радиолокационный способ обнаружения аномалий заданного класса
Классы МПК: | G01S3/02 с использованием радиоволн (радиопеленгаторы) |
Автор(ы): | Аракелян А.К. |
Патентообладатель(и): | Институт радиофизики и электроники АН Армении |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-01-30 публикация патента:
30.09.1994 |
Изобретение относится к методам обнаружения и может быть использовано для обнаружения аномалий типа вулканов, облачности, ледяного и снежного покровов, нефтяных пятен и других органических веществ, ветровых волнений, течений на поверхности моря, температурных распределений и других образований искусственного и собственного происхождения. Цель изобретения - повышение эффективности обнаружения аномалий заданного класса. Способ обнаружения включает облучение исследуемого участка поверхности, прием отраженного сигнала, одновременно с приемом отраженного сигнала осуществляют прием излучаемого исследуемым участком радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку сигналов, дополнительно осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и его умножение на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и его умножение на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, переумножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90°, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую дифференцирования результата деления и умножения дифференцированного сигнала на сигнал, получаемый как отношение квадрата первой квадратурной составляющей к сумме квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, его накопление, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование первого дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение с порогом, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ ЗАДАННОГО КЛАССА, включающий облучение исследуемого участка, прием отраженного сигнала, одновременно с приемом отраженного сигнала осуществление приема излучаемого исследуемым участком радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку двух принятых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения аномалий заданного класса, осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного отраженного сигнала на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного радиотеплового сигнала на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, перемножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90o, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую, дифференцирования результата деления и умножения дифференцированного сигнала на сигнал, получаемый как отношение квадрата сигнала первой квадратурной составляющей к сумме квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю, при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, накопление возведенного в квадрат результирующего сигнала, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование первого дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение сигнала с порогом, формирование второго дополнительного сигнала путем перемножения принятых отраженного и радиотеплового сигналов и его накопления, умножение второго дополнительного сигнала на четвертый весовой коэффициент и перед сравнением с порогом, осуществляют суммирование умноженных на весовые коэффициенты отраженного, радиотеплового, первого и второго дополнительных сигналов, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к методам обнаружения сигналов и может быть использовано для обнаружения аномалий типа вулканов, облачности, растительного, ледяного и снежного покровов и других органических веществ, ветровых волнений, течений на поверхности моря, температурных распределений и других образований естественного и искусственного происхождения. Эти аномалии обнаруживаются на фоне подстилающей поверхности, например, нефтяное пятно - на фоне относительно чистой (незагрязненной) морской поверхности. Характерной особенностью этих образований являются не только изменения дисперсий отраженного сигнала, сигнала собственного радиотеплового излучения и распределения частоты доплеровского смещения, но и изменения величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и собственного радиотеплового излучения. В связи с чем касс аномалий определяется совместным изменением дисперсии отраженного и радиотеплового сигналов, распределения частоты доплеровского смещения 1 2, 1 z 2, 1 2 относительно фоновых значений 0 2, 0 z 2, 0 2 с учетом величины коэффициента взаимной корреляции отраженного и радиотеплового сигналов. Известен способ обнаружения объектов, выбранный в качестве прототипа, включающий облучение сигналом выбранного участка, прием отраженного сигнала, одновременный с приемом отраженного сигнала, прием излучаемого исследуемым участком поверхности радиотеплового сигнала и совместную корреляционную обработку принятых сигналов. Недостатком известного способа является то, что он не учитывает различия аномалий по изменению величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и собственного радиотеплового излучения, т.е. аномальные образования одного и того же класса по величине изменений дисперсий отраженного и радиотеплового сигналов и распределения частоты доплеровского смещения, но с определенным значением для величины коэффициента взаимной корреляции между сигналами отраженного и радиотеплового излучения, могут приводить к дополнительным ложным проявлениям при обнаружении, например, таких аномалий, для которых коэффициент взаимной корреляции не равен нулю. Целью изобретения является повышение эффективности обнаружения аномалий заданного класса. Цель достигается тем, что в известном способе дополнительно, после приема отраженного сигнала, осуществляют возведение в квадрат принятого отраженного сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного отраженного сигнала на первый весовой коэффициент, возведение в квадрат принятого радиотеплового сигнала, накопление этого сигнала и умножение накопленного радиотеплового сигнала на второй весовой коэффициент, перемножение принятого отраженного сигнала сигналом облучения, фильтрацию полученного сигнала и выделение первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, переумножение принятого отраженного сигнала с сигналом облучения, сдвинутым по фазе на 90о, фильтрацию полученного сигнала и выделение второй квадратурной составляющей отраженного сигнала, формирование результирующего сигнала путем деления второй квадратурной составляющей на первую квадратурную составляющую, дифференцирования результата деления и перемножения дифференцированного сигнала с сигналом, получаемым как отношение квадрата сигнала первой квадратурной составляющей на сумму квадратов первой и второй квадратурных составляющих при ненулевом значении первой квадратурной составляющей, формирование результирующего сигнала, равного нулю при нулевом значении первой квадратурной составляющей отраженного сигнала, возведение в квадрат результирующего сигнала, накопление возведенного в квадрат результирующего сигнала, накопление результирующего сигнала, возведение в квадрат накопленного результирующего сигнала, формирование дополнительного сигнала путем вычитания из накопленного возведенного в квадрат результирующего сигнала возведенного в квадрат накопленного результирующего сигнала, умножение на третий весовой коэффициент дополнительного сигнала и сравнение сигнала с порогом, формирование второго дополнительного сигнала путем перемножения принятых отраженного и радиотеплового сигналов и его накопления, умножения второго дополнительного сигнала на четвертый весовой коэффициент и перед сравнением с порогом осуществляют суммирование умноженных на весовые коэффициенты отраженного радиотеплового первого и второго дополнительных сигналов, при этом весовые коэффициенты соответствуют аномалиям заданного класса. П р и м е р. Принятый отраженный сигнал представляют в виде:Uотр=Un cos[о t+о+(t)] , где о - несущая частота;
о - начальная фаза,
(t)=д(t)t- фазовый набег,
д- частота доплеровского смещения, возводя в квадрат этот сигнал и накапливая его, получают дисперсию отраженного сигнала:
S= 2i= U2отр(t)dt, i=0 или 1.. Возводя в квадрат сигнал собственного радиотеплового излучения Uизл(t) и накапливая его, получают дисперсию этого сигнала
SZ= 2iZ= U2изл(t)dt Умножая сигнал Uотр на облучаемый сигнал Uобл = Uo cos ( о t + о), получают новый сигнал 0,5 Un Uo {cos [2о t + 2о + (t)] и, фильтруя его, оставляют часть U1= =0,5 Un Uo cos (t), которая соответствует первой квадратурной составляющей отраженного сигнала. Умножая сигнал Uотр на облучаемый сигнал, сдвинутый по фазе на 90о Uобл1 = Uo cos ( оt +о+ 90o) получают новый сигнал Un Uo {sin [2 о t + 2 о + (t)]+ + sin (t)] и, фильтруя его, составляют часть 0,5 Un Uo sin (t), которая соответствует второй квадратурной составляющей отраженного сигнала. Разделяя U2/U1, дифференцируя его и умножая на сигнал , получают результирующий сигнал
U3 = ,, который соответствует значению частоты доплеровского смещения. Далее формируется дополнительный сигнал S=2i= U23dt- U3dt, который соответствует дисперсии распределения частоты доплеровского смещения. Весовые коэффициенты а, b, с и d для умножения накопленных отраженного, радиотеплового, первого и второго дополнительного сигналов определяются из выражений
a = ; b = ;;
c = , d = .. Перемножая сигналы Uотр и Uизл и накапливая результат, получают второй дополнительный сигнал S = Uотр(t)Uизл(t)dt. 02, 0z2, 02 и о- фоновые значения дисперсий отраженного и радиотеплового сигналов, распределения частоты доплеровского смещения и коэффициента взаимной корреляции соответственно. 12, 1z2, 12и 1- значения этих параметров в случае аномалий. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы процесса, соответствующего обнаружению аномалий типа: 12> 02, 1z2> 0z2, 1>0, 12>> 02. Анализ результатов, приведенных на фиг. 2, показывает, что данный способ обеспечивает предварительную фильтрацию аномалий других классов, уменьшая количество ионных обнаружений. Следовательно, данный способ повышает эффективность обнаружения.
Класс G01S3/02 с использованием радиоволн (радиопеленгаторы)