видно, что взаимно корреляционная обработка (кривая 3) позволяет существенно снизить уровень помех от моря. На рис. 16 представлены результаты авто и взаимно корреляционной обработки сигнала от участка морской поверхности, когда через элемент разрешения проплывал пловец. Наиболее вероятные значения ЭПР пловца с обеспеченностью 90% составляли -12…-13 дБ/м^ при среднем значении ЭПР морской поверхности в элементе разрешения РЛС около -20 дБ/м^.

Использование штатных режимов обнаружения (по индикатору с яркостной либо амплитудной отметкой, аккустического режима обнаружения) не позволили обнаружить объект на фоне отражений от моря. Применяемые для контроля штатные системы: когерентно – импульсная РЛС с рабочей длиной ВОЛНЫ 2см длительностью импульса 0,4мкС, а также некогерентные обзорные РЛС с длиной волны 3 см и 10 СМ И длительностями импульса 0,05мкС также не обеспечили обнаружение объекта.

Рис. 1. Корреляционная обработка ортогонально поляризованных компонент отражений а)- отражения от моря; б)- отражения от моря и пловца.

Fig. 1. Correlation processing of orthogonally polarized component a) – reflections from the sea; 6) – reflections from the sea and the swimmer

Вместе c тем при взаимно корреляционной обработке сигналов на ортогональных поляризациях (кривая 3 рис. 16) достаточно отчетливо виден момент появления В элементе разрешения пловца в то время как при квадратичном детектировании с последующим накоплением сигналов на каждой из поляризаций сигнал от пловца маскируется импульсными помехами от морской поверхности (кривые 1,2 рис. 16).

III.                                   Заключение

Проведенные эксперименты подтвердили возможность улучшения радиолокационной наблюдаемости малоскоростных объектов на фоне моря за счет использования поляризационно-спектральных особенностей рассеянных сигналов.

IV.                           Список литературы

[1] Лексикова Т. И., Луценко В. И., Су гак В. Г., Кукла С. А. Радиолокационное устройство. А. с. СССР № 1568740, MKM’GOIS 9/42 OT22.02.89.-5c.: ил.

Луценко В. И., Сугак В. Г., Бондаренко А. В., Савенко Н. Н. Способ селекции движущейся цели. А. с. СССР № 1718655, MKM^GOIS 9/42. от 05.12.90.-5с.: ил

POLARIZATIONARY-SPECTRAL OBJECTS SELECTION ON THE SEA SURFACE BACKGROUND

V. I. Lutsenko Usikov Institute of Radlophyslcs and Electronics National Academy of Sciences of Ukraine

12,               Ac. Proskury, Kharkov, 61085, Ukraine Ph.: (0572) 448593, e-mail: lutsenko@ire.kharkov.ua

Abstract-The possibility for increasing efficiency of surface objects selection using polarizationary spectral features of scattered signals on orthogonal polarizations is shown.

I.                                         Introduction

Experimental study of polarizationary spectral structure distinctions of signals scattered from the sea surface, precipitation, bear soils, surfaces covered with vegetation and surface objects has made it possible to determine that compared with clutter, detected signals are characterized by essentially higher level of correlation on orthogonal polarizations. This fact can be used for low-speed objects selection on the sea surface background.

II.                                        Main Part

Since the signal scattered by the object on polarization orthogonal to radiated signal is partially coherent to the signal on the match polarization, the latter can be used as the basis for tracking narrow band reception of the orthogonally polarized signal component [1.2]. Experimental investigations were conducted using 4 mm wave coherent-impulse radar. The possibility of swimmers detection was examined. In Fig.1 presented are the signals scattered by sea surface on 4 mm wave with radiation of inclined in 45° polarization and realization of auto and mutually-correlation processing orthogonally to polarized components (curves 1, 2, 3, correspondingly). Curves 1 and

2  illustrate sea clutter variance change in time on orthogonal polarizations. Curve 3 corresponds to time dependence of the mutual correlation of orthogonally polarized components. Having compared curves 1, 2 and 3 one can see that mutually correlation processing (curve 3) allows essentially decreasing the sea clutter value. In Fig.1 b one can see the results of auto and mutual correlation processing of the signal from sea section with swimmer. The swimmer σ values with probability in 90 % were about -12-^-13 dB/m^ (on the sea surface σ mean value in the radar resolution element was about -20 dB/m^).

Application of the basic detection modes (on indicator with brightness or amplitude mark, with acoustic detection mode) and the basic systems with 2 cm, 3 cm and 10 cm wave lengths and pulse width up to 0,05 με have not provided object detection.

At the same time at mutually correlation processing of the signals on orthogonal polarizations (curve 3 in Fig.1 b) one can see the moment when swimmer is in the resolution element.

III.                                       Conclusion

The experiments conducted have confirmed the possibility of enhancing the radar observability of low speed objects on the sea surface background using polarization-spectral distinctions of scattered signals.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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